鼓山大桥主塔上横梁支架设计与施工

　　摘要：鼓山大桥主桥为独塔自锚式悬索桥。其主梁为钢箱梁，采用顶推法施工，主塔为钢筋混凝土门式结构，主塔施工与钢箱梁顶推施工同步进行。本文介绍鼓山大桥主塔上横梁支架的方案设计与施工工艺。

　　关键词：主塔上横梁;支架;方案设计;施工工艺

　　Abstract:The main bridge of Gushan Bridge is a self-anchored suspension bridge with a single tower.Its main beam is made by a steel box girder,which is built by Incremental Launching Method.The main tower was designed to be a gate-type reinforced concrete structure，and constructions of the main tower and the upper beam are simultaneous.This article describes the conceptual design and construction technology of support for the upper beam of the main tower of Gushan Bridge.

　　Keywords:upper beam of the main tower;support; conceptual design; construction technology

　　中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

　　1 概 述

　　福州市鼓山大桥跨越闽江，主桥为独塔自锚式悬索桥，跨径组成为50m+150m+235m+35m，主桥立面布置见图1。主梁采用钢箱梁，南、北锚跨为预应力钢筋混凝土结构，桥面宽42米，双向八车道。主塔结构设计为钢筋混凝土门式结构，由下、中、上塔柱及上、下横梁五部分组成，塔高(从承台顶面算起)为136.2m，桥面以上塔高约为103m，主塔塔柱设计为宽度渐变的直塔柱，横桥向宽为4.8m～6m，顺桥向宽为6.85～7.5m。主塔墩基础位于闽江主河槽，采用分离式基础，承台长宽均为16m。主塔上横梁采用单箱单室截面，横桥向长37.2m，顺桥向宽5.8m，梁高由中间的4.5m变至两端的7.3m，高度变化采取底面圆曲线过渡方式，圆曲线半径为63.18m，顶板、底板、腹板厚度均为0.6m。上横梁顶距承台顶约126m，距桥面约93m，位于主塔浇注的第18、19节段，上横梁混凝土浇注量为482.7m3。

　　2 施工总体布置

　　上横梁采用斜腿钢管桩贝雷梁、上部搭设扣件式满堂支架法施工。支架结构组成为：φ1000mm斜腿钢管桩(3对，共6根)，连接系，型钢分配梁，贝雷梁，新制桁架，扣件式钢管支架，纵、横向方木分配梁，模板系统，施工平台，主塔内部支撑(安装于斜腿钢管柱脚处主塔内部)，两塔柱间水平预应力束(安装于斜腿钢管柱脚处，从水平钢管内穿过)等主要构件组成，上横梁支架立面布置见图2。

　　3 施工支架的安装和拆除

　　支架在钢箱梁面拼装，利用4台100tLSD连续千斤顶整体提升至设计位置，与塔柱预埋件焊接固定，上横梁浇筑完成后，仍使用千斤顶将支架整体卸落到钢箱梁面，并逐步拆除各构件。

　　3.1 支架在钢箱梁面拼装

　　使用塔吊和一台25t汽车吊在钢箱梁面拼装支架，斜腿钢管贝雷梁支架安装于钢梁面两塔柱之间，然后由4台100tLSD液压千斤顶整体提升至设计位置安装。

　　贝雷梁上部扣件式钢管支架也在钢箱梁面搭设，利用塔吊分段(横桥向分为3段)吊装就位。

　　3.2 支架整体提升

　　支架提升总重量约140t，采用4台100tLSD液压千斤顶整体提升，用一台油泵控制4台千斤顶的油压，使各千斤顶尽量保持同步。千斤顶布置于塔壁支撑牛腿上，吊点设置在支架贝雷梁两端的分配梁上。

　　3.3 支架提升就位后安装

　　由于主塔截面尺寸自下往上逐渐缩小，所以支架提升就位后需将斜腿钢管桩接长，并焊接于塔壁预埋件。贝雷横梁也需用新制桁架接长，再利用塔吊和倒链葫芦将支架提升用分配梁移动至新制桁架下方，作为支架分配梁，支承于塔壁牛腿。

　　在贝雷梁上铺设顺桥向方木分配梁，使用塔吊吊装扣件式钢管支架至方木分配梁上方，并在支架外侧安装扣件钢管围挡，挂设安全网，保证施工安全。

　　支架安装完成后，便可安装模板，绑扎钢筋，浇注上横梁混凝土。

　　3.4 支架拆除

　　支架拆除流程与支架安装相反，同样使用液压千斤顶将斜腿钢管桩贝雷梁支架整体卸落至钢箱梁面。因LSD千斤顶支撑牛腿位于上横梁位置，浇筑上横梁时已经割除，故拆除支架时将千斤顶布置于上横梁顶面，上横梁浇筑时要在顶、底板上相应位置预留孔洞，使用于卸落支架的钢绞线穿过。

