快速路河北大街斜拉桥钢主塔安装控制

摘要：本文介绍了天津快速路北横线河北大街立交斜拉桥，钢主塔现场安装过程中线位控制的分析。

关键词：斜拉桥 钢主塔 线位 安装控制

中图分类号：U448.27文献标识码： A

一、工程概况

河北大街立交斜拉桥设计为独塔斜拉塔梁固结结构形式。其具体跨径布置为145m+48m+42m，其中48m+42m为边跨范围，145m为主跨范围。本桥主墩基础（B18#）布置于子牙河南侧，主跨145米跨越子牙河主河槽，河中不设墩位以保证不影响子牙河的正常使用功能，边跨48米+42米位于红桥侧。

主塔在主梁结构以上部分高78米，倾角75度，主塔采用拱形塔，主梁从塔中穿过。上塔柱锚索区为钢箱梁结构，断面外形尺寸由5876mmx2500mm（塔脚段）渐变到3000mmx2500mm，钢箱梁钢板厚度为40mm，总重量约1500多t。钢塔根据设计要求分成40个钢梁段在工厂内加工制造，在试拼装合格后进行现场安装工作。主塔钢梁的安装顺序采用自下而上，高吨位吊车吊装，两侧塔柱同时施工。

二、钢主塔安装控制难点

钢塔自重较大高度较高，而且纵桥向呈75度角倾斜，横桥向为拱形结构给工程的施工带来很大难度。施工过程中钢塔每一节按设计坐标值精确就位后将钢塔梁之间用限位刀板满焊固定，塔梁间点焊牢固，再用4个50吨手拉葫芦分对称四点连接两节塔柱防止出现变位情况。定位牢固后按照既定的焊接工艺评定进行钢塔梁焊接。安装难点随着高度的增加塔柱线型曲率增大，原本精确定位的塔柱在重力作用下（顺桥向与横桥向都有倾斜）焊接变形使塔柱焊后坐标产生较大误差。塔柱横桥向因刚度较小而产生的挠度也严重影响塔柱线位。图1：

三、钢主塔安装控制方法

首先是采取横向支撑控制变形的方法，直接令塔柱与钢管支架固定连接，这样横向和纵向都将其约束。可是设计坐标是在钢塔自持的情况下的坐标，施加外力下全部完成塔柱拼装焊接后，撤去外力塔柱整体坐标都会发生变化。经过认真反复的探讨和研究，采用对塔柱横向支撑约束，横纵两个桥向改变定位坐标值加预纠偏量及焊接顺序利用焊接变形来达到坐标控制。图2：

采用横向支撑是由于横向（Y）约束是一个并不影响焊后线位的因素，塔柱开始是两个单塔柱分别进行安装，最后在塔顶合拢在一起形成拱形独塔。单独对每一个塔柱讲焊接完成后，撤销横向支撑整体坐标会发生变化，但两个塔柱合拢后互为支撑所以横向支撑并不影响焊后整体横向变形。支撑与塔柱接触处采用顶紧不焊接的形式，这样就避免了横向支撑对纵桥向的约束。横桥向支撑约束主要应对横向刚度小，挠度对钢塔柱线位影响。钢塔柱的的截面尺寸，横向是2.5米，纵桥向自下至上由5.876米渐变为3.0米。随塔柱增高曲率增大截面尺寸较小，重力作用下产生的挠度愈加明显，设计自持为截面尺寸较大的纵向。横向支撑设在钢塔柱的8#段12#段15#段和18#段见图3(支架为示意图)

图3：主桥钢塔结构

由于焊接变形对钢塔柱影响采取改变钢塔定位坐标值和焊接顺序来达到设计的坐标。1#至8#塔焊接顺序为先焊N2-1和N2-2，再焊N3-1和N3-2最后焊N1-1和N1-2（板号见图1）。每组四个人，一条焊缝由二个人从焊缝中间同时向两侧施焊，焊后的钢塔坐标值都控制在允许误差范围内。随着塔柱高度的增加塔柱线型曲率增大，安装到9#钢塔焊接完N2板测量得到的这节钢塔的坐标值发生的变化，较0#-8#塔柱测得的变化数值变大。倾斜度对焊接的影响变得明显而且影响会越来越大， N3板焊接完成时横向.纵向以及高程坐标误差已经接近最大允许值，最后采取改便焊接顺序利用焊接变形控制这节塔柱线位，先焊接N1-1，再焊接N1-2，这样完成焊接测量的结果误差已达到允许误差的最大值。10#钢塔的焊接顺序从开始焊接就做调整，这样才能使误差变小，避免误差的累积。安装10#钢塔时先焊N2-2和N3-1，再焊N1-1和N3-2最后焊N2-1和N1-2。并且坐标定位采取加预纠偏，（监控点位位于每节塔柱顶，具体点位见图2）A点和C点高程较设计高程增加10mm，上行塔向X轴正方向.Y轴正方向较设计坐标增加8mm,下行向X轴正方向较设计坐标增加8mm. 向Y轴负方向较设计坐标减8mm。

焊接完成后的坐标误差都在允许误差范围内，下行钢塔的坐标调整值根据倾斜方向也遵循此调整规律。随塔柱的增高各节调整值都有所增加，还考虑了上一节的焊后误差值制定下一节钢塔的定位坐标。施工中钢材坡口采用焊接变形较小的单V形坡口，焊接方式采用焊接变形相对较小的CO2气体保护焊施焊，同时根据环境温度.板厚.受力情况等因素确定焊前预热温度和预热范围，焊后即时进行保温，减少了焊接变形和缺陷的发生，减少了内部残余应力。采用这种施工工艺方案使钢塔安装定位的精度得到了保证。

合拢段的安装：钢塔第19段为钢塔安装的合拢段，由于重量太大吊装及施工难度较大，将此节钢塔分为19-1和19-2两段安装。19-1段钢塔在制作过程中两侧接口处预留了200mm长的加工余量，而且两侧各预留500mm范围内点焊，不进行焊接，作为调整部分。待上行18#钢梁和下行19-2安装完成后，用高精度全站仪测量每侧4个角点坐标，然后计算出合拢段钢梁各个板件的长度和角度，然后按照计算值进行合拢段调整和修口，保证了高空安装就位能够准确和曲线顺滑。

四 实施效果分析

经过现场施工质量控制和测量人员的密切配合，斜拉桥主塔柱已顺利吊装并焊接完成。拆除支架约束后对主塔线位复测，坐标偏差均在允许误差范围内，线形顺滑，效果极佳。这也证实了我们的控制方案是有效和成功的，并更好的保证了整个工程的施工质量。