矮塔斜拉桥塔梁同步施工技术

施工技术

CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY

2019年6月第48卷增刊矮塔斜拉桥塔梁同步施工技术陈炳鑫，林李前（中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建

厦门

361000）

［摘要］近年来，由于矮塔斜拉桥兼有梁桥和斜拉桥的优点，具有纤细柔美的美学效果，同时考虑经济性和施工性，在公路和铁路工程中越来越多地被采用。商合杭铁路颍上特大桥为（94.2+220+94.2）m预应力混凝土矮塔斜拉原设计采用先塔后梁的施工方式，为节约工期成本，加快施工进度，进行施工优化，采取塔梁同步施工工艺。桥，

［关键词］高速铁路；矮塔斜拉桥；施工步骤；优化；塔梁同步施工［U445.4中图分类号］

［文献标识码］A

［8498（2019）S1-1166-04文章编号］1002-

SynchronousConstructionTechnologyofPylonGirderof

LowPylonCable-stayedBridge

CHENBingxin，LINLiqian

（XiamenBranchofCCCCThirdHarborEngineeringCo.，Ltd.，Xiamen，Fujian

361000，China）

Abstract：Inrecentyears，lowpyloncable-stayedbridgeshaveboththeadvantagesofgirderBridgesandcable-stayed

whichhavefineandsoftaestheticeffects.Theyingshangbridgeofshanghehangrailwayisa（94.2+220+94.2）mBridges，

prestressedconcretelow-towercable-stayedbridge.Theoriginaldesignadoptstheconstructionmethodoftowerfirstandthenbeam.Inordertosavetheconstructioncost，acceleratetheconstructionprogress，optimizetheconstructionandadoptthesynchronousconstructiontechnologyoftower-girder.

Keywords：highspeedrailway；lowtowercable-stayedbridges；constructionprocedure；optimization；tower-girdersyn-chronousconstruction

1工程概况

新建商合杭铁路颍上特大桥跨颍河主桥设计为

（94.2+220+94.2）m预应力混凝土矮塔斜拉桥（见图1），起讫桩号为DK246+144.920—DK246+555.220，全长410m，为本项目的控制性工程以及关键节点工程。桥型为双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，采用半漂浮结构体系，主梁为预应力混凝土箱梁，桥塔采用钢筋混凝土结构，斜拉索采用扇形布置，索塔采用纵向A形，空间桁架式桥塔。塔底纵向双肢间距16m，梁顶间距8.5m。每个索塔设8对斜拉索，塔上间距1.50m，梁上间距约8.0m。斜拉索与主梁施工同步安装、张拉。在主梁施工到6＆6＇节段是安装张拉第一对A1B1斜拉索，后8＆8'，10＆10'，12＆12'，14＆14'，16＆16'，18＆18'，20＆20'逐次同步安装张拉A2B2～A8B8斜拉索（见图1）。2

