滬通長(zhǎng)江大橋29墩塔梁同步施工工藝

1、滬通長(zhǎng)江大橋29墩塔梁同步施工工藝摘要滬通長(zhǎng)江大橋?yàn)闇ㄨF路的關(guān)鍵和控制性工程，主航道橋?yàn)橹骺? 092 m的雙塔鋼桁梁斜拉橋。在主航道橋 29#主塔墩施工時(shí)，由于施工工期緊張采用了塔梁同步的施工方法。介紹了塔梁同步施工的控制原理、施工原則和橋塔的測(cè)量控制，研究了大節(jié)段鋼桁梁雙懸臂架設(shè)的平衡控制、各合龍口敏感性以及中跨合龍技術(shù)，對(duì)大跨度斜拉橋塔梁同步施工工藝及工效進(jìn)行了總結(jié)。實(shí)踐結(jié)果表明，大跨度斜拉橋采用塔梁同步施工工藝， 在確保主塔施工質(zhì)量安全控制的同時(shí)， 可 明顯加快主塔施工進(jìn)度，有效地縮短了工期，為后續(xù)施工創(chuàng)造了有利條件，能產(chǎn) 生較好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。關(guān)鍵詞 公鐵兩用橋梁；滬通長(zhǎng)江大橋；

2、塔梁同步；施工工藝；敏感性分析；功效 分析大跨度鋼桁梁斜拉橋的施工監(jiān)控是指在施工過(guò)程中通過(guò)對(duì)控制性截面的關(guān)鍵數(shù)據(jù)如應(yīng)力、變形、基礎(chǔ)沉降以及風(fēng)、溫度、振動(dòng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力在建造過(guò)程中始終處于控制范圍內(nèi)， 確保橋梁施工安全和成橋狀態(tài)下線形、內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求-0近年來(lái)，采用塔梁同步施工的橋梁逐漸增多。 相關(guān)學(xué)者集中研究同步施工的影響因素及控制理論、技術(shù)和措施，得出同步施工對(duì)索塔的影響大于主梁， 在同 步施工各階段須控制最不利截面壓應(yīng)力、 線形、塔柱垂直度、頂端偏位和索力 也有學(xué)者對(duì)斜拉橋塔和索的監(jiān)測(cè)控制進(jìn)行了探討， 對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果作誤差分析以及精 度計(jì)算，從而保證索塔線形和測(cè)量定位的精度

3、 -0針對(duì)同步施工是否可以達(dá)到 合理成橋狀態(tài)，相關(guān)學(xué)者從成橋索力、線形，主梁及主塔應(yīng)力、位移等方面討論 同步施工的可行性-0在安全防護(hù)和風(fēng)險(xiǎn)研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者討論了施工過(guò)程 中斜拉橋的風(fēng)振響應(yīng)、減振安全和穩(wěn)定性問(wèn)題-0目前，采用塔梁同步施工的 斜拉橋有馬嶺河特大橋、綏芬河斜拉橋、合生大橋等，采用塔梁同步施工可以明 顯縮短工期，0采用塔梁同步施工技術(shù)的斜拉橋，具施工控制目標(biāo)與普通斜拉橋相同， 即達(dá) 到合理成橋狀態(tài)，同時(shí)要確保施工過(guò)程中橋梁結(jié)構(gòu)的安全皿。由于塔沒(méi)有形成整 體結(jié)構(gòu)就要進(jìn)行主梁的施工，因此須要在主塔處增設(shè)支架、 鋼管等臨時(shí)裝置，確 保主塔在塔梁同步施工過(guò)程中的安全。滬通長(zhǎng)江大橋在主航

4、道橋29#主塔墩施工時(shí)，由于施工工期緊張，采用塔梁 同步施工的方法。在滿足施工質(zhì)量的條件下，減少了施工工期，產(chǎn)生了較好的經(jīng) 濟(jì)及社會(huì)效益。1工程概況滬通長(zhǎng)江大橋主航道橋孔跨布置為（140+462+1 092+462+140） m，全 長(zhǎng)2 296 m ,主橋布置見(jiàn)圖1圖1主航道橋布置（單位：m）29#墩為鉆石形鋼筋混凝土主塔，塔高 330 m ,全部采用C60自密實(shí)混凝土，單塔混凝土土方用量超過(guò) 6萬(wàn)m，（不含塔座）。主塔施工采用塔梁同步方案，共分54節(jié)。其中下塔柱7節(jié)，下橫梁2節(jié)，中塔柱25節(jié)，上塔柱20節(jié)， 見(jiàn)圖2主梁劃分為164個(gè)節(jié)問(wèn)，每個(gè)節(jié)間長(zhǎng)14 m,墩頂7個(gè)節(jié)段及邊跨部分節(jié) 段為無(wú)

