【技术实现步骤摘要】
一种独塔不对称斜拉桥高塔大跨度上横梁施工方法
[0001]本专利技术涉及桥梁工程
，具体为一种独塔不对称斜拉桥高塔大跨度上横梁施工方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着公路、铁路的快速发展，桥梁结构在工程建设中的比例越来越大。我国已相继建成了多座大跨度斜拉桥，而大跨度斜拉桥必然涉及高塔上横梁的施工，考虑到上横梁施工的悬空高度大、体积量大，如何寻找一种经济合理、安全适用的高塔上横梁支架施工方法，是建设者应该考虑的问题。目前来说，高塔上横梁施工支架有落地式钢管立柱支架、钢牛腿支架两类形式。相比而言，在高塔上横梁施工中，采用钢牛腿支架法具有钢材用量省、施工简便等优点。
[0003]本文结合蒙城县G237及S305蒙城绕城段一级公路改建工程中的涡河五桥施工为依托，采用塔梁同步现浇施工方法，上横梁支架采用“牛腿+卸荷块+分配梁+贝雷梁”法分层浇筑（竖向分层横向不分段）的总体方案施工，贝雷梁两端支撑于塔柱内侧的预装牛腿上。塔柱采用爬模施工，当塔柱施工到16#节段时，拆除塔柱内侧爬模模板，随后进行上横梁牛腿、贝雷梁和分配...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种独塔不对称斜拉桥高塔大跨度上横梁施工方法，其特征在于，包括以下几个方面：一、工法特点本工法上横梁支撑体系上横梁采用“牛腿+卸荷块+分配梁+贝雷梁”结构形式，内外侧模采用“竹胶板+方木竖肋+双拼槽钢横肋”的模板体系，由对拉螺栓进行连接；内侧顶模采用“竹胶板+方木+钢管支撑”的模板体系；上横梁底标高98.324m、顶标高104.324m，单幅跨度为23.95m，上横梁与塔柱第16节段同时浇筑，主要受力结构采用3组贝雷梁形式，其中腹板下各有4片贝雷梁为一组，底板下有3片贝雷梁为一组；托架采用2H500*200型钢制作而成，支点位于贝雷梁斜杆交叉处，贝雷梁长度为23.95m，长加强型贝雷片端头直抵到塔柱混凝土壁，（加强型贝雷片的阴阳头与混凝土面之间加塞支垫），抵消塔柱水平力；上横梁采用分层浇筑、阶梯补张的方式，即在浇筑过程中根据浇筑高度补张底板处预应力（按设计值的30%、50%、100%进行补张），确保施工过程安全；支架拆除时通过调整卸荷块的高度使其与上横梁底部混凝土脱离，然后利用“钢丝绳+卷扬机”吊挂住底分配梁，将支架整体抬高2cm，将上横梁支架重量由塔柱转换成卷扬机承重，拆除分配梁底部的卸荷块与钢牛腿，最后通过钢丝绳配合卷扬机将贝雷梁下放到0#、1#号块上；本工法的实施可大大减少材料的用量，节约工程成本，牛腿支架在地面焊接完成后利用整体吊装的方式进行安装，保证了牛腿的焊接质量；现场采用卸荷块代替以往气割牛腿垫块的方式，提高了工作效率，有效减少施工人员高空焊接作业的风险；二、工艺原理本工法上横梁支架体系由15mm竹胶板、10*10cm方木、I10a分配梁、贝雷梁、卸荷块、牛腿等组成；（1）牛腿支撑为2H500*200型钢焊接加工而成，沿顺桥向共设置2排，间距4.3m；牛腿与第14节、第15节上的2cm厚预埋钢板进行满焊，在塔柱与牛腿间设置精轧钢连接，提供更好水平拉力，每个牛腿下设三根直径为100mm钢棒；（2）每个牛腿上设置三个卸荷块，卸荷块由钢板焊接而成，通过φ32精轧螺纹钢连接，主要用于后期使支架顶部脱离上横梁底面混凝土，卸荷块顶部布置2H500*200型作为分配梁；（3）加强型贝雷梁为主要受力结构采用3组加强贝雷梁形式，其中腹板下有4片贝雷梁为一组，底板下有3片贝雷梁为一组设置，贝雷梁支点设置斜杆交叉处，支点距塔柱边为5.3m，贝雷梁除在托架位置处长为15m，其他位置长为24m；（4）贝雷梁上放置I10a，间距按60cm布置，在横梁腹板和隔梁处，I10a加密30cm布置，部分I10a工字钢外伸两侧横梁宽度各1.5m，作为后期悬挑操作平台使用，I10a上安放10*10cm方木+15mm竹胶板作为底模体系；（5）上横梁内侧竖向模板结构形式采用15mm竹胶板+10cm方木竖肋@250cm+双拼[8背肋，对拉螺杆采用D20精轧钢；顶板下设纵横向间距0.9m满堂支架，支架顶设置0.9间距I10a工字钢，工字钢顶设置方木间距为30cm；
