【文章內(nèi)容簡介】 、隨著塔柱高度的增加，腳手架的搭設(shè)會(huì)更加麻煩，而且在風(fēng)力的影響下，施工安全度也大大下降；(3)、施工中需要設(shè)置水平穩(wěn)定析架及塔吊、電梯附墻支架，這將與滿堂腳手架鋼管發(fā)生沖突，使其操作產(chǎn)生困難；(4)、滿堂支架屬于被動(dòng)支架，它本身存在很大的彈性、非彈性變形，無法克服塔柱施工過程中自重和施工荷載引起的附加內(nèi)力。由于以上原因，這種方法一般用于水平力小、不太高的下塔柱施工。第二種方法是采用橫向鋼管支撐。此方法，可用幾道直徑較大的橫向鋼管支撐作為主塔施工臨時(shí)撐桿。在塔柱施工過程中有一定分隔高度，與塔柱臨時(shí)固結(jié)在一起形成框架，增強(qiáng)塔柱施工過程中的橫橋向的穩(wěn)定性和安全性，保證結(jié)構(gòu)的線形與應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求，且鋼管本身具有很好的橫向剛度，又能作為塔吊和電梯的附墻，同時(shí)在安裝橫向的鋼管橫撐時(shí)，可利用本身較大剛度和強(qiáng)度用千斤頂對塔柱內(nèi)側(cè)施力變被動(dòng)支撐為主動(dòng)支撐，完全克服了塔柱施工過程中自重和施工荷載而引起的附加應(yīng)力的積累。因17而采用橫撐是較為簡潔而又行之有效的方案。主動(dòng)橫撐的設(shè)計(jì)包括橫撐支撐位置、主動(dòng)力和橫撐結(jié)構(gòu)的選定。 橫撐支撐位置確定的原則和方法由于塔柱根部混凝土截面應(yīng)力控制是整個(gè)塔柱施工方案設(shè)計(jì)中的控制關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)塔柱根部在懸臂澆注過程中自重、溫度、收縮徐變、支撐主動(dòng)力、施工荷載作用下不產(chǎn)生裂縫(應(yīng)留有安全儲(chǔ)備) 的最大懸臂高度再扣除一定的高度( 主要考慮爬模工作空間并結(jié)合塔吊和電梯附墻位置) 來確定橫撐位置。對于傾斜度較小的斜塔柱，則應(yīng)綜合考慮施工中的穩(wěn)定性、安全性以及便利性，確定主動(dòng)橫撐的位置。圖 31 橫撐計(jì)算圖示1)第一道橫撐位置確定(如圖 31)σ=M*y/JN/A≤R 1K (31)h=H△ (32)式中：σ：塔柱根部受拉邊緣混凝土的計(jì)算應(yīng)力；18M：第一道橫撐施加前塔柱根部高度計(jì)算范圍 H 內(nèi)的索塔自重和施工荷載在根部產(chǎn)生的彎矩；J：塔柱根部截面慣性矩；y：塔柱根部截面中性軸到受拉邊緣的距離：N：第一道橫撐施加前塔柱根部高度計(jì)算范圍 H 內(nèi)的索塔自重和施工荷載在根部產(chǎn)生的軸力；A：塔柱根部截面面積；R1：澆注到 H 高度對塔柱根部混凝土預(yù)期標(biāo)號(hào)的極限拉應(yīng)力；K：安全系數(shù)；h：橫撐高度；△：扣除高度值。2)其他橫撐位置確定由于安裝好第一道橫撐后，其與懸臂狀態(tài)的塔柱構(gòu)成一個(gè)框架。第一道橫撐上部新澆注塔柱的自重對第一道橫撐位置中塔柱混凝土截面的影響明顯，而對塔柱根部截面應(yīng)力影響較小，因而，可以對第一道橫撐位置處塔柱混凝土截面進(jìn)行應(yīng)力控制以確定第二道橫撐的位置高度。依此類推，確定其他橫撐的位置，自至塔柱澆注完畢。針對武漢市黃浦大街金橋大道快速通道跨京廣鐵路斜拉橋索塔，按照以上原則，同時(shí)考慮中塔柱施工時(shí)的穩(wěn)定性，在中塔柱設(shè)置 6 道主動(dòng)水平橫撐。設(shè)置位置分別為：，， ，(此為實(shí)際高程值)。結(jié)構(gòu)的橫橋向控制拉應(yīng)力按 ，壓應(yīng)力按 MPa。如圖 32 所示。19圖 32 所示 水平橫撐主動(dòng)力的確定方法橫撐位置確定以后，主動(dòng)施力的大小成為控制施工過程應(yīng)力的關(guān)鍵，力小達(dá)不到預(yù)期的效果，力大則過猶不及，甚至?xí)绊懰w線形，因此水平撐力太大太小都難以保證控制口標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。