斜拉桥施工讲义2_索塔

1斜拉桥施工—索塔施工技术润杨长江大桥成桥索塔泸州泰安长江大桥索塔施工过程中2斜拉桥索塔施工技术—概述索塔是斜拉桥的一个重要组成部分，以其简洁、稳定的几何形态高耸于宽阔的江面上，雄伟壮观，气势恢宏，起到了标志性建筑的作用。同时，索塔又是斜拉桥的主要受力构件，除自重引起的轴力外，还有水平荷载以及通过拉索传递给塔的竖向荷载(活载)和水平荷载。索塔施工在斜拉桥施工中有着重要的地位。从造价方面看，索塔占总造价的20%左右。从建设工期看，索塔施工约占总工期的1／3。索塔一般由塔座、塔柱、横梁、塔冠等几部分组成。索塔的分类：由于索塔的建筑造型千姿百态，断面形式各不相同，根据不同的标准，分类也不尽相同。按建筑造型分：有单柱式、双柱式、门架式、倒Y形、A字形、H形以及钻石形等。单柱式通常用于主梁抗扭刚度较大的单索面斜拉桥，如广东海印大桥，安徽黄山太平湖大桥；双柱式和门架式适用于桥面宽度不大的双索面斜拉桥，如上海泖港大桥、广东西樵大桥；H形、A字形、钻石形索塔主要用于抗风、抗震要求较高的大跨径或特大跨径斜拉桥，如上海南浦大桥、安徽铜陵大桥采用H形，南京长江二桥采用上塔柱分离式钻石形杨浦大桥、湖南岳阳洞庭湖大桥采用倒Y钻石形。上海洋山深水港东海大桥采用门架式索塔，澳门澳凼三桥采用M形索塔。按建筑材料分：索塔有钢筋混凝土索塔、钢索塔、钢—混凝土混合索塔和钢管混凝土索塔等。我国多采用钢筋混凝土索塔，且多用现浇施工工艺。钢索塔因其造价高，后期养护工作量大，在我国大型斜拉桥中应用较少，仅在即将建设的南京三桥中采用。但在日本及欧美等国应用较多，如日本多多罗大桥、西德杜伊斯堡诺因坎普桥、法国巴黎马骞纳桥等均采用钢索塔。3斜拉桥索塔—建筑构造分类图例润杨长江大桥宜宾中坝大桥苏通长江大桥法国密佑高架桥4斜拉桥—钢筋砼施工一般流程钢筋混凝土索塔施工的一般工艺流程：施工准备→材料采购、设备安装、技术交底/测量放样→塔座施工（墩身）→下塔柱施工→下横梁施工→中塔柱第一节施工→0号主梁施工→中塔柱施工→中（上）横梁施工→上塔柱施工→塔顶建筑施工→拆除支架、起重设备。钢筋混凝土索塔节段施工工艺流程如下：接头凿毛、清洗、测量放样→接高劲性骨架→绑扎钢筋、预应力体系的安装→内外模板提升及安装→测量、调整模板→验收符合要求后固定模板→浇混凝土→混凝土养生→进行下一节段施工。在斜拉索锚固区，预应力体系的张拉时间应按设计要求进行，但在挂索前一定要张拉全部预应力筋，并完成压浆待强期。5起重设备的选用与安装钢筋混凝土索塔的施工，属高空作业工艺，工作面小、施工难度大，实施方案中必须详细考虑材料设备的水上运输、垂直提升及安拆，以及人员上下安全通道的布置等问题。(一)选型原则起重设备的选用应根据索塔的结构形式、规模及桥位地形等条件而定，起重设备的技术参数应满足索塔施工的垂直运输、起吊荷载及起吊范围的要求，并考虑安装、拆除的操作简便、安全、经济等综合因素。对大型斜拉桥一般选用附着式塔吊并配以电梯的施工方法。索塔垂直时，可采用爬升式起重机，在规模不大的直塔结构中，也可采用简易的装配式提升吊机。这里着重介绍塔吊的选择与安装施工。(二)塔吊的布置塔吊的布置应根据索塔的结构形式和施工程序综合考虑，大体有如下方案：1．在索塔正面的任一侧设置一台塔吊，其位置距索塔横桥方向中心线的距离，由塔吊吊臂操作范围和施工需要确定。此方案优点是一次安装即可完成全塔施工，但需要主梁留孔，让塔吊立柱穿过，另需考虑拆除时的特殊设施和抗风措施。该方案适用于单柱式、双柱式、门式以及H形索塔。2．按前述方法先布置一台塔吊，待上横梁完成后，利用此塔吊再在上横梁上安装另一台。此方案的优点是塔吊的高度较小，稳定性好，但塔吊转换将影响工期，拆除也比较困难。该方案适用于有上横梁、高度较大的H形索塔。3．在索塔中心线的上游或下游水中布置一台塔吊，其优点是可一次安装完成全塔施工，且塔吊可牢靠的附着在索塔塔柱的侧面，但在一般情况下吊座的基础需另行设计和施工。