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摘要：在我国，钢索塔结构在斜拉桥中已被广泛应用。然而，特大型钢索塔桥梁的成功实施还面临着一系列的重大技术难题的挑战，其中钢索塔结构安装过程中如何安全提升就是关键一环，因此有必要对钢索塔结构提升施工技术展开研究。

现以陕西省韩城市太史大街西延桥梁建设工程为研究对象，该项目作为一座特大综合型桥梁，施工包含湿陷性黄土地基处理、高大桥墩施工、超高墩提梁架梁、弯桥超高线型控制等重点内容，桥梁主塔高117.5米，重2100吨，为当前国内最高、最大的钢索塔，采用“卧式拼装、整体竖转”方式施工，面临着钢拱塔转体提升和大跨度钢箱梁悬臂拼装等重大技术难点。本项目项目采用建模分析、空间放样、仿真计算等手段，创造性提出在拱塔内侧设置提升塔架，在拱脚设置滑移轨道，利用顶升牵引装置实现主塔内侧提升，提升重量和塔身高度均创国内同类项目之最，其中塔内提升方式属于国内首创。

结果表明，此次施工采用卧式拼装，边提边转的方式，这一技术方案成功的实施和应用，符合韩城市太史大街西延桥梁工程钢索塔整体提升施工要求，顺利实现了大桥主塔竖转，各项监测数据显示正常，钢索塔提升主控工程重大节点成功完成。这些研究成果的取得必将促进钢索塔结构建造技术的重大突破，为进一步提升国内在钢索塔结构桥梁工程设计施工制造能力提供重要参考。

关键词：桥梁工程     钢索塔提升    塔架安装

0  引言

近年来，随着科学技术的快速发展和基础设施建设施工技术的不断完善，我国的大江大河上先后建起了如江苏苏通大桥、南京长江第三大桥、安庆长江大桥、港珠澳大桥等大跨径特大型桥梁。并且随着桥梁技术的不断创新，桥梁的建造也越来越向新技术、新材料和新工艺方向发展。桥梁大跨径的雄伟姿态和流线型的优美展示，表明了人们认识自然和征服自然的美好愿望。桥梁不但在交通主干网的规划和设计中扮演着重要角色，也作为一个城市景观和标志性的建筑，美化着人们的生活环境。

当今，大跨径特大型桥梁以斜拉桥为主，由于斜拉桥良好的力学性能、建造相对经济、景观优美，已成为大跨径桥梁建设中最有竞争力的桥型。斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔是斜拉桥的基本承重构件和重要组成部分，以承压为主，不但承受自重及通过斜拉索传递来的主梁桥面体系的重量，还要承受由桥面体系竖向荷载和水平荷载而引起的巨大弯矩。因此，通常根据索塔的结构特点、结合施工现场实际情况，对于不同的施工阶段，在不同的施工部位建立相应的施工控制措施。本文以陕西省韩城市太史大街西延桥梁建设工程为背景，研究该大桥景观桥钢索塔阶段施工，为钢索塔整体提升提供安全可靠的保障。

1  工程概况

韩城市太史大街西延桥梁建设工程西起象山森林公园停车场，东至巍山路交叉口（不含跨铁路段），全长约1.47km。景观大桥为跨径108+128m的独塔双索面钢拱钢梁斜拉桥。

索塔采用拱形塔，全塔采用钢结构，塔高为117.5m，桥面以上塔高76.5m，桥面以下为41m。索塔截面尺寸纵桥向由拱脚向拱顶逐渐变化，拱脚截面尺寸为 6000mm（纵桥向）×5312mm（横桥向），拱顶截面尺寸为3500mm（纵桥向）×4000mm（横桥向）。竖向采用板肋加劲，沿拱轴线每隔 2000～3000mm（高度方向）设置一道横隔板，横隔板板厚16～25mm。索塔采用箱型截面，壁板厚 25～35 mm。主梁采用双边箱截面，道路中心线处梁高2500mm，顶板宽24600mm，桥面板厚16mm。主梁标准节段长为10000mm，在锚索位置布置一道主横梁。在两道主横梁之间布置两道次横梁，主横梁与次横梁间距为 3300mm，次横梁之间间距3400mm。

