獨(dú)塔斜拉橋橋塔鋼結(jié)構(gòu)安裝施工研究

湯葉帥

中交二航局第四工程有限公司

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目地理位置

本項(xiàng)目起自與205 國道交叉的浦泗立交，向東與永利鐵路、南浦路、浦珠路、規(guī)劃濱江大道交叉，跨上壩夾江，與擬建和燕路過江通道交叉，在八卦洲互通北，止于與寧洛高速公路（二橋高速）交叉處，路線全長1l.430km。

路線主要控制因素有國省道網(wǎng)規(guī)劃、南京市與江北新區(qū)等城市規(guī)劃、上壩夾江、沿線地形地物、相交道路與河流、工點(diǎn)設(shè)置條件等。

1.2 主橋橋型布置

主橋跨徑布置為50+180+500+180+50=960m，其屬于一種獨(dú)柱形鋼塔雙索面鋼箱梁斜拉橋。500m主跨能夠滿足1萬噸級海船的雙向通航要求。

1.3 主塔結(jié)構(gòu)

1.3.1 索塔總體布置

索塔為獨(dú)柱形鋼塔，索塔頂處高程為+177.40m，西塔塔底高程+11.40m，西塔塔柱高166.0m。主梁以上索塔高度為130.693m。

1.3.2 索塔橫斷面

索塔主要使用切角矩形的斷面，布置具體為單箱的多室型，通常由三道腹板和四周壁板溝通構(gòu)成，具體為一道橫腹板與兩道縱腹板。為了能夠有效地降低小塔柱的截面具有的風(fēng)阻系數(shù)，提高渦振的性能，應(yīng)將其尺寸設(shè)置為0.8m×0.8m 的切角，并將截面進(jìn)行鈍化處理。西塔底部斷面16.0m（橫橋向）×9.5m（順橋向），東塔底部斷面15.652m（橫橋向）×9.404m（順橋向）。橫橋側(cè)塔柱豎向外輪廓斜率為10.87∶100，塔身通過圓弧段過渡到塔頂，索塔上部的標(biāo)準(zhǔn)斷面系數(shù)為6.0m（橫橋向）×6.5m（順橋向）。

1.3.3 索塔分節(jié)與連接

塔柱共計(jì)分為19 個(gè)節(jié)段，除了T1 節(jié)段外，每一個(gè)節(jié)段的長度均為7.0m～14.4m 不等，節(jié)段之間的接頭均采用栓接接頭的方式。下塔柱節(jié)段，也就是（T2～T5）節(jié)段，主要采用浮吊進(jìn)行安裝，上塔柱節(jié)段，也就是（T6～T19）節(jié)段，主要采用塔吊進(jìn)行安裝。受塔吊起重能力的限制，對于上塔柱節(jié)段中的T6～T19 節(jié)段，為增加節(jié)段長度，有效地降低橫向之間的拼接縫，應(yīng)合理地制定縱向分塊方案，并將T6～19節(jié)段縱向分為兩塊，而后在工廠進(jìn)行加工與制造，在經(jīng)過預(yù)定拼接后，并在預(yù)拼合格后，在施工現(xiàn)場進(jìn)行對接拼裝，使其能夠形成完成的豎向節(jié)段。

1.4 斜拉索在索塔上的錨固方式

本橋?yàn)殡p索面斜拉橋，拉索呈空間索面布置。西塔上共設(shè)有16 組斜拉索，每組4 根，其中，江側(cè)與岸側(cè)分別設(shè)2 根。0#索從橫橋向出塔壁，所以0#索采用鋼錨箱錨固方式；考慮到斜拉索縱橋向水平分力對塔柱縱向分塊連接的影響，1#索～15#索采用了空間索面鋼錨梁的方式進(jìn)行錨固。鋼錨梁位于索塔中室內(nèi)，鋼錨梁腹板承受拉索順橋向水平分力。1#索和2#索因?yàn)轫槝蛳蛩椒至^小，且與左右側(cè)錨點(diǎn)相距較近，所以采用單腹板錨梁。3#索～15#索順橋向水平分力較大，采用雙腹板錨梁。

