CN103669224A - 斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法及钢管支架 - Google Patents
斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法及钢管支架 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法及钢管支架，其特征是：根据施工模板及主塔线形将主塔竖向分成多个施工节段，对于主塔塔身是以液压爬模和斜拉索挂设施工相结合，以液压爬模承受施工节段混凝土的施工荷载，并将施工荷载传递至施工节段以下的塔柱上；塔身的竖向荷载由塔身自身传递至主塔承台，塔身因倾斜产生的水平力由随着施工进程逐步张拉的斜拉索作为临时索张拉平衡，主塔结构全部封顶后，全部临时索根据设计要求进行初张拉成为斜拉桥设计的工作索。本发明使得对于斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥的拱塔的施工过程在保证受力稳定性的前提下保证施工质量、提高施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及应用在斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥施工中的斜置拱塔的施工方法。
背景技术
现有技术中，对于钢筋混凝土拱形塔在塔面竖直即塔柱顺桥向无倾斜的情况下，是采用分节段逐步向塔顶增高的施工方法，塔柱拱圈内对称设置支撑件，以确保塔柱安全稳定，直至施工到塔顶。
图1所示，为一种斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥，其拱塔塔柱的中线顺桥向倾斜12°，拱塔横桥向呈拱形，塔柱高度达到67.597m。针对这一形式拱塔，由于塔柱倾斜、跨度大且荷载大必须考虑其顺桥向的受力稳定性问题，而现有技术中的针对无倾斜钢筋混凝土拱形塔的施工方法由于不能保证其顺桥向的受力稳定性会极大地影响施工进度，甚至影响施工质量。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法及钢管支架，以使得对于斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥的拱塔的施工过程在保证受力稳定性的前提下保证施工质量、提高施工进度。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法的特点是：
本发明斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法的特点是：根据施工模板及主塔线形将主塔竖向分成多个施工节段，对于主塔塔身是以液压爬模和斜拉索挂设施工相结合，以所述液压爬模承受施工节段混凝土的施工荷载，并将施工荷载传递至施工节段以下的塔柱上；塔身的竖向荷载由塔身自身传递至主塔承台，塔身因倾斜产生的水平力由随着施工进程逐步张拉的斜拉索作为临时索张拉平衡，主塔结构全部封顶后，全部临时索根据设计要求进行初张拉成为斜拉桥设计的工作索。
本发明斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法的特点也在于：
所述主塔在竖向分成十六个施工节段，自下而上依次为下塔柱的第一节段和第二节段、中塔柱的第三节段至第九节段、上塔柱的第十节段至第十四节段，以及塔拱部的第十五节段和第十六节段，其中，第二节段处在中横梁所在位置处，第十四节段处在塔顶横梁所在位置处；所述主塔按如下过程施工：
a、在进行主梁0#块的支架基础及立柱施工的同时进行主塔立柱基础的施工，并在主梁桥面板位置预留主塔立柱孔位；
b、分段施工主塔下塔柱的第一节段和第二节段，所述第二节段先随中横梁的底腹板施工下半段，再随主梁0#块及中横梁的顶板施工上半段；
c、在主梁0#块施工完成后，同时进行桥面以上主塔钢管支架和第三节段的施工，并在第三节段上预埋塔身爬模预埋件，主塔钢管支架第一次搭设至中塔柱的顶部，对应于主塔第九节段的顶部；
d、拆除第三节段的模板，安装塔身液压爬模，依次进行第四节段至第六节段以及第七节段至第十四节段的施工；在进行第七节段至第十四节段的施工中，随着施工的进程，在与施工节段间隔一个节段的下部节段上张拉斜拉索，利用斜拉索由主梁实现对塔身因倾斜产生的水平力的平衡；在第九节段完成施工时，钢管支架第二次搭设至第十三节段处，利用钢管支架和爬模平台搭设第十四节段的施工支撑架；
e、在第十四节段施工完成时进行塔顶横梁的反力架和横梁模板的施工，安装塔顶横梁钢筋，并一次完成塔顶横梁混凝土的浇筑成形，同时在第十四节段和第十五节段的接缝处预埋塔顶拱架的底脚钢板；