2  钢索塔提升总体介绍

2.1 钢索塔提升施工

主塔提升重量约2100t，采用边提升，边转体的方式施工。在主塔约70m处设置锚固横梁，并设置6台560t 提升油缸。在塔底设置4条滑移轨道，并设置8台100t牵引油缸。在主塔承台中间设置4个82m高，4m×4m 塔架作为提升支架。顺桥向设置4组缆风绳，每组缆风绳设置2台200t油缸。

2.2 钢索塔提升施工难点

2.2.1拱塔转体重量大2100t，竖直90 度转体，为目前同类型转体施工之最国内类似钢索塔转体施工对比如下所示：

2.2.2采用边提边转的施工工艺，提升—牵引同步控制难度高

根据上述模型可知，在A点沿水平方向运动之后，B点沿竖直方向移动，且具有一定的数学关系。假设，A点水平前移X，B点竖直提升Y。

运动轨迹分析如下  （71370 - x）2    （2919 + y）2    = 714302

根据上述分析可得到，X与Y位移的关系;那么其竖向提升速度与水平提升速度的关系与其位移关系相同（位移对时间的导数），为一圆弧曲线，关系较为复杂，很难通过常规的线性控制方法进行模拟分析。通过对X，Y行走位移的离散化分析，制定合适的控制策略，确保竖向提升与水平牵引的同步。

2.3.3 提升拱塔高度非常高，为降低提升塔架高度，在提升过程中，缆风绳与提升拱塔干涉。因此需要在提升过程中，更换一次缆风绳，给提升施工带来了很多大的风险。

2.4钢索塔施工重点

2.4.1：提升设备的同步控制

提升假梁刚度较大，布置了6 台提升设备;

两侧提升设备之间必须保证位移同步，否则会导致钢索塔两侧提升力差异过大，位移偏差不大于1cm。

2.4.2：提升油缸与水平油缸之间的配合作业

在提升过程前段，通过前水平油缸的配合作业，克服滑靴的水平摩擦力;

在滑靴过临界点时，通过后水平油缸来克服由于重心偏差导致的钢塔;

竖向提升速度与水平牵引速度之间必须与运行的几何轨迹相匹配。

2.4.3：就位调整精度高

超提之后需要进行带载下降;

就位过程需要精确调整各点位移，并且能控制好各点提升力防止超载。

3  塔架及临时结构安装

3.1 提升塔架基础

提升塔架采用桩基础，对应塔架立柱位置布置16根直径 1m钻孔灌注桩，承台厚度1.5m，单桩承载力约 400t。

3.2提升塔架

提升塔架采用4mX4m格构式塔架，共4组，79.5m高，标准段高度6m，顶节高8.5m，底节高6m。立杆截面HW428X407X20X35，斜腹杆截面d159X8，直腹杆截面双拼槽16a。4组塔架横桥向间距13m，顺桥向间距14m，整体偏侧1m，为锚梁在提升过程中预留空间。顺桥向设置4组缆风（至少2组同时工作），横桥向设置3道联系桁架，保证塔架在侧向力作用下的稳定。

3.3提升大梁

提升梁架设在塔架顶部，单侧设置3台560t提升油缸，采用H截面 4560X1000X30X50。提升梁之间采用 6道圆管斜撑保证侧向稳定。3台油缸放在同一垫梁上部，垫梁截面采用1300X1750X30X30。

