斜拉橋索塔支架設(shè)計(jì)與施工

（四川鷗鵬建筑工程公司， 四川 成都 610000）

0 引言

斜拉橋索塔的材料常用鋼筋混凝土，索塔的塔柱可以是傾斜的，塔內(nèi)需設(shè)置前后交叉的管道以備斜拉索穿過(guò)錨固，在塔柱壁中間常設(shè)有勁性骨架，現(xiàn)場(chǎng)分段超前拼接，精確定位。

1 索塔的螺旋鋼管支架設(shè)計(jì)與施工

經(jīng)過(guò)建模計(jì)算索塔的受力情況，索塔砼施工完成后，剛度能夠滿足要求，在立模澆筑砼過(guò)程中，模板的定位和固定就需要支架來(lái)完成。根據(jù)受力分析，采用螺旋鋼管支架斜撐索塔方案。

1.1 支架初步設(shè)計(jì)

索塔施工支架采用φ325*10mm螺旋鋼管，在索塔兩側(cè)各布置4根，共計(jì)4列8根，橫橋向兩排支架中心距為 5米。每排鋼管分別在索塔高度的 16米、24.21米、32.44米以及40.66米的位置60°斜向支撐45#工字鋼，45#工字鋼與螺旋鋼管進(jìn)行坡口焊接。45#工字鋼上沿索塔高度方向按照間距 1米設(shè)置 20#工字鋼，20#工字鋼與 45#工字鋼進(jìn)行焊接，20#工字鋼上支撐索塔的定制鋼模板。支架φ 325*10mm螺旋鋼管分別距離索塔根部的中心線（主箱梁頂面）16米、22米、28米、34米，分別位于第3、4、6、7箱室頂面。為了減少對(duì)主箱梁預(yù)應(yīng)力以及鋼筋的影響，螺旋鋼管的基礎(chǔ)從橋面上開(kāi)始設(shè)置。為了避免箱室頂板受力破壞，箱室內(nèi)采用相同的螺旋鋼管將荷載傳遞到主箱梁底板上，然后傳遞到主箱梁的滿堂支架。箱室內(nèi)的螺旋鋼管上下均設(shè)置一塊1m*1m*3cm厚的鋼板，以保證傳力均勻性。各側(cè) 4根螺旋鋼管用 20#槽鋼和加勁板進(jìn)行連接，以保證鋼管的撓度滿足受力要求。

1.2 支架受力分析

1.2.1 模型的建立

①、單獨(dú)索塔空間模型：分段依次澆筑第1段至第11段。本模型（下文中簡(jiǎn)稱模型1）按照索塔獨(dú)立施工步驟建立，精確考慮了混凝土的收縮徐變效應(yīng)，本模型主要用于與完全施工布置施工索塔進(jìn)行對(duì)比分析。②、 縱向四排斜向支撐空間模型：本模型（下文中簡(jiǎn)稱模型2）按照索塔實(shí)際施工步驟建立，精確考慮了索塔與塔架之間的連接方式以及混凝土的收縮徐變效應(yīng)。

1.2.2 索塔及塔架變形

①、模型 1中索塔變形：索塔第 11段施工完畢后，索塔塔頂縱向變形為-10.128mm；最大縱向變形量為-16.638mm，出現(xiàn)在第9段頂部。②、 模型2中索塔及塔架變形：索塔第11段施工完畢后，索塔塔頂縱向變形為-4.831mm；最大縱向變形為-7.322mm，出現(xiàn)在第9段頂部。經(jīng)過(guò)以上計(jì)算對(duì)比，按照60°斜向設(shè)置支架后，索塔最大縱向變形為7mm，說(shuō)明該索塔支架剛度滿足要求。

1.2.3 索塔及塔架應(yīng)力：模型1中，索塔最大拉應(yīng)力為3.8MPa，最大壓應(yīng)力為-5.9MPa，均位于索塔底部；

1.2.4 模型2中各構(gòu)件應(yīng)力

①、索塔應(yīng)力：索塔最大拉應(yīng)力為 1.6MPa，小于限值 1.83MPa；最大壓應(yīng)力為-3.5MPa，小于限值22.4MPa。②、螺旋鋼管應(yīng)力：最大壓應(yīng)力為-31.3MPa，出現(xiàn)在最外側(cè)鋼管底部；最大拉應(yīng)力為6.2MPa，出現(xiàn)在第2層水平鋼管處。③、斜向45號(hào)工字鋼應(yīng)力：最大拉應(yīng)力為18.8MPa，最大壓應(yīng)力為-12.6MPa。④、面內(nèi)斜撐橫撐應(yīng)力：最大拉應(yīng)力18.3MPa，最大壓應(yīng)力-29.0MPa。⑤、面外斜撐橫撐應(yīng)力：最大拉應(yīng)力15.2MPa，最大壓應(yīng)力-29.0MPa。

根據(jù)“路橋計(jì)算手冊(cè)”得知：A3鋼的抗拉、抗壓軸向力為 210MPa。均大于計(jì)算所得到的構(gòu)件應(yīng)力值，所以索塔支架結(jié)構(gòu)安全、可靠。

