斜拉桥施工技术和造价分析

赵容

摘要：随着现代科学技术的发展和大型现代化施工设备的应用，大跨度钢斜拉桥的设计和施工成为可能。为了满足安全、耐久、美观及各项设计要求，大跨度斜拉桥的科学施工和造价分析尤为重要。，笔者为适应工作需要，根据多年从事公、铁斜拉桥的施工和实践，试图对其技术、施工和经济作一介绍和论述，仅是学术上的探讨，为同行提供参考。

关键词：斜拉桥；施工技术；造价分析

引言

我国斜拉桥起步于1975年修建的四川云阳公路桥，该桥跨度为75.84m，首次应用于铁路是1980年建成的红水河铁路桥，主跨为95m。上世纪90年代斜拉桥突飞猛进，向大跨度发展，公路桥已达628m。2000年建成的芜湖长江大桥，正桥主跨（180+312+180）m，系公铁两用钢桁梁斜拉桥，已通车的武汉天兴洲公铁两用长江大桥，主跨为（294+504+294）m钢桁梁斜拉桥，上层6车道，下层3线铁路可见，我国的斜拉桥技术在高强、轻型、整体、大跨和新结构等方面高速发展

1斜拉桥结构特点

1.1斜拉桥的组成

斜拉桥主要由塔墩、主梁和斜拉索3部分组成。

（1）塔墩分塔墩基础和塔身两部分。其基础类型依水文地质情况而异。如沉井基础、钢管桩基础、钻孔桩基础、地下连续墙基础、锁口钢管桩基础等。

（2）主梁依技术和经济的比较而选定。如PC斜拉桥有多梁式、单箱梁、双箱梁、多室单箱梁、板式边梁（闭口、开口或实体）加劲式等。钢斜拉桥有桁梁和箱梁。

（3）斜拉索索面的确定，是根据结构受力与建筑要求而定。竖琴形比较美观，锚固构造比较单一，垂直方向的支承效果较差，因此，必须有较高的塔弥补；放射形的优点恰和竖琴形相反，它在垂直方向的支承效果最佳，但锚固细节较复杂；扇形则在各方面都介于上述两者之间，受力亦好。

1.2塔、墩、梁连结方式

塔、墩、梁的连方式有以下3种：

（1）漂浮体系。塔墩固结，塔布置为H形，主梁从中穿过，由斜索将整个加劲梁挂在塔上，从而使主梁能抵抗温度变形、混凝土收缩和徐变的影响，并增加结构纵向自振周期，减小地震力对塔的影响，适于大跨度斜拉桥。

（2）半漂浮体系。塔墩固结，梁在墩上仅有竖向支撑，或墩为薄壁柔性墩，这种体系抵抗纵向变形的能力较小，地震力对塔根弯矩的影响较大，适于中等跨度的桥。

（3）刚构体系。一种为塔墩梁固结，增加结构的刚度，变形小，独塔单索面多属此类；一种为塔梁固结，支撑于墩。此两种仅适用于小跨度斜拉桥。

2.3 经济跨度

斜拉桥的经济跨度一般为200～500m，最小的也超过150～160m，现已向更大跨度发展。对大跨的塔高跨比，PC桥约1/4较经济，钢桥约1/5较经济；对独塔单索面体系或跨度较小的桥，高跨比要大些。边跨中跨比约0.4～0.5，当边跨较大时，可设1～2个辅助墩，以减小跨中的挠度。美国和日本有关资料表明，当跨度超过152～213m时，或当荷载及桥宽条件相同，如仅对上部结构进行比较，主跨大于135～160m时，PC斜拉桥比PC梁式桥经济。

2斜拉桥施工技术和经济分析

斜拉桥独特的施工特点—加劲梁通过斜拉索挂在主塔上，为此，对大跨桥在施工阶段利用斜拉索作为临时施工索，采用悬臂拼装、悬臂浇筑、前支点挂篮法施工，既经济又快捷；对边跨或小跨桥，可采用浮吊拼装、支架拼装、浇筑、转体法施工；对桥塔采用膺架法、劲性骨架定位、爬模法、翻轉式提升法、单肢滑升翻模法施工。

