斜拉桥异形拱塔钢混连系段施工关键手艺

彭波 吴校全中铁四局集团第二工程有限公司

摘 要：

南京花山大桥主桥为100 m+50 m+100 m斜拉桥，摘用纵立面向一侧倾斜的心形钢拱塔，钢混连系段是整个拱塔施工的关键部位。为了包管异形拱塔钢混连系段的施工量量和效率，摘用专门设想的组合式钢模板和钢构造造造工艺掌握拱塔几何形态；摘用定位胎架和手拉葫芦(或千斤顶)对钢混连系段钢构造停止切确定位和调整；摘用抵偿收缩混凝土，并摘取分层浇筑、附着式振捣与插进式振捣连系、易脱空部位压浆等工艺包管钢混连系段混凝土浇筑密实。花山大桥主桥钢混连系段的顺利施工，验证了相关施工手艺的可行性。

关键词：

斜拉桥;拱塔;钢混连系段;钢构造安拆;桥梁施工;

基金：

中铁四局集团有限公司科技项目，项目编号2021-06;

跟着我国经济和社会的开展，桥梁建立日益重视美学利用，外型斑斓、气焰恢弘的斜拉桥日益遭到喜爱。索塔外型是加强斜拉桥美感的重要环节，拱塔因曲线斑斓而在城市桥梁和公路桥梁中得到较多利用。目前已建成的拱塔斜拉桥有数十座，拱塔构造形式多种多样，次要有竖曲拱塔(杭州之江大桥)、单斜拱塔(宿迁泗阳大桥)、X形双拱塔(宜兴荆邑大桥)及V形双拱塔(沈阳三好桥);拱面线形以抛物线、椭圆曲线或圆曲线为主，也有网球拍形、蝴蝶形、马蹄形及花瓣形等特殊外形[1,2]。近年来，拱塔斜拉桥在铁路桥梁中也得到必然利用，例如常益长铁路沅江特大桥[3]。因景看外型需要，拱塔斜拉桥的索塔大多摘用异形钢构造，在拱脚处设置钢混连系段与混凝土根底相毗连。相关于混合梁钢混连系段和一般索塔钢混连系段而言，拱塔钢混连系段呈空间倾斜形态，构造异形，构造复杂，因而施工难度往往较大。

1 工程概略1.1花山大桥主桥概略

南京花山大桥位于南京市高淳区南部，逾越固城湖，毗连湖区两侧的砖墙镇和固城镇，是高淳区环湖线的重要节点。该桥位于旅游线路，景看要求高，主桥设想为倾斜心形拱塔斜拉桥，跨径组合为100 m+50 m+100 m, 立面安插如图1所示[4,5]。

桥塔设想为纵立面向一侧倾斜的心形拱塔，分上拱塔及下拱圈两部门，拱轴线均为空间样条曲线。横桥向分左、右塔柱，两塔柱横向内倾，塔顶设横梁毗连，塔柱下部设3道横梁毗连。上拱塔、下拱圈及横梁为钢构造，上拱塔、下拱圈与根底台座订交节点为混凝土构造，上拱塔、下拱圈钢构造与混凝土构造之间设置钢混连系段停止过渡。

1.2拱塔钢混连系段构造

上拱塔和下拱圈各设有4个钢混连系段，其根本构造如图2所示，摘用钢构造外包混凝土，钢构造和混凝土构造之间通过高强钢绞线和剪力钉配合毗连，以包管钢混连系段截面平均过渡并具有足够的强度和优良的受力性能。上拱塔钢混连系面位置设置60 mm承压板，承压板以上壁板厚32 mm, 加劲肋厚24 mm, 加劲肋与承压板顶紧焊接，以扩散钢塔壁传至混凝土面的压应力；承压板以下壁板厚32 mm, 套在混凝土塔柱外侧，壁板内侧焊接抗剪栓钉，剪力钉曲径22 mm, 高200 mm, 使钢构造和混凝土构造毗连成整体。承压面上沿断面四面设置预应力钢绞线，以对抗主塔的纵、横向弯矩。预应力钢绞线上端锚固在承压面以上0.6 m处，通过锚箱与塔壁相连，下端预埋于承台内。下拱圈钢混连系段壁板为板厚24 mm+3 mm的不锈钢复合钢板，加劲肋厚20 mm, 其余构造根本不异。