（6）上横梁混凝土方量大，本项目采用分层浇筑、阶梯补张的方式，即在浇筑过程中根据浇筑高度补张底板处预应力（按设计值的30%、50%、100%进行补张），确保施工过程安全；（7）通过“钢丝绳+卷扬机”吊挂住底分配梁，拆除卸荷块与钢牛腿，然后将支架整体下放至0#、1#号块上；（8）高空安全防坠棚在上横梁施工之前，在第二道临时支撑上做防坠棚，防坠棚采用“I10+竹胶板+φ20mm钢筋+钢丝网”的形式；三、工艺流程及操作要点（1）工艺流程，主要包括以下步骤：S1：测量定位；S2：上横梁支撑体系塔设预压；S3：底模安装；S4：底板、腹板钢筋绑扎；S5：内、外侧模板安装；S6：检查验收；S7：第一层混凝土浇筑（浇筑高度2m）；S8：底板预应力施工（张拉至70%）；S9：支架搭设、顶板模板施工；S10：顶板钢筋绑扎；S11：第二层混凝土浇筑（浇筑高度4m）；S12：养护；S13：腹板、顶板预应力及底板二次预应力施工；S14：预应力孔道压浆；S15：支架拆除（整体下放）；（2）操作要点
①
上横梁支撑体系上横梁支撑体系上横梁采用“牛腿+卸荷块+分配梁+贝雷梁”的结构形式，主要受力结构采用3组贝雷梁形式，其中腹板下各有4片贝雷梁为一组，底板下有3片贝雷梁为一组；
②
牛腿按照方案尺寸进行型钢加工、并在地面进行牛腿架体整体焊接，采用塔吊将牛腿梁整体吊装至塔柱指定位置后安装精轧钢及钢棒，牛腿与预埋钢板之间进行满焊，同时检验牛腿梁是否满足要求；
③
卸荷块卸荷块由卸荷块1、卸荷块2和φ32精轧螺纹钢三部分组成，卸荷块1、卸荷块2钢板连接处采用满焊，之间采用点焊临时固结，通过精轧螺纹钢调节卸荷块的高度；
④
分配梁采用2H500*200型钢制作而成，在上横梁腹板下各设置一组施工托架，托架前端安置2H500*200横梁，用于搁置贝雷梁，支点位于贝雷梁斜杆交叉处，贝雷梁除在托架位置处长为15m，其他位置长为24m，24m长加强型贝雷片端头直抵到塔柱混凝土壁，（加强型贝雷片的阴阳头与混凝土接触位置需预埋钢板），抵消塔柱水平力；
⑤
贝雷梁加强型贝雷片在地面整体组装，贝雷片顶部增加一道、底部增加两道加强弦杆，采用双机抬吊法施工，先安装中间一组加强型贝雷片，再安装两侧加强型贝雷片，贝雷梁上放置I10a，间距按60cm布置，在横梁腹板和隔梁处，I10a加密30cm布置，I10a上安放10*10cm方木+15mm竹胶板作为底模体系；
⑥
起重设备根据项目总进度要求，及施工所需吊重荷载大小，选用两台性能良好的型号为QTZ125(ZJ6018)塔式起重机，该机为水平起重臂、小车变幅、上回转自升多用途塔机；额定起重功率为1250KNm，最大工作幅度40m，最大起升高度100
‑
110米（两塔机高度不一）；（3）上横梁结构尺寸上横梁长24m，宽6m，高9m，为单箱单室混凝土结构，宽6米，高6米，腹板壁厚0.6m，顶底板壁厚0.6m，中横隔板厚0.5m，顶底板设置16股、19股预应力钢束；（4）安全防护高空安全防坠棚在上横梁施工之前，在第二道临时支撑上做防坠棚，防坠棚采用“I10+竹胶板+φ20mm钢筋+钢丝网”的形式：
①
吊装I10工字钢分配梁至临时横撑底面，每一米布置一道；
②
吊装竹胶板至I10工字钢分配梁上，满铺；
③
吊装φ20mm钢筋及钢丝网，在两侧分配梁梁端焊接φ20mm钢筋作为防护护栏，周边用钢丝网围设；（5）混凝土浇筑施工上横梁混凝土分两次浇筑完成，第一次浇筑高度为2m，第二次浇筑高度为4m，混凝土浇筑利用地泵输送入模，整个浇筑顺序遵循分段、分层、对称的原则，先浇筑塔柱位置，再浇筑横梁位置；混凝土浇筑顺序：塔柱根部位置
→
箱室、隔梁腹板
→
箱室底板
→
