独塔斜拉桥桥塔钢结构安装施工研究

汤叶帅

中交二航局第四工程有限公司

1 工程概况

1.1 项目地理位置

本项目起自与205 国道交叉的浦泗立交，向东与永利铁路、南浦路、浦珠路、规划滨江大道交叉，跨上坝夹江，与拟建和燕路过江通道交叉，在八卦洲互通北，止于与宁洛高速公路（二桥高速）交叉处，路线全长1l.430km。

路线主要控制因素有国省道网规划、南京市与江北新区等城市规划、上坝夹江、沿线地形地物、相交道路与河流、工点设置条件等。

1.2 主桥桥型布置

主桥跨径布置为50+180+500+180+50=960m，其属于一种独柱形钢塔双索面钢箱梁斜拉桥。500m主跨能够满足1万吨级海船的双向通航要求。

1.3 主塔结构

1.3.1 索塔总体布置

索塔为独柱形钢塔，索塔顶处高程为+177.40m，西塔塔底高程+11.40m，西塔塔柱高166.0m。主梁以上索塔高度为130.693m。

1.3.2 索塔横断面

索塔主要使用切角矩形的断面，布置具体为单箱的多室型，通常由三道腹板和四周壁板沟通构成，具体为一道横腹板与两道纵腹板。为了能够有效地降低小塔柱的截面具有的风阻系数，提高涡振的性能，应将其尺寸设置为0.8m×0.8m 的切角，并将截面进行钝化处理。西塔底部断面16.0m（横桥向）×9.5m（顺桥向），东塔底部断面15.652m（横桥向）×9.404m（顺桥向）。横桥侧塔柱竖向外轮廓斜率为10.87∶100，塔身通过圆弧段过渡到塔顶，索塔上部的标准断面系数为6.0m（横桥向）×6.5m（顺桥向）。

1.3.3 索塔分节与连接

塔柱共计分为19 个节段，除了T1 节段外，每一个节段的长度均为7.0m～14.4m 不等，节段之间的接头均采用栓接接头的方式。下塔柱节段，也就是（T2～T5）节段，主要采用浮吊进行安装，上塔柱节段，也就是（T6～T19）节段，主要采用塔吊进行安装。受塔吊起重能力的限制，对于上塔柱节段中的T6～T19 节段，为增加节段长度，有效地降低横向之间的拼接缝，应合理地制定纵向分块方案，并将T6～19节段纵向分为两块，而后在工厂进行加工与制造，在经过预定拼接后，并在预拼合格后，在施工现场进行对接拼装，使其能够形成完成的竖向节段。

1.4 斜拉索在索塔上的锚固方式

本桥为双索面斜拉桥，拉索呈空间索面布置。西塔上共设有16 组斜拉索，每组4 根，其中，江侧与岸侧分别设2 根。0#索从横桥向出塔壁，所以0#索采用钢锚箱锚固方式；考虑到斜拉索纵桥向水平分力对塔柱纵向分块连接的影响，1#索～15#索采用了空间索面钢锚梁的方式进行锚固。钢锚梁位于索塔中室内，钢锚梁腹板承受拉索顺桥向水平分力。1#索和2#索因为顺桥向水平分力较小，且与左右侧锚点相距较近，所以采用单腹板锚梁。3#索～15#索顺桥向水平分力较大，采用双腹板锚梁。

锚管和单腹板锚梁支撑在隔板上，并且腹板与塔壁焊接，以此将力传递给塔壁和腹板。双腹板锚梁底下设置T 形垫梁，将拉索竖向分力和不平衡水平力传递给塔柱内腹板。单腹板锚梁腹板高度900mm，3#索～9#索处的钢锚梁腹板高度820mm，10#索～15#索钢锚梁腹板高度770mm。施工期间，双腹板钢锚梁水平方向一侧固定一侧自由，固定端采用M30 高强度螺栓固定，固定端与自由端交错设置。自由端锚梁底座设置6mm厚不锈钢板和6mm 厚四氟板来满足其在施工期挂索时的滑动。成桥后，滑动端采用钢板与腹板焊接的方式固定。钢锚梁在塔柱纵向分块线处分成两块，吊装前与钢塔吊装段安装就位，分别与塔柱的纵向分块一起吊装。就位后用M24 摩擦型高强度螺栓将钢锚梁连接成整体。运营期拉索需要维修更换时，同一个锚梁上边中跨拉索需同步施工，包含对称卸载和对称张拉。

1.5 塔柱与承台的连接

因为索塔在成桥后，除了地震工况、裸塔的情况之前，塔柱基本上不会出现其他的拉应力现象，可以在塔底部的截面中放置50根直径为110mm的40CrNiMoA螺杆，确保每一个螺旋杆的预拉力在可以正常工作状态时，能够达到2000kN，在这一过程中，必须要考虑拉力张拉所产生的损失。