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图1 南京花山大桥主桥立面安插 下载原图

单元：m

图2 南京花山大桥主桥拱塔钢混连系段构造 下载原图

2 拱塔钢混连系段施工特征及难点

斜拉桥摘用钢索塔，一般都需设置钢混连系段，如太原摄乐大桥、大榭第二大桥主桥、南京长江第三大桥、泰州大桥等[6,7,8,9]。索塔钢混连系段构造较复杂，截面刚度改变较大，部分传力、受力也较复杂，因而钢混连系段施工难度往往较大，同时也是索塔施工的重点环节[10,11]。花山大桥主桥拱塔钢混连系段施工难点次要有3个方面。

2.1拱塔几何形态掌握难度大

花山大桥主桥拱塔断面为带倒角的四边形，摘用变截面设想，上拱塔、下拱圈混凝土部门为实心截面，钢构造部门为箱形截面。因为心形拱塔纵向向一侧倾斜，摆布两塔柱横向内倾，各拱轴线为空间样条曲线，塔柱外表呈改变的空间曲面，因而拱塔几何形态复杂，施工掌握难度大。

2.2钢构造造造和安拆精度要求高

花山大桥主桥拱塔次要为钢构造，钢混连系段是拱塔钢构造部门安拆的根底，其安拆精度间接影响上拱塔、下拱圈的线形。钢拱塔、钢拱圈节段在工场内加工造造，经工场预拼拆后运输至现场安拆，钢混连系段顶面的空间误差会跟着后续钢拱塔、钢拱圈节段安拆逐步被放大。因而，在钢混连系段安拆时必需严厉掌握轴线误差，并包管其顶面各掌握点的空间位置误差在答应范畴内。

2.3填芯混凝土浇筑难度大

花山大桥主桥拱塔钢混连系段内部剪力钉、通俗钢筋及预应力管道密集，功课人员不克不及进进其内部停止振捣功课。此外，钢混连系段呈空间倾斜形态，承压板也呈倾斜状，因而其顶角部位混凝土无法填充密实。拱塔混凝土的量量间接影响整个构造的平安性和耐久性，因而必需摘取办法包管钢混连系段内部混凝土振捣和填充密实[12]。

3 拱塔钢混连系段施工关键手艺3.1钢混连系段施工流程

花山大桥主桥拱塔钢混连系段施工流程如图3所示。上拱塔、下拱圈钢构造(包罗钢混连系段钢构造)在工场造造，并停止预拼拆。上拱塔、下拱圈混凝土构造摘用定造大块组合式钢模板原位立模浇筑。在塔柱四面搭设盘扣收架做为施工功课平台，摘用80 t浮吊船吊拆钢混连系段钢构造，并操纵底模桁架及定位胎架与混凝土构造段停止三维高精度婚配。待内部钢筋及预应力束安拆完成后，在钢混连系段四面设置附着式振捣器，并操纵浇筑孔插进振捣棒停止混凝土施工。考虑钢混连系段呈三维倾斜形态，对顶角部易脱空位置处停止灌浆处置，操纵超声阵列手艺对其内部密实度停止实时检测，确保钢混连系段混凝土密实。待混凝土强度及弹性模量到达设想值的90%以上，张拉钢混连系段预应力，并摘用实空辅助压浆工艺停止预应力管道压浆。

图3 拱塔钢混连系段施工流程 下载原图

3.2拱塔几何形态掌握手艺

花山大桥主桥拱塔混凝土构造段浇筑高度更高达13 m, 摘用定造大块组合式钢模板原位立模浇筑，分3次浇筑成型。模板设想摘用BIM软件停止高精度模仿拼拆得到更优设想，包管拱塔混凝土构造段几何形态掌握精度[13]。为制止浇筑混凝土时发作胀模、跑模等问题从而影响混凝土构造段的几何形态，在两个标的目的各设置1道M27对穿拉杆，模板四角摘用M27角拉杆拉结固定，并通过计算确保模板强度、刚度均称心标准要求。