5、索區(qū)，公路橋面邊跨側(cè) 252 m范圍為預(yù)制混凝土板，其余為鋼橋面板。鐵路橋面板為鋼箱結(jié)構(gòu)，公路橋面板為正交異性板結(jié)構(gòu)。圖2主塔節(jié)段劃分斜拉索采用2 000 MPa 直徑7 mm 的平行鋼絲拉索，三索面布置，全橋共432根。單根索最長(zhǎng) 576.2 m ,最大重量為835 kN ,最大張拉力為 9 980kN 02塔梁同步施工原則施工原則為確保主塔施工質(zhì)量及全橋線形控制，滿足工期要求，29,墩塔梁同步施工組織原則如下：主塔進(jìn)入上塔柱施工前完成墩旁托架、 墩頂節(jié)段和架梁吊機(jī)拼裝；塔端拉索錨固端上方至少完成 3個(gè)塔柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工，張拉時(shí)對(duì)應(yīng)塔柱 節(jié)段混凝土須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且齡期不少于 30 d;塔、索、

6、梁并行施工各自均 存在測(cè)量、測(cè)控環(huán)節(jié)，須相互校核；根據(jù)斜拉索長(zhǎng)度（短索、中長(zhǎng)索、長(zhǎng)索） 安排單個(gè)循環(huán)施工工期；為降低由邊跨、中跨自重差異引起的主塔縱向變形和 塔根縱向彎矩，須通過(guò)配載保持兩懸臂端荷載平衡。根據(jù)掛索工藝和工效，確定2層短索、中長(zhǎng)索和長(zhǎng)索的掛索時(shí)間分別是10, 11, 12 d o確定29,墩塔梁同步施工自主塔第39節(jié)混凝土澆筑完成、第40節(jié) 鋼錨梁定位完成后啟動(dòng)第1層斜拉索張拉，直至主塔施工完成。在每輪次鋼梁拼裝時(shí)，同步進(jìn)行本輪次斜拉索塔端掛設(shè)和梁面展索工作。待 鋼梁節(jié)段間栓焊完成后，架梁吊機(jī)前移28 m ,完成該輪次2層斜拉索梁端掛設(shè) 及斜拉索張拉。施工工序交叉安排29,墩主塔

7、爬模結(jié)構(gòu)高度覆蓋塔柱 3節(jié)，鋼錨梁層間距從下往上逐步變小， 可滿足啟動(dòng)掛索后鋼錨梁上升速率大于主塔節(jié)段施工速率的要求。為保證斜拉索始終處于爬模之下，在第40節(jié)內(nèi)鋼錨梁測(cè)量定位完成后，啟動(dòng)第1層斜拉索張 拉。在主塔施工過(guò)程中、鋼梁拼裝對(duì)接后和斜拉索張拉后，對(duì)主塔內(nèi)勁性骨架、 鋼錨梁及索導(dǎo)管、模板和主塔、主梁線形進(jìn)行測(cè)量，需要主塔、主梁分別處于無(wú) 荷載變化的可測(cè)量的“靜態(tài)”。根據(jù)上塔柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段包含2層鋼錨梁、鋼梁標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)段包含2層錨拉板的特點(diǎn)，采取索梁與主塔異步施工，可保證主塔測(cè)量時(shí)不 提梁、架梁吊機(jī)不走行、不掛索張拉，保證斜拉索張拉時(shí)橋面荷載分布無(wú)變化。為保證1個(gè)周期內(nèi)架設(shè)1個(gè)節(jié)段鋼梁、掛2層斜

