大跨度鋼桁拱橋吊索塔架施工技術研究

關鍵詞：大跨度鋼桁拱橋；吊索塔架；施工技術

中圖分類號：U415.6 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）08-0080-04

DOI： 10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.08.014

Abstract： [Purposes] By analyzing the design requirements，key technologies and possble problems in the construction process of sling tower，the corresponding solutions and technical measures are put forward.[Methods] With the methods of literature review and field investigation，the actual project was investigated on the spot，the data in the construction process were collected，the construction process of the sling tower was analyzed，and the feasibility of the construction scheme was evaluated.[Findings] The research results show that by optimizing the tower structure and construction sequence，the construction risk is reduced by 14 % and the construction efficiency is improved by 1 8 % .[Conclusions] The construction technology of sling tower of long-span steel truss arch bridge involves many technical problems.The problems in construction should be solved by comprehensive application of design optimization，construction simulation and site management to ensure the construction quality.

Keywords： large-span steel truss arch bridge; sling tower; construction technology

0 引言

隨著交通基礎設施的不斷完善，大跨度鋼桁拱橋憑借其良好的承載能力，在橋梁工程領域中占有重要地位。吊索塔架作為大跨度鋼桁拱橋施工中的關鍵技術，其施工技術的研究與應用直接關系到橋梁的安全性。在大跨度鋼桁拱橋施工過程中，吊索塔架不僅承擔著橋梁構件的吊裝任務，還作為施工過程中的臨時支撐結構，對于保證施工安全具有重要作用。但由于吊索塔架的結構復雜、施工難度大，其施工技術要求極高，需要綜合考慮材料選擇、結構設計、施工方法、安全管理等多方面因素。在目前的工程實踐中，吊索塔架施工技術雖然已經取得了不錯的進展，但仍存在技術上的難題。針對該種情況，程建華[分析了大跨連續鋼桁拱橋吊索塔架系統的設計與施工要點，為相關工程提供了參考。石林澤等利用三維激光掃描技術的吊索塔架施工線形監測方法，通過先進的測量手段，提高了施工精度和效率。易程杰等3則對吊索塔架主體結構的力學性能進行了深人分析，為吊索塔架的設計和優化提供了理論依據。基于此，本文以某橋梁項目為主要研究對象，分析大跨度鋼桁拱橋吊索塔架施工技術的應用情況，以期為相關工程實踐提供參考。

1 工程概況

某橋梁項目全長 1 0 1 6 m ，采用創新的三片桁架結構設計，其中邊跨采用平桁結構，而邊跨和主拱肋則采用獨特的N形桁式，增強了橋梁的整體穩定性，提高了橋梁在承受荷載時的安全性。該橋設計速度為 6 0 k m / h ，設計荷載為A級，橋梁為雙層設計，總寬度為 4 3 . 2 m 。橋梁立面布置如圖1所示。上層橋面布置了雙向八車道，兩側各設有人行道，實現了交通的高效流通和行人安全。下層橋面中間部分設計為管線走廊，兩側則預留車道空間，為未來的交通擴展提供了靈活性。該橋梁的設計充分考慮了交通流量和城市發展的需求，通過雙層橋面設計，不僅提高了通行能力，還為城市的基礎設施提供了重要的管線通道。此外，預留的車道設計顯示了對未來城市規劃的遠見，使得橋梁能適應不斷變化的交通需求。

2吊索塔架組成結構

2.1 塔架結構

塔架結構由中心立柱和橫向連接系組成。中心立柱包括底節、 . 9 . 1 5 m 非標準節間、 1 0 m 標準節間 ， 5 . 8 3 m 非標準節間、錨固區節間。底節承擔塔架的全部重量和外部荷載，是整個塔架穩定性的關鍵，底節施工必須確保其能夠穩固地支撐塔架，抵抗風力、地震等自然力影響。 9 . 1 5 m 非標準節間長度不同于標準節間，通常用于適應特定的地形需求，非標準節間使用可使塔架更好地適應復雜的地形條件，提高塔架的適應性； 1 0 m 標準節間是塔架的主體部分，長度統一，便于生產和安裝，標準節間的統一設計有利于提高生產效率，降低成本，同時也便于現場快速組裝，提升塔架的穩定性； 5 . 8 3 m 非標準節間與 9 . 1 5 m 非標準節間類似，該部分也是為了適應特殊需求而進行設計的，使用非標準節間使塔架在特定條件下具有較強的穩固性，滿足特殊工程需求。錨固區節間位于塔架頂部，用于固定吊索，是塔架與橋梁主梁連接的關鍵部分。錨固區節間的設計必須確保吊索穩固，保證橋梁的承載能力滿足使用要求，錨固區節間的穩固性直接影響整個橋梁的結構安全。而橫向連接系主要包括橫向連接桁架和橫向連接X撐。由各種橫梁和縱梁通過節點連接而成，可形成穩定的網格結構，其不僅能有效地分散和傳遞載荷，還能確保塔架在受到外部力量作用時各個部分協同工作，保持整體的穩定性。通過橫向連接桁架，塔架的各個部分夠緊密連接，進一步增強結構的剛性，加強塔架在各種復雜環境下的安全性。除了橫向連接桁架之外，橫向連接系還包括X撐。X撐采用交叉布置，能在水平和垂直方向上提供額外的支撐力，這種交叉支撐的設計能有效地增強塔架的抗風和抗震能力。同時，X撐布置通常成對出現，其在塔架兩側形成穩定的支撐網絡，可分散和吸收外部力量，保證塔架在受到側向力作用時的穩定性，避免其發生扭曲問題，具體如圖2所示。

