南京长江某大桥主塔中塔柱施工方案介绍

xx第二大桥xxx桥主塔塔中

塔柱施施工方案介介绍

一、工程概况

xxx第二大大桥xx主桥为为双塔双索索面五跨连连续钢箱梁梁斜拉桥。其其主塔采用用倒Y形空间索索塔（见图图1），塔高195．55m，为为钢筋混凝凝土结构，由由下、中、上上塔柱和横横梁组成。其其中中塔柱柱（从下横横梁顶面至至中横梁底底面）高991.300m，斜率率为1：5．8395，截面为为非对称六六边形空心心薄壁结构构（见图2）。塔柱柱及横梁均均采用50号混凝土土。在施工工中要求塔塔柱的倾斜斜度不得大大于H/30000（H为塔高），轴轴线偏位允允许偏差±10mmm。由于塔塔柱体型特特殊，质量量要求高，施施工操作面面小，工程程量大，又又是高空作作业，同时时为确保大大桥的最佳佳合龙期，整整个塔柱必必须在规定定时段内完完工，从而而中塔柱施施工成为全全塔按质按按期完工的的一个重要要环节。

二、中塔拉施工工方案构思思

中塔柱施施工现在一一般都采用用悬臂裸塔塔法爬模法法施工。该该方法一可可以有效解解决高空模模板安装就就位，提高高高空作业业的安全性性；二摒弃弃了满堂搭搭设脚手架架管施工的的繁琐工艺艺，大大简简化了施工工工序，从从而可以极极大加快施施工进度；；三可以利利用手动葫葫芦等小型型机械设备备作为爬架架、模板提提升的自身身动力，大大大缓解垂垂直运输的的压力。但但这种方法法一般都用用在索塔高高在1500m以内、中中塔柱斜率率较小、施施工悬臂不不大的情况况下。而南南京二桥的的中塔柱高高为91..3m，斜斜率为1：5.83395，如此高高又大斜率率的中塔柱柱如仍然简简单地套用用通常的悬悬臂裸塔法法爬模施工工，则由于于中塔柱的的大斜率而而在大悬臂臂状态下由由自重和施施工荷载等等产生的水水平分力会会在中塔柱柱根部形成成较大的弯弯矩，使中中塔柱根部部外侧混凝凝土出现较较大的拉应应力而引起起开裂，且且成桥后中中塔柱根部部内、外侧侧压应力严严重不均而而使成桥后后中塔柱内内侧岸应力力严重超出出设计要求求，从而影影响索塔使使用寿命。因因而在施工工过程中设设置一定的的支撑来减减少水平分分力的影响响，使施工工附加应力力控制在设设计允许范范围内是必必不可少的的。

为了减减少水平分分力的影响响设置支撑撑的方法通通常有两种种。第一种种为在中塔塔柱施工过过程中搭设设满堂脚手手架支撑。由由于此方法法①工作量大大，耗费人人力、物力力多，工作作效率不高高，进度慢慢，影响工工期；②随着塔柱柱高度的增增加，脚手手架管的搭搭设会更加加麻烦，而而且在风力力的影响下下，施工安安全度也大大大下降；；③施工中需需设置水平平稳定流架架及塔吊、电电梯附墙桁桁架，这将将与满堂架架管

发生冲冲突，使其其操作产生生困难；④满堂支架架属于被动动支架，它它本身存在在很大的弹弹性、非弹弹性变形，无无法克服中中塔柱施工工过程中自自重和施工工荷载引起起的附加应应力，将无无法满足施施工的需要要，显然满满堂支架是是不能采用用的。

第二二种方法是是采用横向向钢管支撑撑：①此方法也也可用几道道直径较大大的横向钢钢管支撑作作为临时横横系梁在中中塔柱施工工过程中分分隔一定高高度，与塔塔柱临时团团结在一起起形成框架架，增强塔塔柱施工过过程中的稳稳定性和安安全性，且且本身横向向有较好的的刚度又能能作为塔吊吊和电梯的的附墙；②由于施工工难度和工工作量相对对少，效率率高，对施施工进度有有利；③最根本的的一点为在在安装横向向的钢管支支撑时可利利用它本身身较大的刚刚度和强度度用千斤顶顶对中塔往往内壁施力力变被动支支撑为主动动支撑，完完成克服中中塔柱施工工过程中因因自重和施施工荷载而而引起的附附加应力的的积累，因因而采用横横撑是较为为简洁而又又行之有效效的方案。