此方案适用于双柱式、门式、A形、倒Y形和钻石形索塔。4．按第一方案设置塔吊，待主梁0号块完成后，利用此塔吊在0号块上安装另一台较小的塔吊。其缺点是上横梁需预留孔，且拆除困难。此方案适用于双柱式、门式及H形索塔。5．对于主梁较宽的索塔，可在塔中线的上、下游各布置一台塔吊，以保证施工时能全方位起重作业。6起重设备的选用与安装(三)塔吊的安装，拆除及抗风措施1．塔吊的安装塔吊的安装包括基础设置和塔吊体的安装。塔吊的基础不论是设置在承台上还是主梁0号块、上横梁或是钢管桩平台上，均应考虑塔吊基础的构件预埋。施工时，先按塔吊基础节段的标高和螺栓孔位置预埋或安装地脚螺栓，并保证精度。底节安装时要求严格保证其水平度和垂直度。塔吊底节安装完成后，用浮吊或其它起重设备安装塔吊的其它部分。2．塔吊的拆除塔吊拆除时，一般均受到索塔、横梁和拉索的限制，故在塔吊布置及索塔施工时应预先确定塔吊的拆除方案，以便在索塔和主梁上预埋构件。3．抗风措施塔吊一般均随索塔的浇筑而不断升高，为保证其稳定性，需限制塔吊的自由长度，采取与塔壁附着措施。根据设计的标高和位置，在索塔外表面预埋钢板或螺栓，以便于副塔杆的连接。附着框架安装在塔吊标准节上，副塔杆一端与附着框架连接，一端与索塔预埋件连接。副塔杆和附着框架可利用厂家的标准件，也可自行加工。7人行通道的设置人行通道是施工人员上下索塔的必经的通道，要求布置在安全、稳定且不妨碍施工的位置。在通道上方应有遮挡物，以防坠物伤人。另外，应安装扶手栏杆和防滑条、安全网，以保证过往人员的绝对安全。人行通道分人、货通用电梯，用脚手架和钢管支架搭成的人行通道等，根据索塔的结构形式、规模，以及安全、方便施工、便于安装和拆除，综合考虑经济因素为原则进行合理选择。8塔吊及通道的布置图例折线斜塔施工照片9塔吊及通道的布置图例一侧布置塔吊，另一侧布置电梯10塔吊及通道的布置图例桥轴线布置塔吊11塔座施工塔座是塔柱与承台连接的重要结构，施工时，其平面位置、标高、倾斜度等都必须准确测量。塔柱劲性骨架和主钢筋预埋的准确性直接影响下塔柱的施工精度和线形，也应精确定位。根据施工实践经验，塔座混凝土的浇筑应尽可能在承台浇筑后立即进行。相对承台而言，塔座混凝土体积小、标号高，混凝土收缩较大，受承台的约束影响，塔座容易产生收缩裂纹，且塔座一般为实心结构，属大体积混凝土，施工时必须采取措施，降低水化热，防止混凝土收缩开裂。（背景：泸州泰安长江大桥墩身施工）12泸州泰安长江大桥墩身施工13塔柱模板施工工艺按提升方法，施工模板可分为整体模板逐段提升法、翻模法、爬模提升法和滑模法四种。上述四种方法均可实现无支架施工。整体模板逐段提升法在设备能力满足要求的情况下，能同爬模提升法一样适用于各种塔形。翻模法因成本高，高空作业安全度低，接缝不易处理等，应用较少。滑模法因滑模提升要求在混凝土凝结时间不长的时间内进行，此时混凝土还未达到较高的强度，对向外倾斜索塔而言，在模板滑升到位后，由于材料设备和模板自重的作用，将使新浇混凝土内侧出现拉应力而引起开裂，故多用于垂直塔柱。按面板加工材料，模板可分为钢模、竹胶板模、塑钢板模等。14一、整体模板逐段提升法施工工艺整体模板逐段提升法较适用于截面尺寸和节段长度相同的索塔，施工时先分件制作，再拼装成形。在浇混凝土的重复作业中，利用已浇混凝土上的钢骨架或专用立柱，搭设起重横梁，通过横梁上的电动卷扬机或手拉葫芦提升模板，再按设计几何尺寸组装。组装时一方面要求与已浇段接头处的混凝土夹紧，防止漏浆，垂直度应满足设计要求，且在施工过程中不发生位移。整体模板逐段提升法虽施工简便，不需大型吊装设备，但不适用于索塔截面尺寸变化较大、倾斜度较大的索塔，且施工缝不易处理好，预埋铁件多，难以保证索塔的外观质量。在现代桥梁施工中，起吊设备越来越先进，对工程质量的要求越来越高，要求内实外美；加之索塔造型的多样化，整体模板逐段提升法的应用有一定的局限性。