CN105155424A - 一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拱门形斜拉桥钢斜塔的安装施工技术，包括基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术、变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术。该拱门形钢斜塔安装施工技术特征在于钢斜塔在安装过程中借助斜拉桥自身的斜拉索逐段安装钢塔柱并逐段挂索。本发明解决了大桥主塔施工应力及变形控制难、施工精度要求高、施工工期紧、任务重的问题，具有施工工艺简单、易于操作的特点。

Description

一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术

技术领域

本发明涉及一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术。

背景技术

随着我国公路及铁路的发展，斜拉桥不管是其作为大跨度桥梁，还是城市景观建筑，都是选择较多的主要桥型之一。各种斜拉桥梁工程造型设计日新月，线形越来越复杂，施工难度也越来越大。斜拉桥钢斜塔安装常用的方法有支架法、转体法（竖转法、平转法）等。支架法支承点多，变形控制难度大，且工序繁杂，高空作业多，作业面少，无法形成平行作业，施工周期长。水平转体法临时结构多且受力大，主塔转铰处局部应力大，施工难度大。竖向转体法临时结构较少，但高空作业多，起重设备吨位大，主塔转铰处局部应力大，施工难度较大。以上这几种施工方法均无法施工精度高、工期紧、任务重的要求。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，解决了大桥主塔施工应力及变形控制难、施工精度要求高、施工工期紧、任务重的问题，具有施工工艺简单、易于操作的特点。

实现上述目的而采取的技术方案，

一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，包括基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术、变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术；

1)所述应力分布和线形双控技术采用桥梁结构分析软件MidasCivil7.0建立大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型，经过研究、比选，最终确定斜拉扣挂设计方案；

2)所述变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术，采用1台500t汽车吊站立于主塔侧面进行钢塔节段安装，同时选用70t汽车吊站位于主桥桥面进行挂索及辅助施工，结合监控单位在主塔安装过程中的应力检测数据以及测量数据，及时对每根索Z(B)1～Z(B)11的索力和内支撑主动预加力进行微调，调整主塔线形按照节段安装步骤和节段安装工艺进行分节段安装；

3)所述变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术，通过高空测量，调整合拢精度，配切合拢段，完成无支架精确合拢，实现主塔顺利合拢，保证了施工的精度。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

钢斜塔安装可与边跨现浇梁、主跨钢箱梁施工同时进行，缩短施工工期约3个月，同时钢斜塔在安装过程中借助斜拉桥自身的斜拉索逐段安装钢塔柱并逐段挂索的施工比支架法施工节约施工支架约843吨，产生经济效益约774万元，解决了钢塔柱线形及施工应力控制难，施工工期短、施工精度高等问题，同时该施工技术具有施工工艺简单，易于操作等特点。

具体实施方式

一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，包括基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术、变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术；

1)所述应力分布和线形双控技术采用桥梁结构分析软件MidasCivil7.0建立大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型，经过研究、比选，最终确定斜拉扣挂设计方案；

2)所述变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术，采用1台500t汽车吊站立于主塔侧面进行钢塔节段安装，同时选用70t汽车吊站位于主桥桥面进行挂索及辅助施工，结合监控单位在主塔安装过程中的应力检测数据以及测量数据，及时对每根索Z(B)1～Z(B)11的索力和内支撑主动预加力进行微调，调整主塔线形按照节段安装步骤和节段安装工艺进行分节段安装；

3)所述变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术，通过高空测量，调整合拢精度，配切合拢段，完成无支架精确合拢，实现主塔顺利合拢，保证了施工的精度。

所述节段安装步骤包括

1)吊装节段上安装施工平台；

2)节段吊装并初定位；

3)精确定位并由监控复核；

4)焊接马板及肋板高栓施拧固定节段；

5)前一节段焊接；

6)焊缝探伤检测；

7)拆除施工平台；

8)安装内支撑并按监控要求施加预撑力（7#、15#节段）；

9)挂索并按监控要求张拉索力（7～17#节段）；

所述节段安装工艺包括：施工测量监控点布置在每节钢塔柱顶底面的四个角点，每个角点安装反光片，在钢塔柱节段施工中，每安装一个节段时，测量组连续测量调整，达到设计要求后方可打马板固定，复测合格后施拧高栓达到节段的完全固定，吊机方可松钩进行下一节段的吊装准备，节段安装过程中根据测量需要，横桥向适当向外预偏。

实施例

拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，包括基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术、变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术，

采用桥梁专业分析软件MidasCivil7.0建立兆河大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型，分析计算钢斜塔施工应力及线形，并以此为依据在现场施工中调整控制。通过分析计算确定斜拉索临时索力及内支撑的安装位置，借助斜拉桥自身的斜拉索逐段安装钢塔柱并逐段挂索施工。利用高空匹配测量，调整合拢段精度、配切合拢段，完成无支架精确合拢。