8、拉索，計(jì)劃安排索、梁工 序重疊交叉5 d ,同時(shí)在鋼梁節(jié)段拼裝過(guò)程中完成 2層索塔端掛設(shè)和梁面牽引、 張拉。主塔封頂后再無(wú)塔梁同步施工，但鋼梁架設(shè)進(jìn)入結(jié)合梁區(qū)間，須考慮預(yù)制 橋面板安裝與梁面掛索重疊，仍按1個(gè)周期為12 d的計(jì)劃進(jìn)行。3塔梁同步施工控制控制原理塔梁同步施工過(guò)程中，斜拉索張拉時(shí)塔、梁須保持“靜態(tài)”，索力測(cè)量、張 拉后塔梁復(fù)測(cè)均用常規(guī)方法。鋼梁節(jié)段拼裝時(shí)，索、塔保持“靜態(tài)”，且拼裝節(jié) 段在斜拉索前方，采集在拼節(jié)段、接口后方2個(gè)節(jié)段節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，推算接口 前后相對(duì)拱度、斜拉索前方整體線形。斜拉索掛索后，邊跨、主跨拉索不平衡水平分力引起主塔縱向偏位，索力不均甚至?xí)鹨欢ǔ潭鹊乃鶛M

9、向扭轉(zhuǎn)。 同時(shí)，須考慮大型塔吊附著、ZSL2700 塔吊站位偏離主塔軸線、施工電梯非對(duì)稱布置等施工設(shè)施的疊加影響。選擇在主塔存在變形的非垂直狀態(tài)下進(jìn)行主塔施工放樣坐標(biāo)計(jì)算、復(fù)測(cè)控制是塔梁同步施 工控制的關(guān)鍵。根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，相互校核上塔柱施工中各節(jié)段 相關(guān)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，確定40節(jié)以后各節(jié)段內(nèi)勁性骨架定位、 鋼錨梁與索導(dǎo) 管測(cè)量定位、立模放樣結(jié)果。塔偏監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與坐標(biāo)推算為校核數(shù)值計(jì)算結(jié)果，在施工過(guò)程中測(cè)量主塔偏位。自第3節(jié)塔柱開(kāi)始，依 次在下橫梁、下橫梁以上中塔柱50 m 處、中塔柱中部、第3351節(jié)、塔冠的 上下游側(cè)主塔軸線上埋設(shè)觀測(cè)棱鏡，監(jiān)測(cè)塔梁同步施工期間的塔偏情況。因

10、爬模覆蓋3節(jié)高度、待澆筑節(jié)段以下12 m內(nèi)棱鏡無(wú)法通視，每次主塔偏位線形測(cè)量時(shí)觀測(cè)斷面為第 3節(jié)、下橫梁、下橫梁以上中塔柱 50 m處、第 33節(jié)、已澆筑節(jié)段頂面，通過(guò)此 5或6個(gè)高程斷面軸線點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算主塔偏位曲線，按割線法外推至待施工節(jié)段特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并與數(shù)值解相互校核，保證待施工節(jié)段與已施工節(jié)段“順接”。塔偏變形監(jiān)測(cè)和主塔坐標(biāo)推算如圖 3所 示。圖3塔偏變形監(jiān)測(cè)和主塔坐標(biāo)推算示意塔梁同步荷載平衡控制塔梁同步施工中，周期循環(huán)內(nèi)鋼梁拼裝、架梁吊機(jī)走行、掛索等須保持南北 側(cè)同步、荷載一致。同時(shí)，在雙懸臂架設(shè)至 Z61 -Z62和Z24Z25后、輔助 跨合龍前，因輔助跨側(cè)梁段重量大于主跨側(cè)，

11、需對(duì)主跨壓重進(jìn)行荷載配平，控制 主塔偏位，降低主塔根部彎矩。4大階段鋼桁梁整體節(jié)點(diǎn)合龍技術(shù)主航道橋鋼梁合龍施工以對(duì)合龍口敏感性分析計(jì)算為基礎(chǔ)，通過(guò)控制已掛設(shè) 斜拉索索力及均衡性、配合壓重、布設(shè)張拉起頂?shù)群淆埓胧?，調(diào)整合龍段鋼梁軸 線偏位，合龍口鋼梁節(jié)點(diǎn)豎向、縱向位移，保證兩側(cè)合龍口豎向高程與轉(zhuǎn)角一致 冉合龍。輔助跨合龍敏感性分析輔助跨鋼梁合龍邊界條件：主航道橋鋼梁整體處于懸臂狀態(tài)，主塔處設(shè)置縱 向及橫向限位，支座處設(shè)置豎向限位。根據(jù)南輔助跨實(shí)際約束條件，對(duì)鋼梁局部 壓重、溫度變化、長(zhǎng)索索力調(diào)整等合龍調(diào)節(jié)措施進(jìn)行敏感性分析。分析結(jié)果見(jiàn)表 1?？梢?jiàn)，鋼梁局部壓重、索力調(diào)整對(duì)合龍口鋼梁豎向線形影響較

