斜拉桥施工关键技术研究

斜拉桥施工关键技术研究

陈小华

中交隧道工程局有限公司华南分公司广东广州510799

摘要：斜拉桥由于其结构的特殊性在实际中得到广泛的应用。目前的研究主要集中在设计上，对于施工技术的研究相对较少。施工质量的控制是斜拉桥使用状态的保障，对施工技术进行研究具有重要的意义。本文结合某长江公路大桥施工为例，针对其跨江主桥采用等高塔混合梁双塔斜拉桥方案，为同类工程施工提供借鉴经验。

关键词：大跨预应力混凝土斜拉桥；索塔施工技术；主梁施工技术

1工程概况

为了满足较大通航孔的要求，斜拉桥应运而生。斜拉桥因其结构特点、外观优美、经济的造价越来越受到学者的关注。斜拉桥在大跨度的河流桥梁建设中得到广泛的应用。目前而言，学者们关于斜拉桥的研究主要集中在设计理论上，而对于其施工过程的研究相对较少。斜拉桥和普通桥梁相比，虽然具有不可比拟的优势，但其中间塔没有边锚索固定，在中间跨加载时，容易导致中间塔顶水平位移加大，造成整个结构变位较大，影响整个桥体的结构稳定性。斜拉桥施工过程中的技术控制对于斜拉桥的稳定性和安全性具有重要的保障作用。因此研究如何提升桥体的刚度、对施工过程的关键问题进行有效控制具有非常重要的现实意义

某长江公路大桥位于安徽省，路线全长约41.2km。此长江公路大桥跨江主桥采用等高塔混合梁双塔斜拉桥方案，桥跨布置为1448m，全桥共采用216根斜拉索。主梁为混合梁，枞阳岸采用混凝土箱梁结构，伸入辅助跨15m，其余梁段为钢箱梁。主塔采用花瓶型，主塔的上塔柱间嵌固球形的钢结构，斜拉索分组集聚锚固在球形钢结构中。

2斜拉桥索塔施工技术

斜拉桥的施工主要分为四个部分：基础施工、墩塔、梁、索。基础部分的施工与其他的桥梁施工基本类似。墩塔、梁、索的施工要保证互相配合、结构统一，保证斜拉桥的结构稳定性。以下将对墩塔、梁、索的施工方法进行简要分析介绍。

2.1塔的施工

索塔在斜拉桥的施工的重要组成部分，就造价而言，索塔的造价占据整个桥体造价的20%，就施工工期而言，其约占整个桥体施工时间的1/3。索塔存在混凝土和钢结构两种形式，不同的材料其施工方法和要求都存在差异。其中钢索索塔的施工精度要求比较高，因此着重介绍钢结构索塔的施工方式。

(1)搭架现浇。该工艺相对成熟，不需要专门的施工设备。而且在对索塔中的预留孔道和预埋件进行处理时也比较方便。对于塔高小于40米，跨度在200m左右的斜拉桥建设中，广泛应用此工艺。对于跨度较大的桥体施工，塔柱可以分为几个部分，针对不同部分的具体特征选用不同的施工方法，其中，下塔柱段比较适合采用搭架现浇的方式。

(2)预制吊装。此工艺要求较高的比重能力和专用的起重设备。如果桥塔不是特别高，可以选择该方法进行安装，这种方法可以减少高空作用的难度和强度。该方法在国外的应用实践较多。

(3)滑模施工。所谓滑模是沿着所浇筑的混凝土使模板由千斤顶带动而向上滑升，该方法尤其适用于高塔的施工，对于竖塔或倾斜塔的施工也比较适用，最大的优点为施工快。

施工塔吊、电梯布置平面图

2.2主梁施工

主梁的施工方法主要有以下几种，且其中比较常用的方法就是支架法和悬臂法。

(1)支架法。支架法可以有效地保证主梁的施工结构线性满足施工要求，不仅适用于桥下净空低、搭设支架不影响桥下的正常交通。最突出的特点为施工简单、便捷。支架法可以分为支架上现浇、临时支墩上架设预制梁、临时支墩上设拖架现浇等几种方式。

(2)悬臂法。按照不同的施工类型，悬臂法可以分为悬臂拼接法和悬臂浇筑法。悬臂拼接法是首先在塔柱区浇筑一段起始梁段，此区域用于安置起吊的设备，起吊设备用于将塔柱两端依次进行拼接梁体。悬臂浇筑法则是直接在塔柱两端利用挂蓝进行逐段对称性浇筑混凝土。

此外，顶推法是首先利用浇筑或者拼接的方法进行桥头的施工，然后利用千斤顶进行纵向向前顶推，在墩顶提前设置了临时滑动支座面的情况下就可以实现梁体就位的方法。平转方法和拱桥的施工工艺类似，在实际应用中，斜拉桥采用此工艺进行施工的案例不多。