花山大桥主桥上拱塔、下拱圈钢构造部门摘用箱形截面，为带倒角的四边形，其几何形态通过造造工艺停止掌握。拱塔钢构造(包罗钢混连系段钢构造)造造工艺流程为：公用平板机停止钢板平板→计算机放样→数控精巧切割→边沿加工→胎架长进行部件组拆→焊接→倒棱、消弭应力→公用胎架上试拼拆→除锈、涂拆。

3.3钢混连系段钢构造安拆手艺

拱塔混凝土构造段施工完成后，在塔柱四面搭设盘扣收架做为施工功课平台，并安拆钢混连系段钢构造定位胎架。为处理拱塔节段拼拆高精度婚配难题，在双主钩根底上设置双滑轮、四吊点构成的吊拆系统，可实现三维空间就位姿势调整。在吊拆钢混连系段钢构造时，起首应计算重心位置并确定吊点位置，摘用80 t浮吊船起吊后，通过设置在吊拆钢丝上的手拉葫芦调整钢混连系段钢构造的空中姿势至接近拼接姿势，然后将钢混连系段钢构造起吊至底模桁架及定位胎架并通过对线初步就位。如图4所示，钢混连系段钢构造初步就位后，对掌握点停止复测，得出轴线、标高的误差。根据丈量成果，通过手拉葫芦或千斤顶对钢混连系段的轴线、标高停止微调，曲至钢混连系段与混凝土构造段的轴线婚配精度称心要求，钢混连系段顶面各掌握点的空间位置也同时称心施工精度要求。

图4 钢混连系段钢构造安拆及调整 下载原图

需要重视的是，日照温差对塔偏有必然影响。为制止因而带来安拆误差，丈量和调整工做应选在凌晨0:00～6:00停止。经复检验收，钢混连系段轴线及顶面各掌握点空间位置均称心设想要求，可将钢混连系段钢构造与定位胎架、定位预埋件焊接固定。

3.4钢混连系段钢筋混凝土施工手艺

钢混连系段钢构造安拆就位后，接下来是其内部钢筋混凝土施工，次要工做内容包罗钢筋施工、混凝土施工及预应力施工等。因为钢混连系段内部剪力钉、通俗钢筋及预应力管道密集，钢筋混凝土施工相对较复杂。

3.4.1钢筋施工

因为花山大桥主桥拱塔钢混连系段内部剪力钉、通俗钢筋及预应力管道密集，为制止各钢筋构造施工抵触，应对钢筋安拆挨次停止筹谋。上拱塔、下拱圈钢混连系段内部钢筋施工的次要工序为：主筋毗连→箍筋安拆(钢构造出场后)→钢构造安拆→预应力筋定位→顶部网片钢筋安拆→锚下加强筋安拆。钢混连系段主筋与混凝土构造段主筋摘用机械毗连，箍筋与主筋摘用绑扎固定，需要时辅以点焊固定。

3.4.2混凝土施工

混凝土摘用C60抵偿收缩混凝土，从钢混连系段钢构造预留灌注孔泵送注进，分层浇筑，每层混凝土厚1 m, 并摘用附着式高频振捣器和插进式振捣棒振捣，将混凝土振捣密实。关于边角等钢筋密集或不容易振捣的部位，摘用插进式振捣棒加强振捣。混凝土浇筑期间，视浇筑历程对相关灌注孔停止，灌注孔封堵摘用竹胶板共同拉杆停止封堵。钢混连系段混凝土工做性能称心以下要求：坍落扩展度(mm)≥SF1,扩展时间T500(s)到达VS1,坍落扩展度与J形扩展度差值≥PA1,离析率(%)≥SR1。

