宝塔型超高曲线桥塔施工控制和难点工程措施方案.docx
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宝塔型超高曲线桥塔施工控制和难点工程措施方案
宝塔型超高曲线桥塔施工控制和难点工程措施方案
方案概述
桥塔分节段施工，为保证塔柱曲线线形，将塔柱分为4.5m一节，共分为41节（塔冠除外）。
塔住施工采用劲性骨架加劲，模版已直代曲，采用液压爬模施工技术，以爬架作为施工平台，并可在上面堆放少量物资设备。
桥塔施工为平衡因塔柱向内倾斜产生的水平分力，防止塔身位置错位，当施工至一定高度进行水平预顶力施工，并在每节塔柱施工放样时向塔柱外侧方向偏移2cm，以保证塔柱施工精度。
上塔柱施工先进行索道管定位后进行钢筋绑扎及预应力定位。
索道管定位以索道管上口定高程，上、下两端定轴线的方法定位。
预应力施工为后穿束的施工方法，采用爬架平台作为张拉平台，两端对称张拉。
横梁施工先施工塔柱后施工横梁，两者异步施工，互不影响，支架采用装配式钢管支架体系，拆装方便，重复利用。
为保证混凝土施工质量，采用泵送混凝土，合理布置下料口，在钢筋密难以振捣处采用小型振动棒加强振捣。
自动液压爬施工
高塔施工一般有3中施工方法：
①落地式满堂脚手架施工；②附塔柱爬架、爬模施工；③在塔柱劲性骨架上生根挂设空中脚手架施工。
落地满堂脚手架一般用于不太高（通常不大于100m）的墩柱施工，且超过50m的墩柱，50m以下脚手架要用双立杆，如果墩柱过高，为减轻脚手架自重，超高脚手架要另立在墩柱外侧预埋的牛腿梁上。
第②、③种施工方法均不受墩高限制，但在塔柱劲性骨架上生根挂设空中脚手架要求塔柱倾斜率较小，以便更好利用空间。
由于本桥塔全高188.3m，且为向内倾斜的曲线线形，因此选择液压自动爬模技术施工较为合理。
爬模系统主要由大面积模板体系，爬升主体及钢结构工作平台构成（见图2）。
大面积模板体系由进口维萨板、H20木工字梁、横向背楞和专用连接件组成，面板与竖肋（木工字梁）采用自攻螺丝正面连接，竖肋与横肋（双槽钢背楞）采用连接爪连接，在竖肋上两侧对称设置2个吊钩（见图3）。
2块模板之间采用芯带连接，用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。
木梁直模板为装卸式模板，拼装方便，在一定的范围和程度上能拼装成各种大小的模板。
液压自动爬架设5个工作平台，上、下平台之前通过固定爬梯贯通，同层平台之间连成同一整体。
横梁施工
横梁采取塔梁分离的施工方式，先施工塔柱，控制悬臂长度，再施工横梁。
其中下横梁根部高9m，中间高7.4m，分为两次浇筑，根据钢绞线布置及下横梁结构分层，第1次浇筑4.1m，第2次浇筑4.9m。
中、上横梁均一次浇筑完成。
桥塔3道横梁距离地面高度自下而上依次为33.5m、99.7m、179.4m。
横梁采用装配式支架法施工，钢管立柱均做成标准节段，两端采用法兰盘连接，安装拆卸速度快，可以循环使用。
xx长江大桥桥塔为宝塔型，2根塔柱向上逐渐靠拢，下、中、上3道横梁逐渐变短，下横梁支架量最大，施工中下横梁施工完成后，支架可以拆卸倒运至中横梁施工，最后再使用到上横梁的施工中。
横梁支架见图2。
图一.1-1装配式钢管支架
塔柱预偏
塔柱向内倾斜且悬臂施工距离较长，为避免塔柱向内倾斜过大，减少预顶力吨位，在每节塔柱顶部施工方样时，通过对塔柱模拟计算，将塔柱位置向外偏离2cm。
在每节塔柱施工完毕后，对塔柱位置进行复测，通过对塔柱施工前后双控测量，以保证塔柱线形。
