总436期
2017年舍22期（8月上）
南洞庭湖特大桥索塔下横梁施工工艺研究
曹阳
(湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南长沙410000.)
摘要：南洞庭湖特大桥桥塔为花瓶式主塔，其下横梁高6m，宽7.5m，跨度为30.087m，姐形空心截面，.壁厚lm，距承台顶
面高度为30左右*混凝土总方童为865方，分两次进行浇筑，单次浇筑方量势432.5方
mV
下横粱跨越度宽，_混凝土荷载大，
距承台面高，具有成.险大难度高的特点。施工时，通过精心设计承力支架、利用第一县已浇横梁临时预应力体系，承受第 二房横梁邀凝土施工荷载、下塔柱塔肢间设置内顶外拉等一系列的措施及方法，确保了横梁的施工安全及质壹。
关键词：南洞.處湖特大桥；主塔下横梁；高空落地承力支架；预应力张拉；内顶外拉 中图分类号：U448 文献标识码：A
〇引言
作为斜拉桥主塔主承力构件的下横梁，具有跨度大、 混凝土浇筑荷载重、支架高的特点。同时，对于花瓶形主 ±答，横梁荷载对警倾斜式的下塔柱，易于产生附加弯矩而 造成塔柱根部开裂。a此，如何确保横梁的施工安全及质 量是塔柱施工过程中重要的控制难点。
南洞庭湖特大桥主桥下横梁通过精心设计承力支架、 利用第^墓b浇横梁临时预座力体系，承受第二雇横梁混 凝土施工荷载、下塔柱塔肢间设置内顶外拉等一系列的措 施及方法，确保了横梁的施工安全及质量，取得了良好的 实施效果[1]。
支架搭设完成后，分两次饶筑下横梁混凝土，分层施
工度为3.toi+3.0m,寧次绕筑方量为43.2.5方，第一眞下 横梁养生待强后，对部分底板结构索进行临时张拉，以形 成有效的预应力结构体系，来承受横梁的第二烏混凝土荷 载。具体见图3。
1工程概况
南洞庭湖特大桥主桥为181.95m+45Qm+181.95m双塔 斜拉桥，4桥结构型式为欢塔双索面斜拉桥，主桥索塔高 度分别为154.298m (南县岸挢塔）和159.798m (益阳岸桥 塔），下塔柱向外1 : 5斜坡，设下、中、上三道横梁，结 构具体见图1。
边跨18195 ..
中跨45D00
.
.
边跨18195
图1南洞庭湖特大桥主桥布置图
_塔下横粱高6m，宽7.5m，采用矩形空:心截面，壁厚
lm,距承台顶30m左右.9领应力采域15—19钢绞线，顶板
图3下横梁施工照片
布置T一层，底板布置了4层，共46束。真体见图2。
下横梁采用在承台顶搭设落地钢管+贝霄架的高空支架 进行ttl。
2精心设计支架，确保整体施工安全
下横梁支架1?部采用钢管桩+贝雷梁支架体系。支架
下部采用屮820mm钢管桩，纵桥向3.25m,横桥向6m;桩
收稿日期：2017-07-1$作者简介：曹阳（1977—），男，工.程师，主要研宪方向为桥梁施工技术》
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顶横梁为2145b®字钢；对应钢管粧ii部设置3排组合贝雷 梁，其中纵桥向外侧布置三拼组合，中间」排为两拼组 合；纵向底部分布梁为I36b，间距75cm布亶r横向分配梁
[32b布置间距实心区和空心:区分别采用42cm和cm间距布置；面板厚度为6mm。具体见图4。
图4下横梁支架结构图
支架按《公路桥涵设计通用规范》( JTG D60— 2015),采用概率论的方法进行设计。设计时，为降低支 架搭设难度、减少施工用材，其仅考虑承受下横梁第一层 荷载。
同时，考虑到其作为施工临时结构，施X安装精度、 现场焊接质量相对于永久结构较差，因此，在规范规定采 用荷载分项系数的基础上，为确保结构安全，支架主要构 架仍留有一定的安全储备p]。
