斜拉桥索塔支架设计与施工

（四川鸥鹏建筑工程公司， 四川 成都 610000）

0 引言

斜拉桥索塔的材料常用钢筋混凝土，索塔的塔柱可以是倾斜的，塔内需设置前后交叉的管道以备斜拉索穿过锚固，在塔柱壁中间常设有劲性骨架，现场分段超前拼接，精确定位。

1 索塔的螺旋钢管支架设计与施工

经过建模计算索塔的受力情况，索塔砼施工完成后，刚度能够满足要求，在立模浇筑砼过程中，模板的定位和固定就需要支架来完成。根据受力分析，采用螺旋钢管支架斜撑索塔方案。

1.1 支架初步设计

索塔施工支架采用φ325*10mm螺旋钢管，在索塔两侧各布置4根，共计4列8根，横桥向两排支架中心距为 5米。每排钢管分别在索塔高度的 16米、24.21米、32.44米以及40.66米的位置60°斜向支撑45#工字钢，45#工字钢与螺旋钢管进行坡口焊接。45#工字钢上沿索塔高度方向按照间距 1米设置 20#工字钢，20#工字钢与 45#工字钢进行焊接，20#工字钢上支撑索塔的定制钢模板。支架φ 325*10mm螺旋钢管分别距离索塔根部的中心线（主箱梁顶面）16米、22米、28米、34米，分别位于第3、4、6、7箱室顶面。为了减少对主箱梁预应力以及钢筋的影响，螺旋钢管的基础从桥面上开始设置。为了避免箱室顶板受力破坏，箱室内采用相同的螺旋钢管将荷载传递到主箱梁底板上，然后传递到主箱梁的满堂支架。箱室内的螺旋钢管上下均设置一块1m*1m*3cm厚的钢板，以保证传力均匀性。各侧 4根螺旋钢管用 20#槽钢和加劲板进行连接，以保证钢管的挠度满足受力要求。

1.2 支架受力分析

1.2.1 模型的建立

①、单独索塔空间模型：分段依次浇筑第1段至第11段。本模型（下文中简称模型1）按照索塔独立施工步骤建立，精确考虑了混凝土的收缩徐变效应，本模型主要用于与完全施工布置施工索塔进行对比分析。②、 纵向四排斜向支撑空间模型：本模型（下文中简称模型2）按照索塔实际施工步骤建立，精确考虑了索塔与塔架之间的连接方式以及混凝土的收缩徐变效应。

1.2.2 索塔及塔架变形

①、模型 1中索塔变形：索塔第 11段施工完毕后，索塔塔顶纵向变形为-10.128mm；最大纵向变形量为-16.638mm，出现在第9段顶部。②、 模型2中索塔及塔架变形：索塔第11段施工完毕后，索塔塔顶纵向变形为-4.831mm；最大纵向变形为-7.322mm，出现在第9段顶部。经过以上计算对比，按照60°斜向设置支架后，索塔最大纵向变形为7mm，说明该索塔支架刚度满足要求。

1.2.3 索塔及塔架应力：模型1中，索塔最大拉应力为3.8MPa，最大压应力为-5.9MPa，均位于索塔底部；

1.2.4 模型2中各构件应力

①、索塔应力：索塔最大拉应力为 1.6MPa，小于限值 1.83MPa；最大压应力为-3.5MPa，小于限值22.4MPa。②、螺旋钢管应力：最大压应力为-31.3MPa，出现在最外侧钢管底部；最大拉应力为6.2MPa，出现在第2层水平钢管处。③、斜向45号工字钢应力：最大拉应力为18.8MPa，最大压应力为-12.6MPa。④、面内斜撑横撑应力：最大拉应力18.3MPa，最大压应力-29.0MPa。⑤、面外斜撑横撑应力：最大拉应力15.2MPa，最大压应力-29.0MPa。