所述的拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，所述应力分布及线形双控技术采用桥梁结构专业分析软件MidasCivil7.0建立大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型，模型中多次调整内支撑位置及扣索的临时索力，分析主塔相应的应力及位移变化，依此确定内支撑位置及扣索的临时索力，完善斜拉扣挂法的设计施工方案。

所述的拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，所述钢斜塔无支架斜拉扣挂安装技术以分析计算的钢斜塔施工应力及线形为依据，钢斜塔安装过程中，结合监控单位在主塔安装过程中的应力检测数据以及测量量测的数据，及时对斜拉桥自身的每根索Z(B)1～Z(B)11的索力和内支撑主动预加力进行微调，确保每节段安装后线形满足设计及规范要求，完成钢塔柱安装。

所述的拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，所述无支架精确合拢技术通过研究斜拉桥拱门形钢斜塔合拢技术，利用全站仪高空测量，通过微调斜拉桥自身的每根索Z(B)1～Z(B)11的索力和内支撑主动预加力调整合拢段精度，配切合拢段，完成合拢段施工。

斜拉扣挂的施工技术，包括基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术、变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术。应力分布和线形双控技术采用桥梁结构专业分析软件MidasCivil7.0建立大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型，经过反复研究、比选，最终确定斜拉扣挂设计方案，可以为施工过程中的应力、线形双向控制提供依据，保证施工精度。钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术采用1台500t汽车吊站立于主塔侧面进行钢塔节段安装，同时选用70t汽车吊站位于主桥桥面进行挂索及辅助施工。结合监控单位在主塔安装过程中的应力检测数据以及测量数据，及时对每根索Z(B)1～Z(B)11的索力和内支撑主动预加力进行微调，调整主塔线形按照节段安装步骤和工艺进行分节段安装。节段安装步骤：吊装节段上安装施工平台、节段吊装并初定位、精确定位并由监控复核、焊接马板及肋板高栓施拧固定节段、前一节段焊接、焊缝探伤检测、拆除施工平台、安装内支撑并按监控要求施加预撑力（7#、15#节段）、挂索并按监控要求张拉索力（7～17#节段）。节段安装工艺：施工测量监控点布置在每节钢塔柱顶底面的四个角点，每个角点安装反光片。在钢塔柱节段施工中，每安装一个节段时，测量组连续测量调整，达到设计要求后方可打马板固定，复测合格后施拧高栓达到节段的完全固定，吊机方可松钩进行下一节段的吊装准备。节段安装过程中根据测量需要，横桥向适当向外预偏。钢斜塔斜拉扣挂施工技术工艺简单，易于操作，可以实现钢斜塔与主跨钢箱梁、边跨现浇梁同步施工，节约施工支架材料，实现了工期短、成本低的目的。钢斜塔无支架精确合拢技术通过高空测量，调整合拢精度，配切合拢段，完成无支架精确合拢，实现了主塔顺利合拢，保证了施工的精度。

1、基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术

采用桥梁结构专业分析软件MidasCivil7.0建立大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型。模型共有190个节点，186个单元，塔底固结，主梁采用节点弹性支撑模拟支架结构。

分析异形主塔安装过程中纵横桥向的水平分力对主塔产生附加弯矩应力及主塔线形变化，得知需以控制主塔的线形及主塔根部预应力混凝土的应力不出现拉应力为原则，通过多次调整内支撑的位置及Z(B)1～Z(B)11斜拉索扣索的临时索力，反复研究、比选，最终选定在上塔柱7#、15#设置主动临时内支撑，并利用主塔Z(B)1～Z(B)11斜拉索进行斜拉扣挂法安装架设的最佳施工设计方案。

2、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术

钢斜塔采用1台500t汽车吊站立于主塔侧面进行钢塔节段安装，同时选用70t汽车吊站位于主桥桥面进行挂索及辅助施工。通过安装内支撑及扣挂索Z(B)1-Z(B)11调整主塔线形按照节段安装步骤及工艺进行分节段安装。

步骤一：主塔下塔柱、主跨钢箱梁及边跨预应力混凝土箱梁平行施工。

在QTZ160（7012）型塔吊施工下塔柱及边跨预应力混凝土箱梁。钢塔柱安装到第10节段前完成边跨现浇预应力混凝土箱梁及主跨钢箱梁架设。

步骤二：安装中塔柱1#～5#节段，并施工箱内预应力钢筋及钢筋结构。

1#节段安装：1#节段为中下塔柱结合段，预应力钢筋锚固入下塔柱2.5m。1#节段的安装定位是主塔钢塔柱安装的关键。起吊1#节段，测量精确定位后通过马板将1#节段与预埋件相连定位，然后进行中下塔柱预应力钢筋及钢筋施工，最后张拉中下塔柱预应力。