f、在钢管支架顶部平台上和第十四节段的顶部截面内分别搭设碗扣式钢管支撑架和塔顶拱架，首先进行第十五节段的施工，在第十五节段混凝土达75%强度后，进行第十六节段的混凝土浇筑，完成塔柱施工。
本发明斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法的特点还在于：
对于下塔柱的第一节段和第二节段，是利用I10#工字钢、爬模维萨板和木“工”字梁拼装节段模板；对于中塔柱中第三节段至第九节段以及上塔柱第十节段至第十三节段是采用液压爬模进行节段施工；对于上塔柱的第十四节段和塔拱部的第十五节段和第十六节段是采用支架法木模进行节段施工。
本发明中斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工中的钢管支架的结构特点是设置钢管支架是以主塔承台为支撑，在主塔承台上，位于塔拱的下方呈竖直设置各钢管立柱，在所述钢管立柱上间隔设置各道钢管横撑，在所述各钢管立柱和钢管横撑之间分别设置钢管横联和钢管斜联构成钢管支架，爬梯焊接在所述钢管立柱上，在钢管支架顶部平台上设置贝雷梁，塔顶横梁是以贝雷梁为支撑平台，在所述支撑平台上设置用于平衡塔顶横梁因倾斜而产生的作用力的反力架。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明利用斜拉桥工作索作为临时索张拉平衡塔柱倾斜产生的水平力，有效避免了塔背面混凝土在拉应力下出现裂缝；
2、本发明通过主塔钢管支架平台及反力架有效解决了塔顶横梁倾斜条件下钢筋混凝土的施工问题；通过在钢管支架顶部平台上搭设碗扣式钢管支撑架和在塔顶内设拱架有效解决了主塔拱部倾斜、跨度大且荷载大的施工技术难题。
附图说明
图1为本发明斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥布置示意图；
图2a为本发明中主塔分节段主视示意图；
图2b为本发明中主塔分节段侧视示意图；
图3a为本发明中主塔钢管支架主视示意图；
图3b为本发明中主塔钢管支架侧视示意图；
图4a和图4b所示为本发明中塔顶横梁反力架和模板结构示意图；
图中标号：1第一节段，2第二节段，3第三节段，4第四节段，5第五节段，6第六节段，7第七节段，8第八节段，9第九节段，10第十节段，11第十一节段，12第十二节段，13第十三节段，14第十四节段，15第十五节段，16第十六节段，17主梁，17a主梁0#块，18中横梁，19塔顶横梁，20主塔承台，21主塔，22桥面板，23钢管立柱，24钢管横联，25钢管斜联，26钢管横撑，27爬梯，28贝雷梁，29钢管支架顶部平台，30工作索，31反加架，32横梁模板，33拉筋。
具体实施方式
参见图1，本实施例针对斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥，其拱塔塔柱的中线顺桥向倾斜12°，拱塔横桥向呈拱形，塔柱高度达到67.597m。
本实施例根据施工模板及主塔线形将主塔21竖向分成多个施工节段，对于主塔塔身是以液压爬模和斜拉索挂设施工相结合，以液压爬模承受施工节段混凝土的施工荷载，并将施工荷载传递至施工节段以下的塔柱上；塔身的竖向荷载由塔身自身传递至主塔承台20，塔身因倾斜产生的水平力由随着施工进程逐步张拉的斜拉索作为临时索张拉平衡，主塔结构全部封顶后，全部临时索根据设计要求进行初张拉成为斜拉桥设计的工作索30。
本实施例中将主塔竖向分成十六个施工节段，并自下而上依次为第一节段1、第二节段2、第三节段3、第四节段4、第五节段5、第六节段6、第七节段7、第八节段8、第九节段9、第十节段10、第十一节段11、第十二节段12、第十三节段13、第十四节段14、第十五节段15和第十六节段16，所述各施工节段的竖直高度分别为：第一节段为5.56m、第二节段第八节段均为4.6m、第九节段为4.603m、第十节段至第十二节段均为4.418m、第十三节段为3.436m、第十四节段和第十五节段均为2.455m、第十六节段为3.635m；其中，第一节段和第二节段为下塔柱，第三节段至第九节段为中塔柱，第十节段至第十四节段为上塔柱，第十五节段和第十六节段形成为塔拱，第二节段处在中横梁处，第十四节段处在塔顶横梁位置处。
本实施例中主塔按如下过程施工：
步骤1：在进行主梁0#块17a支架基础及立柱施工的同时进行主塔立柱基础的施工，并在主梁17桥面板22位置预留主塔立柱孔位。
步骤2、分段施工主塔下塔柱的第一节段和第二节段，第二节段先随中横梁底腹板施工下半段，再随主塔0#块及中横梁顶板施工上半段。
步骤3、在主梁0#块施工完成后，同时进行桥面以上主塔钢管支架和第三节段施工，并在第三节段上预埋塔身爬模预埋件，主塔钢管支架第一次搭设至中塔柱的顶部，对应于主塔第九节段顶部。