根据“路桥计算手册”得知：A3钢的抗拉、抗压轴向力为 210MPa。均大于计算所得到的构件应力值，所以索塔支架结构安全、可靠。

1.3 支架安装

在主箱梁上对索塔支架进行放样，并分别标明2排4列钢管的具体位置，对应的箱室内进行加固处理。①、安装工字钢：索塔分节段施工，前 3个节段变形量很小，故首先施工索塔的前 3个节段，索塔的南岸一侧的定型钢模板不拆除并穿好对拉杆，按照索塔高度每1米横向点焊一根6米长的20#工字钢，然后将第一节接长至18米的45#工字钢紧靠20#工字钢安装好，用钢绳将45#工字钢临时捆绑在已经浇筑砼的索塔上。②、安装第一列螺旋钢管：螺旋钢管的接长吊装，首先将两根钢管端头切割平整，放置在整平的方木上，然后进行对接满焊，再用350*150*10mm钢板6块进行加强焊接在两根钢管的接头处。钢管按照设计长度焊接好后，在钢管上端按照45#工字钢的斜度开槽，吊装时将45#工字钢卡入钢管的槽口内，钢管的吊装采用塔吊和吊车配合整根安装，人工用手拉葫芦等工具进行定位，定位完成后，便可以利用加劲钢板与第一步安装的支架进行加固连接。第一列左右两排均安装完成后，为了防止支架左右倾覆，用20#槽钢将两排支架进行横向焊接临时加固。③、安装第一列螺旋钢管的剪刀撑：根据已经安装好的第一列螺旋钢管的位置，确定好剪刀撑材料所需的尺寸，并将钢管切割成所需的斜度，与螺旋钢管焊接加固，设置20#槽钢剪刀撑。立柱钢管按照横钢管的外径将上口加工成包裹横钢管的凹槽，所有接触面均进行焊接，并在倒角处设置适量的加劲板焊接。④、安装第二列螺旋钢管和剪刀撑：第一列螺旋钢管安装支撑好后，便可以安装索塔第4节段的钢筋、模板并浇筑砼。然后安装第5、6节段的劲性骨架和钢筋。利用第5、6节段的劲性骨架和钢筋作为45#工字钢的临时固定以及搭设工字钢接长焊接的操作平台。操作平台搭设好后，将9米长的45#工字钢用塔吊吊装劲性接长，并临时固定在劲性骨架和钢筋上，要注意工字钢的斜度必须和索塔的斜度一致。按照前述的方法安装第二列螺旋钢管以及剪刀撑和临时加固槽钢。第二列螺旋钢管安装完成后，即可浇筑索塔第5、6节段的砼。⑤、安装第三列螺旋钢管和剪刀撑：索塔第5、6节段的砼浇筑完成后，即可安装第7、8节段的劲性骨架和钢筋。利用第7、8节段的劲性骨架和钢筋作为45#工字钢的临时固定以及搭设工字钢接长焊接的操作平台。操作平台搭设好后，将9米长的45#工字钢用塔吊吊装劲性接长，并临时固定在劲性骨架和钢筋上，要注意工字钢的斜度必须和索塔的斜度一致。按照前述的方法安装第三列螺旋钢管以及剪刀撑和临时加固槽钢。第三列螺旋钢管安装完成后，即可浇筑索塔第7、8节段的砼。⑥、安装第四列螺旋钢管和剪刀撑：索塔第7、8节段的砼浇筑完成后，即可安装第9、10、11节段的劲性骨架和钢筋。利用第9、10、11节段的劲性骨架和钢筋作为45#工字钢的临时固定以及搭设工字钢接长焊接的操作平台。操作平台搭设好后，将 9米长的45#工字钢用塔吊吊装劲性接长，并临时固定在劲性骨架和钢筋上，要注意工字钢的斜度必须和索塔的斜度一致。按照前述的方法安装第四列螺旋钢管以及剪刀撑和临时加固槽钢。第四列螺旋钢管安装完成后，即可浇筑索塔第 9、10、11节段的砼。

两排钢管支架临时加固用的20#槽钢，如果在索塔斜拉索施工时有冲突，则可适当调整其位置。该支架在索塔斜拉索安装调试完成后，即可拆除，拆除从高到低，依次进行，后安先拆的原则进行支架的拆除。

[1]《建筑施工计算手册》

[2]《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）

[3]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

[4]《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011

[5]《路桥施工计算手册》