CN115897399A - 一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁施工技术领域，公开了一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，所述斜向主塔的塔身主要由下塔柱、中塔柱、上塔柱和横梁组成，且塔身顺桥向偏离铅垂面5‑20°并倾向岸侧，塔身为箱形结构，塔身按施工节段共分为29个施工节段；所述施工方法包括以下步骤：下塔柱施工、中塔柱施工和上塔柱施工。本发明采用分节段、分部分的方式依次施工，步骤设计合理、施工方便且施工安全可靠，能够有效解决琵琶形斜拉桥的斜向主塔施工过程中所存在的施工工艺复杂、难度大的问题，并且通过定制模板以及液压爬模系统和其弯曲可调的模板结构，可实现模板工程对扭曲变化的特征结构的适配，优化了施工工艺。

Description

一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法。

背景技术

香溪河大桥采用“琵琶”形斜向主塔，主塔塔身由上塔柱、下塔柱、横梁等组成。塔身顺桥向偏离铅垂面10°，倾向岸侧。主塔总高度(承台顶至塔顶)竖向为126m,塔身采用箱形截面，从上至下分为3段(上、中、下塔柱)，上塔柱竖向高度为51.5m,为单箱单室截面，顺桥向宽度由塔顶7m渐变到上塔柱底7.524m，横向宽度由塔顶7m渐变到上塔柱底13.407m，顺桥向塔壁厚为1m,横桥向塔壁厚为0.8m。下塔柱高21m、为单箱多室截面；中塔柱高53.5m，采用单箱单室截面。顺桥向宽度由7.524m渐变到8.2m,横桥向宽度曲线变宽，最小宽度4.5m，塔壁厚度为0.8m。

主梁横梁为预应力混凝土结构，梁高3.28m，横桥向长35.0m，纵桥向宽4.5m，采用矩形空心截面，顶板厚0.7m，底板厚0.8m；采用φS15.2-19钢绞线，横梁预应力均采用两端张拉，主梁横梁与主塔身为固结结构。

该斜拉桥的斜向主塔上安装的斜拉索为双索面。

但斜向主塔的结构复杂，施工难度大，其具体体现在以下几个方面：

1、下塔柱及中塔柱截面在空间上不断呈“扭曲”变化，使得塔身结构为曲线且存在变截面的情况，使钢筋和模板工程受限；

2、在塔身无索区斜塔施工时，塔身倾斜因自重会产生较大弯矩；

3、承台、横梁中央区及中塔柱合龙处为实心段，这样大体积砼温度过高而导致砼受水化热害病影响大。

4、锚区施工质量控制难度大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，该施工方法可有效解决琵琶形斜拉桥斜向主塔施工难度大的问题，尤其是塔身在空间上呈扭曲变化而导致模板工程受限的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，所述斜向主塔的塔身主要由下塔柱、中塔柱、上塔柱和横梁组成，且塔身顺桥向偏离铅垂面5-20°并倾向岸侧，塔身为箱形结构，塔身按施工节段共分为29个施工节段；所述施工方法包括以下步骤：

步骤S100:下塔柱施工：下塔柱为单箱多室结构，在靠向岸侧设置一个箱形三角楔块竖向支撑，且下塔柱的塔身部分面板采用定制钢模板进行翻模施工，三角形楔块竖向支撑面板采用木模板，内模全部采用竹胶板；施工节段划分为第0节-第5节段，塔柱第0节同第二层承台混凝土一起浇筑，浇筑高度为0.5-2m，第5节段同边跨现浇段同步施工，分两次浇筑，采用钢管柱支架就地现浇；

步骤S300:中塔柱施工：中塔柱采用单箱单室截面，其施工节段划分为第6节-第17节段，采用液压自爬模施工，液压爬模系统两套，左右两肢各一套；在施工至第11节段、第13节、第17节段时需安装斜撑预埋件并安装斜撑钢管，施加主动顶推力，施工至第16节时，混凝土分两次浇筑，两次浇筑高度不同，以确保支撑架的整体稳定性；

步骤S400:上塔柱施工：上塔柱为单箱单室截面，施工节段划分为第18节-第29节段，采用液压自爬模施工，液压爬模系统的内模面板为木模板且弯曲度可调，实现多种曲线一次造型，并采用长线钢筋工法进行钢筋下料；利用中塔柱一套爬模系统组织施工，施工至第22节段时暂停主塔施工，进行低段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至第24节段时暂停主塔施工，进行中段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至第26节段时暂停主塔施工，进行高段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至塔顶，后续进行剩余斜拉索与主桥钢箱梁安装施工。

在可能的实现方式中，在步骤S100中，承台施工时同时浇筑0.5-1、5m的主塔塔身，作为承台与塔柱连接过渡段，下塔柱的5个施工节段采用搭脚手管支架翻模施工，塔身两侧悬空部分采用钢管支架顶撑，且塔身部分采用定制钢模板，根据主塔截面尺寸变化对模板进行调整。