一般對變形和內(nèi)力進(jìn)行雙控，在滿足塔柱各截面受力要求的同時(shí)確保塔柱線形，以設(shè)計(jì)單位提供的理想狀態(tài)下成塔(在施工過程中不產(chǎn)生不利施工附加內(nèi)力) 的內(nèi)力為參照，20保證塔柱完成后塔柱內(nèi)力與其盡可能接近。迭代法計(jì)算方法： （1）施工加載順序分階段計(jì)算自至成塔全過程；（2）根據(jù)計(jì)劃工期對應(yīng)施工階段計(jì)算區(qū)間溫差的影響；（3）對應(yīng)加載階段計(jì)算橫撐加壓荷載，計(jì)算中先按施加單位力(177。1000kN)計(jì)算；（4）計(jì)算從工往下逐道拆除橫撐，先按施加單位力(177。1000kN)代替解除約束來計(jì)算；（5）根據(jù)（3）的計(jì)算結(jié)果，分析以不同的壓力試算，即在單位力影響矩陣上加載；（6）根據(jù)⑤的計(jì)算結(jié)果與（1） 、 （2）的計(jì)算結(jié)果疊加，由此得出成塔時(shí)橫撐端的軸力；（7）將（6）計(jì)算得到的橫撐軸力與（4）的計(jì)算結(jié)合，解出各橫撐在拆除過程中的兩端軸力，并由此計(jì)算出拆除橫撐時(shí)塔柱各節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力；（8）將（6）和（7）的計(jì)算結(jié)果疊加，即得最終成塔時(shí)的內(nèi)力；（9）所得最終結(jié)果再按施工加載順序復(fù)算一遍，加工風(fēng)荷載等臨時(shí)荷載進(jìn)行復(fù)核；在武漢市黃浦大街金橋大道快速通道跨京廣鐵路斜拉橋索塔模型中，先按照 1000kN 的水平力進(jìn)行四個(gè)橫撐的水平力施加。、荷載（1） 結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重包括鋼筋混凝土自重、爬模結(jié)構(gòu)自重及臨時(shí)施工荷載。21主塔塔柱鋼筋混凝土容重為 。??爬模結(jié)構(gòu)自重及臨時(shí)施工荷載：70t/ 單側(cè)塔柱；（2） 溫度荷載按不考慮溫度荷載、升溫 20℃、降溫 20℃三種情況下分別計(jì)算塔柱及橫撐受力。?。?）預(yù)應(yīng)力荷載中橫梁與上橫梁施工均需預(yù)應(yīng)力張拉，預(yù)應(yīng)力束均采用 高強(qiáng)低松弛鋼絞線，其公稱抗拉強(qiáng)度 f=1860MPa,彈性模量 E=195GPa。上橫梁與下橫梁預(yù)應(yīng)力束錨下控制應(yīng)力 。??（4） 風(fēng)荷載金橋大道跨京廣鐵路斜拉橋處于城市市區(qū)，風(fēng)荷載對橫撐及塔柱受力影響較小，計(jì)算不考慮其參與荷載組合。、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算采用 MIDAS 軟件進(jìn)行施工階段分析計(jì)算，其中中塔柱施工第一道橫撐計(jì)算主動(dòng)對頂力為 251t，單個(gè)千斤頂對頂力為 ；第二道橫撐計(jì)算主動(dòng)對頂力為 92t,單個(gè)千斤頂對頂力為 23t，第三道橫撐計(jì)算主動(dòng)對頂力為131t,單個(gè)千斤頂對頂力為 。其中上塔柱施工第一道橫撐設(shè)計(jì)施工初始對頂力為 100t，單個(gè)千斤頂對頂力為 25t；上塔柱第二道橫撐設(shè)計(jì)施工初始對頂力為 98t,單個(gè)千斤頂對頂力為 ；上塔柱第三道橫撐設(shè)計(jì)施工初始對頂力為 84t,單個(gè)千斤頂對頂力為 21t。表 31 施工階段分析計(jì)算工況表22工況一 爬模施工完第 7 節(jié)段混凝土工況二 在第 7 節(jié)段頂安裝中塔柱第一道橫撐，并施加頂力 251t工況三 爬模施工完成第 8 和第 9 節(jié)段混凝土工況四 在第 9 節(jié)段頂安裝中塔柱第二道橫撐，并施加頂力 92t工況五 爬模施工完成第 11 節(jié)段工況六 安裝中塔柱第三道橫撐，并施加頂力 131t工況七 爬模施工完成第 113 節(jié)段工況八 安裝上塔柱第一道橫撐，并施加頂力 100t工況九 爬模繼續(xù)施工 14 節(jié)段混凝土工況十 施工中橫梁工況十一 張拉中橫梁預(yù)應(yīng)力鋼筋工況十二 爬模施工完成第 115 節(jié)段工況十三 安裝上塔柱第二道橫撐，并施加頂力 98t工況十四 爬模施工完成第 117 節(jié)段工況十五 