2.3索的施工

斜拉索的重要组成部分包括两端的锚具、中间传力件、防护材料。其施工的好坏直接影响斜拉桥的安全性和线性结构。对于桥体的使用寿命具有重要影响。

2.4爬模系统操作及控制

爬模操作的主要流程：首先就是进行三脚架以及平台的组装，然后进行桁架和平台的安装，完成之后就需要安装第一节浇筑预埋件，以及对三脚架和上桁架、模板按照顺序进行吊装。之后就是同样对第二节浇筑预埋件进行安装，并且分别进行上下换向盒及液压缸、导轨、液压系统的安装，最后就进行架体的爬升。

(1)首先是进行爬锥、高强度螺杆以及埋件板的安装，而且在安装过程中需要在爬锥孔内进行黄油的涂抹然后进行高强螺杆的拧紧，这样可以起到密封作用来避免混凝土向爬锥螺纹内流入。此外，还要在爬锥外面使用胶带和黄油进行包裹。在高强螺杆的另一端进行埋件板的拧紧。

(2)爬模架体安装。下塔柱起步段施工完毕后，进行爬模架体安装，由于下端净空不足，架体的下挂架先不安装，仅安装承重三角架部分。爬架安装共分为5步，安装完毕后，按照固定化格式检查表逐项检查验收合格后，才能投入使用。安装三角架→安装平台板→吊装三角架→拼桁架、安装所有操作平台→起吊模板和桁架。

(3)液压爬模施工。浇注混凝土，待达到强度后，绑扎钢筋，拆除模板；→安装埋件挂座，通过液压装置提升导轨；→拆除下部埋件挂座，以备下一次周转，通过液压装置提升支架；→裁模板、安装预埋件、模板清理刷脱模剂；→合模；→浇注混凝土，待混凝土达到强度，开始下一个循环。

2.5索塔钢骨架制作与安装

(1)下塔柱及下横梁钢筋现场散装。索塔钢筋在加工棚内下料成型，运输到现场后，通过塔吊提升安装。钢筋下料长度根据索塔节段高度情况调整，索塔标准节高度为4.5m。索塔主筋采用直螺纹接头连接，水平箍筋采用焊接。在劲性骨架上方根据主筋间距画出相应位置，然后进行主筋安装，安装时下方与预留钢筋结构连接，上端与劲性骨架之间通过电焊进行固定。钢筋安装顺序为：主筋→水平箍筋→构造筋。

(2)节段钢筋整体吊装。当钢筋节段吊至塔身上方时向暂停、静停、静置，待钢筋节段稳定后缓慢下放，人力辅助进行调整；节段下放至离钢筋搭接10cm时暂停，将导向管对位，利用导向管定位继续下放；考虑到钢筋笼下放时可能会出现四个面钢筋先后与预埋钢筋接触，因此在整个安装过程中，塔吊一直提着钢筋笼，待钢筋笼接触时立即先将做好标记的基准钢筋对位进行连接，同时将四个角点的劲性骨架进行连接固定，开始连接其余钢筋接头，钢筋接头连接时如出现无法对位连接或钢筋端头未顶紧间隙过大的情况，需采用帮条焊进行加强。整体吊装主筋连接完成后，进行节段剩余的水平筋，完成节段钢筋安装，大塔吊松钩。

3斜拉桥施工质量控制方法

斜拉桥的施工控制方法可以归结为三种：开环控制、反馈控制、自适用控制。具体的思路如下：

(1)开环控制。开环控制即单向控制，并不根据结构的反应来改变变量。在施工前，根据理想的成桥状态计算施工结算桥体主梁的位置和索拉力。在实际的施工中，并不根据实际情况改变施工参数。不能控制误差和修正误差，主要适用于中小跨度桥体的建设。

(2)反馈控制。反馈控制即闭环控制，可以通过实际施工过程和理想状态之间的偏差对施工过程的参数进行相应的改变，已达到修正误差的目的。采用的调整变量为斜拉索的初始张拉力和新增梁段的预拱度。

(3)自适应控制。自适应控制是在闭环控制的基础之上发展而来的，在闭环之上价值系统的自识别功能即为自适应控制过程。当实际测量的参数与模型计算之间存在偏差时，将偏差输入到参数辨识算法中进行调节模型参数，使得模型和实际值之间数值相统一，利用新的模型参数重新计算理想状态下的各施工参数，通过反复的计算过程达到对桥体施工质量控制的目的。

4结语

斜拉桥在日常生活中越来越常见，由于其结构的特点、优美的外观，斜拉桥未来的应用和发展前景良好。对桥体的主要施工技术和施工控制方法进行分析，可以更好地为实践过程提供理论参考。在某长江公路大桥施工中，采取跨江主桥采用等高塔混合梁双塔斜拉桥方案，通过索塔和主梁施工技术的设计和施工应用，满足了设计要求的精度以及质量要求，而且在此基础上实现了施工成本的节约，证明此工程中所应用的施工技术具有一定的应用和推广价值。

参考文献：

[1]秦野.浅谈大跨预应力混凝土斜拉桥综合施工技术[J].城市道桥与防洪,2018(5).

[2]朱明磊.大跨径预应力混凝土斜拉桥主梁预制拼装施工技术的研究[D].2015.

[3]宋海峰.大跨度预应力混凝土斜拉桥施工技术[J].四川建材,2017(7).