南京長江某大橋主塔中塔柱施工方案介紹

xx第二大橋xxx橋主塔塔中

塔柱施施工方案介介紹

一、工程概況

xxx第二大大橋xx主橋為為雙塔雙索索面五跨連連續(xù)鋼箱梁梁斜拉橋。其其主塔采用用倒Y形空間索索塔（見圖圖1），塔高195．55m，為為鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)，由由下、中、上上塔柱和橫橫梁組成。其其中中塔柱柱（從下橫橫梁頂面至至中橫梁底底面）高991.300m，斜率率為1：5．8395，截面為為非對稱六六邊形空心心薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)（見圖2）。塔柱柱及橫梁均均采用50號混凝土土。在施工工中要求塔塔柱的傾斜斜度不得大大于H/30000（H為塔高），軸軸線偏位允允許偏差±10mmm。由于塔塔柱體型特特殊，質(zhì)量量要求高，施施工操作面面小，工程程量大，又又是高空作作業(yè)，同時時為確保大大橋的最佳佳合龍期，整整個塔柱必必須在規(guī)定定時段內(nèi)完完工，從而而中塔柱施施工成為全全塔按質(zhì)按按期完工的的一個重要要環(huán)節(jié)。

二、中塔拉施工工方案構(gòu)思思

中塔柱施施工現(xiàn)在一一般都采用用懸臂裸塔塔法爬模法法施工。該該方法一可可以有效解解決高空模模板安裝就就位，提高高高空作業(yè)業(yè)的安全性性；二摒棄棄了滿堂搭搭設(shè)腳手架架管施工的的繁瑣工藝藝，大大簡簡化了施工工工序，從從而可以極極大加快施施工進度；；三可以利利用手動葫葫蘆等小型型機械設(shè)備備作為爬架架、模板提提升的自身身動力，大大大緩解垂垂直運輸?shù)牡膲毫Α５@種方法法一般都用用在索塔高高在1500m以內(nèi)、中中塔柱斜率率較小、施施工懸臂不不大的情況況下。而南南京二橋的的中塔柱高高為91..3m，斜斜率為1：5.83395，如此高高又大斜率率的中塔柱柱如仍然簡簡單地套用用通常的懸懸臂裸塔法法爬模施工工，則由于于中塔柱的的大斜率而而在大懸臂臂狀態(tài)下由由自重和施施工荷載等等產(chǎn)生的水水平分力會會在中塔柱柱根部形成成較大的彎彎矩，使中中塔柱根部部外側(cè)混凝凝土出現(xiàn)較較大的拉應應力而引起起開裂，且且成橋后中中塔柱根部部內(nèi)、外側(cè)側(cè)壓應力嚴嚴重不均而而使成橋后后中塔柱內(nèi)內(nèi)側(cè)岸應力力嚴重超出出設(shè)計要求求，從而影影響索塔使使用壽命。因因而在施工工過程中設(shè)設(shè)置一定的的支撐來減減少水平分分力的影響響，使施工工附加應力力控制在設(shè)設(shè)計允許范范圍內(nèi)是必必不可少的的。

為了減減少水平分分力的影響響設(shè)置支撐撐的方法通通常有兩種種。第一種種為在中塔塔柱施工過過程中搭設(shè)設(shè)滿堂腳手手架支撐。由由于此方法法①工作量大大，耗費人人力、物力力多，工作作效率不高高，進度慢慢，影響工工期；②隨著塔柱柱高度的增增加，腳手手架管的搭搭設(shè)會更加加麻煩，而而且在風力力的影響下下，施工安安全度也大大大下降；；③施工中需需設(shè)置水平平穩(wěn)定流架架及塔吊、電電梯附墻桁桁架，這將將與滿堂架架管

發(fā)生沖沖突，使其其操作產(chǎn)生生困難；④滿堂支架架屬于被動動支架，它它本身存在在很大的彈彈性、非彈彈性變形，無無法克服中中塔柱施工工過程中自自重和施工工荷載引起起的附加應應力，將無無法滿足施施工的需要要，顯然滿滿堂支架是是不能采用用的。

第二二種方法是是采用橫向向鋼管支撐撐：①此方法也也可用幾道道直徑較大大的橫向鋼鋼管支撐作作為臨時橫橫系梁在中中塔柱施工工過程中分分隔一定高高度，與塔塔柱臨時團團結(jié)在一起起形成框架架，增強塔塔柱施工過過程中的穩(wěn)穩(wěn)定性和安安全性，且且本身橫向向有較好的的剛度又能能作為塔吊吊和電梯的的附墻；②由于施工工難度和工工作量相對對少，效率率高，對施施工進度有有利；③最根本的的一點為在在安裝橫向向的鋼管支支撐時可利利用它本身身較大的剛剛度和強度度用千斤頂頂對中塔往往內(nèi)壁施力力變被動支支撐為主動動支撐，完完成克服中中塔柱施工工過程中因因自重和施施工荷載而而引起的附附加應力的的積累，因因而采用橫橫撐是較為為簡潔而又又行之有效效的方案。