2.1桥塔

某桥塔高112.2m，由下而上分好下塔柱、斜腿、横梁、上塔柱和锚固区5大部位。按现行公路定额分项，“横梁”单列1个子目，其余4部位合为“立柱”1个子目，则某桥“立柱”各部位比例为下塔柱65%，斜腿9%，上塔柱20%，锚固区6%。但此比例因桥而异，加之“四新”（新结构、新技术、新材料、新工艺）的采用，故套用公路定额的综合子目，差异较大。

（1）下塔柱。共高40m，其中，底部和顶部均为6m高的实体，中段为双箱空腔结构，高28m。底顶两实体段C50混凝土分别为1800m和1600m，均采用一次性大体积浇筑；在每一实体段内埋设3层32mm，铁皮冷却循环水管降温，并用<502×5角钢作定位架，以固定主筋、搁支钢筋网片和冷却循环水管。中间段按常规法施工，分3段浇筑；空腔内设万能杆件支架，用以支承内模和作混凝土浇筑平台；空腔顶部用预制钢筋混凝土板梁作顶部实体段的底模。起吊设备采用导向船上的2台20t斜撑桅杆式起重机或30t水上吊船。

（2）斜腿。系矩形空心预应力钢筋混凝土结构，上下游斜腿呈倒八字形，高15.3m，截面下大上小，四面收坡。C50混凝土量为924m3。斜腿内沿周边布置竖向预应力钢系束，穿入高频杆管内，用定位架固定。采用膺架法分两段施工，上下游对称灌筑。膺架系在两斜腿间设万能杆件平衡架，从平衡架两侧伸出拉杆与上下游斜腿中的劲性骨架相连，斜腿的内外模等又依劲性骨架而固定，并传力于平衡架上，以平衡斜腿外倾部分的重力。同时，平衡架兼作腿手和灌筑平台。起吊设备采用1台150t自升式高塔吊或导向船上的2台20t斜撑桅杆式起重机，另在墩旁下游侧设1台升降电梯，供施工人员上下所用通道。

（3）横梁。系单箱双室预应力钢筋混凝土结构，上设钢梁活动支座和弹性索锚固座。全长27.8m，宽6m，高5m（梗部6m）。C50混凝土量863m3，其中两斜腿间长19m，部分混凝土约340m3质量达850t。梁内布置有纵向钢绞线预应力束、竖向预应力粗钢筋和劲性骨架及各种预埋件，结构复杂，工序繁锁。采用膺架法施工，混凝土一次浇筑。膺架系利用斜腿平衡架，并采用“换载法”施工工艺对膺架进行预压重，即在下塔柱顶部实体段内预埋反力座，设置加压装置，利用千斤顶顶拉反力座给膺架施加与横梁混凝土重量相当的压力，然后随灌筑混凝土质量的增加而逐步减小，使膺架所受的压力总值不变，以消除膺架弹性变形和非弹性变形。采用1台150t自升式高塔吊及1台升降电梯配合施工。

（4）锚固区。系空心等截面预应力钢筋混凝土结构，塔顶呈封闭式弧形状，高15.2m，C50混凝土量686m3。锚固区柱壁内预埋有斜索索道管，索道管附近密布螺纹钢筋、锚垫钣、竖钢筋和纵横交错的水平预应力筋（束），索道管处设锯齿槽。其结构复杂、施工空间小、操作困难，采用内外钢模分两段施工。特别是索道管的安装精度高，规定位置偏差小于±5mm；角度偏差小于5″，故与刚性大的劲性骨架先在桥下组装和初调，塔上微调，并在无日照与无温变影响的夜间或日出前进行测量监控，当确认无误后，再进行全面施焊，这是斜拉桥优质的一个重要指标，故费工费时。大型起重机械同上塔柱施工。

2.2 劲性骨架制安劲性骨架由型钢焊接组成。用于斜腿、上塔柱和锚固区的钢筋及模板的定位和固定。

2.3 钢筋冷挤压连接

钢筋冷挤压连接，是一项新型钢筋连接技术。其改变了传统的电焊连接的热施工操作方法，具有简便、可靠、速度快、环境适应性强等特点，近年来在我国发展较快。

3 结束语

斜拉桥以其造型美观，纤细轻巧，线条流畅，力线明快，均衡稳定，韵律生动，达到功能与形式的统一，以较大的跨度满足通航要求和较经济合理的工程造价，受世人青睐。

参考文献：

[1]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]JTJ022-85，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]李传习，夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M].北京：人民交通出版社，2002.