在可能的实现方式中，在步骤S100中，下塔柱第一节段和第二节段浇筑后，在这两个节段的砼混凝土体内设冷却水管通水进行降温，降温方法包括以下步骤：

步骤S101:在砼混凝土体内布设冷却水管管路，冷却水管之间采用配套的接头连接，水管网沿塔柱位置水平布置，共设3层，每层间距0.1-0.5m，每层冷却水管的进出水口可相互错开布置，进水口增设小型增压泵，在出水口连接有调节流量的水阀和测流量设备，并在水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，水管畅通且不漏水。

在可能的实现方式中，在步骤S300中，还包括塔梁施工结合段的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤S201:支架施工：支架为钢管桩支架，钢管桩支架支撑在承台上，支撑钢管顶部各布置卸荷钢块，卸荷钢块上部横向并排安装两根工字钢，工字钢上部安装贝雷承重梁，间距35-45cm一道，贝雷梁上设置分配梁，间距250-350mm，分配梁上部设置方木，间距250-350mm；

步骤S202:支架预压：塔梁结合段支架预压采用砂袋堆载预压，预压荷载为支架上所承担所有荷载的1-2倍。

步骤S202:混凝土施工：横梁混凝土浇筑采用斜向分段，水平分层施工方法，第一层浇筑时，从下横梁中间向两端分层浇筑，第二层浇筑时，从下横梁两端向中间分层浇筑；

步骤S203:钢混结合段支架拆除：落架时分三次落完，第一次先落3-5cm，使板体脱落底模，若观测桥面无变化，第二次再落3-5cm，观测桥面无变化时第三次可全部落完。

在可能的实现方式中，在步骤S201中，相邻的钢管桩之间设置平联及剪刀撑，平联、剪刀撑为钢管，安装完成后及时进行平联施工，以增加支架整体稳定性。

在可能的实现方式中，在步骤S300中，在采用液压爬模施工之前，还需要进行中塔柱支撑施工，中塔柱支撑施工支撑包括以下步骤：

步骤S301：主动横撑施工：先设置多道临时横撑，横撑通过千斤顶给予两塔柱横桥向向外的支撑力，待临时横撑拆除后，进行多道永久横撑施工，第一道横支撑件内增加体外预应力施工，待砼强度达到设计强度等级90％且龄期不少于7天后进行张拉，张拉采用深埋锚设备进行张拉，第二道横撑件和第三道横撑件与塔柱预埋钢板进行焊接连接；

步骤S302：主塔背向支撑布置：在无索区段塔柱施工过程中分阶段设置背向斜撑系统，背向斜撑系统包括设置于无索区塔柱的三道背向钢桩斜撑，每道斜撑分为左右两组布置其中，第一道斜撑上支点距主梁顶面高度为15-25m，下支点在地面上，第二道斜撑上支点距主梁顶面高度为30-40m，下支点在桥面上，第三道斜撑上支点距主梁顶面高度为50-60m，下支点在桥面上，且每道斜撑通过反力架配合液压千斤顶进行主动顶推。

在可能的实现方式中，在步骤S300中，在通过液压自爬模系统对第15节段施工时，对中塔柱在两肢相连的合拢段的施工方法包括以下步骤：

步骤S311：合拢段支架安装：合拢段内侧采用相适配的拱形支架，其它三个面继续用爬模支架，第15节段浇筑完成后，拆除外爬架，第16节段施工时，外侧三面爬架重新组合安装，内侧通过牛腿安装拱形支架，进行合拢段施工。

步骤S312：塔身合拢段支架拆除：在第17-2节混凝土达到设计强度后方进行合拢段支架拆除，在支架施工平台进行拆除作业。

在可能的实现方式中，在步骤S400中，上塔柱施工具体包括以下步骤：

步骤S401：模板施工：上塔柱外模采用液压爬模模板，利用爬模平台进行模板的安拆操作，内模采用木工字梁配合胶合模板，上塔柱利用内提升架为操作平台，上塔柱利用齿板搭设操作平台，同时为适应塔柱截面尺寸随高度的变化，模板系统设置成可变宽结构，随着塔柱节段升高，按节段增减调节块模板，以满足结构尺寸要求，同时为确保调节块尺寸精度，采用BIM技术进行模拟调节块尺寸，现场进行切割加工。

步骤S402：索导管安装：索导管设置于上塔柱，每侧各25-40根拉索，锚固在塔壁混凝土齿块上，锚固于主塔上的索导管采用镀锌无缝钢管；利用塔式起重机安装，先进行劲性骨架安装，索导管在劲性骨架上定位、加强局部支撑固定，后绑扎钢筋，立模前对索导管进行复测调整，位置无误后进行混凝土浇筑。

在可能的实现方式中，在步骤S402中，索导管在劲性骨架上的安装定位方法包括以下步骤：

步骤S4021：劲性骨架统一制作，在塔柱上安装定位；

步骤S4022：测量索导管的位置，对索导管位置处的劲性骨架进行适当加固，根据测量放样位置设置托架及吊点，而后将索导管放置在托架上，进行初次的定位；

步骤S4023：初定位时，根据索导管的倾斜角度，先用手拉葫芦吊起索导管，适当调整托架位置，然后调节手拉葫芦形成初定位的角度，最后用花篮螺丝固定索导管的位置；

步骤S4024：在精确定位前对索导管进行检查，检查索导管中心点位置是否正确、索导管的实际长度是否与计算长度一致、索导管内壁油漆是否涂刷合格；

步骤S4025：由测量组将全站仪棱镜放置在索导管上口中心点处，复核此时索道管的偏差，通过手拉葫芦及花篮螺丝调整索导管的位置，同样的，在由测量组将全站仪棱镜放置在索导管下口中心点处，Y方向可用厚度不同的钢板进行支垫，X、Z方向可用花篮螺丝调整。