步骤4、拆除第三节段模板，安装塔身液压爬模，依次进行第四节段至第六节段；此时不需要采取斜拉索张拉的措施，仅依靠主塔自身承受塔身倾斜荷载，此时主塔背面塔梁结合桥面处混凝土受到最大拉应力为0.27MPa，所受拉应力满足主塔背面混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
步骤5、按以下过程逐段进行第七节段至第十四节段的施工，并且在第九节段完成施工时，钢管支架第二次搭设至第十三节段处，利用钢管支架和爬模平台搭设第十四节段施工支撑架；
5.1、在开始浇筑主塔第七节段混凝土前，安装主塔第五节段处的SC0斜拉索，索力为2000KN，以抵消主塔七节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受到压应力为-0.08MPa，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.2、在开始浇筑主塔第八节段混凝土前，安装主塔第六节段处的SC1斜拉索，索力为1600KN，以抵消主塔第八节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受0.01～0.72MPa压应力，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.3、在开始浇筑主塔第九节段混凝土前，安装主塔第七节段处的SC2斜拉索，索力为1000KN，以抵消主塔第九节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受到最大拉应力为0.03MPa，<0.7Mpa，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.4、在开始浇筑主塔第十节段混凝土前，安装主塔第八节段处的SC4斜拉索，索力为800KN，以抵消主塔第十节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔南背面混凝土受0.09～1.2MPa压应力，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.5、在开始浇筑主塔第十一节段混凝土前，安装主塔第九节段处的SC7斜拉索，索力为700KN，以抵消主塔第十一节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受到最大拉应力为0.13Mpa，<0.7Mpa，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.6、在开始浇筑主塔第十二节段混凝土前，安装主塔第十节段处的SC9斜拉索，索力为500KN，以抵消主塔第十二节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受到最大拉应力为0.41Mpa，<0.7Mpa，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.7、在开始浇筑主塔第十三节段混凝土前，安装主塔第十一节段处的SC12斜拉索，索力为400KN，以抵消主塔第十三节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受到最大拉应力为0.44Mpa，<0.7Mpa，满足主塔混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求。
5.8、在开始浇筑主塔第十四节段混凝土前，安装主塔第十一节段处的SC13斜拉索，索力为300KN，以抵消主塔第十四节段混凝土对塔身产生的水平力，此时主塔背面混凝土受到最大拉应力为0.53Mpa，<0.7Mpa，满足塔背混凝土表面不产生拉裂裂纹的要求，至此完成塔顶横梁以下各节段施工。
步骤6、在第十四节段施工完成时进行塔顶横梁的反力架31和横梁模板32的施工，安装塔顶横梁钢筋，并一次完成塔顶横梁混凝土的浇筑成形，同时在第十四节段和第十五节段的接缝处预埋塔顶拱架的底脚钢板。
步骤7、在钢管支架顶部平台上搭设碗扣式钢管支撑架和塔顶拱架，首先进行第十五节段的施工，在第十五段混凝土达到75%强度后，进行第十六节段的混凝土浇筑，完成塔柱施工。
实施工中，对于下塔柱的第一节段和第二节段，是利用I10#工字钢、爬模维萨板和木“工”字梁拼装节段模板；对于中塔柱中第三节段至第九节段以及上塔柱第十至第十三节段是采用液压爬模进行节段施工；对于上塔柱的第十四节段和塔拱部的第十五节段和第十六节段是采用支架法木模进行节段施工。
本实施例中，对于塔顶横梁以下各节段施工是以钢管支架作为辅助架体和通道，在塔顶横梁25以上部位施工是以钢管支架作为承重支撑架，钢筋等材料的竖直运输采用塔吊，混凝土竖直运输采用地泵，人员上下通道是焊接在钢管支架立柱上的爬梯。
