斜塔塔身劲性骨架挂模施工工艺研究与改进
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摘要:通过在已完工的两座变截面斜塔斜拉桥中劲性骨架挂模施工工艺的研究与改进，解决斜塔塔身施工阶段的水平力问题，降低变截面斜塔斜拉桥的施工技术难度，更好的控制主塔塔身的施工质量，积累同类型桥梁的施工技术经验。
Abstract:by the completed two variable cross-section tower cable-stayed bridge in the strength of skeleton hang mould research and improvement of the construction technology, solve the problem of the Leaning Tower of Pisa tower construction phase of the horizontal force, reduce degree of difficulty of construction technology of variable cross-section tower cable-stayed bridge, better control of the main tower of the tower construction quality, construction technology of the same kind of bridge experience.
Keywords:cable-stayed bridge tower tower sexual skeleton hang mould construction technology
中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、前言
随着桥梁设计结构、外形的新颖，斜拉桥在越来越多的桥梁应用中展现结构之美，而斜拉桥主塔的施工难度越来越大、工艺要求越来越高。通过已完工的两座变 图1 斜塔斜拉桥简图
截面斜塔斜拉桥塔身的劲性骨架挂模施工工艺的研究与改进，解决斜塔塔身施工阶段的水平力问题，降低变截面斜塔斜拉桥的施工技术难度，更好的控制主塔塔身的施工质量，积累同类型桥梁的施工技术经验。
2、研究的主要内容
2.1设计方法的研究：利用Ansys软件对塔身最大节段施工的建模受力验算，劲性骨架与塔身模板系统受力验算之后的结构优化、有效组合，水平拉杆水平向、竖直向位置的确定，确保水平拉杆在模板系统与劲性骨架之间的有效传力。塔身节段模板的设计与应用。
2.2施工流程的研究：通过模板系统与劲性骨架有效的结合，解决斜塔塔身施工的水平力问题，从而达到有效的降低施工难度，严格控制劲性骨架的制作、安装质量，模板安装的精确定位，水平拉杆的数量、位置严格控制，确保节段模板系统的稳定性，更好的控制斜塔塔身的施工质量。
3、研究过程简述
3.1 劲性骨架设计阶段
劲性骨架采用结构受力Ansys等软件按桁架结构形式进行设计。因设计院不提供劲性骨架的设计图纸，由项目部自行设计后经设计院认可之后方可实施。
图2结构受力计算建模
3.2 劲性骨架施工简述
3.2.1.劲性骨架桁架杆件
劲性骨架桁架杆件设计采用10*10角钢、7.5*7.5角钢逐节段（竖直等高度4m每节段）先在场地上加工成大片后在塔上安装焊接形成。
图3 其一塔身劲性骨架设计图
3.2.2劲性骨架的改进与研究
根据斜塔塔身的结构特点及受力计算，塔身前正面及后背面竖向采用双层10*10角钢叠加断焊的形式，增加劲性骨架的桁架刚度需要。
劲性骨架水平10*10角钢杆件的竖向间距与模板的水平围囹竖向间距相同（80cm等间距布置），使模板与劲性骨架通过水平拉杆的水平连接有效的传力，同时使模板与劲性骨架形成空间自稳定结构。
劲性骨架水平拉杆传力水平断面内，四周的水平杆件在内部采用7.5*7.5角钢四角焊接斜撑加劲，确保水平传力面的结构稳定。
3.3模板的设计与研究