步骤S4026：用水平靠尺放在索导管上下口的定位角钢上，调整紧弦器及固定葫芦，使水平泡居中，即可以将索导管自身圆周方向调整达规范要求。

步骤S4027：循环步骤S4025、步骤S4026进行调整，最终使索导管的位置误差达到规范允许的范围。

步骤S4028：对索导管进行固定，由于索导管精确定位后再不允许索导管有任何位移、变形，采取在索导管周围的劲性骨架上焊接钢筋或型钢，尽量多的从个各角度对索导管形成支顶，使索导管完全固定，加固时需注意杜绝在索道管上随意焊接。确定索导管完全固定牢固后，解除包括手拉葫芦、花篮螺丝的临时固定设施。

在可能的实现方式中，所述液压爬模系统的内模面板的外表面固定连接有一层横向工字梁，相邻工字梁的间距为0.1-0.3m，在工字梁外层竖向背楞上设置可调螺杆，竖向背楞外安装双钢背楞进行加固，可调螺杆穿过竖向背楞和双钢背楞，并在可调螺杆的端头和位于竖向背楞与工字梁之间的部分均设置有调节螺母，调节螺母与竖向背楞之间设有限位块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，采用分节段、分部分的方式依次施工，步骤设计合理、施工方便且施工安全可靠，能够有效解决琵琶形斜拉桥的斜向主塔施工过程中所存在的施工工艺复杂、难度大的问题，并且通过定制模板以及液压爬模系统和其弯曲可调的模板结构，可实现模板工程对扭曲变化的特征结构的适配，优化了施工工艺。

而且，在无索区斜塔施工中，通过采用大直径钢管作背向支撑，根据监控和相关计算，设置3组背向支撑可有效平衡塔身倾斜自重产生的力矩。

同时，通过在大体积砼内设冷却水管通水进行降温，可有效减小水化热病害的影响。

此外，对于锚固区质量问题，加强短长度环向预应力施工质量控制，采用劲性骨架提高锚索管定位精度，提高砼防裂性能。

附图说明

图1为本申请实施例的琵琶形斜拉桥的正视图；

图2为本申请实施例的斜向主塔的侧视图；

图3为本申请实施例的斜向主塔的施工节段划分示意图；

图4为本申请实施例的下塔柱起步段的施工工艺流程图；

图5为本申请实施例的下塔柱立面面模板支架布置图；

图6为本申请实施例的横梁结合段支架布置图；

图7为本申请实施例的横梁施工工艺流程图；

图8为本申请实施例的中塔柱施工工艺流程图；

图9为本申请实施例的中塔柱横撑布置图；

图10为本申请实施例的背向斜撑系统布置图；

图11为本申请实施例的塔身合拢段的施工示意图；

图12为本申请实施例的拱形支架的结构示意图；

图13为本申请实施例的上塔柱施工工艺流程图；

图14为本申请实施例的索导管的结构示意图；

图15为本申请实施例的索导管的安装定位结构示意图；

图16为本申请实施例的可调模板侧立面图；该示意图也示出了在曲率调节后的状态示意图和局部放大示意图；

图17为本申请实施例的爬模模板调节原理图；

图18为本申请实施例的索导管的安装结构示意图。

图中：1-斜向主塔；11-下塔柱；12-中塔柱；121-第一道横支撑件；122-第二道横撑件；123-第三道横撑件；13-上塔柱；2-横梁；3-承台；5-钢管桩支架；6-背向斜撑系统；61-第一道斜撑；62-第二道斜撑；63-第三道斜撑；7-拱形支架；8-牛腿；9-液压爬模系统；10-索导管；11-手拉葫芦；14-内模面板；15-竖向背楞；16-调节螺母；17-可调螺杆；18-限位块；19-工字梁；21-模板a；22-模板b。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

请参照图1-3所示，本申请的实施例提供了一种琵琶形斜拉桥斜向主塔1施工方法，所述斜向主塔1的塔身主要由下塔柱11、中塔柱12、上塔柱13和横梁2组成，且塔身顺桥向偏离铅垂面5-20°并倾向岸侧，塔身为箱形结构，塔身按施工节段共分为29个施工节段。

通过将塔身划分为下塔柱11、中塔柱12、上塔柱13和横梁2，并从下到上划分为若干个施工节段，这样可以更为精确、有序的进行施工，使得施工更为方便、更有组织。

斜向主塔1施工方法施工方法包括以下步骤：

步骤S100:下塔柱11施工：下塔柱11为单箱多室结构，在靠向岸侧设置一个箱形三角楔块竖向支撑，且下塔柱11的塔身部分面板采用定制钢模板进行翻模施工，三角形楔块竖向支撑面板采用木模板，内模全部采用竹胶板；施工节段划分为第0节-第5节段，塔柱第0节同第二层承台3混凝土一起浇筑，浇筑高度为1m，第5节段同边跨现浇段同步施工，分两次浇筑，采用钢管柱支架就地现浇；