塔梁同步施工的可行性研究

预应力混凝土矮塔斜拉桥由于主梁刚度较大，桥塔和主梁可采取同步施工的方式，从而可节约总体施工工期。

［作者简介］陈炳鑫，E-mail：452014866@工程师，项目总工程师，qq.com

［收稿日期］2019-04-12

图1桥型布置

2.1原设计施工步骤

，矮塔斜拉桥原设计施工步骤为“先塔后梁”具体

施工顺序如下。

1）191，192号桥塔施工至塔顶。

2）张拉桥塔下横梁（支座横梁）预应力钢束。3）在191，192号墩旁拼装支架，并搭设临时墩，按施工规范要求对支架进行预压。

4）在支架上立模浇筑0号块。5）张拉并锚固0号块纵向预应力束。6）安装挂篮进行主梁施工。2.2

施工步骤的优化调整

“先塔后梁”将的施工步骤调整为“塔梁同步”施工，调整后的施工顺序如下。

1）桥塔施工至第9节段（桥塔封顶为第13节段），张拉下横梁部分预应力钢束（顶、底层钢束）。

2）在191，192号墩旁拼装支架，并搭设临时墩，按

2019增刊

表1

桥塔构件上塔柱下塔柱下横梁

跨中处

陈炳鑫等：矮塔斜拉桥塔梁同步施工技术

主梁0号块混凝土浇筑后桥塔各构件应力（拉为正，压为负）对比

最大应力

设计施工步骤

0.532

1.692－4.277

调整施工步骤

0.692

1.72－4.24

变化量0.160.0280.037

最小应力

设计施工步骤

－3.567－2.311

－8.598

调整施工步骤

－3.84－2.238

－8.605

1167MPa

变化量－0.2730.073－0.007

施工规范要求对支架进行预压。

3）在支架上立模浇筑0号块第1次混凝土（7m）。4）继续施工桥塔，浇筑桥塔上横梁。

5）张拉下横梁（支座横梁）剩余全部预应力钢束。6）浇筑0号块第二次混凝土（4.5m），张拉0号块纵向预应力钢束。

7）安装挂篮进行主梁施工，同步进行桥塔施工至塔顶。2.3

塔梁同步施工顺序调整后对结构影响的分析计算原设计“先塔后梁”的施工步骤中，下横梁（支座横梁）预应力钢束在桥塔封顶后才进行张拉，此时桥塔已形成空间桁架形式，下横梁预应力钢束的张拉不会对桥塔线形产生影响。施工步骤调整为“塔梁同步”后，在桥塔施工的同时需进行主梁0号块混凝土浇筑，下横梁将承受0号块的结构重量，下横梁跨中将产生较大的拉应力。为防止下横梁开裂，需张拉下横梁的预应力束，但此时桥塔未形成空间桁架形式，下横梁预应力束全部张拉会对桥塔线形产生影响。

为满足“塔梁同步”施工的需要，又要尽可能减少0号块提前浇筑对桥塔线形和下横梁预应力损失的影响，施工中采取了将下横梁的预应力束分两次进行张拉的方法来解决该问题。首先，

0号块混凝土浇筑后对桥塔线形的影响通过建模计算并结合桥塔线形监测结果由监控单位通过监控指令进行调整；其次，通过0号块第一次混凝土浇筑后立即进行桥塔上横梁的施工使桥塔尽快形成空间桁架形式并及时进行下横梁剩余全部预应力束的张拉来减少对下横梁第一批张拉预应力束的预应力损失，同时通过对下横梁预应力束分两次张拉可能造成的预应力损失进行计算分析。具体计算结果如下。2.3.1

桥塔各构件混凝土应力比较

主梁0号块混凝土浇筑后各构件应力（拉为正，压为负）如图2～4所示。

主梁0号块混凝土浇筑后桥塔各构件应力对比如表1所示。

经计算对比，调整施工步骤与设计施工步骤相比，桥塔混凝土应力最大变化量为0.273MPa，由此可知，施工步骤的调整对桥塔混凝土应力影响很小，且应力满足规范要求，对桥塔线形无影响。2.3.2

下横梁预应力损失比较

主梁0号块混凝土浇筑完成时，下横梁第一批张

图2

主梁0号块混凝土浇筑后上塔柱应力（单位：MPa）

图3

主梁0号块混凝土浇筑后下塔柱应力（单位：MPa）

图4

主梁0号块混凝土浇筑后支座下横梁跨中处应力（单位：MPa）拉的预应力钢束的损失如表2所示，经分析两种施工

步骤的变化率钢束起始端和终止端相对较大，由于梁

1168施工技术2019增刊

柱交接点刚域效应导致数值失真，其余截面位置正常变化率最大值为12.29%，最大变化量为1.4655MPa。经计算，下横梁第2批预应力张拉并浇筑0号块第2次混凝土后，下横梁无上拱变形，下横梁第1批张拉的预应力束的预应力损失满足规范要求。