中塔柱施工方案原则最终确定为悬臂裸塔爬模法施工加主动横撑的方法。即利用悬臂裸塔爬模施工浇筑至一定高度加设一道模撑主动施力，克服悬臂状态下的附加应力，再继续悬臂浇筑一定高度加第二道横撑，如此类推完成中塔柱施工。成塔后拆除所有横撑。

三、主动横撑的的设计布置置

主动模撑撑的设计布布置包括横横撑支撑位位置、主动动力和横撑撑结构的选选定。

1．横撑支支撑位置确确定的原则则与方法

由由于中塔柱柱根部混凝凝土截面应应力控制是是整个中塔塔柱施工方方案设计中中的控制关关键。确定定横撑支撑撑位置是根根据中塔柱柱根部在悬悬臂浇筑过过程中自重重及施工荷荷载作用下下不产生裂裂缝（应留留有安全储储备）的最最大悬臂高高度扣除一一定高度（主主要考虑爬爬模工作空空间综合塔塔吊和电梯梯附着位置置）。其方方法为：

（1）第一道横横撑

δ=My//J-N//A≤R1Kh=H-Δ

式中中δ--中塔柱根根受拉边缘缘混凝土的的计算拉应应力；

M---第一道横横撑施加前前中塔柱根根部高度计计算范围内内的索塔自自重及施工工荷载在根根部产生的的弯矩；

JJ--中塔柱根根部截面中中的惯性矩矩；

y—中塔柱根根部截面性性轴到受拉拉边缘的距距离；

N---第一道横横撑施加前前中塔柱根根部高度计计算范围内内的索塔自自重及施工工荷载在根根部产生的的轴力；

AA--中塔柱根根部截面中中的面积；；

R1--中塔柱浇浇筑到H高度的中中塔往根部部混凝土预预期标号的的极限拉应应力；

K---安全系数数；

h--横撑高度度；

Δ--扣除高度度值。

（2）其他横横撑

由于安安装好第一一道横撑后后，其与悬悬臂状态的的中塔柱构构成一个框框架。第一一道横撑上上部新浇筑筑塔柱的自自重对第一一道横撑位位置中塔柱柱混凝土截截面的影响响明显。而而对中塔柱柱根部截面面应力影响响就很小，因因而确定第第二道横撑撑位置的方方法为对第第一道横撑撑位置中塔塔柱混凝土土截面进行行应力控制制以确定第第二道横撑撑的高度。依依此类推，确确定其他横横撑的位置置，直至中中塔柱（含含中横梁）浇浇筑完毕。

2．主动力确定的原则

横撑位置确定后，主动施力的大小成为控制施工过程应力的关键。力小达不到预期效果，力大过犹不及，甚至会影响中塔柱整体线形。对此，我们对变形和内力进行双控，在满足中塔柱各截面内力的同时确保线形。我们以设计单位提供的理想状态下成塔（在施工过程中不产生任何施工附加应力）的内力为参照，保证塔柱完成后中塔柱内力与其尽可能接近。计算各施工阶段在各节点产生的水平位移，同时计算出在中塔柱施工完成后撤除各横撑后在中塔柱各节点产生的水平位移，将上述水平位移总和作为中塔柱各阶段施工的水平位移调整值（预偏量）使中塔柱线形符合设计要求。

3．计算方法与程序

（1）计算方法

a．按施工加载顺序分阶段计算直至成塔全过程；

b．根据计划工期对应施工阶段计算月气温差的影响；

C．对应加载阶段计算横撑加压荷载，计算中先按施加单位力（±1000kN）计算；

d．计算从上往下逐道撤除横撑，先按施加单位力（±1000kN）代替解除约束来计算；

e．根据（c）的计算结果，分别以不同的压力试算，即在单位力影响矩阵上加载；

f．根据（e）的计算的结果与（a），（b）的计算结果叠加，由此得出成塔时横撑端的轴力；

g．将（f）计算得到的横撑轴力与（d）的计算结合，解出各横撑在撤除过老中的梁端轴力，并由此算出撤除横撑时中塔柱各节点的内力；

h．将（g）与（f）的计算结果叠加，即得最终成塔时的内力；

i．所得最终结果再按施工加载顺序复算一遍，并加上风载等临时荷载进行复核。

（2）计算模型

计算模型按平面杆系结构处理，并根据施工顺序建立不同状态的模型（见图3）

a．首先建立悬臂臂状态中塔塔柱模型，荷荷载主要考考虑自重、施施工荷载、风风载等，按按施工顺序序逐段增加加，直至中中塔柱根部部外侧拉应应力达到或或接近允许许值（留有有安全储备备）（图3（a））；

