摘要：特大桥主塔施工时由于主塔柱设计有一定的倾斜角度，主塔施工过程塔柱在自重作用下会对主塔根部混凝土产生拉应力。尤其主塔横梁采用塔梁异步工艺施工时，横梁施工后主塔根部拉应力会明显增大。九江二桥主塔横梁施工时，通过设置主动水平横撑，在两侧塔柱之间施加一定的预顶力，从而减小由于塔梁异步施工引起的主塔根部拉应力，保证塔柱施工质量。
关键词：主动横撑塔梁异步
0 引言
在特大桥主塔施工中，塔梁异步施工为主塔横梁施工常用施工工艺，即：先施工主塔塔柱超过横梁位置，再在塔柱之间搭设支架进行横梁施工。塔梁异步施工较塔梁同步施工工艺在施工进度上有明显的优势，一般情况下塔梁异步施工较同步施工快一个月左右，并且塔梁异步施工省了塔桩内侧液压爬模反复拆装的工序。但根据主塔设计不同，部分主塔采用塔梁异步施工工艺后导致主塔根部拉应力明显增大，影响塔柱施工质量。本文通过对主塔下横梁施工艺的改进，通过设置主动水平横撑，有效地抑制了由于塔梁异步施工引起的主塔根部拉应力增加。
1 工程概况
九江长江公路大桥处于长江中下游地区，是国家发改委2004年7月召开的全国长江干流过江通道会议上规划确定的70座长江过江通道之一，为规划的“五纵七横”国道主干线“北京至福州”中的关键工程，也是国家7918高速公路网福州至银川主线的重要组成部分。九江长江公路大桥跨越长江，连接湖北、江西两省。江北为湖北黄梅县，江南为江西九江市。桥址位于已建九江大桥上游10.8km处，两岸大堤间距2.23km。
北塔采用H形结构，全塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上中塔柱连接段、中下塔柱连接段上横梁、中横梁、下横梁及塔座。北索塔总高242.308m。塔顶高程255.308m，塔底高程（塔座顶高程）+13.000m。
北塔下横梁采用箱形断面，为预应力混凝土结构, 下横梁采用C50混凝土，混凝土总方量2047.4m3。下横梁顶高程+48.298m，高8m、宽11.823m，腹板壁厚1.5m，顶底板壁厚1.0m，设2道壁厚1.5m的竖向隔板。
2 施工方案确定
2.1同异步施工对比
下横梁塔梁同步施工是塔柱施工至横梁底部时，塔柱停止施工，横梁对应力的塔桩节段与横梁同步施工。下横梁塔梁异步的施工，即塔柱先施工，在超过下横梁两个施工节段后再施工下横梁。
九江二桥主塔施工前针对两种方案，进行了相关计算，结果表明，采用异步施工方案后，索塔底部外侧拉应力有明显增大，使下塔柱受力处在更不利的状态。
施工方面同步施工相对异步施工存在如下缺点：
（1）外爬架内侧面需拆装1次，共5个节段塔柱施工不能用内侧外爬架，需搭设脚手架进行施工，施工周期较长，安全隐患较大。
（2）在下横梁处下塔柱内侧圆弧模板需每节段进行单独设计加工，并且模板为空间异性结构，加工、安装难度较大，施工周期较长。
（3）同步施工塔柱、横梁钢筋工程量大，模板安装复杂，施工周期较长。异步施工横梁与塔柱可平行作业，模板加工及安装相对简单，便于现场施工。
（4）同步施工混凝土浇筑工程量大，单次最大浇注方量约为1940立方米，总浇注时间约32小时。与异步施工相比增大方量约940立方米，延长浇注时间约16小时。对混凝土性能和连续供应能力要求高。混凝土浇筑仓面大，容易产生施工冷缝等质量通病。
（5）塔梁同步施工与异步施工工期增加1个月。
2.2 受力分析
针对以上情况，本项目对下横梁同步及异步施工工艺对塔柱受力的影响进行分析复核，并采取在下横梁上部塔柱上增设主动水平横的辅助措施。
计算采用有限元软件MIDAS-CIVIL进行分析，模型见图1。考虑塔柱施工几何非线性及混凝土收缩徐变效应；下横梁预应力筋张拉按图纸要求分阶段张拉；中横梁和上横梁采用与塔柱异步施工；计算模拟工况如下：
工况一：下横梁与对应塔柱节段同步施工；
工况二：塔柱施工至第11节段后，进行下横梁施工；
工况三：施工步骤同方案二，在第9节塔柱顶部施加主动顶推力400t。
图1 有限元模型示意图
2.3分析结果
各施工方案下，成塔后在两种不同状态下的索塔根部应力值对比见下表。
分析结果对比（单位：MPa，“-”为压应力，“+”为拉应力）
表1 不同工况下计算结果汇总表
从表1计算结果可以看出，由于在第9节段增加主动临时横撑可以有效的索塔根部应力，且塔梁异布置施工相对于同步施工在进度、安全上都有明显优势，所以最终确定方案为塔梁异步施工，且在第9节段设置主动临时横撑。
2.4 临时横撑设计
临时横撑由水平撑及支撑架组成。
水平撑采用Φ1200×10钢管，一端通过千斤顶搁置在牛腿上，另一端直接与牛腿焊接。
支撑架由立柱、支撑梁、平联、斜撑等组成。
具体结构详见图2。
图2 下横梁施工临时横撑布置图
3 下横梁与塔柱异步施工
下横梁与塔柱异步施工，当塔柱按标准爬模施工工艺施工完第11节段后，暂停施工塔柱，进行下横梁施工。
为减小施工过程中塔柱根部拉应力，在塔柱第九节混凝土顶部（+52.450m）设置一道主动临时横撑。第一层横梁混凝土完成浇筑，混凝土强度达到设计强度的90%后，即拆除临时横撑，进行第一次预应力施工，爬架同时正常爬升，施工中塔柱节段。
图3 下横梁与塔柱异步施工 图4 下横梁施工主动临时横撑
4 结语
通过设置主动临时横撑可以有效减小由于采用塔梁异步施工工艺引起的塔柱根部拉应力，确保塔柱施工质量，从而实现安全、质量、进度兼顾。该工艺在九江长江公路大桥的成功实施，拓展了主塔横梁的施工方法，具有较高的推广价值。
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论文作者:赵超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/20
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