蒋赣猷，贾利强，肖益新，韦苡松

(1.广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530200；2.广西欣港交通投资有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

1 工程概况

1.1 索塔结构形式

广西滨海公路龙门大桥是目前广西规划建设的最大跨径桥梁，大桥主桥为单跨吊悬索桥，主跨为1 098 m。索塔采用门式混凝土结构，塔高174 m，分30个节段进行浇筑。索塔设置上、下两道横梁，横梁均为实心矩形截面预应力混凝土结构。下横梁设置于索塔承台上，与塔身第1～2节同步施工；上横梁高12 m、宽4 m、长27.2 m，标高范围为154.400～166.400 m，与塔身第27～28节高度一致。

1.2 建设气象条件

桥位处多年平均风速为3.8 m/s，风速≥6级的大风日数多年平均为34 d，风速≥8级的大风日数多年平均为7 d。每年5～11月份受台风影响，其中7～9月台风较为集中。影响该地区的台风为2～4次/年。

2 总体施工顺序与效益分析

对于悬索桥索塔施工，塔梁同步施工与塔梁异步施工两种施工顺序均可行，但在施工质量、工期、工序转换等方面，两种施工顺序还是存在一些差别，其对比分析见表1。

表1 不同施工顺序优劣分析表

在施工质量方面，采取塔梁同步施工方式，能更好地将横梁与塔身结合，索塔能更快形成整体结构，结构内部受力均匀。但在同步施工的过程，需要对塔身液压爬模的模板进行开孔，进行预应力穿束，这对混凝土外观质量控制带来较大难度；采取塔梁异步施工方式，塔身与横梁混凝土龄期不同，需保证两者结合面质量，横梁与塔身钢筋在塔身截面断开，施工过程需严加把控钢筋连接质量以及预埋钢筋、波纹管定位精度，保证后续施工预应力施工质量及混凝土保护层满足要求。

在工期进度方面，采取塔梁同步施工方式，需要将横梁侧爬模系统进行拆除方可施工，在横梁施工完成后，重新将爬模组装完整方可继续施工后续的塔身节段；采取塔梁异步施工方式，则不需进行爬模拆装，也可提前封顶，不影响塔身施工进度。

在安全风险方面，采取塔梁同步施工方式，除了支架搭设的作业风险外，相对异步施工方式增加了液压爬模拆卸重装的作业风险，安全作业要求更高。

索塔施工进度要与锚碇施工进度协调，方可进行下一步猫道施工。塔梁同步施工方式影响索塔工期较长，且作业安全风险高，故龙门大桥上横梁采取先施工塔身再施工上横梁的异步施工工艺[1-2]。

3 上横梁支架设计

3.1 支架选择及结构形式

考虑上横梁施工高度达160 m，钢管支架方案搭设高度过高，故采用空中托架的形式[3-4]。由于索塔内腔采用钢圆筒作为内模，并且作为永久结构保留，为不破坏塔身内腔钢圆筒，故不采取贯通塔身的拉杆牛腿形式。最终采用在塔身上预埋钢板牛腿，在牛腿上搭设K型托架作为支撑。

本文采用文献[11]的三维压缩拐角实验模型, 进行了数值模拟, 压缩角度分别选择20°, 30°, 在纵向3条线上, 与实验测压结果进行了对比, 表明了三维楔的侧缘存在低压区, 数值模拟结果给出了较大的低压区范围. 通过对流场数值结果的进一步分析, 表明最低压力值发生在比实验结果更加靠近楔体的位置, 一个从楔体侧缘尖端发起的二次涡从此处掠过, 其抽吸作用是造成当地低压的主要原因. 这种绕过压缩拐角流动的侧面三维效应, 不论来流是层流还是湍流均未见前人述及. 此外, 数值结果表明在三维楔后缘处压力有所降低, 是由于楔体底部的低压通过边界层的亚声速区上传对上游的压力产生了影响.