箱室顶板，横梁节段对应塔柱位置浇筑方法同塔柱浇筑方法一样；横梁底板混凝土浇筑时先从腹板下料，底板混凝土不足部分利用输送泵直接浇筑；（6）预应力施工上横梁预应力束均设计为通长束，其布置位置主要为横梁腹板与底板、顶板相交处；其锚固点均设置在16节段塔柱外侧壁；上横梁第一层混凝土浇筑完成后，待强度达到设计强度的90%后，即先进行底板束预应力的张拉（张拉至30%），根据计算底板位置每束平均张拉力为2.52t，初张拉完成后，进行第二层混凝土浇筑，在浇筑过程中根据浇筑高度补张底板处预应力，使上部浇筑荷载能够更好的传递至两端塔柱，有效减少现浇支架的荷载，保证了高空施工的安全性；上横梁第二层混凝土浇筑完成后，待强度、弹性模量达到设计值的90%后，即进行预应力束的张拉，计算顶板位置每束平均张拉力为3.0t，张拉顺序为先中间后上下对称进行；（7）支架拆除上横梁全部施工完毕后，将支架予以拆除；由于上横梁混凝土已浇筑，三组贝雷梁位上横梁底部，操作空间有限，如果逐片拆除，
需现将贝雷梁滑移拖出横梁范围，操作十分困难且存在较大的风险；因此，项目部决定将三组贝雷梁焊接成整体，然后利用钢丝绳整体下放技术；进行支架拆除时，先将三组贝雷梁连接成整体，调整分配梁底部卸荷块的高度，使支架顶面脱离上横梁底部混凝土；然后通过四套下放系统（由卷扬机、垫梁、钢丝绳等组成），通过钢丝绳吊挂住底分配梁将支架整体抬升约2cm，拆除分配梁底部的卸荷块与钢牛腿；测量人员在施工平台上应同步观察上横梁支架是否水平，如发现未同步时应及时用对讲机呼叫指挥员进行对应的调整，待检查的各项指标符合要求后方可利用下放系统逐步下放，待下放1.5m后，对上横梁底面进行修补，修补完成后将支架整体下放至0#、1#号块上进行拆除；四、材料与设备（1）材料
①
施工用水：宜采用饮用水，当采用地表水或地下水时应现场取水样送检；
②
水泥：宜选择质量符合设计要求的普通硅酸盐类水泥，施工时所用水泥应与配合比设计时所用水泥品牌、标号一致，并按规定的频率抽样送检；
③
H型钢：采用强度为Q235、尺寸满足设计要求的H型钢；
④
细砂：采用含泥量不大于5%的细砂（粒径＜2mm）；现场设防雨、防潮水泥棚，堆砂场与地面间放置隔离布，砂不得直接堆放于地面上；
⑤
粗砂：选用有一定级配的砂砾和中粗砂等散体材料，最大粒径不得大于5cm；
⑥
紧固螺栓：物理力学指标、强度满足设计和规范要求高强螺栓；
⑦
钢管：采用尺寸符合设计要求、强度等级为Q235B的钢管；
⑧
钢板：采用尺寸、强度符合设计要求的钢板；
⑨
钢筋：选用直径、强度、性能满足设计要求的钢筋；（2）设备五、质量控制（1）工程质量控制标准本工法遵照执行的现行规范、规程、标准主要有：
①
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50
‑
2020）；
②
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205
‑
2001）；
③
《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80
‑
2016；
④
《钢结构焊接规范》（GB 50661
‑
2011）；
⑤
《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》（JGJ 276
‑
2012）；
⑥
《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》住建部［2018］37号令；
⑦
《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59
‑
2011）；
⑧
《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90
‑
2015）；
⑨
《低合金高强度结构钢》（GB/T1591
‑
2008）；（2）质量保证措施
①
前期施工准备质量保证措施1）施工前检验机具性能和施工工艺各项技术参数，并进行实际标定，有关技术参数及时提供给现场监理工程师，以作为控制现场施工质量的依据；2）严格按照规范要求进行现场测绘，并设置满足精度要求的固定坐标测试控制点；