步骤S300:中塔柱12施工：中塔柱12采用单箱单室截面，其施工节段划分为第6节-第17节段，采用液压自爬模施工，液压爬模系统9两套，左右两肢各一套；在施工至第11节段、第13节、第17节段时需安装斜撑预埋件并安装斜撑钢管，施加主动顶推力，施工至第16节时，混凝土分两次浇筑，两次浇筑高度不同，以确保支撑架的整体稳定性；

步骤S400:上塔柱13施工：上塔柱13为单箱单室截面，施工节段划分为第18节-第29节段，采用液压自爬模施工，液压爬模系统9的内模面板14为木模板且弯曲度可调，实现多种曲线一次造型，并采用长线钢筋工法进行钢筋下料；利用中塔柱12一套爬模系统组织施工，施工至第22节段时暂停主塔施工，进行低段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至第24节段时暂停主塔施工，进行中段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至第26节段时暂停主塔施工，进行高段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至塔顶，后续进行剩余斜拉索与主桥钢箱梁安装施工。

通过上述技术方案采用分节段、分部分的方式依次施工，步骤设计合理、施工方便且施工安全可靠，能够有效解决琵琶形斜拉桥的斜向主塔1施工过程中所存在的施工工艺复杂、难度大的问题，并且通过定制模板以及液压爬模系统9和其弯曲可调的模板结构，可实现模板工程对扭曲变化的特征结构的适配，优化了施工工艺。

请参照图4和图5所示，在本申请的实施例中，在步骤S100中，承台3施工时同时浇筑1m的主塔塔身，作为承台3与塔柱连接过渡段，下塔柱11的5个施工节段采用搭脚手管支架翻模施工，塔身两侧悬空部分采用钢管支架顶撑，且塔身部分采用定制钢模板，根据主塔截面尺寸变化对模板进行调整。

其中，钢管支架采用大钢管支架。根据主塔截面尺寸变化对模板进行调整，调整方法分三步，第一步：圆弧部位模板和立面与圆弧交接三角区部位为不可调一次定型使用，逐节更换；第二步：为固定面板尺寸，循环使用；第三步：为圆弧与固定面板连接调节块，随施工进度逐节增加，替换圆弧部位模板和立面与圆弧交接三角区部位定性钢板。下塔柱11塔身部分外模板采用：钢模板与维萨板组合使用，塔身两侧采用钢模板，钢模面板δ＝6mm,背筋δ＝8×80mm,背架[14#槽钢组成外模，中间部位及三角楔型块模板采用20mm木模板、木工字梁19H20＠270mm、钢背楞2[14＠800mm、D20止水对拉螺杆间距为800mm。

内侧模板采用木模，其面板为δ＝18mm竹胶板，面板的背面设置50×80mm方木，间距250mm，在方木背面设置2[12钢背楞加劲，间距1000mm；由于塔柱内腔为变截面结构，内模需按照施工节段进行尺寸调整。内模支撑采用钢管支架，支架采用Ф4.8×3.2mm钢管，底部立于下塔柱11内腔底上，立杆搭设间距为1200×1000mm，步距1500mm。施工平台在顶面沿周边设立防护栏杆，栏杆外侧设封闭安全网,施工平台上面铺设50mm厚木板作为操作平台。内模与外模之间设D20对拉螺杆联结，对拉螺杆间距为1200mm。

在本申请的实施例中，在步骤S100中，下塔柱11第一节段和第二节段浇筑后，在这两个节段的砼混凝土体内设冷却水管通水进行降温，降温方法包括以下步骤：

步骤S101:在砼混凝土体内布设冷却水管管路，冷却水管之间采用配套的接头连接，水管网沿塔柱位置水平布置，共设3层，每层间距0.1-0.5m，每层冷却水管的进出水口可相互错开布置，进水口增设小型增压泵，在出水口连接有调节流量的水阀和测流量设备，并在水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，水管畅通且不漏水。

因下塔柱11第一二节浇筑体积为(14.3～22.5)×8.2×4.0m实心混凝土，属于大体积混凝土，为降低混凝土内部水化热温度，调节大体积砼混凝土内表温差，采取在大体积砼混凝土体内设冷却水管通水降温措施，根据设计图纸及规范，冷却水管采用φ40×2.5mm钢管。水管之间采用配套的接头连接。水管网沿塔柱位置水平布置，共设3层，每层间距0.1m。

这样一来，通过在大体积砼内设冷却水管通水进行降温，可有效减小水化热病害的影响。

请参照图6和图7所示，在本申请的实施例中，在步骤S300中，还包括塔梁施工结合段的施工方法，塔梁结合段横梁2顶部标高202.695m，等截面箱形断面，中心梁高3.28m，宽35.0m，顺桥向壁厚为1.0m，高度方向壁厚为0.7m,横梁2中心有一条宽3.2m高2.98m的实心砼带，沿桥轴线贯通整个横梁2。横梁2C55混凝土方量482.0m3。横梁2内横向布置40束19φS15.2钢绞线，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧；塔梁施工结合段的施工方法包括以下步骤：

