斜拉桥钢管塔支架吊装法安装技术

周庆

【摘 要】以沈阳市金阳大街高架桥的独塔斜拉桥施工为例，详述斜拉桥钢管塔采用塔吊加安装支架的安装施工技术。实践证明该技术施工速度快、安全可靠，具有较好的实用性。

【关键词】斜拉桥；钢管；支架安装；桥梁施工

【Abstract】In Shenyang City， Jinyang Avenue elevated bridge of single tower cable-stayed bridge construction as an example， the cable-stayed bridge steel tower with tower crane installation technology and mounting bracket. Practice has proved that the technology of fast construction speed， safe and reliable， has good practicality.

【Key words】Cable-stayed bridge；Steel pipe；Mounting bracket；Bridge const ruction

1 概况

金阳大街高架桥跨沈营公路为一单塔两跨斜拉桥，跨径布置为2×57m，桥长114m，69#主塔墩分左右侧墩，跨越沈营路，采用塔墩梁固结体系，68#、70#墩为过渡墩。主梁为预应力混凝土单箱五室箱梁，主塔由混凝土下塔柱和钢管混凝土上塔柱构成，总高66.3m，下塔柱高度11.3 m，其上部设一道横梁，均为预应力混凝土结构。斜拉索OVM.GJ钢绞线整束挤压拉索体系，斜拉索共40根，呈雙索面扇形布置，塔端采用叉耳式锚固，梁端采用混凝土齿板锚固，桥式结构见图1。

主塔上塔柱为变截面钢管混凝土结构，向桥外4°倾斜，高55m，钢管分为0～5#共6个节段，钢管横截面为圆形，自底部向塔顶逐渐变为尖形，底部钢管直径2. 5m，壁厚30mm，上部钢管壁厚15mm，0#节段钢管埋入下塔柱中，除尖端外钢管内填充C50混凝土，塔钢管节段的安装是斜拉桥主塔施工的重难点，各节段钢管长度及重量如表1：

2 塔钢管节段安装

2.1 吊装方案拟定

钢管的4#节段重近20t，距地面高近50m，若采用汽车吊机安装，如此大吨位的汽车吊机在当地很难租赁，经多方比选考虑采用“塔吊+安装支架”的吊装方案：在主塔墩的左墩侧设1台塔吊，左右侧墩位处分别拼装安装支架，利用支架顶卷扬机系统各自吊装侧墩的1#～4#节段，两侧的5#节段均由塔吊安装。

2.2 塔吊的选型与布置

在69#左墩大里程侧布置的塔吊需满足下塔柱、横梁、主梁、安装塔架和斜拉索挂设的需要，要求其吊距不小于55m，最小吊重不小于25kN，经比选确定选用3000kN·m塔吊，高度80m，根据厂家技术要求，在上塔柱安装支架上设置1道附着，附着力按400kN设计。塔吊的扩大基础布置于左墩承台侧。

2.3 支架结构设计与布置

安装支架采用框架结构，横桥向长14m，顺桥向宽6.6m，总高度60m，框架杆件采用φ1000、870及φ670mm钢管，支架顶布置1台10t卷扬机及转向滑轮组吊装系统，卷扬机按400m的容绳量配置。支架结构按12个工况进行受力分析，6级风下能正常作业， 4#节段吊装为最不利工况，塔吊附着于支架中节，采用Midas有限元分析得安装支架结构的最大水平位移为15mm。安装支架平面布置见图2。

2.4 节段安装

2.4.1 0#节段安装

0#节段是钢塔的基座，在下塔柱混凝土浇筑前须先就位和固定，采用塔吊和汽车吊即可吊装，预埋支架为槽钢焊接成的桁架，并在钢管支承位焊接限位卡块便于0#节段就位，支架在浇筑下塔柱第一次混凝土时即提前预埋，支架除应能承受钢管重量外，还应能调节形位并有效锁定。当0#钢管节段临时就预埋支架位后，进行塔柱空间位置测量，用调整螺栓、千斤顶、倒链等调整。

2.4.2 1#～4#节段安装

1#钢管节段的安装步骤为：在安装支架上安装限位框→钢管节段就位→提升钢管进入支架内→继续提升钢管至限位框内与0#节段对接→精确定位并固定→焊接，同样方法安装2#～4#钢管节段。安装支架吊装钢管见图3。

钢管在地面由平躺到直立的过程很重要，需要卷扬机慢慢向上提升钢管的上口，同时运送钢管的板车顺应着向支架内喂送。为便于定位，需在已安装的节段顶端焊接定位导向板，当钢管节段吊装至已安装节段上方50 cm时，通过调整钢管倾角及旋转等方式使上下节钢管接口粗略对齐，然后下放并沿着定位导向板慢慢下滑，直至端面全部接触。钢管吊装就位后依托可拆卸倒用的限位框来精确定位，用手摇千斤顶调整，通过用手拉葫芦等工具进行安装就位时角度的精调，与下节焊接完后即可填充混凝土，再安装上节钢管。

由于钢塔设计成外倾，当吊装4#节段时，需先从可上升的空档内提升钢管越过已安装的3#节段，再平移钢管就位，卷扬机在顶操作平台上须能自由滑移，做法是卷扬机底座与平台间设四氟板并涂抹黄油。

2.4.3 5#节段安装

5#钢管节段是塔的顶节，采用塔吊安装，其吊点不宜设置太高，否则解钩和拆除吊点不便，同时由于塔尖不设爬梯，在安装前应将面漆提前做好。

3 主塔施工控制

由于塔钢管每个节段在安装后即须填充混凝土，钢管与混凝土自重会在横桥向产生水平分力和偏位，同样，倾斜的斜拉索安装后也会产生横桥向的水平分力引起偏位，还要考虑上节钢管安装的偏差影响，因此钢管节段应根据施工监控指定位置进行安装。1#～5#钢管节段顶口安装预偏量（横桥向远离桥中心值）如表1：

在钢管塔的安装检测过程中，引入精密全站仪（莱卡A1800）配置球形棱镜，以实现钢管节段安装定位的测量控制、焊接后的位置检测，保证节段的安装精度、相邻节段之间的匹配以及钢管塔的整体线形。在测量过程中，最大的不确定因素就是测量点操作的稳定性。在检测过程中若使用带测杆的棱镜将很难保证测量精度，为此在检测工作中采用高精度球形棱镜，充分利用其高精度、易于定位、方便灵活的优点，实现了钢管塔的安装过程检测。测量时间应控制在日出之前进行测量.尽可能避免因温度引起的塔柱变形而影响测量结果。

由于是在省道沈营公路上施工斜拉桥，从拼装安装支架到节段吊装均属高空、交通道上作业，在支架周边均需设置临边挂网，钢丝绳吊装安全系数均大于6，钢管节段起吊时均设置纠偏缆风及保险绳，通过各种防护，两侧钢塔吊装作业均安全可控。

结语：

由于采用塔吊+安装支架方案，成功解决了在交通繁忙的公路上安装斜拉桥钢管高塔的吊装难题，两个侧塔安装近2个月完成，工期得到了保证，整个作业期间未出现安全事故，实现了较好的经济和社会效益。

参考文献：

[1] 刘钊，一座钢管混凝土塔柱斜拉桥的结构设计特色[J]，桥梁建设，2002，（5）：26-29

[2] 马必利，钢管混凝土拱肋吊装的施工控制，中外公路，2004，（2）：17-19

[3] 王道斌，钢管混凝土拱桥施工技术综述，国外桥梁，2001，（1）：71-73

[4] 张润文，斜拉桥梭形钢塔柱安装施工技术研究，铁道技术监督，2010，（6）：48-51