沪通长江大桥29墩塔梁同步施工工艺

1、沪通长江大桥29墩塔梁同步施工工艺摘要沪通长江大桥为沪通铁路的关键和控制性工程，主航道桥为主跨1 092 m的双塔钢桁梁斜拉桥。在主航道桥 29#主塔墩施工时，由于施工工期紧张采用了塔梁同步的施工方法。介绍了塔梁同步施工的控制原理、施工原则和桥塔的测量控制，研究了大节段钢桁梁双悬臂架设的平衡控制、各合龙口敏感性以及中跨合龙技术，对大跨度斜拉桥塔梁同步施工工艺及工效进行了总结。实践结果表明，大跨度斜拉桥采用塔梁同步施工工艺， 在确保主塔施工质量安全控制的同时， 可 明显加快主塔施工进度，有效地缩短了工期，为后续施工创造了有利条件，能产 生较好的经济及社会效益。关键词 公铁两用桥梁；沪通长江大桥；

2、塔梁同步；施工工艺；敏感性分析；功效 分析大跨度钢桁梁斜拉桥的施工监控是指在施工过程中通过对控制性截面的关键数据如应力、变形、基础沉降以及风、温度、振动等进行监测，保证结构的变形和内力在建造过程中始终处于控制范围内， 确保桥梁施工安全和成桥状态下线形、内力符合设计要求-0近年来，采用塔梁同步施工的桥梁逐渐增多。 相关学者集中研究同步施工的影响因素及控制理论、技术和措施，得出同步施工对索塔的影响大于主梁， 在同 步施工各阶段须控制最不利截面压应力、 线形、塔柱垂直度、顶端偏位和索力 也有学者对斜拉桥塔和索的监测控制进行了探讨， 对监测结果作误差分析以及精 度计算，从而保证索塔线形和测量定位的精度

3、 -0针对同步施工是否可以达到 合理成桥状态，相关学者从成桥索力、线形，主梁及主塔应力、位移等方面讨论 同步施工的可行性-0在安全防护和风险研究方面，国内外学者讨论了施工过程 中斜拉桥的风振响应、减振安全和稳定性问题-0目前，采用塔梁同步施工的 斜拉桥有马岭河特大桥、绥芬河斜拉桥、合生大桥等，采用塔梁同步施工可以明 显缩短工期，0采用塔梁同步施工技术的斜拉桥，具施工控制目标与普通斜拉桥相同， 即达 到合理成桥状态，同时要确保施工过程中桥梁结构的安全皿。由于塔没有形成整 体结构就要进行主梁的施工，因此须要在主塔处增设支架、 钢管等临时装置，确 保主塔在塔梁同步施工过程中的安全。沪通长江大桥在主航

4、道桥29#主塔墩施工时，由于施工工期紧张，采用塔梁 同步施工的方法。在满足施工质量的条件下，减少了施工工期，产生了较好的经 济及社会效益。1工程概况沪通长江大桥主航道桥孔跨布置为（140+462+1 092+462+140） m，全 长2 296 m ,主桥布置见图1图1主航道桥布置（单位：m）29#墩为钻石形钢筋混凝土主塔，塔高 330 m ,全部采用C60自密实混凝土，单塔混凝土土方用量超过 6万m，（不含塔座）。主塔施工采用塔梁同步方案，共分54节。其中下塔柱7节，下横梁2节，中塔柱25节，上塔柱20节， 见图2主梁划分为164个节问，每个节间长14 m,墩顶7个节段及边跨部分节 段为无

5、索区，公路桥面边跨侧 252 m范围为预制混凝土板，其余为钢桥面板。铁路桥面板为钢箱结构，公路桥面板为正交异性板结构。图2主塔节段划分斜拉索采用2 000 MPa 直径7 mm 的平行钢丝拉索，三索面布置，全桥共432根。单根索最长 576.2 m ,最大重量为835 kN ,最大张拉力为 9 980kN 02塔梁同步施工原则施工原则为确保主塔施工质量及全桥线形控制，满足工期要求，29,墩塔梁同步施工组织原则如下：主塔进入上塔柱施工前完成墩旁托架、 墩顶节段和架梁吊机拼装；塔端拉索锚固端上方至少完成 3个塔柱标准节段施工，张拉时对应塔柱 节段混凝土须达到设计强度且龄期不少于 30 d;塔、索、

6、梁并行施工各自均 存在测量、测控环节，须相互校核；根据斜拉索长度（短索、中长索、长索） 安排单个循环施工工期；为降低由边跨、中跨自重差异引起的主塔纵向变形和 塔根纵向弯矩，须通过配载保持两悬臂端荷载平衡。根据挂索工艺和工效，确定2层短索、中长索和长索的挂索时间分别是10, 11, 12 d o确定29,墩塔梁同步施工自主塔第39节混凝土浇筑完成、第40节 钢锚梁定位完成后启动第1层斜拉索张拉，直至主塔施工完成。在每轮次钢梁拼装时，同步进行本轮次斜拉索塔端挂设和梁面展索工作。待 钢梁节段间栓焊完成后，架梁吊机前移28 m ,完成该轮次2层斜拉索梁端挂设 及斜拉索张拉。施工工序交叉安排29,墩主塔