步骤S201:支架施工：支架为钢管桩支架5，钢管桩支架5支撑在承台3上，支撑钢管顶部各布置卸荷钢块，卸荷钢块上部横向并排安装两根工字钢，工字钢上部安装贝雷承重梁，间距35-45cm一道，贝雷梁上设置分配梁，间距250-350mm，分配梁上部设置方木，间距250-350mm。

在该步骤中，塔梁结合段支架每排6根钢管。钢管桩底部立于承台3顶面和地面条形基础上。为保证钢管的刚度和稳定性，钢管桩中间设置平联及剪刀撑，平联、剪刀撑为Φ273*6mm钢管。钢管桩应采用整节段不连接钢管，安装完成后及时进行平联施工，以增加支架整体稳定性。

步骤S202:支架预压：塔梁结合段支架预压采用砂袋堆载预压，预压荷载为支架上所承担所有荷载的1-2倍。

步骤S202:混凝土施工：横梁2混凝土浇筑采用斜向分段，水平分层施工方法，第一层浇筑时，从下横梁2中间向两端分层浇筑，第二层浇筑时，从下横梁2两端向中间分层浇筑；

步骤S203:钢混结合段支架拆除：落架时分三次落完，第一次先落3-5cm，使板体脱落底模，若观测桥面无变化，第二次再落3-5cm，观测桥面无变化时第三次可全部落完。

以上述三个步骤主要为关于支架和混凝土方面的施工方法，横梁2的具体施工工艺请参照图7所示。

请继续参照图6，在本申请的实施例中，在步骤S201中，相邻的钢管桩之间设置平联及剪刀撑，平联、剪刀撑为钢管，安装完成后及时进行平联施工，以增加支架整体稳定性。

请参照图9和图10所示，在本申请的实施例中，在步骤S300中，在采用液压爬模施工之前，还需要进行中塔柱12支撑施工，中塔柱12支撑施工支撑包括以下步骤：

步骤S301：主动横撑施工：先设置多道临时横撑，横撑通过千斤顶给予两塔柱横桥向向外的支撑力，待临时横撑拆除后，进行多道永久横撑施工，第一道横支撑件121内增加体外预应力施工，待砼强度达到设计强度等级90％且龄期不少于7天后进行张拉，张拉采用深埋锚设备进行张拉，第二道横撑件122和第三道横撑件123与塔柱预埋钢板进行焊接连接。

由于塔柱外倾和内倾，随着塔柱逐渐往上至主塔合拢前将形成大斜率悬臂状态，塔柱施工时的混凝土自重及模板、施工机具等施工荷载将会逐渐偏离塔柱形心，使塔柱处于偏心受力状态，在塔柱根部形成较大的弯矩，同时会使塔柱形成偏位，因而，通过设置临时横撑可解决因较大弯矩而使得塔柱偏位的问题。

步骤S302：主塔背向支撑布置：在无索区段塔柱施工过程中分阶段设置背向斜撑系统6，背向斜撑系统6包括设置于无索区塔柱的三道背向钢桩斜撑，每道斜撑分为左右两组布置其中，第一道斜撑61上支点距主梁顶面高度为15-25m，下支点在地面上，第二道斜撑62上支点距主梁顶面高度为30-40m，下支点在桥面上，第三道斜撑63上支点距主梁顶面高度为50-60m，下支点在桥面上，且每道斜撑通过反力架配合液压千斤顶进行主动顶推。

在该步骤中，无索区段主塔施工中，受到斜塔身自重影响将在塔底产生倾覆力矩和较大的拉应力，并随着塔身的升高，塔柱顺桥向的倾覆力矩将进一步增加，为不可出现裂缝，无索区段塔柱施工过程中分阶段设置背向斜撑，采用千斤顶施加顶压平衡倾覆力矩。

请参照图11和图12所示，在本申请的实施例中，在步骤S300中，在通过液压自爬模系统对第15节段施工时，对中塔柱12在两肢相连的合拢段的施工方法包括以下步骤：

步骤S311：合拢段支架安装：合拢段内侧采用相适配的拱形支架7，其它三个面继续用爬模支架，第15节段浇筑完成后，拆除外爬架，第16节段施工时，外侧三面爬架重新组合安装，内侧通过牛腿8安装拱形支架7，进行合拢段施工。

在该步骤中，拱形支架7为自制，拱形支架7由下至上分别设预埋牛腿8，牛腿8上设卸荷装置，卸荷装置上设置2I45工字钢为纵向分配梁，横向分配梁和竖向支撑梁为I25工字钢。拱形支架7采用牛腿8作为支撑点，牛腿8预埋件在第15节主塔上施工时预埋，锚板采用562mm×350mm×20mm Q345B钢板，用8个φ25×500mm爬锥与塔身连接，牛腿8采用5块20mm钢板焊接制作，每测塔身等间距放置3个牛腿8，牛腿8上放置卸落装置，卸落装置上放置双拼I45工字钢。通过这样结构的拱形支架7，可便于成型出相匹配的合拢段内侧结构。

