某大桥主塔施工过程阶段荷载分析

马志远 (安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

1 主塔的结构

某大桥主塔施工拟采用爬模施工，主塔塔座底面高程5m，塔顶高程130.00m，主塔总高度125m。主塔主要构件包括下塔柱、上塔柱、横梁、塔顶装饰块、钢锚梁及牛腿等。主塔上、下横梁以及上塔柱斜拉索锚固区为预应力混凝土结构，其它塔柱部分为普通钢筋混凝土结构，索塔下（1～7节段）高26.93m，上塔柱（8～27节段）高86.07m。主塔构造图如图1所示。

图1 主塔构造图

2 主要施工材料

①C50混凝土：主要用于塔座、塔柱、横梁及装饰块；

②C40混凝土：主要用于主塔承台；

③C35水下混凝土：主要用于承台封底及桩基；

④φ15.20预应力钢绞线：符合《预应力混凝土用钢铰线》（GB/T 5224－2003）的标准，用于主塔上、下横梁的横纵向预应力；

⑤HRB300、HRB400 普通钢筋：质量必须符合国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499.2—2007）要求；

⑥Q235B钢材：主要用于支架及横撑。

3 施工流程

下横梁分布在6、7号塔支节段位置，上横梁在26、27号塔支节段位置与26、27号塔支节段同步施工。塔柱分节段施工，标准施工节段高度为4.5m，共27个节段；考虑上塔柱环向预应力钢束的影响，上塔柱节段划分尺寸不统一；内侧上塔柱r=269.021m的圆曲线与上横梁底部隔板曲线交点位于环向预应力钢束中间的位置，节段划分时，考虑将该交点下降250mm作为节段的分段处。主塔总体施工工艺流程图如图2所示。

4 施工过程阶段荷载分析

4.1 恒载

4.1.1 结构自重（按结构实际重量计算）

钢锚梁质量按8t考虑，钢锚梁牛腿按6t考虑。

4.1.2 钢筋混凝土（按容重26kN/m3考虑）

上横梁在本计算过程中均按一次浇筑计算，下横梁分两层浇筑。

4.2 施工荷载

4.2.1 施工阶段荷载

F1+F2=310.6+665=975.6kN；爬模系统F1=103kN+207.6kN=310.6；

施工机具与人群F2=665kN；

爬模节段模板质量：首阶段重11.7t，4.5m 标准节段模板重10.3t。

平台质量：+3层平台质量3.56t，+2层平台质量 2.35t，+1层平台质量8.61t，0 层平台质量 3.07t，-1 层平台质量1.69t，-2层平台质量1.48t，平台总质量20.76t。

图2 主塔总体施工工艺流程图

施工机具与人群荷载：P=1.5kN/2（-1、0、+1、+2、+3 层平台面积分别为55m2、90m2、104m2、61.5m2、96m2），P=1kN/m2（-2 层平台面积：55m2），共665kN。

4.2.2 预应力荷载

预应力荷载按设计张拉数量及顺序进行加载。（环向预应力未考虑）下横梁第 1 层养护完成张拉（B1、B3、B4、B6，B1a、B3a、B4a、B6a），第 2 层养护完成后张拉（B2、B5、B7～B9，T1～T2，B2a、B5a、B7a～B9a，T1a～T2a）。

预应力筋与管道的摩阻系数：μ=0.15；

预应力管道的偏差系数：k=0.0015；

弹性模量：E=1.95×105MPa；

松弛率：≤2.5%；

一端锚具变形及钢束回缩值：6mm；

4.2.3 下横梁施工荷载产生的牛腿、扶墙反力

第4节段竖向荷载1161kN，第2节段竖向荷载95kN，水平反力由下横梁支架上设的拉杆抵消（见下横梁现浇支架计算书）。下横梁第一层重1426t，第二层重1088.25t。分层浇筑施工荷载产生牛腿、扶墙反力按比例添加。

4.2.4 加载

新浇混凝土湿重，按节段混凝土重量进行加载。

4.3 其他可变荷载

①风荷载：施工阶段设计基本风速32.1m/s，施工阶段采用20年重现期风速考虑计算，主塔上的风荷载及施工阶段的风荷载按《公路桥梁抗风设计规范》的规定计算。公式FH=1/2 Vg2CHAn。根据公式计算出各节段的风荷载大小。

②收缩徐变作用：计算时考虑徐变对混凝土应力的影响，混凝土的徐变取值按经验数值模型，如下式所示。

C(t，)C1(19.200.45)(1e0.30(t-))C2(11.700.45)(1e0.005(t-))

式中：C1＝0.23/E2，C2＝0.52/E2，E2为最终弹模。

③温度荷载：自四月中旬至十一月上旬各旬均温都在22℃以上，夏季长达7个月之久。在11月至翌年3月的低温期内，月平均气温都在12℃以上。钢管横撑安装和拆除的时间在4月～12月之间，钢管横撑和上横梁支架实际温度与初始安装温度相比，升/降温20℃（按主塔整体升降温考虑）。

5 结语

本文作者结合实际工作经验对某大桥主塔施工过程阶段荷载进行了分析，为桥梁主塔下一步施工做好准备，并且期望通过上述分析，对同业人士分析桥梁主塔在施工过程阶段载荷有所裨益。