7、爬模结构高度覆盖塔柱 3节，钢锚梁层间距从下往上逐步变小， 可满足启动挂索后钢锚梁上升速率大于主塔节段施工速率的要求。为保证斜拉索始终处于爬模之下，在第40节内钢锚梁测量定位完成后，启动第1层斜拉索张 拉。在主塔施工过程中、钢梁拼装对接后和斜拉索张拉后，对主塔内劲性骨架、 钢锚梁及索导管、模板和主塔、主梁线形进行测量，需要主塔、主梁分别处于无 荷载变化的可测量的“静态”。根据上塔柱标准节段包含2层钢锚梁、钢梁标准 节段包含2层锚拉板的特点，采取索梁与主塔异步施工，可保证主塔测量时不 提梁、架梁吊机不走行、不挂索张拉，保证斜拉索张拉时桥面荷载分布无变化。为保证1个周期内架设1个节段钢梁、挂2层斜

8、拉索，计划安排索、梁工 序重叠交叉5 d ,同时在钢梁节段拼装过程中完成 2层索塔端挂设和梁面牵引、 张拉。主塔封顶后再无塔梁同步施工，但钢梁架设进入结合梁区间，须考虑预制 桥面板安装与梁面挂索重叠，仍按1个周期为12 d的计划进行。3塔梁同步施工控制控制原理塔梁同步施工过程中，斜拉索张拉时塔、梁须保持“静态”，索力测量、张 拉后塔梁复测均用常规方法。钢梁节段拼装时，索、塔保持“静态”，且拼装节 段在斜拉索前方，采集在拼节段、接口后方2个节段节点的三维坐标，推算接口 前后相对拱度、斜拉索前方整体线形。斜拉索挂索后，边跨、主跨拉索不平衡水平分力引起主塔纵向偏位，索力不均甚至会引起一定程度的塔柱横

9、向扭转。 同时，须考虑大型塔吊附着、ZSL2700 塔吊站位偏离主塔轴线、施工电梯非对称布置等施工设施的叠加影响。选择在主塔存在变形的非垂直状态下进行主塔施工放样坐标计算、复测控制是塔梁同步施 工控制的关键。根据有限元计算结果与实测数据，相互校核上塔柱施工中各节段 相关控制点的三维坐标，确定40节以后各节段内劲性骨架定位、 钢锚梁与索导 管测量定位、立模放样结果。塔偏监测点布置与坐标推算为校核数值计算结果，在施工过程中测量主塔偏位。自第3节塔柱开始，依 次在下横梁、下横梁以上中塔柱50 m 处、中塔柱中部、第3351节、塔冠的 上下游侧主塔轴线上埋设观测棱镜，监测塔梁同步施工期间的塔偏情况。因

10、爬模覆盖3节高度、待浇筑节段以下12 m内棱镜无法通视，每次主塔偏位线形测量时观测断面为第 3节、下横梁、下横梁以上中塔柱 50 m处、第 33节、已浇筑节段顶面，通过此 5或6个高程断面轴线点坐标，计算主塔偏位曲线，按割线法外推至待施工节段特征点的三维坐标，并与数值解相互校核，保证待施工节段与已施工节段“顺接”。塔偏变形监测和主塔坐标推算如图 3所 示。图3塔偏变形监测和主塔坐标推算示意塔梁同步荷载平衡控制塔梁同步施工中，周期循环内钢梁拼装、架梁吊机走行、挂索等须保持南北 侧同步、荷载一致。同时，在双悬臂架设至 Z61 -Z62和Z24Z25后、辅助 跨合龙前，因辅助跨侧梁段重量大于主跨侧，

11、需对主跨压重进行荷载配平，控制 主塔偏位，降低主塔根部弯矩。4大阶段钢桁梁整体节点合龙技术主航道桥钢梁合龙施工以对合龙口敏感性分析计算为基础，通过控制已挂设 斜拉索索力及均衡性、配合压重、布设张拉起顶等合龙措施，调整合龙段钢梁轴 线偏位，合龙口钢梁节点竖向、纵向位移，保证两侧合龙口竖向高程与转角一致 冉合龙。辅助跨合龙敏感性分析辅助跨钢梁合龙边界条件：主航道桥钢梁整体处于悬臂状态，主塔处设置纵 向及横向限位，支座处设置竖向限位。根据南辅助跨实际约束条件，对钢梁局部 压重、温度变化、长索索力调整等合龙调节措施进行敏感性分析。分析结果见表 1。可见，钢梁局部压重、索力调整对合龙口钢梁竖向线形影响较

12、大。拟采用配 置压重、控制斜拉索张拉索力粗调整合龙口悬臂端钢梁线形等措施，使线形控制在监控目标范围内。表1辅助墩敏感性分析工祝犍购地合地口位洋mm下弦水平下惊媵向k强水平上弦骑向E14尊点压1200 kN0. 3-23.6-1.3-23.5E72 琳点” .200 kN0. 31ft, 10. 9除温10七45. 01配 345.0-7.9S26嗦力噌庭1000 kN0.515.90, 915,1注：水平方向“ +”号表示偏向28墩，“-”表示偏离28墩。下同边跨合龙敏感性分析根据南边跨实际约束条件，对钢梁局部压重、辅助墩起顶、温度变化、长索索力调整等合龙调节措施进行敏感性分析。分析结果见表2