第15节主塔两肢分开浇筑，先进行左塔爬模提升，安装劲性骨架、绑扎钢筋、安装预埋件及浇筑混凝土，待混凝土强度设计要求后拆除左塔内侧爬模，再进行右塔爬架爬升，施工右塔15节，完成之后拆除左塔内侧爬模体系，左右两侧同时提升至第16节施工，搭设操作平台，在牛腿8上搭设卸荷装置、放置分配梁，搭设合拢支架、放置模板，合拢处模板表面设置薄铝板，安装劲性骨架、绑扎钢筋、安装预埋件最后浇筑混凝土，16节浇筑到合拢段直线与弧线分界处，爬升外膜，在进行17节塔身施工，待砼达到设计强度时后进行支架拆除。

步骤S312：塔身合拢段支架拆除：在第17-2节混凝土达到设计强度后方进行合拢段支架拆除，在支架施工平台进行拆除作业。

请参照图13-15和图18所示，在本申请的实施例中，在步骤S400中，上塔柱13施工具体包括以下步骤：

步骤S401：模板施工：上塔柱13外模采用液压爬模模板，利用爬模平台进行模板的安拆操作，内模采用木工字梁19配合胶合模板，上塔柱13利用内提升架为操作平台，上塔柱13利用齿板搭设操作平台，同时为适应塔柱截面尺寸；

步骤S402：索导管10安装：索导管10设置于上塔柱13，每侧各25-40根拉索，锚固在塔壁混凝土齿块上，锚固于主塔上的索导管10采用镀锌无缝钢管；利用塔式起重机安装，先进行劲性骨架安装，索导管10在劲性骨架上定位、加强局部支撑固定，后绑扎钢筋，立模前对索导管10进行复测调整，位置无误后进行混凝土浇筑。

在本申请的实施例中，在步骤S402中，索导管10在劲性骨架上的安装定位方法包括以下步骤：

步骤S4021：劲性骨架统一制作，在塔柱上安装定位；

步骤S4022：测量索导管10的位置，对索导管10位置处的劲性骨架进行适当加固，根据测量放样位置设置托架及吊点，而后将索导管10放置在托架上，进行初次的定位；

步骤S4023：初定位时，根据索导管10的倾斜角度，先用手拉葫芦11吊起索导管10，适当调整托架位置，然后调节手拉葫芦11形成初定位的角度，最后用花篮螺丝固定索导管10的位置；

步骤S4024：在精确定位前必须对索导管10进行检查，检查索导管10中心点位置是否正确、索导管10的实际长度是否与计算长度一致、索导管10内壁油漆是否涂刷合格；

步骤S4025：由测量组将全站仪棱镜放置在索导管10上口中心点处，复核此时索道管的偏差，通过手拉葫芦11及花篮螺丝调整索导管10的位置，同样的，在由测量组将全站仪棱镜放置在索导管10下口中心点处，Y方向可用厚度不同的钢板进行支垫，X、Z方向可用花篮螺丝调整。

步骤S4026：用水平靠尺放在索导管10上下口的定位角钢上，调整紧弦器及固定葫芦，使水平泡居中，即可以将索导管10自身圆周方向调整达规范要求。

步骤S4027：循环步骤S4025、步骤S4026进行调整，最终使索导管10的位置误差达到规范允许的范围。

步骤S4028：对索导管10进行固定，由于索导管10精确定位后再不允许索导管10有任何位移、变形，采取在索导管10周围的劲性骨架上焊接钢筋或型钢，尽量多的从个各角度对索导管10形成支顶，使索导管10完全固定，加固时需注意杜绝在索道管上随意焊接。确定索导管10完全固定牢固后，解除包括手拉葫芦11、花篮螺丝的临时固定设施。

通过这样的安装定位方法，可便于进行定位调整，并同时将以高精度、高速度提供放样点，同时克服施工干扰给测量带来的困难，大大提高了工作效率。

在本申请的实施例中，所述液压爬模系统9的内模面板14的外表面固定连接有一层横向工字梁19，相邻工字梁19的间距为0.2m，在工字梁19外层竖向背楞15上设置可调螺杆17，竖向背楞15外安装双钢背楞进行加固，可调螺杆17穿过竖向背楞15和双钢背楞，并在可调螺杆17的端头和位于竖向背楞15与工字梁19之间的部分均设置有调节螺母16，调节螺母16与竖向背楞15之间设有限位块18。

根据中、上塔柱13最大曲率弦弧差计算，按划分节段4.5m施工，最大系统误差为±23.43mm，因此利用木模板的柔韧性特点调节曲率变化。在面板外，增加一层横向木字梁，工字梁19间距0.2m，为在木工字梁19外层竖向背楞15上设置可调螺杆17，竖向背楞15外安装双钢背楞进行加固。这样一来，每个施工节段，计算出沿高度方向每米竖向参数值，然后用扳手、锤子、直尺等工具，逐个调整可调丝杆高度，通过丝杆上下调节，拉动模板变化，达到设计要求。

