斜拉桥A型索塔施工技术.doc
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斜拉桥A型索塔施工技术
鲁军良
（中铁隧道集团一处有限公司重庆401121）
摘要随着我国经济的发展和桥梁设计施工技术的提高，索塔设计越来越趋于经济、美观，苏村坝大渡河大桥耸立于大渡河之上，从经济美观出发，兼顾与周围环境的协调及将来发展规划，该桥主塔采用A型索塔。
本文主要介绍了苏村坝大渡河大桥索塔施工技术，以期为类似工程施工提供借签。
关键词A型索塔翻模施工主动支撑
A-towercable-stayedbridgeconstructiontechnology
LUNJunLiang
（ThefirstConstructionDivisionCo.,LtdofChinaRailWayTunnelGroupChongqing401121,China）
Abstract:
AsChina'seconomicdevelopmentandbridgedesignandconstructiontechniquesimprovedtowerdesignbecomemoreandmoreeconomic,artistic,andtheSovietUnionVillageDam,standsattheDaduBridgeovertheDaduRiver,startingfromtheeconomicbeauty,balanceandcoordinationenvironmentandfuturedevelopmentplanning,usingA-typemaintowerbridgetower.Inthispaper,theSovietUnionandtheDaduRiverBridgetothevillagedamconstructiontechnology,inordertoprovidefortheconstructionofsimilarprojectsbythesign.
Keywords:
A-tower;TurnoverFormConstruction;Activesupport
1工程概况
苏村坝大渡河大桥主桥桥跨组合为132m+220m+67.65m预应力砼高低塔斜拉桥。
主塔为空心薄壁箱型截面“A”型塔。
分上、下塔柱，设上、下横梁。
高塔上塔柱横桥向宽3.5米，顺桥向宽5～8米，塔高76米；下塔柱横桥向宽4～8米，顺桥向宽8～9米，下塔柱高为40.5米。
低塔上塔柱横桥向宽3.5米，顺桥向宽4.5～7米，塔高51.5米；下塔柱横桥向宽4～7米，顺桥向宽7～8米，下塔柱高为46米。
主塔砼为C50。
2施工流程
下塔柱为倒八字型变截面。
通过计算在下塔柱内侧分高度设置水平主动拉杆。
上塔柱向内倾斜，上塔柱通过计算设置主动水平刚性支撑梁，抵抗其水平方向的变位。
外模采取围檩桁架式变截面钢模，内模为组合钢模。
每次浇注高度为4.5米。
塔柱施工流程如下：
①测量放样；
②安装塔柱劲性骨架及钢筋；
③安装内外侧模板，测量调位；
④砼浇筑、；
⑤养护；
⑥环向预应力施工。
重复①～⑥流程，完成索塔施工。
3模板设计
根据施工设计文件及施工工艺对比分析，苏村坝大渡河大桥索塔采用翻模施工工艺，为满足施工需要，同时兼顾模板的通用性，以降低施工成本，提高施工效益。
外模板采用装配式钢模板，内模采用组合钢模配异形模。
考虑钢筋单根长度为9m，为方便钢筋的安装，每次浇筑高度为4.5m。