预顶力施工
由于塔柱整体向内倾斜，其中下塔柱倾斜度为5.45：
1，施工中为减小塔柱外侧混凝土拉应力，防止混凝土开裂，根据监控单位计算结果施加预顶力。
每道横梁施工完成后，横梁之下对应的预顶力装置即同横梁支架一起拆除。
预顶力施加示意见下图。
单位：
cm
图一.1-2横梁支架系统及预顶力施加示意图
每道预顶力通过对应的横梁支架体系进行施加，其中最下面一道预顶力为9000kN。
预顶力施工通过2根钢管施加，使用穿心千斤顶，在钢管中部顶推，钢管两端与塔柱预埋钢板焊接固定。
钢管每隔5.25m设置1道限位装置使钢管只能沿轴向移动。
在顶推过程中，使用全站仪观测桥塔偏位情况，并使用钢尺测量千斤顶伸长量及钢管压缩量。
顶推完成后在顶推位置加入内撑装置，退出千斤顶。
待上层横梁施工完成后，拆除预顶力装置。
图一.1-3预顶力施工
上塔柱锚固段施工
上塔柱锚固段施工，通常有地面定位劲性骨架、预应力、索导管然后整体吊装的施工方式和塔顶安装定位劲性骨架、井字形预应力、索导管的形式，前者优点是地面施工操作简单、定位方便，缺点是整体吊装和塔顶整体定位难度大，且局部出现误差后调整困难，后者的优点是操作灵活，误差修正方便，缺点是高空作业，操作不便、测量不便。
考虑到xx大桥四索面的特点，1个节段需要定位4根索导管，地面定位精度不能保证，因此采用塔顶定位的方式。
索导管塔顶定位要求速度快，精度高。
xx长江大桥为四索面斜拉桥，需要一次定位4根索导管，第1个编号索导管长达11.81m，穿越3个节段塔柱施工段，定位难度大。
施工中采用索导管上口定位轴线和标高，下口定位轴线的方式。
索导管加工精度要低于索导管定位精度要求，且索导管下口为坡口形式，因此索导管长度不能作为定位的依据。
上口制作与索道管内径相同的圆形盖板，定出中心，盖在索导管上口作为定位辅助工具。
下口制作与索道管内径相同的半圆钢板，定出圆心，作为下口定位工具。
上口盖板盖在索导管上口后与索导管口齐平，因此盖板中心位置可以代表索导管上口的中心高程和轴线。
下口的半圆盖板，根据索导管口有坡脚的形式，在坡脚内随意定点，半圆盖板与管壁垂直，钢板圆弧一边紧贴索道管内壁，则半圆盖板圆心可以确定在索道管的轴线上，即确定了轴线上的另一点。
通过一条轴线，一个高程精确定位了索导管，简洁高效。
锚固段施工中，以爬模施工系统为载体，由于爬架设有上、下5层操作平台，在爬架上层操作平台上进行下一节段劲性骨架焊接，钢筋绑扎、预应力波纹管定位、模板施工等，在下层操作平台上进行上一节段预应力穿束、张拉、压浆、封锚等施工。
更重要的是，在下层操作平台进行已浇筑段预应力施工的同时，上层操作平台正在进行对应节段塔柱的钢筋、混凝土施工，形成紧张有序的施工节奏，加快进度。
施工过程数值模拟分析
目前国内建成和在建的长江大桥中，xx长江大桥为首次采用宝塔型超高曲线砼桥塔，其结构新颖，施工难度大。
为了解该类桥塔在各施工阶段的受力状态，本文运用有限元分析软件MIDAS/CIVIL模拟xx长江大桥主塔施工的动态力学过程，分析主塔的受力随施工过程变化的规律，找出了主塔在施工中最危险阶段，和最危险的部位。
（1）计算模型
选取大桥主塔和施工临时支撑体系为研究对象，建立三维数值计算模型，大桥主塔各部位采用实体单元模拟，下、中、上三套支撑体系采用梁单元进行模拟，模型共有75181个单元。
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