13、 o表2边跨敏感性分析丁祝边啾介龙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起顶10 rmL 1Ui y-3.6132. K降温10 T-60, 00. ()4-60, 01 RS34 .索力增址1 QOOh、0. 69.70.89,7由表2可知，钢梁局部压重、辅助墩起顶措施、索力调整对合龙口悬臂端线形影响较大。拟采用配置压重、控制斜拉索张拉索力、辅助墩起顶粗调整合龙 口悬臂端钢梁线形等。中跨合龙敏感性分析分析主跨侧压重、对拉、长索拔出和钢梁整体纵向顶推、辅助墩起顶等措施对合龙口竖向位移和上下弦纵向位移的影响。分析结果见表3。表3中跨敏

14、感性分析工况合龙位移，mrn卜弦水平F弦 媵向上弦 水平上弦竖向横向 偏位E79廿点压由200 kN-0. 7-16, 40, 7-16. 3降温】（K：-54.7-14, 0-54, 9-12. 7S W案拨出5 m毋612,7HJ.713.6顶插3 00fl C87.622.4SS. 322T辅，堆起U2. 5-117. 36 4117.7一向对拉100 kN41.7由表3可知，钢梁局部压重、辅助墩起顶、钢梁纵移、索力调整措施对主跨合龙口悬臂端钢梁线形影响较大。 主跨钢梁合龙施工拟采用集中压重、 控制斜拉 索张拉索力、钢梁往边跨纵移、辅助墩起顶等措施粗调整合龙口悬臂端钢梁线形， 使之在监控

15、目标范围内。测量、监控控制钢梁悬臂架设过程中通过钢梁压重、 索力调整，控制主塔偏位，保证钢梁线 形按照既定要求架设，同时确保结构线形和内力满足设计要求， 实现钢梁顺利合 龙。在桥面、主塔荷载基本不变的情况下测量两合龙口钢梁姿态。在合龙前12 d对合龙口钢梁姿态进行连续测量，通过测量数据分析因环境温度变化引起的 合龙口姿态变化规律，找到最适合的合龙时机，确定纵向顶推/拖拉距离。根据现 场实测结果，通过斜拉索张拉索力、钢梁节间配重等措施调整主梁线形， 确保架 设至合龙口时合龙口两侧钢梁线形一致。施工监控的目的是：保证桥梁结构成桥时结构受力合理， 线形平顺，施工过 程中各工况结构均处于符合规范和设计

16、要求的受力状态下；对施工过程进行必要 的优化论证分析，主要通过载荷布置、斜拉索索力控制钢梁线形。辅助墩合龙目标主要是确定辅助墩合龙前结构状态（最大双悬臂），通过控制双悬臂对称架设张拉索力，保持主塔竖直，悬臂端标高需考虑辅助墩跨主动合 龙时悬臂端在设计高程以下300 mm。边墩合龙目标主要是确定边墩合龙前结构状态， 通过控制张拉索力和辅助墩 起顶位移，满足边跨节间主动合龙时悬臂端在设计高程以下300 mm。主跨合龙子目标是控制主跨合龙时 29,塔梁状态，主要通过控制S27#S34# 拉索索力，配合压重、长索张拉、辅助墩钢梁起顶等合龙措施，保证两侧合龙口 竖向高程与转角一致。中跨合龙后主塔各测点的

17、塔偏见图 4。可见，上下游塔偏均小于JTGT D65中跨?01 2007公路斜拉桥设计细则规定的 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图4主塔各测点的塔偏忑母市d”高程忑母市d”高程图5中跨合龙后主梁的轴偏和高程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日开始施工，2019年6月27日主塔封顶 完工，主塔施工历时552 d o按照塔梁同步施工工艺，2019年1月12日开始 钢梁悬臂架设，2019年9月27日架设完毕，钢梁悬臂架设历时 259 d。自 29#主塔墩开始施工至全部钢梁悬臂架设完成历时 644 d。若不采用塔梁同步施工，仍按通常先塔后梁的施工工艺，待主塔封顶后开始 钢梁悬臂架设，则塔梁施工工期预计811 d ,比采取塔梁同步施工工艺预计滞后 167 d。主塔施工功效分析29#墩采取塔梁同步施工工艺，虽然主塔、钢梁及斜拉索同时施工，施工工 艺及步骤交叉因素多，但通过不断优化施工工艺，加大资源投入，从实际情况看 主塔施工进度并未因此而减缓。29#墩主塔施工历时552 d ,施工功效0.59 md,较沪通大桥主航道桥28# 墩主塔施工功效0.47 m d高。与同类型其他桥梁相比，29#墩主塔施工功效亦 有较大优势：天兴洲桥主塔功效 0.35 m d,铜陵桥主塔功效0.31 m d。社会经济效益29#主塔墩为沪通长江大桥施工的关键节点，沪通长