请参照图17所示，在本申请的实施例中，变截面施工包括以下步骤：

步骤S501：由模板a21在截面模板宽2010通过拼接调节为模板b22的截面模板宽3635，模板由小变大。此模板背楞有两件拼接,以方便加模板。

步骤S502：模板右侧圆弧钢模以做成刀口形，模板接长可一次增加两次模板改装的两次增加量，减少施工难度。

步骤S503：顺桥向模板背楞均长出模板以方便模板改装。

步骤S504：塔柱逐渐收缩每爬升一层模板两侧安拼装图裁切。

本申请实施例的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔1施工方法，具有以下技术效果：

采用分节段、分部分的方式依次施工，步骤设计合理、施工方便且施工安全可靠，能够有效解决琵琶形斜拉桥的斜向主塔1施工过程中所存在的施工工艺复杂、难度大的问题，并且通过定制模板以及液压爬模系统9和其弯曲可调的模板结构，可实现模板工程对扭曲变化的特征结构的适配，优化了施工工艺。

而且，在无索区斜塔施工中，通过采用大直径钢管作背向支撑，根据监控和相关计算，设置3组背向支撑可有效平衡塔身倾斜自重产生的力矩。

同时，通过在大体积砼内设冷却水管通水进行降温，可有效减小水化热病害的影响。

此外，对于锚固区质量问题，加强短长度环向预应力施工质量控制，采用劲性骨架提高锚索管定位精度，提高砼防裂性能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：所述斜向主塔的塔身主要由下塔柱、中塔柱、上塔柱和横梁组成，且塔身顺桥向偏离铅垂面5-20°并倾向岸侧，塔身为箱形结构，塔身按施工节段共分为29个施工节段；所述施工方法包括以下步骤：

步骤S100:下塔柱施工：下塔柱为单箱多室结构，在靠向岸侧设置一个箱形三角楔块竖向支撑，且下塔柱的塔身部分面板采用定制钢模板进行翻模施工，三角形楔块竖向支撑面板采用木模板，内模全部采用竹胶板；施工节段划分为第0节-第5节段，塔柱第0节同第二层承台混凝土一起浇筑，浇筑高度为0.5-2m，第5节段同边跨现浇段同步施工，分两次浇筑，采用钢管柱支架就地现浇；

步骤S300:中塔柱施工：中塔柱采用单箱单室截面，其施工节段划分为第6节-第17节段，采用液压自爬模施工，液压爬模系统两套，左右两肢各一套；在施工至第11节段、第13节、第17节段时需安装斜撑预埋件并安装斜撑钢管，施加主动顶推力，施工至第16节时，混凝土分两次浇筑，两次浇筑高度不同，以确保支撑架的整体稳定性；

步骤S400:上塔柱施工：上塔柱为单箱单室截面，施工节段划分为第18节-第29节段，采用液压自爬模施工，液压爬模系统的内模面板为木模板且弯曲度可调，实现多种曲线一次造型，并采用长线钢筋工法进行钢筋下料；利用中塔柱一套爬模系统组织施工，施工至第22节段时暂停主塔施工，进行低段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至第24节段时暂停主塔施工，进行中段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至第26节段时暂停主塔施工，进行高段斜拉索和对应节段主桥钢箱梁安装并进行预应力张拉，张拉完成后主塔继续施工至塔顶，后续进行剩余斜拉索与主桥钢箱梁安装施工。

2.根据权利要求1所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S100中，承台施工时同时浇筑0.5-1、5m的主塔塔身，作为承台与塔柱连接过渡段，下塔柱的5个施工节段采用搭脚手管支架翻模施工，塔身两侧悬空部分采用钢管支架顶撑，且塔身部分采用定制钢模板，根据主塔截面尺寸变化对模板进行调整。

3.根据权利要求2所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S100中，下塔柱第一节段和第二节段浇筑后，在这两个节段的砼混凝土体内设冷却水管通水进行降温，降温方法包括以下步骤：

步骤S101:在砼混凝土体内布设冷却水管管路，冷却水管之间采用配套的接头连接，水管网沿塔柱位置水平布置，共设3层，每层间距0.1-0.5m，每层冷却水管的进出水口可相互错开布置，进水口增设小型增压泵，在出水口连接有调节流量的水阀和测流量设备，并在水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，水管畅通且不漏水。

4.根据权利要求1所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S300中，还包括塔梁施工结合段的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤S201:支架施工：支架为钢管桩支架，钢管桩支架支撑在承台上，支撑钢管顶部各布置卸荷钢块，卸荷钢块上部横向并排安装两根工字钢，工字钢上部安装贝雷承重梁，间距35-45cm一道，贝雷梁上设置分配梁，间距250-350mm，分配梁上部设置方木，间距250-350mm；

步骤S202:支架预压：塔梁结合段支架预压采用砂袋堆载预压，预压荷载为支架上所承担所有荷载的1-2倍；

步骤S202:混凝土施工：横梁混凝土浇筑采用斜向分段，水平分层施工方法，第一层浇筑时，从下横梁中间向两端分层浇筑，第二层浇筑时，从下横梁两端向中间分层浇筑；

步骤S203:钢混结合段支架拆除：落架时分三次落完，第一次先落3-5cm，使板体脱落底模，若观测桥面无变化，第二次再落3-5cm，观测桥面无变化时第三次可全部落完。

