斜拉桥施工技术探讨

朱国庆

(贵州高速公路集团有限公司)

斜拉桥施工技术探讨

朱国庆

(贵州高速公路集团有限公司)

大跨度的桥梁工程一般都需要选择斜拉桥施工技术，这主要是因为斜拉桥具有跨越能力强，力学性能优越，外形优美等一系列的优点。虽然斜拉桥已经在国内外得到广泛的运用，但由于设计不合理或者现场施工不注重细节的把握，斜拉桥也经常会出现一些问题。介绍了斜拉桥的结构形式，结合具体实例对斜拉桥各个部位的施工要点进行了分析探讨，对斜拉桥施工的相关工作人员有所指导和帮助。

斜拉桥;主梁;索塔;大节段吊装;矮塔斜拉桥

1 斜拉桥结构形式

1.1 主梁结构形式

主梁可采用钢梁、混凝土梁、组合梁或混合梁。

(1)混凝土斜拉桥

主梁截面有空心板截面、边箱梁截面、箱形截面、带斜撑箱形截面和肋板式截面。

(2)钢梁斜拉桥

主梁截面有箱形截面、梁板截面、分离式边箱截面和钢板梁截面，典型截面形式有。①流线形箱梁截面;②小边箱板式截面;③分离式边箱梁截面;④梁板式截面。

(3)组合梁斜拉桥

主梁截面形式宜采用两工字型主梁其间加小纵梁截面形式，跨径较大时也可以采用边箱钢箱梁截面形式，典型截面形式有:①工字梁主梁截面;②边钢箱梁截面。

1.2 索塔结构形式

索塔根据不同需要，可布置为独塔、双塔或多塔形式。可采用混凝土索塔、钢索塔或钢-混组合索塔。索塔形式有A型、倒Y型、H型、独柱、钻石型等。

2 斜拉桥施工技术

2.1 斜拉桥工程实例

某大桥主通航孔桥为主跨620 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，桥垮布置为77+218+620+218+77=1 210 m，采用半漂浮结构体系，两边跨各设一辅助墩和过渡墩。索塔墩(D3#、D4#)采用永久性双壁防撞钢套箱、承台和钻孔桩组成的大型深水复合基础。船舶撞击力由永久钢吊箱承受，钻孔桩截面D3#索塔由船舶撞击力工况控制，D4#墩由地震力控制。辅助墩(D2#、D5#)过渡墩(D1#、D6#)同样采用承台和钻孔桩组成的复合基础。每边辅墩的主撞方向各设一月牙形钢筋混凝土结构(钢管桩基础)独立防撞墩。索塔设计为钻石型，采用空心箱形断面，塔高204 m，上塔柱设19节钢锚梁。上部结构采用正交异性板流线形扁平钢箱梁，梁高3.0 m，宽30.1 m，标准梁段长度有14 m和12 m两种。共9种类型总计93节梁段。梁段最大重量为211.2 t。

2.2 主要工程数量表

表1 工程数量表

续表1

累计:混凝土约14万m3;钢筋约2.2万t;施工辅助钢材约 1.5 万 t。

3 主桥关键施工技术

3.1 主桥钻孔钢平台设计与施工

(1)平台设计

钻孔平台为钻孔桩施工提供作业区，配置电力系统和起重设备，以及施工人员生活、办公区。钻孔平台是十分重要的临时结构，按20年一遇的标准确定设计潮位、流速、风速、波高以及冲刷深度。平台兼作施工船舶临时停靠码头。平台设计按下面三种工况进行验算:工况1:插打单根φ1.5 m钢管桩及单根φ2.9 m桩基钢护筒验算单桩稳定性。工况2:平台搭设完成后使用期间验算平台整体稳定性。工况3:平台搭设完成后抗台风期间验算平台整体稳定性。根据需要，D1#与 D2#、D5#与 D6#分别搭设整体平台、D3#和 D4#主墩独自形成独立平台。

(2)平台施工

利用打桩船完成钻孔钢平台一侧起始平台;采用大型起重船(200 t全旋转)+移动悬挑式导向架(自行研制，带双层导向限位)+震动锤(美国ICE公司的V360，激振力360 t)进行钢护筒区钢护筒沉放;完成对应另外一侧平台，并完成生产生活设施布置;充分利用永久钢护筒和钢管桩入土深的特点，将钢管桩和钢护筒共同作为钻孔平台的受力支撑桩。

3.2 金塘大桥主桥索塔施工线型控制

(1)索塔基础的沉降观测

索塔基础在基础和塔身结构自重作用下可能产生沉降，所以在施工过程中对其进行观测。在主塔中下塔柱施工过程中定期对变形点的高程进行观测，最终一次的观测值与第一次测量值为主塔的沉降变形量，在上塔柱起始施工节段予以抵扣补偿处理，以确保上塔柱各锚固点高程按设计位置不变。