每套外模板采用3×2.25m，每节段高2.25m（每次翻模二段，浇筑高度2×2.25m），每节段设两道围檩，围檩采用型钢加工而成，上层围檩焊接施工平台，宽1.0m；为满足主墩塔柱施工各阶段使用，模板设计采用装配式，根据塔柱截面尺寸，从围檩上拆卸模板以满足需要，外模和围檩分别加工，采用铰螺栓和钩头螺栓将模板和围檩牢固连接在一起，方便拆卸、组拼模板；模板采用小块模板组和大块模板组拼形式，拆卸小块适配模板以满足在四向收坡时调整各节段的模板尺寸需要，同时为满足模板的大面平整度，小块适配钢模组在施工时与大块钢模采用销、栓连接并与围檩牢固拉合在一起，确保整体平整度，在必要时将小模板组间采用浅层跳焊（焊缝1mm深，长5cm，间隔10cm），工艺焊接在一起，并经细致打磨抛光处理，施工拆卸时采用氧炔切割开并打磨光平；模板收坡时采用对角拆换方式，以减少模板的组拼工作强度。
外模每次安装2×2.25m，模板从下段拆除上翻与最顶段模板相连接，然后拆安下段，完成后作横向连接，精确调位。
用全站仪配合模板精确调位，在模板每节段四角上缘设4个调位控制点，供模板精调时安置全站仪镜头时用。
内模采用普通组合钢模和异形钢模适配块组成，设横向围檩和竖向加劲肋，竖肋与型钢支架连接，支撑稳定模板，在收坡及倒角时采用特制异形钢模，满足塔柱结构断面尺寸需要。
内模利用塔吊单侧整体拆除提升安装。
塔柱内设施工平台供人员操作使用和搁置小型设备，平台与内模分离设计加工，平台悬挂于模板锚固螺栓上；移模时先拆除内支撑架和倒角模，置于平台上；拆除各侧内模，提升与已成砼结构内的锚固螺栓连接临时固定后，提升平台挂于锚固螺栓上，对模板进行细部调位，安装角模和支架。
4支撑措施
图1索塔拉压支撑位置图
A型塔的主要结构特点是下塔柱和上塔柱均均有一定的倾斜度。
在施工过程中，索塔处于自由状态，自重和施工荷载等会在下塔柱和上塔柱根部形成较大的弯矩，产生较大的拉应力而引起砼开裂，产生的倾覆力矩使塔肢产生向内或向外的位移。
成桥后由于初始力矩的存在而使截面内外侧压力严重不均，将使截面压应力或拉应力超出设计要求，从而影响索塔的使用寿命。
因此，在施工时，必须采取必要的措施，把索塔的初始应力控制在设计允许范围内。
4.1下塔柱施工防倾措施
苏村坝大渡河大桥索塔下塔柱均向外倾斜，高塔斜率为内侧1：
3.447，外侧1：
5.226；低塔斜率为内侧1：
3.710，外侧1：
4.894。
为防止塔根部内侧因受拉开裂，同时，为克服模板和砼在自重作用下产生的倾覆力矩，施工时，在下塔柱范围内设置5道对拉杆，采用2×7Ф15.24钢绞线作主动拉杆，拉杆布置见图1。
4.2上塔柱施工防倾措施
为减少水平分力的影响而设支撑的方法有三种，第一种方法是上塔柱施工时，同步搭设满堂支架；第二种方法是采用横向水平支撑支撑；第三种方法是采用主动撑。
通过三种方案的必选，决定采用第三种主动撑方案，其优点是在安装横向钢管支撑时，利用它本身较大的刚度和强度，用千斤顶向上塔柱内壁施力，变被动支撑为主动支撑，克服上塔柱施工过程中因自重和施工荷载而引起的应力及位移。
4.2.1．主动支撑位置确定的原则与方法
由于上塔柱根部混凝土截面应力控制是整个上塔柱施工方案设计中的控制关键。
确定横撑支撑位置是根据上塔柱根部在悬臂浇筑过程中自重及施工荷载作用下不产生裂缝（应留有安全储备）的最大悬臂高度扣除一定高度（主要考虑翻模工作空间综合塔吊和电梯附着位置）。
其计算方法为：
δ=My/J-N/A≤R1K
h=H-Δ
式中δ—上塔柱根受拉边缘混凝土的计算拉应力；
M--横撑施加前上塔柱根部高度计算范围内的索塔自重及施工荷载在根部产生的弯矩；
J—上塔柱根部截面中的惯性矩；
y—上塔柱根部截面性轴到受拉边缘的距离；
N--横撑施加前上塔柱根部高度计算范围内的索塔自重及施工荷载在根部产生的轴力；
A—上塔柱根部截面中的面积；
R1—上塔柱浇筑到H高度的上塔柱根部混凝土预期标号的极限拉应力；
K--安全系数；
h--横撑高度；
Δ--扣除高度值。
根据计算，综合考虑翻模施工空间，确定第一道横撑施加在上塔柱11米的位置。
主动撑共采用六道，具体布置见图1。
4.2.2主动力确定的原则