5.根据权利要求4所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S201中，相邻的钢管桩之间设置平联及剪刀撑，平联、剪刀撑为钢管，安装完成后及时进行平联施工，以增加支架整体稳定性。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S300中，在采用液压爬模施工之前，还需要进行中塔柱支撑施工，中塔柱支撑施工支撑包括以下步骤：

步骤S301：主动横撑施工：先设置多道临时横撑，横撑通过千斤顶给予两塔柱横桥向向外的支撑力，待临时横撑拆除后，进行多道永久横撑施工，第一道横支撑件内增加体外预应力施工，待砼强度达到设计强度等级90％且龄期不少于7天后进行张拉，张拉采用深埋锚设备进行张拉，第二道横撑件和第三道横撑件与塔柱预埋钢板进行焊接连接；

步骤S302：主塔背向支撑布置：在无索区段塔柱施工过程中分阶段设置背向斜撑系统，背向斜撑系统包括设置于无索区塔柱的三道背向钢桩斜撑，每道斜撑分为左右两组布置其中，第一道斜撑上支点距主梁顶面高度为15-25m，下支点在地面上，第二道斜撑上支点距主梁顶面高度为30-40m，下支点在桥面上，第三道斜撑上支点距主梁顶面高度为50-60m，下支点在桥面上，且每道斜撑通过反力架配合液压千斤顶进行主动顶推。

7.根据权利要求6所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S300中，在通过液压自爬模系统对第15节段施工时，对中塔柱在两肢相连的合拢段的施工方法包括以下步骤：

步骤S311：合拢段支架安装：合拢段内侧采用相适配的拱形支架，其它三个面继续用爬模支架，第15节段浇筑完成后，拆除外爬架，第16节段施工时，外侧三面爬架重新组合安装，内侧通过牛腿安装拱形支架，进行合拢段施工；

步骤S312：塔身合拢段支架拆除：在第17-2节混凝土达到设计强度后方进行合拢段支架拆除，在支架施工平台进行拆除作业。

8.根据权利要求1所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S400中，上塔柱施工具体包括以下步骤：

步骤S401：模板施工：上塔柱外模采用液压爬模模板，利用爬模平台进行模板的安拆操作，内模采用木工字梁配合胶合模板，上塔柱利用内提升架为操作平台，上塔柱利用齿板搭设操作平台，同时为适应塔柱截面尺寸随高度的变化，模板系统设置成可变宽结构，随着塔柱节段升高，按节段增减调节块模板，以满足结构尺寸要求，同时为确保调节块尺寸精度，采用BIM技术进行模拟调节块尺寸，现场进行切割加工；

步骤S402：索导管安装：索导管设置于上塔柱，每侧各25-40根拉索，锚固在塔壁混凝土齿块上，锚固于主塔上的索导管采用镀锌无缝钢管；利用塔式起重机安装，先进行劲性骨架安装，索导管在劲性骨架上定位、加强局部支撑固定，后绑扎钢筋，立模前对索导管进行复测调整，位置无误后进行混凝土浇筑。

9.根据权利要求1所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：在步骤S402中，索导管在劲性骨架上的安装定位方法包括以下步骤：

步骤S4021：劲性骨架统一制作，在塔柱上安装定位；

步骤S4022：测量索导管的位置，对索导管位置处的劲性骨架进行适当加固，根据测量放样位置设置托架及吊点，而后将索导管放置在托架上，进行初次的定位；

步骤S4023：初定位时，根据索导管的倾斜角度，先用手拉葫芦吊起索导管，适当调整托架位置，然后调节手拉葫芦形成初定位的角度，最后用花篮螺丝固定索导管的位置；

步骤S4024：在精确定位前对索导管进行检查，检查索导管中心点位置是否正确、索导管的实际长度是否与计算长度一致、索导管内壁油漆是否涂刷合格；

步骤S4025：由测量组将全站仪棱镜放置在索导管上口中心点处，复核此时索道管的偏差，通过手拉葫芦及花篮螺丝调整索导管的位置，同样的，在由测量组将全站仪棱镜放置在索导管下口中心点处，Y方向可用厚度不同的钢板进行支垫，X、Z方向可用花篮螺丝调整；

步骤S4026：用水平靠尺放在索导管上下口的定位角钢上，调整紧弦器及固定葫芦，使水平泡居中，即可以将索导管自身圆周方向调整达规范要求；

步骤S4027：循环步骤S4025、步骤S4026进行调整，最终使索导管的位置误差达到规范允许的范围；

步骤S4028：对索导管进行固定，采取在索导管周围的劲性骨架上焊接钢筋或型钢，从多个角度对索导管形成支顶，使索导管完全固定，在确定索导管完全固定牢固后，解除包括手拉葫芦、花篮螺丝的临时固定设施。

10.根据权利要求1所述的一种琵琶形斜拉桥斜向主塔施工方法，其特征在于：所述液压爬模系统的内模面板的外表面固定连接有一层横向工字梁，相邻工字梁的间距为0.1-0.3m，在工字梁外层竖向背楞上设置可调螺杆，竖向背楞外安装双钢背楞进行加固，可调螺杆穿过竖向背楞和双钢背楞，并在可调螺杆的端头和位于竖向背楞与工字梁之间的部分均设置有调节螺母，调节螺母与竖向背楞之间设有限位块。

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