斜拉橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究

斜拉橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究摘要：斜拉橋由于其結(jié)構(gòu)的特殊性在實際中得到廣泛的應(yīng)用。目前的研究主要集中在設(shè)計上，對于施工技術(shù)的研究相對較少。施工質(zhì)量的控制是斜拉橋使用狀態(tài)的保障，對施工技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的意義。本文結(jié)合某長江公路大橋施工為例，針對其跨江主橋采用等高塔混合梁雙塔斜拉橋方案，為同類工程施工提供借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：大跨預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋；索塔施工技術(shù)；主梁施工技術(shù)

1工程概況

為了滿足較大通航孔的要求，斜拉橋應(yīng)運而生。斜拉橋因其結(jié)構(gòu)特點、外觀優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)的造價越來越受到學(xué)者的關(guān)注。斜拉橋在大跨度的河流橋梁建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。目前而言，學(xué)者們關(guān)于斜拉橋的研究主要集中在設(shè)計理論上，而對于其施工過程的研究相對較少。斜拉橋和普通橋梁相比，雖然具有不可比擬的優(yōu)勢，但其中間塔沒有邊錨索固定，在中間跨加載時，容易導(dǎo)致中間塔頂水平位移加大，造成整個結(jié)構(gòu)變位較大，影響整個橋體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。斜拉橋施工過程中的技術(shù)控制對于斜拉橋的穩(wěn)定性和安全性具有重要的保障作用。因此研究如何提升橋體的剛度、對施工過程的關(guān)鍵問題進(jìn)行有效控制具有非常重要的現(xiàn)實意義

某長江公路大橋位于安徽省，路線全長約41.2km。此長江公路大橋跨江主橋采用等高塔混合梁雙塔斜拉橋方案，橋跨布置為1448m，全橋共采用216根斜拉索。主梁為混合梁，樅陽岸采用混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，伸入輔助跨15m，其余梁段為鋼箱梁。主塔采用花瓶型，主塔的上塔柱間嵌固球形的鋼結(jié)構(gòu)，斜拉索分組集聚錨固在球形鋼結(jié)構(gòu)中。

2斜拉橋索塔施工技術(shù)

斜拉橋的施工主要分為四個部分：基礎(chǔ)施工、墩塔、梁、索。基礎(chǔ)部分的施工與其他的橋梁施工基本類似。墩塔、梁、索的施工要保證互相配合、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，保證斜拉橋的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。以下將對墩塔、梁、索的施工方法進(jìn)行簡要分析介紹。

2.1塔的施工

索塔在斜拉橋的施工的重要組成部分，就造價而言，索塔的造價占據(jù)整個橋體造價的20%，就施工工期而言，其約占整個橋體施工時間的1/3。索塔存在混凝土和鋼結(jié)構(gòu)兩種形式，不同的材料其施工方法和要求都存在差異。其中鋼索索塔的施工精度要求比較高，因此著重介紹鋼結(jié)構(gòu)索塔的施工方式。

(1)搭架現(xiàn)澆。該工藝相對成熟，不需要專門的施工設(shè)備。而且在對索塔中的預(yù)留孔道和預(yù)埋件進(jìn)行處理時也比較方便。對于塔高小于40米，跨度在200m左右的斜拉橋建設(shè)中，廣泛應(yīng)用此工藝。對于跨度較大的橋體施工，塔柱可以分為幾個部分，針對不同部分的具體特征選用不同的施工方法，其中，下塔柱段比較適合采用搭架現(xiàn)澆的方式。

(2)預(yù)制吊裝。此工藝要求較高的比重能力和專用的起重設(shè)備。如果橋塔不是特別高，可以選擇該方法進(jìn)行安裝，這種方法可以減少高空作用的難度和強度。該方法在國外的應(yīng)用實踐較多。

(3)滑模施工。所謂滑模是沿著所澆筑的混凝土使模板由千斤頂帶動而向上滑升，該方法尤其適用于高塔的施工，對于豎塔或傾斜塔的施工也比較適用，最大的優(yōu)點為施工快。