　　4 结构计算

　　采用midas建立斜腿钢管桩贝雷梁支架和塔柱模型，见图3。贝雷梁上部建立板单元，将贝雷梁上部满堂支架、模板等重量、上横梁钢筋混凝土重量、混凝土振捣荷载、临时荷载换算成压力荷载，施加于板单元。板单元与贝雷梁节点之间，以及上横梁支架与主塔节点之间等采用弹性连接。根据上横梁支架施工流程，结构计算包括以下工况：

　　工况一：支架在粱面处拼装

　　结构为外伸梁模型，荷载为支架自重，支承点为6根斜腿钢管桩柱脚。

　　工况二：支架提升

　　为了增加安全系数，荷载取自重的1.2倍。

　　工况三：支架安装到位, 张拉斜腿钢管柱脚处两塔柱之间预应力束，每对斜腿钢管柱脚处施加25t预张拉力，上横梁混凝土未浇注。

　　工况四：第一次浇注上横梁混凝土

　　第一次混凝土浇注高度为弧顶往上1.3m，浇注量为223m3，第二次浇注剩余混凝土，为254.7m3，两次共浇注482.7m3。

　　检算支架各构件强度、挠度、稳定性，及主塔塔柱位移、应力。

　　经计算，混凝土第一次浇注完成后，上横梁处两侧塔柱各向外位移2.30mm，共为4.60mm，基于这种情况，应保证混凝土全部浇注完成时最先浇注的混凝土不发生初凝，因此要确保混凝土浇注速度，必要时需在混凝土中添加缓凝剂。计算上横梁的混凝土收缩值可知，此施工方法可基本消除上横梁混凝土收缩造成的影响。

　　工况五：第二次浇注上横梁混凝土

　　第二次浇注混凝土时第一次所浇注混凝土强度已经形成，并且对其中预应力束张拉了50%的永久预应力，成为槽形梁。第二次浇注混凝土荷载由槽形梁和支架共同承担，并按槽形梁和支架的刚度比例分配荷载。

　　计算得第二次浇注混凝土荷载的42%由支架承受;第二次浇注混凝土荷载的58%由槽型梁承受。

　　则上横梁混凝土全部浇注完成后，支架承受第二次浇注混凝土荷载的42%与第一次浇注混凝土重量，槽型梁承受预应力和第二次浇注混凝土荷载的58%。

　　工况六：上横梁混凝土强度形成，张拉上横梁预应力筋，拆除模板，未拆除斜腿钢管桩支架，未释放斜腿钢管桩柱脚处预应力。

　　上横梁强度形成，张拉预应力筋，拆除模板，支架上混凝土压力荷载消除，上横梁成为主塔结构一部分。建立支架与主塔整体模型，荷载为结构自重、斜腿钢管桩柱脚处预应力荷载、主梁施加于下横梁的荷载。计算此时主塔的混凝土应力，以及支架对主塔的外力值。

　　以上六个工况为上横梁斜腿钢管桩支架施工，支架与主塔的受力不利工况，经计算，提升系统、支架各构件，以及槽形梁和主塔的强度与变形均满足规范要求。

　　工况七：释放斜腿钢管桩柱脚处预应力，拆除支架。

　　将斜腿钢管桩柱脚处预应力筋及工况六中支架对主塔的外力值反向加载于主塔模型，计算主塔的内力，计算结果再与工况六的计算数值叠加，便是使用斜腿钢管桩支架法施工上横梁后主塔结构的内力值。

　　最后单独建立主塔及上横梁模型，荷载为结构自重、主梁施加于下横梁的荷载，即不考虑施工支架影响的理想状态，计算主塔结构的内力值。将计算数值与工况七比较，结果非常接近，说明使用斜腿钢管桩支架法施工对主塔结构没有太大的影响。

　　5 结 语

　　鼓山大桥上横梁斜腿钢管桩支架法施工，不影响主梁顶推工作，节约了工期，倒用下横梁支架材料，节约了成本。支架在钢箱梁面拼装，使用液压千斤顶整体提升就位，一定程度上减少了高空支架拼装作业，提高了支架质量。理论计算和实践表明，斜腿钢管桩支架法施工上横梁，对主塔结构没有太大影响，为主塔上横梁施工积累了一定的经验。图4为上横梁施工完成后的照片。

　　参 考 文 献

　　[1] 江正荣，朱国梁.简明施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

　　[2] GB 50017，钢结构设计规范[S].

　　[3] JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范[S].

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 鼓山大桥主塔上横梁支架设计与施工

文章地址： http://www.qikanvip.com/luqiaojianshe/5358.html