图3a和图3b所示，本实施例中设置钢管支架是以主塔承台20为支撑，在主塔承台20上，位于塔拱的下方呈竖直设置各钢管立柱23，在钢管立柱23上间隔设置各道钢管横撑26，在各钢管立柱23和钢管横撑26之间分别设置钢管横联24和钢管斜联25构成钢管支架，爬梯27焊接在钢管立柱23上，在钢管支架顶部平台29上设置贝雷梁28，塔顶横梁19是以贝雷梁28上的钢管支架顶部平台29为支撑平台。
图4所示为本实施例中塔顶横梁反力架31和横梁模板32的结构示意图；为了平衡塔顶横梁19因倾斜而产生的作用力，在钢管支架顶部平台29上设置塔顶横梁的反加架31；如图4b所示，反力架31与横梁模板32之间以拉筋33设置，以稳定结构。
Claims (4)
1.斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法，其特征是：根据施工模板及主塔线形将主塔(21)竖向分成多个施工节段，对于主塔塔身是以液压爬模和斜拉索挂设施工相结合，以所述液压爬模承受施工节段混凝土的施工荷载，并将施工荷载传递至施工节段以下的塔柱上；塔身的竖向荷载由塔身自身传递至主塔承台(20)，塔身因倾斜产生的水平力由随着施工进程逐步张拉的斜拉索作为临时索张拉平衡，主塔结构全部封顶后，全部临时索根据设计要求进行初张拉成为斜拉桥设计的工作索(30)。
2.根据权利要求1所述的斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法，其特征是：所述主塔(21)在竖向分成十六个施工节段，自下而上依次为下塔柱的第一节段(1)和第二节段(2)、中塔柱的第三节段(3)至第九节段(9)、上塔柱的第十节段(10)至第十四节段(14)，以及塔拱部的第十五节段(15)和第十六节段(16)，其中，第二节段(2)处在中横梁(18)所在位置处，第十四节段(14)处在塔顶横梁(19)所在位置处；所述主塔(21)按如下过程施工：
a、在进行主梁0#块(17a)的支架基础及立柱施工的同时进行主塔立柱基础的施工，并在主梁桥面板位置预留主塔立柱孔位；
b、分段施工主塔下塔柱的第一节段(1)和第二节段(2)，所述第二节段(2)先随中横梁(18)的底腹板施工下半段，再随主梁0#块(17a)及中横梁(18)的顶板施工上半段；
c、在主梁0#块(17a)施工完成后，同时进行桥面以上主塔钢管支架和第三节段(3)的施工，并在第三节段(3)上预埋塔身爬模预埋件，主塔钢管支架第一次搭设至中塔柱的顶部，对应于主塔第九节段(9)的顶部；
d、拆除第三节段(3)的模板，安装塔身液压爬模，依次进行第四节段(4)至第六节段(6)以及第七节段(7)至第十四节段(14)的施工；在进行第七节段(7)至第十四节段(14)的施工中，随着施工的进程，在与施工节段间隔一个节段的下部节段上张拉斜拉索，利用斜拉索由主梁(17)实现对塔身因倾斜产生的水平力的平衡；在第九节段(9)完成施工时，钢管支架第二次搭设至第十三节段(13)处，利用钢管支架和爬模平台搭设第十四节段(14)的施工支撑架；
e、在第十四节段(14)施工完成时进行塔顶横梁(19)的反力架(31)和横梁模板(32)的施工，安装塔顶横梁钢筋，并一次完成塔顶横梁混凝土的浇筑成形，同时在第十四节段(14)和第十五节段(15)的接缝处预埋塔顶拱架的底脚钢板；
f、在钢管支架顶部平台上和第十四节段(14)的顶部截面内分别搭设碗扣式钢管支撑架和塔顶拱架，首先进行第十五节段(15)的施工，在第十五节段混凝土达75%强度后，进行第十六节段(16)的混凝土浇筑，完成塔柱施工。
3.根据权利要求2所述的斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工方法，其特征是：对于下塔柱的第一节段(1)和第二节段(2)，是利用I10#工字钢、爬模维萨板和木“工”字梁拼装节段模板；对于中塔柱中第三节段(3)至第九节段(9)以及上塔柱第十节段(10)至第十三节段(13)是采用液压爬模进行节段施工；对于上塔柱的第十四节段(14)和塔拱部的第十五节段(15)和第十六节段(16)是采用支架法木模进行节段施工。
4.斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥中拱塔施工中的钢管支架，其特征是：设置钢管支架是以主塔承台(20)为支撑，在主塔承台(20)上，位于塔拱的下方呈竖直设置各钢管立柱(23)，在所述钢管立柱(23)上间隔设置各道钢管横撑(26)，在所述各钢管立柱(23)和钢管横撑(26)之间分别设置钢管横联(24)和钢管斜联(25)构成钢管支架，爬梯(27)焊接在所述钢管立柱(23)上，在钢管支架顶部平台(29)上设置贝雷梁(28)，塔顶横梁(19)是以贝雷梁(28)上的钢管支架顶部平台(29)为支撑平台，在所述支撑平台上设置用于平衡塔顶横梁(19)因倾斜而产生的作用力的反力架(31)。
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