大蒸港弯曲纺锤形钢主塔施工技术

向 科

(中铁二十四局集团有限公司，上海 200070)

大蒸港弯曲纺锤形钢主塔施工技术

向 科

(中铁二十四局集团有限公司，上海 200070)

以大蒸港曲线、纺锤形钢主塔为研究对象，通过优化钢主塔厂内制作、现场吊装方案并结合现场钢主塔的线性和内力监控等措施，保证了钢主塔的施工精度，也为同类钢塔的施工提供了一些有益的参考。

矮塔斜拉桥 钢主塔 施工精度

1 工程概况

大蒸港矮塔斜拉桥是上海市A15高速公路工程中的三座大桥之一，是整个工程的重要控制节点。主塔设计成纺锤形钢结构，主塔塔高24 m，顺桥向塔顶与塔底均宽6 m，中间收至4.5 m;横桥向塔宽2 m。塔柱界面为八边形，内设井字形加劲，顺桥向两侧设钢锚箱，分离固定式布置，斜拉索锚固于塔内两侧的钢锚箱上，中间预留检修通道，周围浇筑微膨胀混凝土。由于该桥平面上处于半径R=3 000 m的缓和曲线上，斜拉索对于主梁有径向分力，为了消除恒载下斜拉索径向分力产生的主塔横桥向弯矩，主塔在横向倾斜布置，向外侧倾斜4°，塔顶向平面凸向偏971 mm。钢主塔处桥梁横断面如图1所示。

图1 钢主塔横断面(单位：mm)

斜拉索采用单索面斜拉索，扇形索面布置形式，每个塔两侧各6对索，全桥共24根。梁上的标准索距为8 m，塔上标准索距为 1.5 m，倾角为 18.3°～31.3°。每根斜拉索受力达11 000 kN，采用349-φ7 mm高强平行钢丝，两端采用冷铸锚。索外包挤彩色PE防护套，并采用双螺旋线，两端设内置式减震器。

斜拉索在钢主塔内直接锚固在钢锚箱上，索力通过锚垫板传至锚箱腹板，再传至主塔内两道纵向加劲腹板，传至塔壁。主梁采用预应力混凝土结构，设预埋钢套筒于锚固端，斜拉索锚固于混凝土锚固端，直接传力至主梁。

2 弧形纺锤钢塔施工精度控制技术

主塔具有八角形截面、向曲线外侧弯曲和纵向弧形的特点，此种独体组合结构在国内外均非常罕见，加工和安装难度很大。另外，钢塔的焊接工艺和定位测量技术也是施工中的重点。

为了满足工程加工和拼装精度的要求，主塔采用专业加工厂分段加工、预拼、调整、涂装，再拆散分段运至现场，分段吊装到位，专业焊接连接，分段浇筑混凝土，最后进行除锈和防腐涂装的方法。

施工中，为了保证主塔安装精度的要求，采用三维空间定位技术，对在钢结构工厂拼装完成的主塔进行拼装观测，保证主塔施工精度在允许偏差范围之内。钢主塔施工流程见图2所示。

2.1 钢主塔厂内制作

考虑到主塔厂内制作、堆放、运输以及现场吊装的需要，将多个节段在工厂内焊接成单个吊装单元，减少现场焊接施工，从而提高精度。主塔共分5个节段，为了满足施工精度的要求，各段的基本尺寸允许偏差如表1所示。

另外，为了精确组装临时定位匹配件，保证定位后达到精确定位的目的，在钢箱节段接口处四角内壁安装有定位插销，在钢箱节段吊装到位后，将插销插入定位件。

图2 钢主塔施工流程

表1 分段基本尺寸允许偏差

2.2 钢混组合段施工

为了提高钢主塔施工的精度，在钢主塔与混凝土箱梁之间设钢—混凝土结合段，钢混结合段中的钢结构部分由锚固箱、钢支架和定位预埋件3部分组成。钢支架通过M20高强螺栓与定位预埋件连接，定位预埋件定位于混凝土箱梁劲性骨架上。定位预埋件、钢支架和一部分锚固箱埋在混凝土中，锚固箱伸出混凝土箱梁顶面0.211 m，与钢主塔节段连接，以提高施工精度。

2.3 钢主塔施工

考虑到每段钢塔都具有四个方向弯曲的特点，且最大节段质量近50 t。为避免因钢塔吊装而中断箱梁悬臂施工，并能够在预定期限内完成钢塔的安装任务，确定采用275 t履带吊和在大桥钢主塔所在位置的横向轴线上安置龙门吊的组合吊装方案。该方案可以在不影响其它节段箱梁悬臂施工的情况下，完成整座刚箱主塔的施工。

钢主塔分两步吊装：第一步采用履带吊将钢箱吊至桥面上的台车上，台车运送钢箱至龙门架位置;第二步采用龙门架吊装钢箱就位，如图3所示。

图3 主塔现场吊装

2.4 施工监控

由于不可能在加工厂对钢主塔进行全塔试拼装以及考虑到桥位现场外部荷载复杂等因素，在钢主塔架设过程中必须进行精密监控，获得钢主塔的精确三维姿态以及受力情况，并以此进行适当的修正。监控内容主要包括钢塔的线性测量(平面坐标和高程)以及内力监测。

1)钢塔线性监控

为了保证主塔安装的精度，当主塔在钢结构工厂试拼装完成以后，在塔的外表面做上观测点，并在观测点上贴上徕卡反射贴片，测点布置如图4所示。

图4 钢主塔测点布置示意

由现场测量结果可知，钢主塔误差可以控制在2 mm以内，满足了精度要求。

2)应力监测

主塔向主梁平曲线外侧倾斜，在空间索面作用下属于空间受力体系。根据施工现场情况，在距塔根部1.5 m和14.5 m截面布置应力测点，以观察在施工过程中这些截面的应力变化与应力分布情况，测点剖面布置如图5所示。由监控结果可知，主塔应力监测结果与理论值比较吻合，最大误差都＜5%，说明主塔施工能够满足要求。

图5 主塔应力测点布置

3 主要结论

1)通过严格控制钢塔各部分制作精度，每节段安装插销以及厂内精确预拼装等手段来提高钢塔厂内的制作精度。

2)考虑到现场条件，钢主塔吊装采用履带吊和龙门吊相结合的方法，即利用履带吊将每节段吊装至桥面，再利用龙门吊将每节段吊装到位进行现场焊接。

3)为了提高钢主塔现场施工的精度，现场施工过程中对钢塔线性以及应力进行了监控。在施工过程中根据监测结果进行实时调整，从现场实施效果来看，钢主塔的施工精度满足要求。

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U448.217

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2013.05.10

1003-1995(2013)05-0032-03

2012-07-15;

2013-01-05

向科(1978— )，男，重庆人，高级工程师，博士。

(责任审编 赵其文)