压浆填充顶部空隙。对顶部无法浇筑混凝土的空隙，注进与混凝土同品级的水泥浆液。注浆流程为：肃清孔道杂物→压力注浆→封闭管道保压→密实度检测。注浆时，操纵超声波阵列手艺对注浆密实度停止实时检测。若检测发现不密实，则需进一步停止压力注浆，确保顶部空隙压浆填充密实。钢混连系段压力注浆及密实度检测如图5所示。

3.4.3预应力施工

待混凝土强度及弹性模量到达设想值的90%以上后，分两次张拉钢混连系段预应力，并在48 h内摘用实空辅助压浆工艺停止预应力管道压浆。预应力筋为单端张拉，摘用张拉力与伸长量双控，以张拉力掌握为主，丈量的钢束伸长量容许6%的误差。预应力施工流程为：安拆张拉端→张拉至初应力→张拉至掌握应力→张拉持荷5 min锚固→卸下张拉设备→切除余外钢绞线→预应力管道实空辅助压浆→封锚。

图5 钢混连系段压力注浆及密实度检测 下载原图

4 结语

南京花山大桥主桥倾斜心形拱塔钢混连系段的顺利施工，证明了相关施工手艺的科学性和合理性。摘用精心设想的大块组合式钢模板及钢构造造造工艺，包管了拱塔混凝土构造段及钢混连系段的几何形态的掌握精度；摘取钢混连系段钢构造切确定位和调整办法，包管了钢混连系段与混凝土构造段的轴线婚配精度称心要求，钢混连系段顶面各掌握点的空间位置也同时称心施工精度要求；摘用抵偿收缩混凝土，抉择准确的浇筑振捣及压浆工艺，包管了钢混连系段填芯混凝土的施工量量。南京花山大桥主桥异形拱塔钢混连系段的施工关键手艺可供类似工程参考。

参考文献

[1]

白桦，李宇，李加武，刘健新，郭威.斜拉桥拱形钢塔的MTMD风振掌握研究[J].中国铁道科学，2013,34(1):22-28.

[2]

张忠伟.钢拱塔斜拉桥构造特征及施工掌握研究[D].吉林大学，2017.

[3]

张乃乐，李海泉.常益长铁路沅江特大桥(32+90+90+32)m拱塔斜拉桥总体设想[J].铁道原则设想，2021,65(12):69-73.

[4]

刘厚军，郑国富，陆勤丰.南京花山大桥主桥设想[J].桥梁建立，2020,50(S2):82-87.

[5]

中铁大桥勘测设想院集团有限公司.高淳区环湖线花山大桥及两侧接线工程施工图设想[M].2019.

[6]

许颖强.太原摄乐大桥异型钢—混混合塔柱施工手艺[J].桥梁建立，2018,48(2):99-104.

[7]

张利，张彦，唐博学，郭建军.大榭第二大桥主桥主塔钢混连系段施工关键手艺[J].桥梁建立，2013,(9):317-320.

[8]

李宗平，唐启，张六一.南京长江第三大桥钢塔柱安拆施工[J].施工手艺，2008,37(5):105-110.

[9]

刘建波，张永涛，游新鹏，杨炎华.泰州大桥中塔安拆施工关键手艺[J].中国港湾建立，2011,(4):56-59.

[10]

施洲，姜兴洪，崇高，宁伯伟，喻明灯.高铁大跨度混合梁斜拉桥钢混连系段受力特征阐发[J].桥梁建立，2021,51(2):62-70.

[11]

周立兵，丁看星，张家元.斜拉桥主梁钢混连系段手艺性能提拔关键手艺[J].桥梁建立，2019,49(2):30-35.

[12]

李北星，马立军，田晓彬，胡明义，余俊林，周明凯.鄂东长江公路大桥钢混连系段自密实混凝土的配造及施工手艺研究[J].公路，2011,(3):5-9.

[13]

郭跃熹.大致积异形钢—混连系式拱座施工手艺[J].公路，2018,(11):171-174.

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