12、大。擬采用配 置壓重、控制斜拉索張拉索力粗調(diào)整合龍口懸臂端鋼梁線形等措施，使線形控制在監(jiān)控目標(biāo)范圍內(nèi)。表1輔助墩敏感性分析工祝犍購(gòu)地合地口位洋mm下弦水平下驚媵向k強(qiáng)水平上弦騎向E14尊點(diǎn)壓1200 kN0. 3-23.6-1.3-23.5E72 琳點(diǎn)” .200 kN0. 31ft, 10. 9除溫10七45. 01配 345.0-7.9S26嗦力噌庭1000 kN0.515.90, 915,1注：水平方向“ +”號(hào)表示偏向28墩，“-”表示偏離28墩。下同邊跨合龍敏感性分析根據(jù)南邊跨實(shí)際約束條件，對(duì)鋼梁局部壓重、輔助墩起頂、溫度變化、長(zhǎng)索索力調(diào)整等合龍調(diào)節(jié)措施進(jìn)行敏感性分析。分析結(jié)果見(jiàn)表2

13、 o表2邊跨敏感性分析丁祝邊啾介龍1 口位移un下弦水平F弦咯向上弦水平匕荒,里向4 耀筮 200 kN-0.5-5.90.6T, H起頂10 rmL 1Ui y-3.6132. K降溫10 T-60, 00. ()4-60, 01 RS34 .索力增址1 QOOh、0. 69.70.89,7由表2可知，鋼梁局部壓重、輔助墩起頂措施、索力調(diào)整對(duì)合龍口懸臂端線形影響較大。擬采用配置壓重、控制斜拉索張拉索力、輔助墩起頂粗調(diào)整合龍 口懸臂端鋼梁線形等。中跨合龍敏感性分析分析主跨側(cè)壓重、對(duì)拉、長(zhǎng)索拔出和鋼梁整體縱向頂推、輔助墩起頂?shù)却胧?duì)合龍口豎向位移和上下弦縱向位移的影響。分析結(jié)果見(jiàn)表3。表3中跨敏

14、感性分析工況合龍位移，mrn卜弦水平F弦 媵向上弦 水平上弦豎向橫向 偏位E79廿點(diǎn)壓由200 kN-0. 7-16, 40, 7-16. 3降溫】（K：-54.7-14, 0-54, 9-12. 7S W案撥出5 m毋612,7HJ.713.6頂插3 00fl C87.622.4SS. 322T輔，堆起U2. 5-117. 36 4117.7一向?qū)?00 kN41.7由表3可知，鋼梁局部壓重、輔助墩起頂、鋼梁縱移、索力調(diào)整措施對(duì)主跨合龍口懸臂端鋼梁線形影響較大。 主跨鋼梁合龍施工擬采用集中壓重、 控制斜拉 索張拉索力、鋼梁往邊跨縱移、輔助墩起頂?shù)却胧┐终{(diào)整合龍口懸臂端鋼梁線形， 使之在監(jiān)控

15、目標(biāo)范圍內(nèi)。測(cè)量、監(jiān)控控制鋼梁懸臂架設(shè)過(guò)程中通過(guò)鋼梁壓重、 索力調(diào)整，控制主塔偏位，保證鋼梁線 形按照既定要求架設(shè)，同時(shí)確保結(jié)構(gòu)線形和內(nèi)力滿足設(shè)計(jì)要求， 實(shí)現(xiàn)鋼梁順利合 龍。在橋面、主塔荷載基本不變的情況下測(cè)量?jī)珊淆埧阡摿鹤藨B(tài)。在合龍前12 d對(duì)合龍口鋼梁姿態(tài)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)分析因環(huán)境溫度變化引起的 合龍口姿態(tài)變化規(guī)律，找到最適合的合龍時(shí)機(jī)，確定縱向頂推/拖拉距離。根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，通過(guò)斜拉索張拉索力、鋼梁節(jié)間配重等措施調(diào)整主梁線形， 確保架 設(shè)至合龍口時(shí)合龍口兩側(cè)鋼梁線形一致。施工監(jiān)控的目的是：保證橋梁結(jié)構(gòu)成橋時(shí)結(jié)構(gòu)受力合理， 線形平順，施工過(guò) 程中各工況結(jié)構(gòu)均處于符合規(guī)范和設(shè)計(jì)