安裝上塔柱第三道橫撐，并施加頂力 84t工況十六 爬模施工完成第 119 節(jié)段施工各階段圖見下圖所示(A1～G2 為整個(gè)塔柱施工應(yīng)力控制點(diǎn)即最不利截面的上邊緣與下邊緣對應(yīng)點(diǎn)）： 工況一 工況二 工況三 工況四A1 A2B1 B223 工況五 工況六 工況七 工況八 工況九 工況十（張拉預(yù)應(yīng)力）D1 D2C1 C224 工況十一 工況十二 工況十三 工況十四 E1 E2F1 F2G1 G225工況十五 工況十六 鋼管橫撐未考慮溫度荷載作用各階段的混凝土控制點(diǎn)應(yīng)力值通過整理，見下表所示：表 32 各工況下塔柱控制點(diǎn)應(yīng)力表塔柱控制點(diǎn)的混凝土應(yīng)力(MPa) 項(xiàng)目工況 Ａ1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2 E1 E2 F1 F2 G1 G2工況一 + —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——工況二 + —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——工況三 + + —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——工況四 + —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——工況五 + + —— —— —— —— —— —— —— ——工況六 + —— —— —— —— —— —— —— ——工況七 + —— —— —— —— —— ——工況八 + + —— —— —— —— —— ——工況九 + —— —— —— —— —— ——工況十 + —— —— —— —— —— ——工況十一 —— —— —— —— —— ——工況十二 + —— —— —— ——工況十三 + —— —— —— ——工況十四 + + —— ——工況十五 + + —— ——工況十六 0 + + 表中“+”為拉應(yīng)力， “”為壓應(yīng)力。表 33 各工況下塔柱頂部位移及鋼管內(nèi)力表水平位移（mm） 中塔柱橫撐單根鋼管壓力(t) 上塔柱橫撐單根鋼管壓力(t) 項(xiàng)目工況 塔柱頂端 橫撐 1 橫撐 2 橫撐 3 橫撐 1 橫撐 2 橫撐 3工況一 + —— —— —— —— —— ——工況二 —— —— —— —— ——工況三 + —— —— —— —— ——工況四 + —— —— —— ——工況五 + —— —— —— ——工況六 + —— —— ——工況七 + —— —— ——工況八 + —— ——工況九 + —— ——工況十 + —— ——工況十一 + —— ——工況十二 + —— ——26工況十三 + ——工況十四 + ——工況十五 + 工況十六 + 表中“+”表示塔柱頂端位移向內(nèi)傾斜， “”為塔柱頂端位移向外傾斜，對于鋼管受力“+”鋼管受拉， “”表示鋼管受壓。主塔柱混凝土受壓應(yīng)力最大值為 ，受拉應(yīng)力最大值為；橫撐單根鋼管最大軸向壓力為 （每道橫撐包括兩根鋼管） 。由上述計(jì)算結(jié)果可知：主塔通過橫撐作用，位移明顯減小，至中橫梁準(zhǔn)備澆筑合龍時(shí)，塔柱頂端單側(cè)向內(nèi)傾斜為 ；至上橫梁準(zhǔn)備澆筑合龍時(shí)，塔柱頂端單側(cè)向內(nèi)傾斜為 ；滿足施工要求。主塔線形如下圖所示。 27圖 33 中橫梁準(zhǔn)備澆注合龍時(shí)的塔柱位移圖（mm）28圖 34 上橫梁準(zhǔn)備澆注合龍時(shí)的塔柱位移圖（mm ）鋼管橫撐考慮溫度荷載作用⑴、當(dāng)實(shí)際溫度與鋼管橫撐初始安裝溫度有差別時(shí)，鋼管橫撐將產(chǎn)生29溫度荷載，且溫度荷載作用對主塔及鋼管受力影響較大。當(dāng)鋼管橫撐實(shí)際溫度與初始安裝溫度相比，升溫 20℃時(shí)，考慮塔柱混凝土體積較大，受溫度影響較小，計(jì)算假定塔柱溫度不變，考慮鋼管橫撐升溫對塔柱的影響。主塔應(yīng)力、變形及鋼管橫撐內(nèi)力如下表所示：表 34 升溫 20℃后各工況塔柱控制點(diǎn)的應(yīng)力塔柱控制點(diǎn)的混凝土應(yīng)力(MPa)項(xiàng)