根据劲性骨架与模板的有效结合，模板系统按竖向80cm或90cm等间距采用水平围囹，水平围囹竖向间距与劲性骨架水平横撑杆件竖向间距保持一致。模板拉杆不再是对拉螺杆，而是劲性骨架与模板系统的传力杆，一端直接焊接固定劲性骨架水平杆件，另一端采用锥形螺母、螺帽链接固定模板水平围囹上，使模板系统与劲性骨架形成有效的空间自稳定结构。
图4 某一节段模板设计图
根据塔身结构及现场施工进度的需要，虽然塔身结构为变截面，但仅是纵桥向变化、横桥向不变化的特点，可以通过修改部分上一节段模板即可形成有效的减少模板的投入（小梅港51.7m竖直高度主塔仅制作15.6m模板，除顶端装饰部位外其它节段模板均为改制模板），利用上一节段混凝土养护期、劲性骨架及钢筋安装期修改下一节段模板，在满足施工进度要求的前提下，最大程度的降低施工成本。
3.4挂模施工工艺简述
塔身采用逐节段劲性骨架挂模施工工艺，在上一节段塔身搭设脚手架钢管支架操作平台。
3.4.1劲性骨架制作、安装、定位
①、劲性骨架竖向立杆、平撑、斜撑角钢型号选择严格经过建模受力计算进行确定，劲性骨架的设计要考虑预留足够钢筋、拉索套管等构件安装的操作空间。
②、直塔劲性骨架建议直接在场地进行拼装成空间框架之后测量放样安装；对于斜塔建议先在场地加工成大片，然后再测量放样安装定位，最后在塔身上焊接成空间框架，更加有利于安装精度的控制。
③、劲性骨架安装首先临时定位，然后进行测量放样检测控制点三维坐标偏位进行反复微调，最后进行焊接固定。对于平撑安装拉杆传力面位置，平撑内部设置角钢进行四角对撑加劲，确保传力面角钢框架抗剪、抗拉的强度及刚度。现场节段接头位置的焊接质量应严格控制，采用加劲钢板进行帮焊，确保各连接件足够的强度。
3.4.2拉索套管、钢筋安装
①、拉索套管安装
斜拉索套管安装利用已经精确定位的劲性骨架即可进行初临时定位，然后再进行测量放样上、下口三维坐标进行精确定位，最后固定在劲性骨架框架内，从而解决拉索套管无法稳固固定的问题。
②、钢筋安装
劲性骨架设计时位于四周钢筋的内侧，预留足够的钢筋绑扎、安装空间，同时四周钢筋可以准确的定位、固定在劲性骨架上，更加有利于钢筋保护层的准确控制。
3.4.3、模板安装、定位
模板安装时，根据劲性骨架位置模板分片进行临时固定，然后测量放样进行精确调整、固定；根据节段长度及施工方便考虑，每节段模板分两节，逐节进行精确定位，确保模板偏位累计误差最小。
3.4.4、拉杆的连接、焊接
模板四周法兰螺丝固定结束后，从底向上根据模板围囹竖向间距逐层进行水平拉杆的连接、焊接、固定，水平拉杆一端焊接在劲性骨架平撑角钢，另一端采用双螺帽固定在模板水平围囹，确保拉杆连接模板系统与劲性骨架形成整体稳定框架。
对拉杆的位置、根数、与劲性骨架一端的焊接质量要严格控制，确保传力杆的有效传力。
3.4.5混凝土浇筑
混凝土浇筑过程中，采取有效的保护措施，严禁输送泵管等机具撞击模板系统，确保模板系统的结构稳定。
4、监测数据分析
4.1主塔空间偏位数据分析
主塔施工空间位置监测，其中X方向为桥梁纵桥向（即东西方向），正值代表向东偏，负值代表向西偏；Y方向为桥梁横桥向（即南北方向），正值代表向南偏，负值代表向北偏，数据如下：
在各施工阶段过程中，主塔在纵桥向上偏位均小于理论偏位，在塔的6#节段浇筑时达到最大为向东偏15.7mm，为后倾状，最后经两次调索，塔顶偏位为X方向为-1.9mm，Y方向1.5mm，偏位极小，在5mm以内，符合主塔设计线形。
4.2应力数据监测分析
根据塔身的结构形式，在塔身与主梁固结平面设置及塔身中部等横断面设置塔身应力监控断面， 根据施工各阶段的应力监测数据，实测压应力绝大部分大于理论压应力，但是实测值全部在容许设计应力以内，并留有一定的安全储备。
4.3 拉索索力数据监测分析
根据各阶段索力监测，在测量过程中受到风力等因素的影响，实测索力值与理论值有一定出入，拉索实测索力与理论值平均差值均在±10%以内，满足控制精度要求。
5、结束语
根据项目部自行检测及第三方监控单位的监测数据分析表明，主塔塔身实测线形与理论线形相差较小，主塔、主梁施工各工况应力变化均匀，实测应力均小于混凝土设计允许应力，主塔各阶段施工质量情况均良好，劲性骨架挂模施工工艺能够有效降低施工技术难度的同时良好的控制斜拉桥斜塔塔身的施工质量。
【参考资料】
1．《公路桥涵施工技术规范》JTG-2000
2. 《公路施工手册-桥涵》