15二、滑模法施工当塔柱上下竖直，截面形式无变化时，可采用滑模法施工。滑模施工关键是控制混凝土的凝结时间。混凝土强度达到5MPa左右时，滑动模板较好，太早则混凝土易粘在模板上，外表不美观；太迟则模板在混凝土面上滑不动。滑模施工具有不需每次将模板分块拆开提升后再组拼的优点，因此节省时间和劳力，只需一套模板，节省材料。但也有以下不足：①施工缝不易处理好；②滑模时，混凝土强度不高，易碰坏，易造成外观缺陷；③、由于模板下端与现浇混凝土接头外没有嵌固段的连接，易造成漏浆和错台等，影响索塔的外观质量。16三、翻模法施工工艺要求用塔吊等起重设备进行提升，仅靠模板系统自身不能完成提升作业。但模板具有制造简单，构件种类少，大小可根据施工起重能力和索塔的造型进行分块等特点。一般均为多节模板交替提升，并保持在已浇混凝土索塔上有一节模板不拆动，便于与下一节段模板的连接。索塔的施工缝易于处理，外表美观，施工速度快，在目前国内各特大斜拉桥施工中得到了广泛的采用。泸州泰安长江大桥也采用此法施工。一套模板两节，随塔柱截面的变化，模板长度缩短，适当调整了模板的高度，充分利用了塔吊的起重能力，有效节约了工期。17翻模法施工图例泸州泰安长江大桥用塔吊配合翻模法施工18四、有爬架爬模法施工工艺有爬架爬模法施工，是依靠附着在已浇混凝土索塔上的模板爬升架，利用提升设备，通过导向轨道分块提升模板，安装就位。按提升设备将爬模分为3类：液压爬升模、电动爬模和倒链手动爬模。19（1）单面爬架倒链手动爬模倒链手动爬模的设计，根据模板的大小及索塔斜率大小，选择爬架形式和模板构造。爬架主要由爬升轨道、提升桁架、脚手架平台组成，模板主要由背模，前模及左右侧模组成。因背模主要支承提升架的重力，一般要在原有背模下多留一节，见图3-3-9。模板一般分二节，按爬架的提升能力，每节分6至8块，背模需多加工一节。在背模上焊两条钢轨，用作爬升轨道。，提升桁架可以在索塔浇筑第一节混凝土后安装。为保证背模具有足够大的强度和刚度，在混凝土侧压力和各种施工荷载作用下不变形，背模的面板宜加厚，桁架也需加强，而前模和侧模可按荷载情况，选较轻巧的钢模。一节模板的高度要根据混凝土振捣情况，模板的重力，起重能力的限制等因素确定。提升桁架为提升模板作业时的主工作桁架，可用万能杆件或型钢制作。提升架依靠若干个特制的钢夹头和固定螺栓，在背模轨道上固定。松开夹头和固定螺杆，提升桁架即可利用挂于劲性骨架上的手拉葫芦拉动，沿背模轨道向上滑升，并在背模轨道设计位置固定。20(2)四面爬架倒链提升模工艺此种模板系统由模板、爬升架、爬升轨道，倒链等组成。在每个塔柱四面各布置一个爬升架体，架体均由附墙段、工作段、导向机架、接长架等几部分组成。将四个面的爬升架均提升到位后，拧紧连接螺栓，并将四个爬升架连在一起，形成封闭框，再松开模板，调整轨道与模板夹头的间距，将模板推至爬升架体内，利用爬升架上的倒链分块提升模板，并安装定位。带附墙框的爬升架有如下优点：①爬升架稳定性好、刚度大，便于调整和定位；②对斜塔而言，有利于俯角面模板的就位，模板始终在爬升架内，提升到位后，依靠专用调节螺杆即可将模板调到位，安全可靠，操作简便；③此爬升架附带工作平台，作业面宽，给操作人员提供一个安全的工作环境；④模板易就位，变形小，接头密贴，塔柱外表美观。南京长江第二大桥采用此方案施工。21(3)电动爬架爬模工艺电动爬架爬模由模架、模板、电动提升系统和支承系统四部分组成，广东虎门大桥(悬索桥)曾应用此方案施工。该工艺基本工作原理是：利用模板导向、支承和爬升模架，再利用模架上的吊装设备提升、安装模板，进行塔柱施工。模板：用整体钢模，不仅要满足自身功能的要求，还要承受并传递爬架的工作荷载，故其加劲肋需加强。一般竖向将模板分为四层，每层高1．5m，每次拆翻安装4．5m，在两边模板上安装爬升滑轨。爬升架由4个立柱、顶梁、导轮和压轮组成。立柱与顶梁可用万能杆件组拼，也可用型钢加工。为方便施工，在模架上设置3层外工作平台，下平台