支架设计时，通过midas civil整体建模行进分析计算， 其应力计算分析见图5、整体稳定性分析见图6。
具体计算结果见表1。
表1下横梁支架主要构件计算结果统计表
项目计算值允许值
cp 820钢管桩
(MPa)
63215
贝雷架(MPa)230310
横向分配工字 钢（MPa)
24215
扰度 稳定系数15
(mm )
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经过对计算分析，下横梁支架的强度刚度及稳定性均 满足规范要求，并留有足够的安全储备。
横梁支架均为型钢焊接结构，立柱支撑在承台或塔柱 混凝土上，基础基本没有沉降，考虑设计预拱的要求，下
横梁支架设置15mm预拱度，按拋物线设置。
3临时张拉预应力施工
临时张拉横梁第^层混凝泰中的部分预应力，形成有 效预应力体系，以承受第二篇横梁混凝土施工荷载，防止 混凝土开裂，降低了工程造价。
以往，考虑采用支架承受横梁第1蠢混凝土荷载，这
图5下横梁支架分析图
种方法不仅施工支架《材大、安装难度高，麗 在第^屬混 凝土浇筑后，由于未张拉任何预应力，横梁在自身收缩变 形及承受第二层混凝土荷载的情况下，极易发生开裂。因 此，其安全、质量风险极高1
南洞庭湖特大桥主塔在下横梁第一M■混凝土施:£完成 后，临时张拉下横梁部分结构预应力，利用其形成的临时 预应力体系，承受第二樣混凝土荷载。有效防ill了裂纹的 产生，降低支架的材料用量及施工难度，确保了施i的安 全及质量。
临时预应力张拉时，由于下横梁只浇筑了第一肩混
图6下横梁支架稳定性分析图
凝ds,截商:上尚未形成封闭的$心矩形截面，截面抵抗矩
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较低，如预应力张拉过大，会造成下横梁混凝土第w层因 反向弯矩开裂；如张拉的预应力过小，则会造成下横梁第 一层承载力不足，使其在横梁第二焉混凝土&童荷载下开
裂。因此如何设定张拉的临时预应力是该方案的关键。
施工前，：X輕采用midas fea进行j两个：〇兄的分析, 具体工况情况见表2。
表2下横梁支架主要构件计算结果统计表
工况
计算内容
计算简图
下機梁第一次浇筑灌®土 fl® <»«厚>
张拉預应力 W产生的轴向力
下横梁第一层施 工
完
成
后
，张拉
h
临时预应力
下横梁#二次浇筑潘
*1 土自fi<38#
)
及相应的其他研较
r
^
下堪柱
张拉m应力
在上
工况一的基础 ，施加第二层 橫梁荷载
两产生的轱阎力
V
V
V V V V \\mTT
^
根据多次试算分析确定，在下横梁第一次浇筑混凝 土达到75%设计强度后，交错张拉下横梁24束底板预应力 束中的12束，每束张拉控制力为设计张拉力的60%，共计 2671.9t。采用这种方案的预应力张拉，可确保第一崖横梁 混凝土拉应力控制在合理范围内，有效预防裂纹的出现。 其具体分析情况见图7、图8。
表3下横梁第一层混凝土最大应力结果统计表（工况二时)项目计算值允许值
横梁最大拉应力
(MPa)0.651.42
横梁最大压应力
(MPa)0.2618.3
扰度（mm)
3.9
魅_混_凝土強度允龍按丧值得7S%考虑，
下横梁施3：凳成后，未发现任何裂纹，实测桡度小f计算 值。具体见图^
图7应力计算结果ttlpa)
图9下横梁施工完成照片
4在下塔柱两塔肢间设置“内顶外拉”措施，降低塔
柱根部拉应力水平，防止开裂
图8变形计算结果（_)
南洞庭湖大桥下塔柱为外倾式结构，其倾斜率达到1 : 5,在自身重量及下横梁混凝土荷载作用下，根部内表面拉 应力容易超过允许值，致使混凝土开裂。
同时，由于^下横梁部分混凝土荷载直接作用在下塔
计算结果见表3。