中塔柱施工方案原則最終確定為懸臂裸塔爬模法施工加主動橫撐的方法。即利用懸臂裸塔爬模施工澆筑至一定高度加設(shè)一道模撐主動施力，克服懸臂狀態(tài)下的附加應力，再繼續(xù)懸臂澆筑一定高度加第二道橫撐，如此類推完成中塔柱施工。成塔后拆除所有橫撐。

三、主動橫撐的的設(shè)計布置置

主動模撐撐的設(shè)計布布置包括橫橫撐支撐位位置、主動動力和橫撐撐結(jié)構(gòu)的選選定。

1．橫撐支支撐位置確確定的原則則與方法

由由于中塔柱柱根部混凝凝土截面應應力控制是是整個中塔塔柱施工方方案設(shè)計中中的控制關(guān)關(guān)鍵。確定定橫撐支撐撐位置是根根據(jù)中塔柱柱根部在懸懸臂澆筑過過程中自重重及施工荷荷載作用下下不產(chǎn)生裂裂縫（應留留有安全儲儲備）的最最大懸臂高高度扣除一一定高度（主主要考慮爬爬模工作空空間綜合塔塔吊和電梯梯附著位置置）。其方方法為：

（1）第一道橫橫撐

δ=My//J-N//A≤R1Kh=H-Δ

式中中δ--中塔柱根根受拉邊緣緣混凝土的的計算拉應應力；

M---第一道橫橫撐施加前前中塔柱根根部高度計計算范圍內(nèi)內(nèi)的索塔自自重及施工工荷載在根根部產(chǎn)生的的彎矩；

JJ--中塔柱根根部截面中中的慣性矩矩；

y—中塔柱根根部截面性性軸到受拉拉邊緣的距距離；

N---第一道橫橫撐施加前前中塔柱根根部高度計計算范圍內(nèi)內(nèi)的索塔自自重及施工工荷載在根根部產(chǎn)生的的軸力；

AA--中塔柱根根部截面中中的面積；；

R1--中塔柱澆澆筑到H高度的中中塔往根部部混凝土預預期標號的的極限拉應應力；

K---安全系數(shù)數(shù)；

h--橫撐高度度；

Δ--扣除高度度值。

（2）其他橫橫撐

由于安安裝好第一一道橫撐后后，其與懸懸臂狀態(tài)的的中塔柱構(gòu)構(gòu)成一個框框架。第一一道橫撐上上部新澆筑筑塔柱的自自重對第一一道橫撐位位置中塔柱柱混凝土截截面的影響響明顯。而而對中塔柱柱根部截面面應力影響響就很小，因因而確定第第二道橫撐撐位置的方方法為對第第一道橫撐撐位置中塔塔柱混凝土土截面進行行應力控制制以確定第第二道橫撐撐的高度。依依此類推，確確定其他橫橫撐的位置置，直至中中塔柱（含含中橫梁）澆澆筑完畢。

2．主動力確定的原則

橫撐位置確定后，主動施力的大小成為控制施工過程應力的關(guān)鍵。力小達不到預期效果，力大過猶不及，甚至會影響中塔柱整體線形。對此，我們對變形和內(nèi)力進行雙控，在滿足中塔柱各截面內(nèi)力的同時確保線形。我們以設(shè)計單位提供的理想狀態(tài)下成塔（在施工過程中不產(chǎn)生任何施工附加應力）的內(nèi)力為參照，保證塔柱完成后中塔柱內(nèi)力與其盡可能接近。計算各施工階段在各節(jié)點產(chǎn)生的水平位移，同時計算出在中塔柱施工完成后撤除各橫撐后在中塔柱各節(jié)點產(chǎn)生的水平位移，將上述水平位移總和作為中塔柱各階段施工的水平位移調(diào)整值（預偏量）使中塔柱線形符合設(shè)計要求。

3．計算方法與程序

（1）計算方法

a．按施工加載順序分階段計算直至成塔全過程；

b．根據(jù)計劃工期對應施工階段計算月氣溫差的影響；

C．對應加載階段計算橫撐加壓荷載，計算中先按施加單位力（±1000kN）計算；

d．計算從上往下逐道撤除橫撐，先按施加單位力（±1000kN）代替解除約束來計算；

e．根據(jù)（c）的計算結(jié)果，分別以不同的壓力試算，即在單位力影響矩陣上加載；

f．根據(jù)（e）的計算的結(jié)果與（a），（b）的計算結(jié)果疊加，由此得出成塔時橫撐端的軸力；

g．將（f）計算得到的橫撐軸力與（d）的計算結(jié)合，解出各橫撐在撤除過老中的梁端軸力，并由此算出撤除橫撐時中塔柱各節(jié)點的內(nèi)力；

h．將（g）與（f）的計算結(jié)果疊加，即得最終成塔時的內(nèi)力；

i．所得最終結(jié)果再按施工加載順序復算一遍，并加上風載等臨時荷載進行復核。

（2）計算模型

計算模型按平面桿系結(jié)構(gòu)處理，并根據(jù)施工順序建立不同狀態(tài)的模型（見圖3）

a．首先建立懸臂臂狀態(tài)中塔塔柱模型，荷荷載主要考考慮自重、施施工荷載、風風載等，按按施工順序序逐段增加加，直至中中塔柱根部部外側(cè)拉應應力達到或或接近允許許值（留有有安全儲備備）（圖3（a））；

