浅析斜拉桥双向倾斜桥塔竖向主动顶撑施工技术

2015-07-18张华武中交路桥北京技术研发中心北京100024

中国新技术新产品 2015年12期

张华武（中交路桥北京技术研发中心，北京　100024）

张华武
（中交路桥北京技术研发中心，北京100024）

双向倾斜桥塔自重及施工荷载垂直于塔柱方向的分力使塔柱根部弯矩随着施工阶段的不断进行相应增大，双向倾斜的桥塔，因两个方向弯矩产生的拉应力在塔柱的某个角点附近叠加，形成更不利的情况，因此为了保证双向倾斜桥塔在施工过程中的稳定性与安全性，需要合理的设置主动顶撑，来使桥塔达到平衡状态。

斜拉桥；双向倾斜桥塔；主动顶撑

1　工程概况

xxx大桥主桥为170m独塔单跨地锚混凝土斜拉桥，采用倒Y形主塔，主塔塔身由上塔柱、下塔柱、横梁等组成。主塔采用与水平向成71.57度的斜塔，投影竖向总高度（承台顶至塔顶）为100m，斜塔斜向总高（承台顶至塔顶中线）105.41m，上塔身采用‘工’形实心截面，上塔柱竖向投影高为45m，下塔柱竖向投影高为55m。

2　竖向主动顶撑施工技术

xxx大桥主塔采用液压自动爬模施工技术进行塔柱施工，下塔4m一节段，上塔4.25m一节段。钢筋绑扎采用整体式桁架型劲性骨架定位以加快施工速度，保证施工质量。由于塔柱双向倾角大，大悬臂施工时拉索尚未张拉前将产生巨大的倾覆弯矩，因此需采用设置预顶力的竖向主动顶撑，保证塔柱施工阶段安全及线形符合设计要求。

2.1 竖向主动顶撑计算

竖向主动顶撑的受力计算主要考虑塔柱浇筑的最不利工况的受力情况，看其在最不利工况下的自身应力是否满足要求，以塔柱混凝土的拉最大应力不大于1.8MPa来进行控制。本方案最不利工况为第一束拉索张拉前，第17号节段模板安装完成后。主动顶撑的预顶力设置具体的计算从塔柱的线性控制及应力控制两个方面进行比较计算。以线形控制为主时，假定塔柱所产生的倾覆弯矩完全由顶撑力来平衡，不考虑混凝土自重引起的压应力，此为理想状态。实际施工中，为降低施工的难度，节约材料，通常采用以应力控制为主，线形控制为辅的方式来进行设计，此时假定塔柱根部拉应力是由倾覆弯矩所产生的拉应力减去混凝土自重所引起的压应力所得，此时平衡所需顶撑力相应减小，对竖向主动顶撑的要求降低，同时也可以满足塔柱在施工时的结构安全。

2.2 竖向主动顶撑设置

竖向主动顶撑系统主要包括钢管桩支架、桩顶支架及塔柱反力架三部分。钢管桩支架采用Φ800×10mm钢管作为立柱，下部接扩大基础。采用Φ273×6.5mm钢管作为钢管间平联，Φ480×10mm钢管作为支架间平联。桩顶支架采用3I63a作为桩顶横梁，4I63a作为桩顶纵梁，其上布置分配梁5I63a，对应位置布置500t千斤顶，通过塔柱反力架作用传力。具体布置如图1所示。根据作用塔上位置分为三个部分：一、二级顶推力架体采用4竖杆2斜杆为主受力单元；第三级顶推力架体则采用6竖杆配3斜杆为主受力单元。①第一级架体向两塔肢各提供5000kN竖向顶推力，作用点高度为20.5m，对应塔节为第5节，施工阶段为第7节塔柱模板安装完成后。②第二级架体向两塔肢各提供5000kN竖向顶推力，作用点高度为32.5m，对应塔节为第8节，施工阶段为第10节塔柱模板安装完成后。③第三级架体向两塔肢各提供7500kN竖向顶推力，作用点高度为46.81m，对应塔节为第12节，施工阶段为第14节塔柱模板安装完成后。

2.3 竖向主动支架安装

由于支架钢管尺寸大、重量大等特点，钢管立杆下料从长度为9m或12m，控制重量为1.75t或2.34t。钢管连接采用法兰盘。立杆采用塔吊提吊钢管进行安装，对正后紧固螺栓。施工完一层立杆后立即吊装相应平联，再进行后续层的安装。钢管斜杆在加工场地拼接，利用汽车吊整体提吊焊接相应平联定位。

2.4 顶推力的施加与固定

①主动顶推采用分级加载的方式进行。②支架上设型钢，用于千斤顶和塔柱反力架的安装。③主塔节段上预埋钢板，用于与塔柱反力架连接。④预埋件所在塔节施工完毕，再施工下一节，待该节混凝土达到强度后上移模板，露出预埋钢板，吊装塔柱反力架，与预埋钢板进行连接。⑤安装数显液压千斤顶，顶推至设计顶推力。⑥顶推到位后，在支架顶垫梁及塔柱反力架垫入楔形刚块，塞紧并固定。⑦分级卸载千斤顶，支架转换受力。

3　竖向主动顶撑施工注意事项

（1）钢管桩的位置要求精确布置，竖向钢管桩的垂直度要求不得大于1%，斜向钢管要求倾角误差控制在±0.5°。（2）钢管立柱上牛腿的顶标高须进行测量控制，确保其标高准确。（3）主动顶推时需保证千斤顶同步顶推，避免造成塔柱反力架的不均匀受力。（4）当顶推力达到80%之后每级荷载施加/卸载应不得小于0.5h的稳定观测时间。（5）顶推力的控制根据现场实测数据进行调整，当关键点线形及应力接近设计要求时，缓慢施加顶推力，直至达到设计要求。（6）转换受力体系后，要确保每块可调节钢楔块嵌入紧密，保证各构件均匀受力。