16、要求的受力狀態(tài)下；對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行必要 的優(yōu)化論證分析，主要通過(guò)載荷布置、斜拉索索力控制鋼梁線形。輔助墩合龍目標(biāo)主要是確定輔助墩合龍前結(jié)構(gòu)狀態(tài)（最大雙懸臂），通過(guò)控制雙懸臂對(duì)稱架設(shè)張拉索力，保持主塔豎直，懸臂端標(biāo)高需考慮輔助墩跨主動(dòng)合 龍時(shí)懸臂端在設(shè)計(jì)高程以下300 mm。邊墩合龍目標(biāo)主要是確定邊墩合龍前結(jié)構(gòu)狀態(tài)， 通過(guò)控制張拉索力和輔助墩 起頂位移，滿足邊跨節(jié)間主動(dòng)合龍時(shí)懸臂端在設(shè)計(jì)高程以下300 mm。主跨合龍子目標(biāo)是控制主跨合龍時(shí) 29,塔梁狀態(tài)，主要通過(guò)控制S27#S34# 拉索索力，配合壓重、長(zhǎng)索張拉、輔助墩鋼梁起頂?shù)群淆埓胧?，保證兩側(cè)合龍口 豎向高程與轉(zhuǎn)角一致。中跨合龍后主塔各測(cè)點(diǎn)的

17、塔偏見(jiàn)圖 4?？梢?jiàn)，上下游塔偏均小于JTGT D65中跨?01 2007公路斜拉橋設(shè)計(jì)細(xì)則規(guī)定的 min 30 mm , H3 000 10中跨10 O0510ix/iniE 上爵塔偏4 2Q Ue 6 4 1 0 6 4 O 5 5 5 4 4 4 A- 4 4 3 J*10 O0510ix/iniE 上爵塔偏4 2Q Ue 6 4 1 0 6 4 O 5 5 5 4 4 4 A- 4 4 3 J*ip搜相南-505x/nini卜海塔偏M525 150疆年W州9圖4主塔各測(cè)點(diǎn)的塔偏忑母市d”高程忑母市d”高程圖5中跨合龍后主梁的軸偏和高程5塔梁同步施工功效分析塔梁同步功效分析29#主塔墩20

18、17年12月23日開(kāi)始施工，2019年6月27日主塔封頂 完工，主塔施工歷時(shí)552 d o按照塔梁同步施工工藝，2019年1月12日開(kāi)始 鋼梁懸臂架設(shè)，2019年9月27日架設(shè)完畢，鋼梁懸臂架設(shè)歷時(shí) 259 d。自 29#主塔墩開(kāi)始施工至全部鋼梁懸臂架設(shè)完成歷時(shí) 644 d。若不采用塔梁同步施工，仍按通常先塔后梁的施工工藝，待主塔封頂后開(kāi)始 鋼梁懸臂架設(shè)，則塔梁施工工期預(yù)計(jì)811 d ,比采取塔梁同步施工工藝預(yù)計(jì)滯后 167 d。主塔施工功效分析29#墩采取塔梁同步施工工藝，雖然主塔、鋼梁及斜拉索同時(shí)施工，施工工 藝及步驟交叉因素多，但通過(guò)不斷優(yōu)化施工工藝，加大資源投入，從實(shí)際情況看 主塔施工進(jìn)度并未因此而減緩。29#墩主塔施工歷時(shí)552 d ,施工功效0.59 md,較滬通大橋主航道橋28# 墩主塔施工功效0.47 m d高。與同類型其他橋梁相比，29#墩主塔施工功效亦 有較大優(yōu)勢(shì)：天興洲橋主塔功效 0.35 m d,銅陵橋主塔功效0.31 m d。社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益29#主塔墩為滬通長(zhǎng)江大橋施工的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，滬通長(zhǎng)