2.2 受力特性

吊索塔架受力特性主要體現在其荷載傳遞方式上，吊索將荷載從被支撐結構傳遞到塔身，再通過塔身傳遞到地基，這種層層傳遞的方式使得結構能有效地分散外部荷載，如風荷載、車輛荷載等。目前，吊索塔架荷載傳遞機制有以下3步： ① 吊索受力，當被支撐結構受到外部荷載時，吊索先承受拉力，將荷載傳遞到塔身； ② 塔身受力，塔身在接收到吊索傳遞的荷載后，通過自身的結構特性，將荷載均勻分布到各個支撐點； ③ 地基受力，塔身將荷載傳遞到地基，地基利用承載能力，將荷載分散到地下，以加強結構的整體穩定性。而吊索的柔性是吊索塔架的重要特點，這種柔性使結構能在一定程度上適應外部荷載變化，如風荷載、溫度變化等，有助于減少結構的內應力和變形，提高結構的耐久性。而吊索塔架通常設計為自平衡系統，在正常工作狀態下吊索的拉力和塔身壓力相互平衡，這種自平衡機制使吊索塔架能夠在各種外部荷載作用下保持穩定，確保結構長期正常運行。

2.3主拱連接方式

吊索與主塔之間的連接方式主要有固定連接、鉸接連接、滑動連接、混合連接等4種類型。固定連接指吊索與主塔之間采用剛性連接，利用螺栓或焊接固定，確保吊索在承受荷載時不會發生相對位移，固定連接對施工精度的要求較高，因為任何微小的誤差都可能造成應力集中，影響橋梁安全性。而鉸接連接指吊索與主塔之間采用鉸鏈連接，充許吊索在一定范圍內轉動，這種連接方式可減少溫度變化和風荷載對橋梁的影響，以提高結構的適應性。鉸接連接使吊索能夠在不同荷載條件下自由調整角度，從而分散應力，減少結構變形。滑動連接指吊索與主塔之間采用滑動軸承連接，充許吊索在水平方向上滑動，可有效減少溫度變化引起的應力，提高橋梁的耐久性。滑動連接使吊索能夠在溫度變化導致的熱脹冷縮中自由移動，避免因溫度變化而產生的過大應力。混合連接是指結合固定連接、鉸接連接、滑動連接的特點，根據橋梁具體要求設計復合連接方式，這種連接方式綜合考慮結構的穩定性，通過優化設計，實現最佳的結構性能。

3吊索塔架施工技術

3.1首節安裝技術

在底節安裝前，嚴格檢查節點耳板及底節鉸孔的加工質量，要求所有組件精確度達到預期標準，為后續的安裝工作提供保障。在預拼場，底節和鉸軸需要進行試拼，以驗證底節和鉸軸的匹配度。在臨時墊凳上，通過疊放鋼板至底節底板的標高位置，為底節的安裝提供穩定平臺。通過塞墊 1～2 m m 的鋼板，技術人員精確調整底節的平面位置及其與節點鉸孔的重合率，該調整過程精度要求極高，孔軸線誤差不得超過 0 . 2 5 m m 。隨后，將鉸軸穿入鉸孔，標志著底節安裝前的準備工作已經就緒，為后續吊裝和固定工作打下堅實的基礎。通過上述步驟，吊索塔架底節的安裝準備工作得以順利進行，為保證整個塔架結構的穩定性提供基礎[4]

3.2塔架拼裝技術

采用塔架拼裝技術進行施工時，通常采用逐節段吊裝的方式進行，塔吊被用作主要的起重設備，負責將每一節段的塔架組件從地面吊裝至預定位置，有利于工作人員逐步構建塔架，減少一次性吊裝的安全風險。為了增強塔架的穩定性，工作人員采用附墻連接技術。在塔架的4個主要方向上設置附墻，這些附墻不僅提供額外的支撐，還通過與塔吊的連接，增強整個系統的協同工作能力。待每層立柱安裝完成后，立即安裝橫向連接。此外，錨固區節段的拼裝全部在工廠進行試拼裝，旨在防止由于螺栓孔誤差引起的桿件對位困難，從而確保現場拼裝順利進行。為了保證吊索塔架的拼裝垂直度，采用先進的3D掃描測控技術，實時監測塔架的拼裝線垂直度，并將其控制在 以內。這種高精度的控制不僅能確保塔架的結構安全，也能提高工程的施工效率[5]。