1.6 钢塔附属结构

1.6.1 塔内电梯

为方便维修人员通行，在塔柱内设置1.05m×1.65m 的电梯通道及0.8m×0.6m的人行爬梯通道。T2 至T8 节段，电梯通道设置在索塔中跨侧上游边室内，在T8 节段至塔顶电梯通道改为设置在中跨侧下游边室内。应在塔柱的腹板上做好相应的人孔，使维修人员能够从桥面的孔进入到塔内，并使其能够自由的穿梭与塔内的各个室内中。

1.6.2 阻尼器

塔内需设置调谐质量阻尼器（TMD）要求，待TMD 方案明确后，由设计单位补充提供。阻尼器重量20t～30t。

2 独塔斜拉桥桥塔钢结构的安装施工

2.1 施工总体方案

索塔采用独柱钢塔形式，塔高166m，每索塔竖向划分19 个节段，西塔T1～T5 节段重量分别为587.45t、506.70t、407.54t、571.33t、220.20t。T6～T19 节段横向划分为2 个节段，1/2 节段重量均在120t以下。

索塔T1～T5节段采用800t起重船整体吊装就位。T6及以上1/2节段，采用MD3600塔吊(吊幅18.5m以内最大额定吊重160t)安装，索塔节段在工厂内加工完成后，船运至墩位附近，起重船和塔吊可直接由运输船上起吊安装。

2.2 施工步骤

2.2.1 T1节段吊装

①承台施工时安装定位架，绑扎承台钢筋，锚杆精确定位，设置预埋锚杆，设置塔座预埋钢筋，分层浇筑承台混凝土。②绑扎塔座钢筋，浇筑塔座混凝土，将塔座混凝土顶面进行凿毛处理。③利用800t起重船将T1节段吊装到相应的位置上，通过定位工装限位。在塔座混凝土与T1节段底面，预留50mm压浆层，全面检查T1 节段的位置精度后在塔座混凝土顶面和T1 段底面之间压浆。④待灌浆料达到设计强度后，初张拉塔底锚固螺杆，每个螺栓先预拉1500KN的预拉力【2】。

2.2.2 T2～T5节段吊装

T1节段锚固完成后，继续采用800t起重船吊装T2～T5节段，并逐节栓接固定。步骤一、二施工期间，同步完成MD3600安装。

2.2.3 C、T6～T8节段安装

在塔吊自由高度86.2m作业工况下，安装索塔T6～T8节段。

2.2.4 D、T9～T13节段安装及第一层扶墙安装

当T8 节段安装完成后，在自塔吊基础顶面72.4m 高度安装塔吊第一层扶墙，扶墙与T8 节段连接。顶升塔吊至吊装高度138.2m处，在此工况下，塔吊可吊装T9～T14节段。

2.2.5 E、T15～T19节段安装及第二层扶墙安装

当T14节段安装完成后，在自塔吊第一层扶墙向上52m高度安装塔吊第二层扶墙，扶墙与T14 节段连接。顶升塔吊至吊装高度184.4m处，在此工况下，塔吊可吊装T15～T19节段。

2.2.6 F、装饰块及索塔附属设施安拆

索塔节段吊装完成后，安装装饰块、避雷设施及其他索塔附属构件，并拆除索塔安装爬梯等附属设施。

2.2.7 G、塔吊拆除

拆除MD3600塔吊及基础，进入下道工序施工。

3 施工现场安全管理措施

3.1 设备设施保障

（1）施工工程船必须具有符合规定的证书，并处于适航状态。施工船在施工中必须严格按照《中华人民共和国内河避碰规则》、《长江江苏段船舶定线制规定（2013）》等法规规定。

（2）施工船舶进出作业工程水域正确显示规定的型号和灯号。进出前加强了望，注意周围船舶动态，主动用甚高频向交管中心报告及船舶动态，并主动避让顺航道航行船舶。杜绝盲目抢航行为。

（3）禁止在不经过批准的情况下擅自改变施工作业原定的安全范围；对于一些必须要进行改变的项目，则需要经过相关管理机构的重新审核与公告才能够改变，对于一些未经过批准的项目，与施工无关的设施、船舶不得进入到施工作业安全区域内。

（4）进场作业的施工船符合相关法规的要求，配备足够的救生设备设施及救生衣。

3.2 人员保障

（1）做好对全体钢塔安装施工人员的安全教育培训工作，要求钢塔安装施工人员必须掌握基本的安全知识及操作规程。

（2）在水上进行施工的工作人员或者是其他流动作业人员，必须要按照相关的规定，穿戴好救生衣。

（3）对于一些需要乘坐船舶的工作人员，其必须要严格听从船员的相关要求与指挥，在船舶到达指定位置后，必须要确保其停靠稳定、拴牢固后才能够使人员上、下。乘坐的工作人员必须要听取船员的指挥，按照规定进入船舱内，不可以擅自站立或者坐骑在船尾、船帮和船头上。

4 结束语

综上所述，在桥梁建设中，钢结构属于一种主导性的结构，而随着时代的不断发展，我国桥梁建设的形式也越来越多样化，所以，应做好钢结构的安装，使其能够满足桥梁建设的要求，全面提高桥梁建设的质量。