2#～5#节段安装：根据节段安装工艺及步骤安装2#～5#节段。5#节段为中上塔柱过渡段，预应力钢筋锚固入中塔柱2.5m。5#节段安装固定后，进行预应力筋及钢筋的施工。

步骤三：安装上塔柱6#节段，完成中塔柱所有节段的焊接探伤检测，合格后，并施工中塔柱箱内C50微膨胀混凝土，待混凝土强度达到要求，张拉中上塔柱预应力筋。

步骤四：按照节段安装工艺及步骤安装7#～10#节段安装。安装过程中根据测量情况需要，进行横桥向向外预偏。每安装一节段都要调整主塔柱线形至要求位置。

步骤五：第10#节段安装完成后，同时7#节段与8#节段的焊缝检测合格后，扣挂主边跨第一道拉索Z1、B1，初步张拉至监控要求的临时索力。

步骤六：安装11#节段，扣挂主边跨拉索Z2、B2，并张拉至监控要求的临时索力。

步骤七：初步张拉主边跨拉索Z2、B2至监控要求的临时索力后，进行7#节段处的第一道内支撑的安装。遵循对称、均匀的原则，第一道内支撑根据监控要求施加预撑力。

步骤八：按照节段安装工艺及斜拉索施工工艺逐段安装逐段扣索，完成12#～18#节段安装及斜拉索Z(B)3～Z(B)8的扣挂及初张拉。

步骤九：安装第18#节段，初张拉主边跨拉索Z9、B9后，安装15#节段处的第二道内支撑，施加预撑力至监控要求的大小。

步骤十：安装第19#～21#节段，初张拉主边跨拉索Z10、B10，Z11、B11至监控要求的吨位。

3、钢斜塔无支架精确合拢技术

在塔柱合拢节段上安装反光片，对塔柱顶偏移进行监控。合拢前需量测两侧21#段轴线、高程、端面角的差值，测量数据与监控计算相比较，找出差异的原因。根据量测结果，对主塔线形进行合拢前调整：采用已挂Z(B)1～Z(B)11临时索调整塔柱的X和Z方向位移，内支撑处用千斤顶调整Y方向位移，根据量测结果，对合拢段配切。主塔合拢应在温度比较稳定的环境下进行（晚上9点以后到次日早晨6点之前），合拢之前密切关注天气变化、视天气和准备工作的完成情况调整合拢日期，合拢不得停顿、间断，调整好后两端立即用马板固定，按焊接工艺对称施焊合拢段环焊缝，完成钢塔合拢。

Claims (2)

1.一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，其特征在于，包括基于有限元建模研究变截面拱门形钢斜塔施工中的应力分布和线形双控技术、变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术、变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术；

所述应力分布和线形双控技术采用桥梁结构分析软件MidasCivil7.0建立大桥主塔施工阶段无支架悬拼分析模型，经过研究、比选，最终确定斜拉扣挂设计方案；

所述变截面拱门形钢斜塔无支架斜拉扣挂法安装技术，采用1台500t汽车吊站立于主塔侧面进行钢塔节段安装，同时选用70t汽车吊站位于主桥桥面进行挂索及辅助施工，结合监控单位在主塔安装过程中的应力检测数据以及测量数据，及时对每根索Z(B)1～Z(B)11的索力和内支撑主动预加力进行微调，调整主塔线形按照节段安装步骤和节段安装工艺进行分节段安装；

所述变截面拱门形钢斜塔复杂应力状态下无支架精确合拢技术，通过高空测量，调整合拢精度，配切合拢段，完成无支架精确合拢，实现主塔顺利合拢，保证了施工的精度。

2.根据权利要求1所述的一种拱门形钢斜塔斜拉扣挂施工技术，其特征在于，所述节段安装步骤包括

吊装节段上安装施工平台；

节段吊装并初定位；

精确定位并由监控复核；

焊接马板及肋板高栓施拧固定节段；

前一节段焊接；

焊缝探伤检测；

拆除施工平台；

安装内支撑并按监控要求施加预撑力（7#、15#节段）；

挂索并按监控要求张拉索力（7～17#节段）；

所述节段安装工艺包括：施工测量监控点布置在每节钢塔柱顶底面的四个角点，每个角点安装反光片，在钢塔柱节段施工中，每安装一个节段时，测量组连续测量调整，达到设计要求后方可打马板固定，复测合格后施拧高栓达到节段的完全固定，吊机方可松钩进行下一节段的吊装准备，节段安装过程中根据测量需要，横桥向适当向外预偏。