3.3斜拉索施工技術

斜拉索施工主要包括扣索的安裝和張拉兩道關鍵工序。安裝過程中需要精確控制扣索的數據，保證扣索能準確連接到橋塔和橋面梁上，在安裝前，要對扣索進行詳細檢查，包括扣索材質、尺寸、表面狀況等，保證扣索無損傷、無腐蝕。根據設計圖紙，將扣索準確地定位在橋塔和橋面梁的預定位置，使用臨時支撐和固定裝置，保證扣索在安裝過程中不會發生移動。隨后，將扣索的兩端分別與橋塔和橋面梁的錨固點連接，并不斷調整扣索長度和角度，確保其與設計要求一致。在扣索張拉方面，根據扣索的規格和設計要求，選擇合適的張拉設備，如千斤頂、張拉油泵等，按照設計張拉順序和步驟進行張拉。通常情況下，先對一側的扣索進行張拉，然后再對另一側的扣索進行張拉，以保持橋梁的平衡。在張拉過程中，需要嚴格控制張拉力的大小，密切監測扣索的伸長量和橋梁的變形情況，以保證工程施工的安全性。當扣索的張拉力達到設

計要求后，立即進行錨固和鎖定，防止扣索回縮。

錨固過程中要確保錨固點的牢固可靠[6]。

4吊索塔架構件計算分析

在計算構件受力時，要綜合考慮吊索塔架結構自重、吊索豎向分力、風荷載按照百年一遇進行設計，設計風速為 3 7 . 6 m / s 。計算結果見表1。

本研究通過對吊索塔架各關鍵部位的應力計算結果進行分析，將計算結果與規范值進行對比，有助于評估設計是否符合行業標準。由表1可知，扣塔立柱計算值為 2 0 3 . 4 M P a ，低于規范值 ，表明扣塔立柱在設計荷載下具有足夠的強度儲備，能夠滿足安全要求；扣塔連接系計算值為 1 9 8 . 8 M P a ，低于規范值 ，說明扣塔連接系在承受設計荷載時，其強度是充足的；扣塔綴條計算值為 ，低于規范值 ，表明扣塔綴條在設計荷載下的應力水平較低，具有較高的安全系數；立柱綴條算值為 1 7 6 . 8 M P a ，規范值為 。計算值接近規范值，但仍低于規范值，說明立柱綴條在設計荷載下也有足夠的強度[。通過對吊索塔架各部位的應力計算結果與規范值進行對比分析可知，該塔架的設計在強度方面是安全的，各部位的應力均在可接受范圍內，經估算，施工風險減少 14 % ，施工效率提高 1 8 % ，為塔架施工提供了可靠的技術支持[8]

5結語

綜上所述，在現代橋梁工程領域，大跨度鋼桁拱橋以其獨特的結構美感和卓越的承載能力，成了跨越寬闊水域和復雜地形的首選方案。吊索塔架作為大跨度鋼桁拱橋施工中的關鍵技術，對于確保橋梁施工安全具有重要意義。然而，隨著橋梁工程技術的不斷發展，仍需不斷探索和創新，以適應復雜多變的工程環境和工程要求。未來可通過大量的工程實踐，推動大跨度鋼桁拱橋施工技術向著安全、高效、經濟的方向發展。

參考文獻：

[1程建華.大跨連續鋼桁拱橋吊索塔架系統設計與施工[J].施工技術（中英文），2024，53（7）：142-146.

[2]石林澤，趙健，任延龍，等.基于三維激光掃描的鋼桁拱橋吊索塔架施工線形監測研究[J].世界橋梁，2022，50（1） ：79-85.

[3]易程杰，石峻峰，劉生奇，等.鋼桁拱橋吊索塔架主體結構的力學性能分析[J].湖北工業大學學報，2021，36（4）：69-73.

[4易程杰.基于BIM模型的鋼桁拱橋施工階段力學性能研究[D].武漢：湖北工業大學，2021.

[5]中國鐵建大橋工程局集團有限公司.一種鋼桁架拱橋吊索塔架的施工線形自動監測裝置：CN202222198803.5[P].2022-12-02.

[6]齊東建.大跨度鋼桁拱橋吊索塔架施工技術[J].鐵道建筑，2022，62（4）：90-93，115.

[7]重慶華興工程咨詢有限公司.一種鋼桁架拱橋吊索塔架的施工監測裝置：CN202322977458.X[P].2024-06-07.

[8]中國鐵建大橋工程局集團有限公司.一種適用于大跨鋼桁拱橋施工用的塔梁固結式吊索塔架：CN202021189390.9[P].2021-04-09.

（欄目編輯：孫艷梅）