按以上设置进行临时预座力的张拉，实际施工时，
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柱上s在其垂:寛力的作用下:，,下横梁会向两侧发生7jC平位 移，该位移会给下横梁支架顶部的水平贝雷架造成附加拉 应力，造成贝雷架的应力值增大，带来不安全因素。
考虑以上原因，实际施工时，在下塔柱两塔肢间，设 置“内顶外拉n装置《其体见图10。
应力图（¥)
(无拉应力，最大拉运力〇-53Mpa>
位移图（mm)
(最大拉应力0.35mm)
图11内顶外拉计算分析图
柱根部进行检查，未发现任何裂纹。
6实施效果及结论
南洞庭湖大桥索塔下横梁通过精心设计承力支架、利
“外拉”翬通过在两塔柱之间设置通过16裉直释15.2的 钢绞线，合计预张拉60t力来实现。该外拉预应力可有效抵 消混凝土自重在塔柱根部产生弯矩，确保塔柱根部在下横 梁施工过程中产生的拉应力处于可控范围内，杜绝其因拉 塵力超标而发.生开裂。并且，通过在两塔肢间的预拉力， 有效地避免塔肢间向外侧的水平位移，防止了贝雷架水平 附加拉应力的产虛s“内顶”主要指在塔肢间设置两根9 630 x 8mm支撑钢 管粧。该支撑钢管粧可防止在临时预应力的作用下，塔肢 根部外侧拉应力过大的而产生开裂，及防止下塔柱顶端向 内侧位移。其计算分析见图11。
施工时，在支架贝霄架安装前，先安装内部支撑钢管 粧，再张拉外部临时预应力。横梁施工完成后，通过对塔
用第一层已浇横梁临时预应力体系，承受第二层横梁混凝 土施工荷载、下塔柱塔肢间设置内顶外拉等一系列的措施 及方法，避免了裂纹的发生，降低程造价，取得了良
好的虜量、安全及经济效果。
参考文献
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.(锔辑：赵艳).
(上接第83页）
(2)新做桥面铺装：为增加桥梁荷载储备，采用5cm 衡青混凝土+SBS防水层 + 12cmCL40高强轻骨料混凝土 „混 凝土桥面铺装屬專谟寶间距为10 乂 10cmHRB400级钢筋网。
(3 )下部结构基本完好不影响使用，其中4号桥墩盖 梁需凿除后重建。
(4 )全桥重新设置防撞护栏、桥梁支座。
(5)
号桥墩处伸缩缝。
(6) 更换全桥泄水管，共计36个。
(7)
防水混凝土，新建桥梁上部空心板高度为80cm，挢面铺装为 5 cm沥青混凝土+12cmCL40裔裁轻骨料混凝土。新旧桥面高 度相差7cm，为防止跳车发生，桥两端道路各设置20m长渐变 段，与旧路渐变接顺。施工时需将旧路结构层铣刨〇~ 7cm， 桥头顺接段采用7cm沥青混凝土，.其面积为480m2。
用功能和延长使用寿命，并提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通行能力。桥梁维修加固时，应以不更改厚有建筑形式为原则，H有在复杂情况下，才能更改其结构。
参考文献：
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旧桥上部桑心板高度为75cm，桥面铺装为15cmC40 标准：JTG/TH21 — 2011[_S].北京：人.民交通出版社，
2011
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D_60—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.
t编辑.赵艳）
5结语
桥梁维修加固设计可以恢复原有桥梁建筑物的整体使
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