表2

主梁0号块混凝土浇筑完成时下横梁第一批张拉的预应力钢束损失对比

MPa

单元位置设计施工步骤调整施工步骤预应力损失

预应力损失变化量802I－0.1795－0.26－0.0851802J－0.0960－0.1715－0.0755803I－11.6782－12.9923－1.3141803J－11.5049－12.7591－1.22804I－11.8324－13.1955－1.3631804J－11.6749－12.9879－1.3130805I－11.7095－13.1482－1.4387805J－11.5785－12.9922－1.4137806I－11.82－13.2820－1.4556806J－11.7067－13.1444－1.4377807I－11.9320－13.3975－1.4655807J－11.8236－13.2783－1.47808I－12.0263－13.4946－1.4683808J－11.9292－13.3937－1.45809I－11.99－13.4506－1.4517809J－12.0293－13.4984－1.4691810I－11.9600－13.3883－1.4283810J－12.0017－13.44－1.4527811I－11.9098－13.3075－1.3977811J－11.9628－13.3920－1.4292812I－11.8484－13.2084－1.3600812J－11.9127－13.3113－1.3986813I－11.8105－13.0976－1.2871813J－11.8517－13.2128－1.3611814I－11.7568－12.9612－1.2044814J－11.8138－13.1020－1.2882815I－0.0960－0.1714－0.07815

J

－0.1793

－0.25

－0.0852

3塔梁同步施工工艺

通过对“塔梁同步”施工可行性的研究，施工步骤

调整后对桥塔结构应力和线形影响很小，并且下横梁预应力束分两次进行张拉的预应力损失变化量最大为1.4691MPa，满足规范要求。“塔梁同步”施工工艺是可行的，调整后的施工步骤可以指导现场进行施工。因矮塔斜拉桥主梁0号块截面高度为11.5m，与桥塔第五至八节施工存在冲突，当桥塔进入第9节施工时，方可进入“塔梁同步”施工阶段。3.1施工工艺流程（见图5）3.2

施工工艺步骤

主要施工步骤1（见图6）如下。

1）桥塔施工至第9节时，主梁开始施工，进入塔梁同步施工阶段。

2）主梁0号块安装侧模。

3）在0号块侧模顶部安装安全防护棚架。

图5塔梁同步施工工艺流程

4）安装0号块钢筋及预应力管道。

5）第1阶段张拉并压浆桥塔下横梁（第4节）部分预应力束。

6）浇筑0号块第1次混凝土（7m）。

图6

主要施工步骤1

主要施工步骤2（见图7）如下。1）桥塔上横梁混凝土浇筑。

2）主梁0号块安装内膜、绑扎顶板钢筋、安装预应力筋。

3）上横梁混凝土强度和弹性模量达到100%，张拉并压浆下横梁剩余预应力束。

4）主梁0号块浇筑第2次混凝土（4.5m）。5）张拉0号块纵向预应力筋。主要施工步骤3如下。1）继续桥塔第11～13节施工。2）在主梁0号块上安装挂篮系统。

3）挂篮系统进行预压并进行主梁1号块施工及箱梁节段施工。

2019增刊陈炳鑫等：矮塔斜拉桥塔梁同步施工技术1169

图7主要施工步骤2

4）桥塔封顶，塔梁同步施工阶段结束。4

结语

预应力混凝土矮塔斜拉桥由于主梁刚度较大，桥

塔和主梁可采取同步施工的方式。本文通过对商合杭铁路颍上特大桥矮塔斜拉桥“塔梁同步”施工的可行性研究，着重对“塔梁同步”施工步骤调整前、后两种工况下，对桥塔结构受力、线形的影响以及下横梁预应力分两次张拉对下横梁预应力损失的影响进行了分析对比，较好地解决了桥塔受力和线形控制的问题。同时对施工步骤进行了优化，为矮塔斜拉桥的施工节约了2个月的工期，对今后同类桥梁的施工提供了一定的参考、借鉴意义。

参考文献：

1］詹建辉，张铭.预应力混凝土部分斜拉桥［M］.北京：人民交

通出版社，

2016.2］铁路混凝土工程施工质量验收标准：TB10424—2010［S］.北

京：中国铁道出版社，

2011.3］铁路混凝土工程施工技术规程：Q/CＲ9207—2017［S］.北京：

中国铁道出版社，

2017.［［［