(2)索塔挠度的变形观测

在索塔施工过程中，由于索塔受风力、日照等外界环境的影响而产生挠度变形。随着塔高的增加，变形幅度也急剧增大。只有准确掌握塔的摆动和扭转规律，才能有效指导施工和相应的施工测量工作。索塔挠度变形观测采用全站仪极坐标法进行，在控制点安置好仪器，测出塔的角点方位角和距离，将每次测量结果比较，得出变形的二维偏移量。在索塔施工过程中设置预偏量，以保证索塔成品位置正确。

(3)拉杆与主动撑的设置

下塔柱施工时加设2道水平拉杆，有效控制了其根部内侧所产生的过大应力;中塔柱设置了5道水平横撑，解决了大高区、大斜率柱身浇筑线形与应力控制难以解决的问题，成功地实现了线形、内力双控目标，并且显著地加快了施工进度。下横梁施工完毕后拆除下塔柱水平拉杆，中塔柱合龙后开始按设计要求拆除水平横撑。

(4)劲性骨架的设计与安装

索塔主筋采用预先安装劲性骨架的方法进行定位。为增加劲性骨架的刚度，使之充分起到了高空倾斜状况下的可依靠作用，中上塔柱施工阶段，改进了劲性骨架的构造设计和安装方式，增加了骨架桁架的数量，并采用大块整体吊装，提高了施工工效，减少了高空作业工作量，确保了索塔施工线型。

3.3 索塔组合式钢锚梁安装施工技术

主桥索塔上塔柱锚固区钢锚梁由受拉锚梁和锚固构造组成，即“钢锚梁+钢牛腿”的全钢结构组合，为国内首创。单塔钢锚梁共19节，首节最重达19.2 t，末节最轻为15.1 t，全桥共19×2=38节，分4类，各锚固2对斜拉索。

(1)钢锚梁制作

钢锚梁和钢牛腿制造采用“零件→合件→整体→试装”的程序生产;单个钢锚梁分为底板单元、腹板单元、顶板单元、锚箱单元等部件制作，然后在简易胎架上组焊成钢锚梁整体;单个钢牛腿分为托架单元、塔壁壁板单元等部件制作，然后在简易胎架上组焊成钢牛腿;最后进行试拼装，安装临时匹配件及临时安装。

(2)钢锚梁安装

首节钢锚梁安装:钢支架+平面位置限位导向+高程调节螺栓相结合的办法进行;重点预控锚固点的高程、平面位置以及锚梁底板的平整度与四角相对高差。

钢锚梁接高安装:壁板平面位置限位导向+壁板设支撑对接牛腿相结合的办法进行;重点预控连续阶段壁板的高程、平面位置、以及倾斜趋势和钢锚梁底板的平整度与相对高差。

4 施工注意事项

4.1 基础施工

外海特大型桥梁群桩基础施工的高桩平台设计和施工阶段的起重设备配置的优劣是基础施工工效和施工质量的关键因素所在。由于外海受台风、季风、波浪和流速等自然条件的影响较大，现场的施工组织，尤其是施工材料进场的组织得当也是基础施工进度的重要保证。

4.2 索塔施工

主塔斜拉索锚固区采用组合钢锚梁结构，将斜拉索索导管定位由空间变为平面，减少了施工难度，缩短了施工工期;且组合钢锚梁自重较轻，对起重设备的起重量要求相对较低;同时钢混结构同步施工，避免索塔钢混结合面出现裂缝的可能。

4 .3 上部结构施工

无应力状态控制法是以成桥状态下斜拉索的无应力长度作为目标，根据斜拉索的无应力长度计算斜拉桥主梁安装过程中的初张拉索力及后续的索力调整值。索力控制概念明确，避免了在施工过程中反复测试调整索力和桥梁线型和高程的诸多麻烦，确保了主桥在合同约定工期内顺利合龙。

5 结束语

斜拉桥是公路、铁路及城市道路交通特大跨径桥梁常用桥型之一。施工方法和施工控制是斜拉桥施工过程中的一项关键技术，其对斜拉桥施工的成败与效率起着关键性作用。只有对斜拉桥的设计注重理论与具体的斜拉桥实际情况相结合，重点对主梁和索塔进行设计分析和施工研究，才能够真正确保斜拉桥的施工质量，发挥斜拉桥应有的交通功能和经济、社会效益。

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［2］章韵，黄显鸽.铁路连续箱梁支架法现浇施工技术［J］.兰州工业高等专科学校学报，2010，(3).

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2014-01-11