3.4提升锚梁

锚梁作为钢绞线锚固结构，顶面离承台 69.65m，提升时随钢索塔旋转。中间 21.4m利用原钢索塔横梁，两侧通过变截面段与钢索塔焊接。

3.5水平牵引滑靴结构

在提升段钢索塔底部侧面焊接直径1.2m圆管作为滚轴，在对应两条轨道上设置滑靴底座。提升时滚轴在滑靴底座上转动，滑靴底座沿轨道移动。

3.6滑移轨道梁基础

轨道梁为滑靴下部支撑点，轨道梁采用双拼 HM488X300截面，共4条，下部设置3m宽条形基础。轨道跨承台位置另设桁架。

3.7缆风及缆风基础

作为塔架抗水平力的主要承载结构，缆风绳 需要新制锚碇，其余缆风绳锚固在原结构承台位置，由于钢索塔为拱形结构，转体时会与缆风绳干涉，在转体过程中，缆风绳之间需要做一次受力转换。

4  钢索塔提升施工

4.1 提升点布置

提升时布置2个提升点，每个提升点布置3台560t油缸，共6台560t油缸。

4.2 提升施工流程

4.2.1  安装承台锚点、锚碇、滑移轨道、塔架基础，卧拼钢索塔。

4.2.2  钢索塔卧拼完成后，安装塔架，过程中不需要另做抗风措施，只需设临时缆 风辅助塔架安装。

4.2.3  提升塔架、及塔顶设备吊装完成。

4.2.4  挂缆风绳，穿提升油缸和水平油缸钢绞线。

4.2.5  预紧缆风绳 1/3，调试系统正常后选择无风天气准备提升施工。

4.2.6  提升约 22m，预紧缆风绳 2/4。

4.2.7  拆除缆风绳 1/3。

4.2.8  水平油缸停止工作，靠提升油缸钢绞线倾斜使钢索塔向前移动。

4.2.9  提升到滑靴离轴线约 6m 位置时，后部采用卷扬机带紧，共需要水平力约 75t。

4.2.10 滑靴到中心点，此时钢绞线为最短，提升油缸承受全部竖向力，墩侧卷扬机带紧（水平力 75t）。

4.2.11 提升油缸保持提升力，水平卷扬机带紧，缓慢调整主塔到竖直状态，此时主塔上下部间隙 362mm，滑靴与轨道脱空 112mm。

4.2.12 设置HM488X300、HN400X150作为导向结构。导向安装好以后，割除内侧滑靴限位，拆除滑靴反扣，使滑靴回落到轨道梁上，从外侧拆除滑靴底座。

4.2.13 下放 362mm，上部用调整缆风调整主塔垂直度，下部用千斤顶调整对口，完成对位焊接。

4.2.14 横梁安装。

4.2.15 锚梁下放，重新开坡口;二次下放，焊接横梁拆除临时结构，完成安装。

5整体提升质量控制

5.1 整体提升工装构件安装质量控制措施

整体提升工装设备的安装按照钢结构施工质量验收规范中构件安装精度要求执行，对于特殊节点焊接必要时进行超声波探伤。

5.2 整体提升对位精度控制措施

提升到位后，采用卡板进行导向，使提升段与塔脚精确对位;待主塔焊接完成后进行分级卸载。

5.3 整体提升工装安装精度要求

提升合拢点允许偏2.0mm;各提升点压力偏差小于10%;塔架顶部偏位小于100mm。

6  结语

本文结合韩城市太史大街西延桥梁建设工程现场施工情况，重点介绍了本大桥钢索塔提升施工内容，融入了信息化、智能化、安全监控及人性化设计等先进技术，具有一定的前瞻性和技术领先水平。韩城太史大街西延桥主塔竖转施工的顺利完成，积累了丰富的大型大重量预制构件吊装经验，将为其他类似工程提供有益的参考;而且在建筑美学、环境保护和可持续性发展也为钢索塔结构桥梁工程建设成为重要指标。

参考文献

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[2]戴永宁编.南京长江第三大桥钢索塔技术.北京：人民交通出版社，2005.

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[5]向中富，桥梁施工控制技术，北京.人民交通出版社，2003.7