3）严把材料关，对进场材料的物理力学指标进行现场复核、检测，严禁使用不满足质量要求的建筑材料，对存在锈蚀的钢筋或钢材进行除锈处理；4）应对现场施工技术方案进行详细的技术论证，召开专家论证会对技术难点进行探讨分析，确保现场施工技术方案内容全面、技术可行、经济合理；5）现场的控制点和主控线在使用前，必须经监理单位对现场的控制点和主控线进行复合并确认；
②
高塔大跨度上横梁施工质量保证措施1）上横梁施工前必须提前作好安全技术交底及现场口头交底，做到人人心中有数，事事按部就班；2）上横梁所用的钢筋必须具备材质报告及出厂合格证书，各种型号与设计相符；3）钢筋施工时应先按照设计图进行，保证钢筋位置符合设计及规范要求；4）钢筋分段施工必须保证相邻钢筋接头的错开长度，钢筋绑扎、焊接时搭接长度必须满足规范要求；5）钢筋施工时注意保护层厚度满足设计要求，避免出现钢筋露筋，从而形成钢筋腐蚀通道；6）确保预留孔道位置准确，为支架整体下放做准备；7）模板设计时必须仔细校核面板、内外肋材料的变形，控制模板变形在规范范围内；模板拉杆受力计算准确，材料选用合理，杜绝“爆模”现象发生；8）模板加工制作必须满足有关规范要求；9）模板安装时必须采取有效措施保证位置准确，模板支撑采取专用防腐塑料垫块；10）模板拉杆与预埋筋焊接必须满足规范要求，拉杆螺帽须拧紧；11）混凝土开盘前检查各准备工作是否全部就绪，如砂石料、水泥、人员、设备等等；12）用于浇筑混凝土的外加剂、骨料、水泥等需进行试验检测，通过实验确定最佳混凝土配合比，使其坍落度、粘稠度、初凝时间满足施工要求；同时为降低混凝土的水化热，除水泥应选用低热或中热水泥外，在不降低混凝土标号的前提下，进行配合比试验，优选混凝土配合比；13）混凝土振捣应分层逐点进行，防止漏振；14）两层混凝土之间的施工缝应认真处理并清理干净，防止出现夹层；15）对模板的准确安装定位，砼的搅拌、泵送入模、振捣、养护等工艺过程采取有效措施，加强控制；对现场管理人员和操作人员进行质量意识教育，做好每个关键工序的技术交底；通过保证各个工艺环节的工作质量来确保工程的质量；
③
上横梁模板、支架搭设质量保证措施1）模板吊装及转运：模板装转运过程中不得有尖锐的构件压在面板上或刮到面板上，以免面板刮伤损坏；吊装过程中注意对模板周边棱角的保护，不得破坏棱边棱角，以免模板拼缝处发生漏浆，装运时，模板起吊要均匀平衡受力，堆放平稳并进行固定，以免滑落；2）模板安装：模板安装时，拼缝均需粘贴双面胶止浆，但胶带边口必须平于接缝边口线（否则混凝土会出现嵌缝的缺陷）或统一稍底于边口线且胶带必须拉顺直，确保接缝顺直良好；
3）拉杆安装：对拉拉杆的长度要和断面尺寸一致，在外螺母上紧模板时必须安排人员在模板内侧检查模板内面断面尺寸，确保与设计尺寸相符；模板受拉后断面尺寸过小，则造成内撑杆向外的力过大，易造成面板局部发生凹陷，因此模板断面尺寸控制到位后上紧外螺母即可；拉杆过松则造成尺寸偏大，因此同样也要将丝口拧满为止；4）模板拆除：拆模和安装模板需安排同一批人员，以便于对模板保护；拆模时，模板起吊要平衡受力；在松拉杆时，各块模板需设置临时固定，以免模板突然倾斜或高空掉落；5）模板施工及存放保护
④
牛腿支架施工质量保证措施1）塔柱施工时，进行牛腿支撑预埋钢板的定位安装及预留精轧钢和钢棒预留孔，进行混凝土浇筑，同时拆除塔柱内侧模板；2）按照方案尺寸进行型钢加工、并在地面进行牛腿架体整体焊接（已在加工厂加工完成，并提供相应焊缝检测报告）；3）采用塔吊逐片进行牛腿梁的整体吊装，安装精轧钢及钢棒，并检验牛腿梁是否满足垂直度要求；4）牛腿安装完成...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，王生涛，王家启，杨庆，赵超，
申请(专利权)人：安徽省公路桥梁工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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