1.3 支架安裝

在主箱梁上對(duì)索塔支架進(jìn)行放樣，并分別標(biāo)明2排4列鋼管的具體位置，對(duì)應(yīng)的箱室內(nèi)進(jìn)行加固處理。①、安裝工字鋼：索塔分節(jié)段施工，前 3個(gè)節(jié)段變形量很小，故首先施工索塔的前 3個(gè)節(jié)段，索塔的南岸一側(cè)的定型鋼模板不拆除并穿好對(duì)拉桿，按照索塔高度每1米橫向點(diǎn)焊一根6米長(zhǎng)的20#工字鋼，然后將第一節(jié)接長(zhǎng)至18米的45#工字鋼緊靠20#工字鋼安裝好，用鋼繩將45#工字鋼臨時(shí)捆綁在已經(jīng)澆筑砼的索塔上。②、安裝第一列螺旋鋼管：螺旋鋼管的接長(zhǎng)吊裝，首先將兩根鋼管端頭切割平整，放置在整平的方木上，然后進(jìn)行對(duì)接滿焊，再用350*150*10mm鋼板6塊進(jìn)行加強(qiáng)焊接在兩根鋼管的接頭處。鋼管按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度焊接好后，在鋼管上端按照45#工字鋼的斜度開(kāi)槽，吊裝時(shí)將45#工字鋼卡入鋼管的槽口內(nèi)，鋼管的吊裝采用塔吊和吊車配合整根安裝，人工用手拉葫蘆等工具進(jìn)行定位，定位完成后，便可以利用加勁鋼板與第一步安裝的支架進(jìn)行加固連接。第一列左右兩排均安裝完成后，為了防止支架左右傾覆，用20#槽鋼將兩排支架進(jìn)行橫向焊接臨時(shí)加固。③、安裝第一列螺旋鋼管的剪刀撐：根據(jù)已經(jīng)安裝好的第一列螺旋鋼管的位置，確定好剪刀撐材料所需的尺寸，并將鋼管切割成所需的斜度，與螺旋鋼管焊接加固，設(shè)置20#槽鋼剪刀撐。立柱鋼管按照橫鋼管的外徑將上口加工成包裹橫鋼管的凹槽，所有接觸面均進(jìn)行焊接，并在倒角處設(shè)置適量的加勁板焊接。④、安裝第二列螺旋鋼管和剪刀撐：第一列螺旋鋼管安裝支撐好后，便可以安裝索塔第4節(jié)段的鋼筋、模板并澆筑砼。然后安裝第5、6節(jié)段的勁性骨架和鋼筋。利用第5、6節(jié)段的勁性骨架和鋼筋作為45#工字鋼的臨時(shí)固定以及搭設(shè)工字鋼接長(zhǎng)焊接的操作平臺(tái)。操作平臺(tái)搭設(shè)好后，將9米長(zhǎng)的45#工字鋼用塔吊吊裝勁性接長(zhǎng)，并臨時(shí)固定在勁性骨架和鋼筋上，要注意工字鋼的斜度必須和索塔的斜度一致。按照前述的方法安裝第二列螺旋鋼管以及剪刀撐和臨時(shí)加固槽鋼。第二列螺旋鋼管安裝完成后，即可澆筑索塔第5、6節(jié)段的砼。⑤、安裝第三列螺旋鋼管和剪刀撐：索塔第5、6節(jié)段的砼澆筑完成后，即可安裝第7、8節(jié)段的勁性骨架和鋼筋。利用第7、8節(jié)段的勁性骨架和鋼筋作為45#工字鋼的臨時(shí)固定以及搭設(shè)工字鋼接長(zhǎng)焊接的操作平臺(tái)。操作平臺(tái)搭設(shè)好后，將9米長(zhǎng)的45#工字鋼用塔吊吊裝勁性接長(zhǎng)，并臨時(shí)固定在勁性骨架和鋼筋上，要注意工字鋼的斜度必須和索塔的斜度一致。按照前述的方法安裝第三列螺旋鋼管以及剪刀撐和臨時(shí)加固槽鋼。第三列螺旋鋼管安裝完成后，即可澆筑索塔第7、8節(jié)段的砼。⑥、安裝第四列螺旋鋼管和剪刀撐：索塔第7、8節(jié)段的砼澆筑完成后，即可安裝第9、10、11節(jié)段的勁性骨架和鋼筋。利用第9、10、11節(jié)段的勁性骨架和鋼筋作為45#工字鋼的臨時(shí)固定以及搭設(shè)工字鋼接長(zhǎng)焊接的操作平臺(tái)。操作平臺(tái)搭設(shè)好后，將 9米長(zhǎng)的45#工字鋼用塔吊吊裝勁性接長(zhǎng)，并臨時(shí)固定在勁性骨架和鋼筋上，要注意工字鋼的斜度必須和索塔的斜度一致。按照前述的方法安裝第四列螺旋鋼管以及剪刀撐和臨時(shí)加固槽鋼。第四列螺旋鋼管安裝完成后，即可澆筑索塔第 9、10、11節(jié)段的砼。

兩排鋼管支架臨時(shí)加固用的20#槽鋼，如果在索塔斜拉索施工時(shí)有沖突，則可適當(dāng)調(diào)整其位置。該支架在索塔斜拉索安裝調(diào)試完成后，即可拆除，拆除從高到低，依次進(jìn)行，后安先拆的原則進(jìn)行支架的拆除。

[1]《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》

[2]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009-2001）

[3]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）

[4]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011

[5]《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》