施工塔吊、電梯布置平面圖

2.2主梁施工

主梁的施工方法主要有以下幾種，且其中比較常用的方法就是支架法和懸臂法。

(1)支架法。支架法可以有效地保證主梁的施工結(jié)構(gòu)線性滿足施工要求，不僅適用于橋下凈空低、搭設(shè)支架不影響橋下的正常交通。最突出的特點為施工簡單、便捷。支架法可以分為支架上現(xiàn)澆、臨時支墩上架設(shè)預(yù)制梁、臨時支墩上設(shè)拖架現(xiàn)澆等幾種方式。

(2)懸臂法。按照不同的施工類型，懸臂法可以分為懸臂拼接法和懸臂澆筑法。懸臂拼接法是首先在塔柱區(qū)澆筑一段起始梁段，此區(qū)域用于安置起吊的設(shè)備，起吊設(shè)備用于將塔柱兩端依次進(jìn)行拼接梁體。懸臂澆筑法則是直接在塔柱兩端利用掛藍(lán)進(jìn)行逐段對稱性澆筑混凝土。

此外，頂推法是首先利用澆筑或者拼接的方法進(jìn)行橋頭的施工，然后利用千斤頂進(jìn)行縱向向前頂推，在墩頂提前設(shè)置了臨時滑動支座面的情況下就可以實現(xiàn)梁體就位的方法。平轉(zhuǎn)方法和拱橋的施工工藝類似，在實際應(yīng)用中，斜拉橋采用此工藝進(jìn)行施工的案例不多。

2.3索的施工

斜拉索的重要組成部分包括兩端的錨具、中間傳力件、防護(hù)材料。其施工的好壞直接影響斜拉橋的安全性和線性結(jié)構(gòu)。對于橋體的使用壽命具有重要影響。

2.4爬模系統(tǒng)操作及控制

爬模操作的主要流程：首先就是進(jìn)行三腳架以及平臺的組裝，然后進(jìn)行桁架和平臺的安裝，完成之后就需要安裝第一節(jié)澆筑預(yù)埋件，以及對三腳架和上桁架、模板按照順序進(jìn)行吊裝。之后就是同樣對第二節(jié)澆筑預(yù)埋件進(jìn)行安裝，并且分別進(jìn)行上下?lián)Q向盒及液壓缸、導(dǎo)軌、液壓系統(tǒng)的安裝，最后就進(jìn)行架體的爬升。

(1)首先是進(jìn)行爬錐、高強度螺桿以及埋件板的安裝，而且在安裝過程中需要在爬錐孔內(nèi)進(jìn)行黃油的涂抹然后進(jìn)行高強螺桿的擰緊，這樣可以起到密封作用來避免混凝土向爬錐螺紋內(nèi)流入。此外，還要在爬錐外面使用膠帶和黃油進(jìn)行包裹。在高強螺桿的另一端進(jìn)行埋件板的擰緊。

(2)爬模架體安裝。下塔柱起步段施工完畢后，進(jìn)行爬模架體安裝，由于下端凈空不足，架體的下掛架先不安裝，僅安裝承重三角架部分。爬架安裝共分為5步，安裝完畢后，按照固定化格式檢查表逐項檢查驗收合格后，才能投入使用。安裝三角架→安裝平臺板→吊裝三角架→拼桁架、安裝所有操作平臺→起吊模板和桁架。

(3)液壓爬模施工。澆注混凝土，待達(dá)到強度后，綁扎鋼筋，拆除模板；→安裝埋件掛座，通過液壓裝置提升導(dǎo)軌；→拆除下部埋件掛座，以備下一次周轉(zhuǎn)，通過液壓裝置提升支架；→裁模板、安裝預(yù)埋件、模板清理刷脫模劑；→合模；→澆注混凝土，待混凝土達(dá)到強度，開始下一個循環(huán)。

