钢塔斜拉桥力杆式支撑体系施工技术的研发与应用

杨基好

（中铁十局四公司，南京210046）

1 工程概况

安徽省金寨县新江路长征大桥为独塔斜拉结构，全长457m，宽 35.5m，孔跨布置形式为 5×30m+80m+100m+5×30m，采用塔梁墩固结体系。钢管混凝土主塔纵向呈双柱式，单柱直径2.5m，垂直高度为59.2m，塔身与桥面成75°夹角，塔内填充C50自密实补偿收缩混凝土。斜拉索采用直径为7mm的高强度镀锌平行钢丝拉索，全桥共设置20对斜拉索，边中跨各10对，采用中央索面竖琴形布置。

主塔共分为8节，长度为5.8～12.45m。主塔安装完成后，管内灌注C50自密实补偿收缩混凝土。主塔拼装过程中，需要搭设临时支架体系，确保安装和灌注混凝土过程中主塔的安全性。

2 钢主塔力杆式支架支撑体系的设计研发

为保证桥塔安装和塔内混凝土的稳定和线型，在桥塔钢管和主梁之间设置2组钢管支撑架。支撑架钢管采用φ1000mm×16mm（材质为Q235B），每组支撑架横桥向设2根。2根钢管的距离为3.1m，中间采用φ426mm×8mm的钢管横向及斜向连接，中间区域作为斜拉索挂设空间。钢管下端与主梁腹板及横隔板对齐，与后者焊接。钢管处主梁腹板及横隔板采用钢板加强[1]。钢管上端与桥塔外侧预设的牛腿焊接。第2组Z2支架撑架由于长度较长，在中间另设φ426mm×8mm钢管三角支撑与主梁相连（Z3/Z4），以减小其计算长度。在Z3/Z4与Z2的节点处设置Z4′支撑，以增加支架的整体稳定性，Z4′的另一端固定在主塔上，呈与桥面平行状。主梁CZ-4节段和CZ-5节段在原临时钢箱梁支墩基础上增设2组直接对准主梁内侧腹板的φ630mm×10mm格构柱，以传递支撑架传来的上部荷载。

3 钢主塔力杆式支架支撑体系的施工

钢主塔力杆式支架支撑体系安装工艺为：基础施工→Z1支架安装→Z3（Z4）支架安装→Z4’支架安装→Z2支架整体安装。

3.1 力杆式支架基础

格构柱基础为φ630mm×10mm钢管桩，钢管桩横桥向间距为3.1m，顺桥向间距为2m，横桥向间距为3.1m，钢管中部之间通过槽钢[14a、角钢∠75mm×6mm进行连接固定。顶部通过焊接与CZ-4/5、CZ-5/6节段环缝处H600mm×300mm分配梁进行连接。

3.2 第一阶段钢塔力杆式支架安装

钢塔3节段吊装前，将Z1支架与钢塔连接的牛腿提前安装在钢塔3节段上，跟钢塔一起吊装。

完成钢塔第3节段吊装、焊接后，开始安装第一阶段钢塔支架Z1的安装。整个Z1在地面上拼装成为一个整体，使用350t履带吊吊装。先将Z1顶端与钢桥塔第3节段预设的牛腿位置对接准确，进行临时固定。再将Z1下端与钢主梁顶板支撑位置对接牢固，最后焊接Z1顶端与牛腿之间的焊缝。

3.3 第二阶段钢塔力杆式支架安装

第二阶段钢塔支架在第7节钢塔安装完成后、塔内C50自密实补偿收缩混凝土顶升施工前安装。同样将Z2支架与钢塔连接的牛腿提前安装在钢塔7节段上，跟钢塔一起吊装。

1）Z3（Z4）支架安装施工：在地面将Z3与Z4主管采用连接管焊接成整体（共2个），吊耳焊接在Z3与Z4管相交处，分别进行吊装，焊接完成后，再焊接2个Z4管之间的连接管，最终形成一个整体。

2）Z4′支架安装施工：在地面上将Z4′焊接完成，先将Z4′支架与Z3（Z4）支架焊接，然后在与钢塔端焊接。

3）Z2支架安装施工：将Z2支架在地面上分两节焊接，长度分别为24m和25.8m，将2节分段分别吊至桥面，然后焊接成整体进行吊装，350t履带吊和130t汽车吊共同吊装。对位完成后尽快焊接，焊接完成后方可松钩。

3.4 钢塔力杆式支架拆除

斜拉索张拉完成后，将钢塔支架按安装时的相反顺序拆除。

1）拆除Z2支架：先割除Z2支架之间的横向连接及斜撑。然后使用350t履带吊吊住Z2左侧的钢管的上部，将Z2左侧钢管与主塔、Z3/Z4支架和钢箱梁的连接点切开，吊至地面上。使用同样方法拆除Z2右侧钢管。

2）拆除支架Z4′：先割除支架Z4′支架的横向连接。使用220t汽车吊吊住支架Z4′左侧钢管，将钢管与主塔和Z3/Z4连接依次切开后吊至桥下，采用同样方案拆支架Z4′右侧钢管。

3）拆除Z3/Z4支架：首先将Z4之间的横向连接管切除，再用220t汽车吊吊至Z3/Z4支架左侧的上部，割除左侧与钢箱梁的连接点，将左侧Z3/Z4整体吊至桥下。最后，使用同样方法的拆除右侧Z3/Z4支架。

4）拆除Z1支架：首先切割Z1支架之间的横向连接和斜撑。然后使用220t汽车吊住Z1左侧φ1000mm×16mm的钢管的上部，使用气割依次将Z1左侧钢管与主塔和钢箱梁的连接点切开，最后吊至地面上。使用同样方法拆除Z1右侧钢管。

4 工程应用及效益分析

4.1 技术优点

“钢塔斜拉桥力杆式支撑体系施工技术”更加安全、经济、高效，制作、安装简易快捷、后期拆除简单，施工难度小，可与钢箱梁同步施工，加快了施工进度。

“钢塔斜拉桥力杆式支撑体系施工技术”是一种创新型的支撑体系，为类似工程施工提供了宝贵的参考和借鉴。

4.2 效益分析

“钢塔斜拉桥力杆式支撑体系施工技术”在中铁十局金寨新江路长征大桥主塔施工中成功运用，安全、经济、高效，节约了大量的人力、物力，缩短了工期，创造了良好的经济和社会效益。该技术节约成本约104.3万元。

1）采用传统盘扣式满堂支架支撑体系费用为113.1万元：共需周转材料盘扣支架为330t，其中，盘扣支架租赁费为330t×30元（/·td）×90d=89.1万元；盘扣支架安拆费用为24 000m3×10元/m3=24万元；

2）采用“钢塔斜拉桥力杆式支撑体系”费用为50.8万元：共需钢材137t，其中钢管重85（t外租），租赁费用为85t×4元/（t·d）×60d=20 400 元；钢板及槽钢共计 52t，扣除材料摊销后费用为 52t×（5000-3000）元/t=10.4 万元；支架加工、安装及拆除费用为137t×2800元/t=38.36万元；共计50.8万元；

采用力杆式支架支撑体系节省的时间成本为42万元：共缩短工期20d。