主動水平橫撐在超高索塔橫梁施工中的應(yīng)用

趙超

（中國水電八局有限公司 湖南長沙 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橫梁位置，再在塔柱之間搭設(shè)支架進行橫梁施工。塔梁異步施工較塔梁同步施工工藝在施工進度上有明顯的優(yōu)勢，一般情況下塔梁異步施工較同步施工快一個月左右，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。本文通過對索塔下橫梁施工藝的改進，通過設(shè)置主動水平橫撐，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

九江長江公路大橋處于長江中下游地區(qū)，是國家發(fā)改委2004年7月召開的全國長江干流過江通道會議上規(guī)劃確定的70座長江過江通道之一，為規(guī)劃的“五縱七橫”國道主干線“北京至福州”中的關(guān)鍵工程，也是國家7918高速公路網(wǎng)福州至銀川主線的重要組成部分。九江長江公路大橋跨越長江，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 同異步施工對比

下橫梁塔梁同步施工是塔柱施工至橫梁底部時，塔柱停止施工，橫梁對應(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，在超過下橫梁兩個施工節(jié)段后再施工下橫梁。

九江二橋索塔施工前針對兩種方案，進行了相關(guān)計算，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異步施工存在如下缺點：

（1）外爬架內(nèi)側(cè)面需拆裝1次，共5個節(jié)段塔柱施工不能用內(nèi)側(cè)外爬架，需搭設(shè)腳手架進行施工，施工周期較長，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)段進行單獨設(shè)計加工，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。

（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。異步施工橫梁與塔柱可平行作業(yè)，模板加工及安裝相對簡單，便于現(xiàn)場施工。

（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，總澆注時間約32h。與異步施工相比增大方量約940m3，延長澆注時間約16h。對混凝土性能和連續(xù)供應(yīng)能力要求高?；炷翝仓}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個月。

16S rDNA序列測定：利用膠回收試劑盒進行PCR擴增產(chǎn)物的純化；純化產(chǎn)物的測序工作由上海生工生物有限公司完成。

2.2 受力分析

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

計算采用有限元軟件MIDAS-CIVIL進行分析。考慮塔柱施工幾何非線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；計算模擬工況如下：

工況一：下橫梁與對應(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)力值對比見表1。

表1 不同工況下計算結(jié)果匯總表

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

2.4 臨時橫撐設(shè)計

臨時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，進行下橫梁施工。

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

4 結(jié)語

通過設(shè)置主動臨時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，從而實現(xiàn)安全、質(zhì)量、進度兼顧。該工藝在九江長江公路大橋的成功實施，拓展了索塔橫梁的施工方法，具有較高的推廣價值。

圖1 下橫梁施工臨時橫撐布置圖