錨管和單腹板錨梁支撐在隔板上，并且腹板與塔壁焊接，以此將力傳遞給塔壁和腹板。雙腹板錨梁底下設(shè)置T 形墊梁，將拉索豎向分力和不平衡水平力傳遞給塔柱內(nèi)腹板。單腹板錨梁腹板高度900mm，3#索～9#索處的鋼錨梁腹板高度820mm，10#索～15#索鋼錨梁腹板高度770mm。施工期間，雙腹板鋼錨梁水平方向一側(cè)固定一側(cè)自由，固定端采用M30 高強(qiáng)度螺栓固定，固定端與自由端交錯(cuò)設(shè)置。自由端錨梁底座設(shè)置6mm厚不銹鋼板和6mm 厚四氟板來滿足其在施工期掛索時(shí)的滑動。成橋后，滑動端采用鋼板與腹板焊接的方式固定。鋼錨梁在塔柱縱向分塊線處分成兩塊，吊裝前與鋼塔吊裝段安裝就位，分別與塔柱的縱向分塊一起吊裝。就位后用M24 摩擦型高強(qiáng)度螺栓將鋼錨梁連接成整體。運(yùn)營期拉索需要維修更換時(shí)，同一個(gè)錨梁上邊中跨拉索需同步施工，包含對稱卸載和對稱張拉。

1.5 塔柱與承臺的連接

因?yàn)樗魉诔蓸蚝?，除了地震工況、裸塔的情況之前，塔柱基本上不會出現(xiàn)其他的拉應(yīng)力現(xiàn)象，可以在塔底部的截面中放置50根直徑為110mm的40CrNiMoA螺桿，確保每一個(gè)螺旋桿的預(yù)拉力在可以正常工作狀態(tài)時(shí)，能夠達(dá)到2000kN，在這一過程中，必須要考慮拉力張拉所產(chǎn)生的損失。

1.6 鋼塔附屬結(jié)構(gòu)

1.6.1 塔內(nèi)電梯

為方便維修人員通行，在塔柱內(nèi)設(shè)置1.05m×1.65m 的電梯通道及0.8m×0.6m的人行爬梯通道。T2 至T8 節(jié)段，電梯通道設(shè)置在索塔中跨側(cè)上游邊室內(nèi)，在T8 節(jié)段至塔頂電梯通道改為設(shè)置在中跨側(cè)下游邊室內(nèi)。應(yīng)在塔柱的腹板上做好相應(yīng)的人孔，使維修人員能夠從橋面的孔進(jìn)入到塔內(nèi)，并使其能夠自由的穿梭與塔內(nèi)的各個(gè)室內(nèi)中。

1.6.2 阻尼器

塔內(nèi)需設(shè)置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）要求，待TMD 方案明確后，由設(shè)計(jì)單位補(bǔ)充提供。阻尼器重量20t～30t。

2 獨(dú)塔斜拉橋橋塔鋼結(jié)構(gòu)的安裝施工

2.1 施工總體方案

索塔采用獨(dú)柱鋼塔形式，塔高166m，每索塔豎向劃分19 個(gè)節(jié)段，西塔T1～T5 節(jié)段重量分別為587.45t、506.70t、407.54t、571.33t、220.20t。T6～T19 節(jié)段橫向劃分為2 個(gè)節(jié)段，1/2 節(jié)段重量均在120t以下。

索塔T1～T5節(jié)段采用800t起重船整體吊裝就位。T6及以上1/2節(jié)段，采用MD3600塔吊(吊幅18.5m以內(nèi)最大額定吊重160t)安裝，索塔節(jié)段在工廠內(nèi)加工完成后，船運(yùn)至墩位附近，起重船和塔吊可直接由運(yùn)輸船上起吊安裝。

2.2 施工步驟

2.2.1 T1節(jié)段吊裝

①承臺施工時(shí)安裝定位架，綁扎承臺鋼筋，錨桿精確定位，設(shè)置預(yù)埋錨桿，設(shè)置塔座預(yù)埋鋼筋，分層澆筑承臺混凝土。②綁扎塔座鋼筋，澆筑塔座混凝土，將塔座混凝土頂面進(jìn)行鑿毛處理。③利用800t起重船將T1節(jié)段吊裝到相應(yīng)的位置上，通過定位工裝限位。在塔座混凝土與T1節(jié)段底面，預(yù)留50mm壓漿層，全面檢查T1 節(jié)段的位置精度后在塔座混凝土頂面和T1 段底面之間壓漿。④待灌漿料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，初張拉塔底錨固螺桿，每個(gè)螺栓先預(yù)拉1500KN的預(yù)拉力【2】。

