南京长江四桥桥塔钢拱梁结构的设计与施工

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1、南京长江四桥桥塔钢拱梁结构的设计与施工叶庆旱25南京长江四桥桥塔钢拱梁结构的设计与施工叶庆旱(中铁大桥局股份有限公司，湖北武汉430050)摘要：南京长江四桥主桥为主跨1418m的双塔三跨悬索桥，桥塔采用混合式结构形式，上横梁下设置钢拱梁，构造成拱门式造型，钢拱梁通过5根竖杆与上横梁连为一体，钢拱梁与塔柱之间设置钢拱梁定位埋件；钢拱梁(除拱脚段为钢箱混凝土外)、竖杆为钢结构，分别分5个节段和11个节段制作。为确保塔柱施工满足要求，通过计算确定了钢拱梁定位埋件的精度控制方案和施工措施(安装4道横撑)。总体施工顺序为上横梁一竖杆一钢拱梁。钢拱梁定位埋件定位

2、前，将上、下游塔柱采用锁定桁架(第三道横撑)锁定。竖杆及钢拱梁采取工厂制造、船运至现场、通过吊装系统安装就位的方案施工。关键词：悬索桥；桥塔；混合式结构；钢拱梁；竖杆；定位埋件；安装工艺中图分类号：U443．38文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)03—0025—051工程概况⑨⑩]南京长江四桥是南京市城市总体规划中“五桥⑨圈墙⑨一隧”过江通道之一，为南京绕城高速公路过江通道⑨22⑧_⑥；c3C2C5；⑨的重要组成部分，位于南京长江二桥下游约10km、⑧、、⑩处，距长江人海口约320km。主桥为主跨1418m一⑤一一一C4一、杆：⑥：

3、的双塔j跨悬索桥，按高速公路标准双向6车道设a⑨；c4a、⑨。：、●计，设计速度100km／h。该桥桥塔采用混合式结构C⑥；，⑥⑥j：：一形式，本文以北桥塔为例介绍桥塔设计和施工要点。⑩④；⑧、／itl：．卸⑩2桥塔结构设计＼拱梁A3／＼、：桥塔采用混合式结构形式，上横梁下设置钢拱t，／塔柱分节浇筑线梁，构造成拱门式造型，钢拱梁拱脚距承台顶面高(a)总体(b)拱门式造型结构单位：m168．8m，钢拱梁通过5根竖杆与上横梁连为一体，图1桥塔结构示意主梁以下设1道下横梁l】]，桥塔高225．1m。塔柱钢拱梁上的竖杆采用箱形截面，长2．0m、宽为钢筋混凝土结

4、构，上、下横梁为预应力混凝土结1．6m。竖杆共分11个节段，节段长1．8～15．3m，构，钢拱梁(拱脚段钢拱内填充混凝土)、竖杆为钢结最大吊重为31t。竖杆间及竖杆与钢拱梁问为栓构。桥塔结构示意如图1所示。接，竖杆上端锚固于上横梁。钢拱梁采用箱形截面，梁高4．2m，底宽3．6m，顶宽1．6m，顶面设竖杆连接座(见图2)。钢拱梁分5个节段，A1节段1个，A2和A3节段各23桥塔结构施工方案个，重量分别为22t、53．7t和4O．4t。原设计钢拱梁共分5个节段且需单独吊装，施钢拱梁与塔柱之间设置钢拱梁定位埋件(见图工顺序为钢拱梁一上横梁一竖杆。该设计方案需

5、要3)，定位埋件平面尺寸为8．969m×3．948m，分22个必要条件：一是适应高空(距水面高约200m)个节段预制和安装，单个节段重11．7t。钢拱梁A3和大吨位(A2段重53．7t)的起吊设备；二是需要搭节段端板与定位埋件之间设置预应力钢束，钢束穿设超高(高17om)的钢拱梁承重支架。该方案造成过塔柱相应位置处的横隔板，张拉后将钢拱梁拱脚钢拱梁高空、多接头作业以及竖杆需“喂”人钢拱梁与塔柱形成刚性连接。与上横梁之间间隙的施工局面，操作难度大、安全隐收稿日期：2014—0l—O3作者简介：叶庆旱(1978一)，男，高级工程师，2001年毕业于同济大学

6、交通土建专业，工学学士(E—mail：yqh—mr@163．corn)。26世界桥梁2014，42(3)案是在两幅塔柱之间、毗邻定位埋件所在节段的前一节段安装水平锁定桁架，然后安装定位埋件。由于塔柱爬模结构与锁定桁架空间位置存在冲突，故该方案无法实施。经研究，采取了降低锁定桁架高度并与横撑设计综合成一体的措施。同时，由于改变了原设计的钢拱梁、上横梁、竖杆的安装顺序，其组合结构各构件的力学行为及部分构造细节也需调整。因此，建立了计算模型模拟后续施工全过程。4．1．1有限元计算及精度控制方案模拟计算中考虑了各种工况，并结合钢拱梁制造尺寸、温差及塔柱预偏值等

7、施工控制因素，对塔柱及定位埋件位置进行了预偏设置。考虑钢拱梁拱脚定位埋件处9m高度范围内塔柱横桥向转角的影响可以忽略，因此选择拱脚底+174．3m标高处的单位：into塔柱水平位移作为预偏参照值]。通过建立下横梁图2钢拱梁及竖杆连接座横截面以上部分的塔柱模型，分析在塔柱施工过程中其内、l一1外缘应力的变化情况，得到横撑施工控制要素，并最终确保塔柱施工内力和线形满足要求。经计算，塔柱施工过程中，其根部内、外缘最大压应力分别为4．6MPa和4．2MPa，其与上横梁内、外缘最大拉应／力分别为0．1MPa和0．3MPa，塔柱应力水平均满足规范要求]。计算确定的

8、塔柱施工控制要素／oOoO．．oooO如下。(1)在考虑了钢拱梁拱脚以上56．3m悬臂塔柱施工