2.5索塔鋼骨架制作與安裝

(1)下塔柱及下橫梁鋼筋現(xiàn)場散裝。索塔鋼筋在加工棚內(nèi)下料成型，運輸?shù)浆F(xiàn)場后，通過塔吊提升安裝。鋼筋下料長度根據(jù)索塔節(jié)段高度情況調(diào)整，索塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度為4.5m。索塔主筋采用直螺紋接頭連接，水平箍筋采用焊接。在勁性骨架上方根據(jù)主筋間距畫出相應(yīng)位置，然后進(jìn)行主筋安裝，安裝時下方與預(yù)留鋼筋結(jié)構(gòu)連接，上端與勁性骨架之間通過電焊進(jìn)行固定。鋼筋安裝順序為：主筋→水平箍筋→構(gòu)造筋。

(2)節(jié)段鋼筋整體吊裝。當(dāng)鋼筋節(jié)段吊至塔身上方時向暫停、靜停、靜置，待鋼筋節(jié)段穩(wěn)定后緩慢下放，人力輔助進(jìn)行調(diào)整；節(jié)段下放至離鋼筋搭接10cm時暫停，將導(dǎo)向管對位，利用導(dǎo)向管定位繼續(xù)下放；考慮到鋼筋籠下放時可能會出現(xiàn)四個面鋼筋先后與預(yù)埋鋼筋接觸，因此在整個安裝過程中，塔吊一直提著鋼筋籠，待鋼筋籠接觸時立即先將做好標(biāo)記的基準(zhǔn)鋼筋對位進(jìn)行連接，同時將四個角點的勁性骨架進(jìn)行連接固定，開始連接其余鋼筋接頭，鋼筋接頭連接時如出現(xiàn)無法對位連接或鋼筋端頭未頂緊間隙過大的情況，需采用幫條焊進(jìn)行加強。整體吊裝主筋連接完成后，進(jìn)行節(jié)段剩余的水平筋，完成節(jié)段鋼筋安裝，大塔吊松鉤。

3斜拉橋施工質(zhì)量控制方法

斜拉橋的施工控制方法可以歸結(jié)為三種：開環(huán)控制、反饋控制、自適用控制。具體的思路如下：

(1)開環(huán)控制。開環(huán)控制即單向控制，并不根據(jù)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)來改變變量。在施工前，根據(jù)理想的成橋狀態(tài)計算施工結(jié)算橋體主梁的位置和索拉力。在實際的施工中，并不根據(jù)實際情況改變施工參數(shù)。不能控制誤差和修正誤差，主要適用于中小跨度橋體的建設(shè)。

(2)反饋控制。反饋控制即閉環(huán)控制，可以通過實際施工過程和理想狀態(tài)之間的偏差對施工過程的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改變，已達(dá)到修正誤差的目的。采用的調(diào)整變量為斜拉索的初始張拉力和新增梁段的預(yù)拱度。

(3)自適應(yīng)控制。自適應(yīng)控制是在閉環(huán)控制的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的，在閉環(huán)之上價值系統(tǒng)的自識別功能即為自適應(yīng)控制過程。當(dāng)實際測量的參數(shù)與模型計算之間存在偏差時，將偏差輸入到參數(shù)辨識算法中進(jìn)行調(diào)節(jié)模型參數(shù)，使得模型和實際值之間數(shù)值相統(tǒng)一，利用新的模型參數(shù)重新計算理想狀態(tài)下的各施工參數(shù)，通過反復(fù)的計算過程達(dá)到對橋體施工質(zhì)量控制的目的。

4結(jié)語

斜拉橋在日常生活中越來越常見，由于其結(jié)構(gòu)的特點、優(yōu)美的外觀，斜拉橋未來的應(yīng)用和發(fā)展前景良好。對橋體的主要施工技術(shù)和施工控制方法進(jìn)行分析，可以更好地為實踐過程提供理論參考。在某長江公路大橋施工中，采取跨江主橋采用等高塔混合梁雙塔斜拉橋方案，通過索塔和主梁施工技術(shù)的設(shè)計和施工應(yīng)用，滿足了設(shè)計要求的精度以及質(zhì)量要求，而且在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了施工成本的節(jié)約，證明此工程中所應(yīng)用的施工技