2.2.2 T2～T5節(jié)段吊裝

T1節(jié)段錨固完成后，繼續(xù)采用800t起重船吊裝T2～T5節(jié)段，并逐節(jié)栓接固定。步驟一、二施工期間，同步完成MD3600安裝。

2.2.3 C、T6～T8節(jié)段安裝

在塔吊自由高度86.2m作業(yè)工況下，安裝索塔T6～T8節(jié)段。

2.2.4 D、T9～T13節(jié)段安裝及第一層扶墻安裝

當(dāng)T8 節(jié)段安裝完成后，在自塔吊基礎(chǔ)頂面72.4m 高度安裝塔吊第一層扶墻，扶墻與T8 節(jié)段連接。頂升塔吊至吊裝高度138.2m處，在此工況下，塔吊可吊裝T9～T14節(jié)段。

2.2.5 E、T15～T19節(jié)段安裝及第二層扶墻安裝

當(dāng)T14節(jié)段安裝完成后，在自塔吊第一層扶墻向上52m高度安裝塔吊第二層扶墻，扶墻與T14 節(jié)段連接。頂升塔吊至吊裝高度184.4m處，在此工況下，塔吊可吊裝T15～T19節(jié)段。

2.2.6 F、裝飾塊及索塔附屬設(shè)施安拆

索塔節(jié)段吊裝完成后，安裝裝飾塊、避雷設(shè)施及其他索塔附屬構(gòu)件，并拆除索塔安裝爬梯等附屬設(shè)施。

2.2.7 G、塔吊拆除

拆除MD3600塔吊及基礎(chǔ)，進(jìn)入下道工序施工。

3 施工現(xiàn)場安全管理措施

3.1 設(shè)備設(shè)施保障

（1）施工工程船必須具有符合規(guī)定的證書，并處于適航狀態(tài)。施工船在施工中必須嚴(yán)格按照《中華人民共和國內(nèi)河避碰規(guī)則》、《長江江蘇段船舶定線制規(guī)定（2013）》等法規(guī)規(guī)定。

（2）施工船舶進(jìn)出作業(yè)工程水域正確顯示規(guī)定的型號和燈號。進(jìn)出前加強(qiáng)了望，注意周圍船舶動態(tài)，主動用甚高頻向交管中心報(bào)告及船舶動態(tài)，并主動避讓順航道航行船舶。杜絕盲目搶航行為。

（3）禁止在不經(jīng)過批準(zhǔn)的情況下擅自改變施工作業(yè)原定的安全范圍；對于一些必須要進(jìn)行改變的項(xiàng)目，則需要經(jīng)過相關(guān)管理機(jī)構(gòu)的重新審核與公告才能夠改變，對于一些未經(jīng)過批準(zhǔn)的項(xiàng)目，與施工無關(guān)的設(shè)施、船舶不得進(jìn)入到施工作業(yè)安全區(qū)域內(nèi)。

（4）進(jìn)場作業(yè)的施工船符合相關(guān)法規(guī)的要求，配備足夠的救生設(shè)備設(shè)施及救生衣。

3.2 人員保障

（1）做好對全體鋼塔安裝施工人員的安全教育培訓(xùn)工作，要求鋼塔安裝施工人員必須掌握基本的安全知識及操作規(guī)程。

（2）在水上進(jìn)行施工的工作人員或者是其他流動作業(yè)人員，必須要按照相關(guān)的規(guī)定，穿戴好救生衣。

（3）對于一些需要乘坐船舶的工作人員，其必須要嚴(yán)格聽從船員的相關(guān)要求與指揮，在船舶到達(dá)指定位置后，必須要確保其?？糠€(wěn)定、拴牢固后才能夠使人員上、下。乘坐的工作人員必須要聽取船員的指揮，按照規(guī)定進(jìn)入船艙內(nèi)，不可以擅自站立或者坐騎在船尾、船幫和船頭上。

4 結(jié)束語

綜上所述，在橋梁建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)屬于一種主導(dǎo)性的結(jié)構(gòu)，而隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，我國橋梁建設(shè)的形式也越來越多樣化，所以，應(yīng)做好鋼結(jié)構(gòu)的安裝，使其能夠滿足橋梁建設(shè)的要求，全面提高橋梁建設(shè)的質(zhì)量。