横撑位置确定后，主动施力的大小成为控制施工过程应力的关键。
力小达不到预期效果，力大过犹不及，甚至会影响上塔柱整体线形。
对此，我们对变形和内力进行双控，在满足上塔柱各截面内力的同时确保线形。
我们以设计单位提供的理想状态下成塔（在施工过程中不产生任何施工附加应力）的内力为参照，保证塔柱完成后上塔柱内力与其尽可能接近。
图2上塔柱根部应力测量布置图
4.2.3计算模型
利用国外著名的桥梁结构专业分析软件MIDAS7.41完成对索塔横撑的计算分析工作。
在上塔柱根部布置2个测试断面，8个测点，预埋应力测试元件钢弦计以便对上塔柱根部应力进行监测测点布置见图2。
4.2.4计算成果
通过反复计算比较，得到最终结果。
主动施力大小从下而上依次为700kN，600kN，600kN，350kN，350kN和300kN。
对塔柱根部监测结果见表1。
表17#塔上塔柱根部应力监测结果
安装顺序
测点应力
安装第一道横撑
安装第二道横撑
安装第三道横撑
安装第四道横撑
安装第五道横撑
安装第六道横撑
测点编号
1
应力（MPa）
-0.402
-0.2
-0.31
-0.4
-0.52
-0.6
测点编号
2
应力（MPa）
-0.380
-0.22
-0.29
-0.35
-0.53
-0.75
测点编号
3
应力（MPa）
-0.520
-1.4
-1.5
-1.8
-2.1
-2.4
测点编号
4
应力（MPa）
-0.550
-1.45
-1.6
-1.6
-2.2
-2.6
测点编号
5
应力（MPa）
-0.405
-0.22
-1.27
-0.3
-0.52
-0.7
测点编号
6
应力（MPa）
-0.408
-0.23
-0.34
-0.4
-0.6
-0.84
测点编号
7
应力（MPa）
-0.550
-1.15
-1.5
-1.8
-2
-2
测点编号
8
应力（MPa）
-0.500
-1.35
-1.6
-2
-2.3
-2.4
说明：
表中数据为上塔柱根部的应力值。
5砼施工
5.1配合比设计
苏村坝大渡河大桥索塔设计为C50高性能砼，考虑到索塔体积大，泵送距离远及加快施工进度等因素，特别是高强砼容易发生早期收缩裂纹。
因此要求砼除了28天强度满足设计要求外，其它性能如耐久性、施工性能及早期强度增长等都有较高要求，为此经过多次材料取样检测及上百次反复试配和多次正交试验，终于配制了能满足上述要求的砼。
5.1.1对砼的工作性能要求
由于索塔体积大，钢筋密集。
因此要求砼具有低水化热、高流动性、早强缓凝等特性。
5.1.2掺合料
在混凝土中掺入适量的粉煤灰、矿渣、硅粉等活性矿物掺合料，能大大改善混凝土的抗碳化性、抗渗性、抗冻性、抗碱-集料反应能力及抗有害离子渗透等性能。
在索塔砼配制中掺入了Ⅰ级粉煤灰，降低砼的水化热，满足设计及施工的需要。
5.1.3外加剂
外加剂的使用，尤其是高效减水剂的使用对提高砼的强度，降低水泥用量，改善砼的和易性、可泵性及耐久性等具有重要意义。
选用了上海马贝公司生产的SX-C18超塑化剂，其减水效率高、控制塌落度损失能力强、所配制的砼孔隙率低、耐久性能好。
5.2砼浇筑
砼采用现场拌和站搅拌，利用砼输送泵“一泵到顶”的方式输送到浇筑位置，分层浇筑，为防止砼离析，利用串筒下料。
混凝土由插入式振捣器进行振捣密实，砼初凝后进行表面拉毛处理。
5.3砼养护
砼浇筑完成后，采用水泵抽水至砼浇筑段进行洒水保湿养护,已拆模的采用塑料薄膜包裹养护。
6环向预应力施工
索塔锚固段及非锚固段预应力均采用“井”型布置的48Фp5高强钢丝、DM5A-48墩头锚具和SBG塑料波纹管。
预应力高强钢丝根据每束实际长度下料，采用机械切割。
经检验长度合格后进行张拉端镦头，φ5
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