图1 上横梁支架结构示意图(mm)

上横梁K型托架受力简明，托架共设置上下两层牛腿，下层牛腿采用与塔身固结的方式，上层牛腿采用简支梁方式进行搭设，支架刚度大且整体受力清晰。支架搭设高度达160 m，受风荷载影响大，因此在下牛腿处预埋钢板，将K型托架与塔身附着，增强托架稳定性。

3.2 支架有限元软件分析

采用Midas Civil有限元软件对上横梁K型托架进行受力分析，上横梁分两层进行浇筑，每层高6 m，托架承载荷载为上横梁第一层混凝土重量。按承载能力极限状态法对支架进行荷载组合，组合系数为：1.2×支架自重+1.2×第一层混凝土自重+1.4×施工荷载+1.1×风荷载。托架模型如图2所示，计算结果如表2所示。从图2和表2可知，托架结构各构件强度、刚度均满足要求。经模型计算，托架最不利工况屈曲模态特征值为16.5，大于计算要求最小值4，支架稳定性满足要求。

3.3 上横梁托架牛腿局部混凝土受力分析

上横梁K型托架在塔身上预埋牛腿，需对塔身混凝土进行局部承压计算。根据规范，配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力应按下列规定进行计算[6]：

图2 上横梁支架Midas模型云图

表2 托架主要构件计算结果汇总表

γ0Fld≤0.9(ηsβfcd+kρvβcorfsd)Aln

(1)

(2)

(3)

计算得出混凝土局部承压的最大承载力为1 796.63 kN，大于托架Midas Civil模型内支点的最大反力值1 633.3 kN，满足使用要求。

4 上横梁施工技术

4.1 支架安装施工

支架搭设时，安装顺序为：埋设预埋件→加工K型托架→作业平台安装→逐片安装K型托架→安装支架横联→安装楔形块→安装分配梁及模板。在塔身施工过程中，需根据施工图纸准确定位预埋件位置，安装后复核预埋件平面位置及标高，并设置局部加强钢筋网。

K型托架属于全钢结构，加工时需控制其变形，保证加工线型。故在托架加工过程设置胎座，并按先中间后两边的焊接次序施焊(断续焊接)，以此控制焊接变形。总成时，在相应的节点板架设加强劲板，保证节点处的受力稳固。在K型托架加工完成后，需对主要焊缝进行相应的无损检测。经检测，所有主要焊缝均满足设计使用要求。

K型托架采用索塔两侧塔式起重机进行安装，塔吊协同作业将K型托架逐片吊运至安装位置，在安装完成主要的K型托架片之后，于支架上焊接相应的横联及斜撑，加强支架的整体稳定性。

4.2 混凝土及预应力施工

空中支架为刚性支架，受力较为明确，故在钢筋施工前可不进行预压。但为了保证浇筑后混凝土成品与设

计线形一致，需在底模安装时设置预拱度，设置预拱度后方可进行后续钢筋及预应力施工。

钢筋及预应力施工过程中，需对塔身结合面处钢筋连接、预应力管道连接质量进行把控，保证断面上的钢筋安装质量满足要求，避免预应力管道安装不够精确、防护不够严密而导致的预应力施工问题出现。

混凝土浇筑施工单次浇筑方量达620 m3，采用两台9028型拖泵进行混凝土泵送浇筑，浇筑时应对称浇筑、均匀分层布料，以保证托架受力的合理性。此外，浇筑前应在托架的L/4、L/2、3L/4位置布设变形观测点，以检测托架变形与计算是否符合，保证施工过程中的安全性。经测量，混凝土浇筑过程监测点最大变形为8.8 mm，与主托架的计算变形基本一致。

4.3 支架拆除

上横梁托架拆除时，由于托架均在构件投影下方，故采用两台卷扬机逐片对托架进行拆除下放。在上横梁施工阶段，对应托架吊点处预留吊装钢丝绳通道。在上横梁浇筑完成后，索塔塔身及上横梁形成整体，可将上横梁下放的临时横撑进行拆除，清空托架并拆除作业障碍，随后逐片将托架缓慢下放至地面。

5 结语

本文以广西滨海公路龙门大桥为依托工程，通过塔梁同步施工与异步施工的效益对比，选择更符合项目要求的塔梁异步施工工艺。介绍了龙门大桥东索塔上横梁支架体系及结构特点，并采用有限元软件对上横梁托架进行分析计算，上横梁支架的强度、刚度及稳定性指标均满足设计及规范要求，论证了支架设计是可行的。支架安装及拆除施工时，需对支架加工、安装定位、过程监测等关键点严加把控。

目前，龙门大桥东索塔采用塔梁异步施工方式，已顺利完成塔身及上横梁施工任务，不影响索塔塔身主体工期，比塔梁同步施工节省工期约40 d，索塔与锚碇施工进度协调。通过现场监测数据，支架最大变形值为8.8 mm，验证了支架结构的稳定性及施工技术方案实施的可行性。