b．在根據(jù)據(jù)前述方法法確定第一一道橫撐位位置施加單單位水平力力（10000kN）（圖3（b））；

c.安裝第一一道橫撐后后，其與懸懸臂中塔柱柱形成框架架（此時需需假設(shè)模撐撐剛度），在在此基礎(chǔ)上上繼續(xù)分節(jié)節(jié)澆筑，此此時以第一一道橫撐位位置截面為為主要控制制截面，同同a理確定此此基礎(chǔ)上的的懸臂值（圖3（c））；

d．重復步驟b，C直至中橫梁澆筑完畢。

（3）計算控制目標

施工成塔的控制目標有兩個：一是施工過程中主要荷載組合工況下塔柱各截面拉應力不超過1MPa（設(shè)計方法提出的要求）；二是卸架成塔后，中塔柱彎矩分布與理想狀態(tài)下成塔的彎矩大體吻合。

（4）計算成果

通過反復計算比較，得到最終結(jié)果。共采用五道主動橫撐，其布置見圖4（a）。主動施力大小從下而上依次為2000kN，1500kN，1500kN，1500kN和800kN。按施工順序（含施加橫撐主動力）及撤除橫撐后索塔應力見表1。圖4（b）所示為理想狀態(tài)成塔與五道主動橫撐施工成塔后的中塔柱彎矩圖，從圖中可看出，采用五道主動橫撐施工與理想狀態(tài)下成塔效果大致吻合。

4．橫撐結(jié)構(gòu)的確確定

根據(jù)受受力計算，每每道橫撐由由4根φ630mmm（δ11）鋼管組組成，順橋橋向兩兩并并排對稱布布置。并排排鋼管之間間用型鋼連連接組成平平

面桁架，增增加順橋向向穩(wěn)定，且且確保塔吊吊及電梯附附著強度和和剛度。為為減少橫撐撐自重撓度度，增加豎豎向整體剛剛度，也為為方便橫撐撐的架設(shè)和和施力，在在橫撐中部部設(shè)置8根鋼管立立柱。立柱柱上設(shè)有順順橋向牛腿腿，用以支支撐橫撐。立立柱間也用用型鋼連接接，同橫撐撐橋架一起起組成空間間揭架，增增加施工過過程中的整整體穩(wěn)定。橫橫撐施力前前從中部一一分為二，兩兩端與塔柱柱預埋件焊焊接，中間間部位擱置置在立柱牛牛腿上，利利用立柱作作為工作平平臺，在橫橫撐中部設(shè)設(shè)置千斤頂頂施力系統(tǒng)統(tǒng)。施力完完成后，將將中部焊接接聯(lián)成一體體。

四、中塔柱方案案實施要點點及工藝流流程

1．工藝流程程（圖5）

2．實施要點

（ll）爬架立立模嚴格按按設(shè)計給定定坐標（含含預偏）定定位；

（2）橫撐在在車間加工工制作，保保證加工制制作精度，注注意橫撐端端頭局部加加強處理，防防止應力集集中，確保保焊接質(zhì)量量，通過驗驗收后方能能使用；

（3）在立柱柱牛腿上設(shè)設(shè)置限位裝裝置，防止止在千斤頂頂施力過程程中橫撐移移動，保證證施力安全全；

（4）施力過過程一般選選擇在清晨晨進行，避避免日照影影響；

（5）千斤頂頂分三級施施力，并做做好每級橫橫撐加力和和位移記錄錄，頂推力力到位后千千斤頂持壓壓，同時焊焊接聯(lián)結(jié)鋼鋼板，將橫橫撐聯(lián)為整整體；

（6）待焊接接部件強度度達到要求求后撤出千千斤頂；

（7）對每一一施工階段段，主要是是橫撐設(shè)置置前后，做做好中塔柱柱根部預埋埋鋼弦計記記錄，隨時時掌握中塔塔柱應力情情況，如有有必要及時時調(diào)整。

五、結(jié)束語

南京京二橋xxx橋南北索索塔施工原原計劃工期期從19999年5月26日到1999年8月26日共93天，由于于采用了懸懸臂裸塔法法爬模施工工結(jié)合主動動橫撐的方方法，實際際工期從1999年5月25（26）日到19999年8月26日分別在70天和80天內(nèi)就順順利完成，平平均施工進進度為1.3mm/d和1．25m／d。同時通通過在中塔塔柱根部預預埋的鋼弦弦計測得