b．在根据据前述方法法确定第一一道横撑位位置施加单单位水平力力（10000kN）（图3（b））；

c.安装第一一道横撑后后，其与悬悬臂中塔柱柱形成框架架（此时需需假设模撑撑刚度），在在此基础上上继续分节节浇筑，此此时以第一一道横撑位位置截面为为主要控制制截面，同同a理确定此此基础上的的悬臂值（图3（c））；

d．重复步骤b，C直至中横梁浇筑完毕。

（3）计算控制目标

施工成塔的控制目标有两个：一是施工过程中主要荷载组合工况下塔柱各截面拉应力不超过1MPa（设计方法提出的要求）；二是卸架成塔后，中塔柱弯矩分布与理想状态下成塔的弯矩大体吻合。

（4）计算成果

通过反复计算比较，得到最终结果。共采用五道主动横撑，其布置见图4（a）。主动施力大小从下而上依次为2000kN，1500kN，1500kN，1500kN和800kN。按施工顺序（含施加横撑主动力）及撤除横撑后索塔应力见表1。图4（b）所示为理想状态成塔与五道主动横撑施工成塔后的中塔柱弯矩图，从图中可看出，采用五道主动横撑施工与理想状态下成塔效果大致吻合。

4．横撑结构的确确定

根据受受力计算，每每道横撑由由4根φ630mmm（δ11）钢管组组成，顺桥桥向两两并并排对称布布置。并排排钢管之间间用型钢连连接组成平平

面桁架，增增加顺桥向向稳定，且且确保塔吊吊及电梯附附着强度和和刚度。为为减少横撑撑自重挠度度，增加竖竖向整体刚刚度，也为为方便横撑撑的架设和和施力，在在横撑中部部设置8根钢管立立柱。立柱柱上设有顺顺桥向牛腿腿，用以支支撑横撑。立立柱间也用用型钢连接接，同横撑撑桥架一起起组成空间间揭架，增增加施工过过程中的整整体稳定。横横撑施力前前从中部一一分为二，两两端与塔柱柱预埋件焊焊接，中间间部位搁置置在立柱牛牛腿上，利利用立柱作作为工作平平台，在横横撑中部设设置千斤顶顶施力系统统。施力完完成后，将将中部焊接接联成一体体。

四、中塔柱方案案实施要点点及工艺流流程

1．工艺流程程（图5）

2．实施要点

（ll）爬架立立模严格按按设计给定定坐标（含含预偏）定定位；

（2）横撑在在车间加工工制作，保保证加工制制作精度，注注意横撑端端头局部加加强处理，防防止应力集集中，确保保焊接质量量，通过验验收后方能能使用；

（3）在立柱柱牛腿上设设置限位装装置，防止止在千斤顶顶施力过程程中横撑移移动，保证证施力安全全；

（4）施力过过程一般选选择在清晨晨进行，避避免日照影影响；

（5）千斤顶顶分三级施施力，并做做好每级横横撑加力和和位移记录录，顶推力力到位后千千斤顶持压压，同时焊焊接联结钢钢板，将横横撑联为整整体；

（6）待焊接接部件强度度达到要求求后撤出千千斤顶；

（7）对每一一施工阶段段，主要是是横撑设置置前后，做做好中塔柱柱根部预埋埋钢弦计记记录，随时时掌握中塔塔柱应力情情况，如有有必要及时时调整。

五、结束语

南京京二桥xxx桥南北索索塔施工原原计划工期期从19999年5月26日到1999年8月26日共93天，由于于采用了悬悬臂裸塔法法爬模施工工结合主动动横撑的方方法，实际际工期从1999年5月25（26）日到19999年8月26日分别在70天和80天内就顺顺利完成，平平均施工进进度为1.3mm/d和1．25m／d。同时通通过在中塔塔柱根部预预埋的钢弦弦计测得