斜拉橋傾斜索塔勁性骨架施工設計分析＊

郭藩威

（中鐵十一局集團第一工程有限公司，湖北襄陽441104）

1 工程概況

跨西江主橋采用（2×57.5+172.5+600+4×57.5）m混合梁斜拉橋，主跨600m跨越西江，結構長1 118.7m，采用雙H形索塔雙索面等高塔結構形式，索塔全高分別為200，208m。上塔柱為兩分離式豎直塔柱，中塔柱為兩分離式傾斜塔柱，向內側傾斜，傾斜度為1：21.4045，下塔柱亦為兩分離試傾斜塔柱，向外側傾斜，傾斜度為1：8.0741。上塔柱和中塔柱在索塔錨固區下方設置上橫梁，中塔柱和下塔柱在主梁下方設置下橫梁。索塔結構如圖1所示。

圖1 索塔結構

2 勁性骨架設計分析

2.1 臨時對撐的作用及重要性

斜拉橋索塔的作用是用來錨固拉索，并將其索力可靠地直接傳遞給下部結構。因此，對索塔的軸線與輪廓尺寸精度要求很高。索塔內部鋼筋密集，預應力束縱橫，預應力束喇叭口和索導管占用空間較大且分布密集，各類預埋件數量多，為滿足索塔外形尺寸、鋼筋附著成型、模板定位和爬模提升等需要，采用型鋼組拼的勁性骨架實現這一目的，同時勁性骨架也可兼做受力鋼筋的一部分參與結構受力，增加索塔的安全性[1]。

索塔勁性骨架施工是節段循環爬升的首道工序，其安裝快慢直接影響整個索塔的施工進度；其施工工藝的科學合理性直接影響鋼筋、預應力筋、模板、索導管及各類預埋件的施工控制；其自身的構造、強度、剛度和穩定性直接影響著索塔的施工質量與安全[2]。因此，索塔勁性骨架必須精心設計，合理施工。

2.2 勁性骨架結構設計

索塔勁性骨架設計時應滿足以下4點要求。

1）勁性骨架自身應具備一定的強度與剛度，能夠承受附著在其上的鋼筋、索導管等構件的重量。

2）勁性骨架應具備能夠場內分節加工成型、施工現場直接起吊安裝的特點，縮短勁性骨架高空作業工序時間，節省索塔節段施工工期。

3）勁性骨架可兼做鋼筋安裝平臺，其內部應具備一定的操作空間，保證施工人員能夠自由出入。

4）勁性骨架外形輪廓應與索塔截面形式相吻合，有效保證索塔結構外形輪廓。

西江特大橋跨西江600m斜拉橋索塔勁性骨架設計采用三角形桁架結構，桁架片間距隨塔身斜率變化而逐漸縮小，但結構形式保持一致。骨架立桿采用∟100×10，平撐和斜撐采用∟63×6[3]。角鋼之間采用焊接連接，無連接板。勁性骨架結構如圖2所示。

圖2 勁性骨架結構

為適應塔身分節段爬模施工的需要，勁性骨架按照混凝土分節高度6.1m循環接長延伸。在現場施工時，根據現場實際分節高度進行勁性骨架制作安裝[4]。

采用Midas Civil對勁性骨架進行建模計算，保證骨架強度及剛度滿足施工要求，計算荷載主要包括骨架自重、鋼筋荷載、風荷載及施工荷載[5]。

勁性骨架材料皆采用Q235型鋼材，容許應力為140MPa，經軟件運行計算，勁性骨架立桿最大應力為31.2MPa，平撐及斜撐最大應力為43.5MPa，皆在規范規定范圍內，因此，勁性骨架強度滿足施工要求。勁性骨架模型如圖3所示。

圖3 勁性骨架模型

3 勁性骨架加工制作

3.1 加工場地

在鋼結構加工場內，選擇1塊平整的場地，場地面積不小于15m×10m，場地平整度在±5mm以內。勁性骨架場內加工的所有工序均在此場地內完成。

3.2 勁性骨架桁架片加工

勁性骨架標準桁架片與平聯的尺寸不變，可以批量加工。加工采用臥拼法，首先在加工場地內放樣出桁架片的輪廓線，然后將下料完成的角鋼按照輪廓線平放在場地內，最后利用焊接焊接成形[6]。

骨架的上桁架片跟隨索塔斜率而變化，加工時，根據索塔圖紙計算出每片上桁架片的具體尺寸，然后采用相同的加工方法進行上桁架片的加工。

3.3 勁性骨架組拼

根據索塔塔身分節高度及截面輪廓尺寸，將標準桁架片和平聯組拼成桁架單元。組拼同樣采用臥拼法，首先將第1片標準桁架平放在加工場地內，在標準桁架片的相應位置焊接平撐，平撐焊接完成后，起重機平吊起第2片標準桁架片放置在平撐上，將第2片桁架片與平撐焊接[7]。

對于傾斜的勁性骨架，組拼時在一側立桿底部加焊墊腳，調整骨架傾斜度。

4 索塔勁性骨架吊裝

勁性骨架采用索塔兩側的塔式起重機吊裝、塔身上焊接就位的施工方法[8]。首先吊裝組拼完成的標準桁架單元至塔身上部，與上節露出混凝土面的勁性骨架焊接到一起，然后吊裝平聯單元，將標準桁架單元連接為整體，最后吊裝上桁架片于骨架頂部，焊接牢固后進行鋼筋與索導管安裝施工[9]。勁性骨架吊裝如圖4所示。

圖4 勁性骨架吊裝

在骨架吊裝前，須在前節段骨架頂面4個角點放出測量控制點，同時核實和調整標高，使之與設計標高一致[10]。安裝時，安裝節段的4個下角點對準已調整過的4個控制點進行定位，完成后用錘球或經緯儀校核4個上角點的偏差。各角點的偏差要求控制在±10mm之內[11]。

5 結語

勁性骨架結構是斜拉橋索塔施工中重要的臨時結構，對控制索塔施工質量起著不可替代的作用[12]，在其設計施工分析過程中得出以下結論。

1）勁性骨架設計時應充分考慮桁架自身強度與剛度，在保證施工質量與安全的同時，盡可能地減少材料使用，以達到節省成本的目的。

2）在勁性骨架加工過程中，應加強測量控制，保證骨架的加工精度，以此保證骨架安裝完成后的精度。

3）索塔勁性骨架吊裝施工屬于高空作業，安全管理人員應全程盯控，保證施工安全。