主動(dòng)水平橫撐在超高索塔橫梁施工中的應(yīng)用

趙超

（中國(guó)水電八局有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000）

引言

在特大橋索塔施工中，塔梁異步施工為索塔橫梁施工常用施工工藝，即：先施工索塔塔柱超過(guò)橫梁位置，再在塔柱之間搭設(shè)支架進(jìn)行橫梁施工。塔梁異步施工較塔梁同步施工工藝在施工進(jìn)度上有明顯的優(yōu)勢(shì)，一般情況下塔梁異步施工較同步施工快一個(gè)月左右，并且塔梁異步施工省了塔樁內(nèi)側(cè)液壓爬模反復(fù)拆裝的工序。但根據(jù)索塔設(shè)計(jì)不同，部分索塔采用塔梁異步施工工藝后導(dǎo)致索塔根部拉應(yīng)力明顯增大，影響塔柱施工質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)索塔下橫梁施工藝的改進(jìn)，通過(guò)設(shè)置主動(dòng)水平橫撐，有效地抑制了由于塔梁異步施工引起的索塔根部拉應(yīng)力增加。

1 工程概況

九江長(zhǎng)江公路大橋處于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，是國(guó)家發(fā)改委2004年7月召開(kāi)的全國(guó)長(zhǎng)江干流過(guò)江通道會(huì)議上規(guī)劃確定的70座長(zhǎng)江過(guò)江通道之一，為規(guī)劃的“五縱七橫”國(guó)道主干線(xiàn)“北京至福州”中的關(guān)鍵工程，也是國(guó)家7918高速公路網(wǎng)福州至銀川主線(xiàn)的重要組成部分。九江長(zhǎng)江公路大橋跨越長(zhǎng)江，連接湖北、江西兩省。江北為湖北黃梅縣，江南為江西九江市。橋址位于已建九江大橋上游10.8km處，兩岸大堤間距2.23km。

北塔采用H形結(jié)構(gòu)，全塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上中塔柱連接段、中下塔柱連接段上橫梁、中橫梁、下橫梁及塔座。北索塔總高242.308m。塔頂高程255.308m，塔底高程（塔座頂高程）+13.000m。

北塔下橫梁采用箱形斷面，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，下橫梁采用C50混凝土，混凝土總方量2047.4m3。下橫梁頂高程+48.298m，高8m、寬11.823m，腹板壁厚1.5m，頂?shù)装灞诤?.0m，設(shè)2道壁厚1.5m的豎向隔板。

2 施工方案確定

2.1 同異步施工對(duì)比

下橫梁塔梁同步施工是塔柱施工至橫梁底部時(shí)，塔柱停止施工，橫梁對(duì)應(yīng)力的塔樁節(jié)段與橫梁同步施工。下橫梁塔梁異步的施工，即塔柱先施工，在超過(guò)下橫梁兩個(gè)施工節(jié)段后再施工下橫梁。

九江二橋索塔施工前針對(duì)兩種方案，進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算，結(jié)果表明，采用異步施工方案后，索塔底部外側(cè)拉應(yīng)力有明顯增大，使下塔柱受力處在更不利的狀態(tài)。

施工方面同步施工相對(duì)異步施工存在如下缺點(diǎn)：

（1）外爬架內(nèi)側(cè)面需拆裝1次，共5個(gè)節(jié)段塔柱施工不能用內(nèi)側(cè)外爬架，需搭設(shè)腳手架進(jìn)行施工，施工周期較長(zhǎng)，安全隱患較大。

（2）在下橫梁處下塔柱內(nèi)側(cè)圓弧模板需每節(jié)段進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)加工，并且模板為空間異性結(jié)構(gòu)，加工、安裝難度較大，施工周期較長(zhǎng)。

（3）同步施工塔柱、橫梁鋼筋工程量大，模板安裝復(fù)雜，施工周期較長(zhǎng)。異步施工橫梁與塔柱可平行作業(yè)，模板加工及安裝相對(duì)簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

（4）同步施工混凝土澆筑工程量大，單次最大澆注方量約為1940m3，總澆注時(shí)間約32h。與異步施工相比增大方量約940m3，延長(zhǎng)澆注時(shí)間約16h。對(duì)混凝土性能和連續(xù)供應(yīng)能力要求高?；炷翝仓}(cāng)面大，容易產(chǎn)生施工冷縫等質(zhì)量通病。

（5）塔梁同步施工與異步施工工期增加1個(gè)月。

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2.2 受力分析

針對(duì)以上情況，本項(xiàng)目對(duì)下橫梁同步及異步施工工藝對(duì)塔柱受力的影響進(jìn)行分析復(fù)核，并采取在下橫梁上部塔柱上增設(shè)主動(dòng)水平橫的輔助措施。

計(jì)算采用有限元軟件MIDAS-CIVIL進(jìn)行分析。考慮塔柱施工幾何非線(xiàn)性及混凝土收縮徐變效應(yīng)；下橫梁預(yù)應(yīng)力筋張拉按圖紙要求分階段張拉；中橫梁和上橫梁采用與塔柱異步施工；計(jì)算模擬工況如下：

工況一：下橫梁與對(duì)應(yīng)塔柱節(jié)段同步施工；

工況二：塔柱施工至第11節(jié)段后，進(jìn)行下橫梁施工；

工況三：施工步驟同方案二，在第9節(jié)塔柱頂部施加主動(dòng)頂推力400t。

2.3 分析結(jié)果

各施工方案下，成塔后在兩種不同狀態(tài)下的索塔根部應(yīng)力值對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 不同工況下計(jì)算結(jié)果匯總表

從表1計(jì)算結(jié)果可以看出，由于在第9節(jié)段增加主動(dòng)臨時(shí)橫撐可以有效的索塔根部應(yīng)力，且塔梁異布置施工相對(duì)于同步施工在進(jìn)度、安全上都有明顯優(yōu)勢(shì)，所以最終確定方案為塔梁異步施工，且在第9節(jié)段設(shè)置主動(dòng)臨時(shí)橫撐。

2.4 臨時(shí)橫撐設(shè)計(jì)

臨時(shí)橫撐由水平撐及支撐架組成。

水平撐采用φ1200×10鋼管，一端通過(guò)千斤頂擱置在牛腿上，另一端直接與牛腿焊接。

支撐架由立柱、支撐梁、平聯(lián)、斜撐等組成。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖1。

3 下橫梁與塔柱異步施工

下橫梁與塔柱異步施工，當(dāng)塔柱按標(biāo)準(zhǔn)爬模施工工藝施工完第11節(jié)段后，暫停施工塔柱，進(jìn)行下橫梁施工。

為減小施工過(guò)程中塔柱根部拉應(yīng)力，在塔柱第九節(jié)混凝土頂部（+52.450m）設(shè)置一道主動(dòng)臨時(shí)橫撐。第一層橫梁混凝土完成澆筑，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，即拆除臨時(shí)橫撐，進(jìn)行第一次預(yù)應(yīng)力施工，爬架同時(shí)正常爬升，施工中塔柱節(jié)段。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)置主動(dòng)臨時(shí)橫撐可以有效減小由于采用塔梁異步施工工藝引起的塔柱根部拉應(yīng)力，確保塔柱施工質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、進(jìn)度兼顧。該工藝在九江長(zhǎng)江公路大橋的成功實(shí)施，拓展了索塔橫梁的施工方法，具有較高的推廣價(jià)值。

圖1 下橫梁施工臨時(shí)橫撐布置圖