专利名称：独塔无背索斜拉桥施工方法
技术领域：
本发明属于斜拉桥施工技术领域，尤其是涉及一种独塔无背索斜拉桥施工方法。
背景技术：
宝鸡市代家湾渭河大桥位于华夏始祖、炎帝故里的陕西省宝鸡市区东部，属宝鸡 市"四横十纵"主干道路网框架之一，它是一座功能与景观相融合的标志性建筑，桥梁施工 工艺复杂，技术含量高。 宝鸡市代家湾渭河大桥全桥桥长1146米，跨径组合10X20米(空心板梁)+127 米(斜拉桥)+16X32米(大孔板梁)+127米(斜拉桥)+9X20米(空心板梁)，主桥为独 塔无背索斜拉结构，全桥共有两座且两座斜拉桥结构相同，分别跨越西宝高速公路与规划 中的滨河路。斜拉桥全长127米，具体跨径布置为32+75+20米，桥面以上的主塔长63米， 桥面以下的主塔长为10. 425米，且均为钢筋混凝土结构；主梁采用预应力钢筋混凝土箱梁 结构且梁宽28米，全桥设置9条扇形分布的斜拉索。 具体而言斜拉桥主塔基础采用38根直径1. 5米的钻孔灌注桩，桩长51. 36米的 摩擦桩；钻孔灌注桩上接主塔承台的长度33. 28米、宽度18. 2米且高度为4米，外形呈亚铃 型，混凝土设计方量为2118. 8立方米。 主梁即加劲梁为斜腹板单箱四室预应力砼箱梁，砼标号C50。其中，主梁梁高
2. 15m，在塔梁固结处梁高渐变为3. 15m，箱梁顶宽28m，底宽19. 6m，每侧挑臂3. 65m，顶板厚 250mm，底板厚200mm，竖直腹板宽400mm，斜腹板宽450mm，中间腹板宽750mm。 主塔即索塔采用钻石形，包括上塔柱、中塔柱、下塔柱和下横梁，采用C50砼。桥塔 顺桥向倾斜角度为60。，横桥向面内倾角为23.415。。桥面以上的主塔为斜塔(即上塔柱 和中塔柱总长度)长63米，其中拉索锚固区(即上塔柱)约30.3米；桥面以下斜腿(即下 塔柱的竖直向高度)长IO. 425米。斜塔上段塔顶锚固区为矩形断面，顺桥向宽度为5米，横 桥向宽度为6米，拉索锚固区开1.2米宽的槽口 ；斜塔下段的分叉(即中塔柱)的横桥向宽 为3.5米，顺桥向5米的矩形实心断面；塔梁固结处(即主塔与主梁连接处)设下横梁，高
3. 15米，顺桥向宽5. 774米；桥面以下桥腿即斜腿断面向两个方向均渐变宽，顺桥向5. 774 米变宽至IO米，横桥向3.814米变宽至8米。 斜塔上所安装的斜拉索为单索面，梁端布置在中央分隔带上。 主塔结构复杂，工艺要求高，施工难度大。主塔桥面以上的斜塔长63米，中塔柱为
双向倾斜结构且没有预应力，施工过程中应力非常复杂，稍有不慎可能产生受力裂缝，同时
主塔的双向倾斜给施工过程中模板定位带来很大困难。具体体现在以下几个方面1、独塔
无背索大体积混凝土承台冬季施工困难；2、独塔无背索斜拉桥主塔施工控制难度非常大，
具体是双向倾斜斜塔如何定位测量、坐标计算，斜塔线形如何进行准确控制；3、独塔无背索
中短索挂索、张拉施工工序复杂且施工难度大；4、独塔无背索斜拉桥索力调整及施工监控困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种独塔无背
索斜拉桥施工方法，其施工方法步骤设计合理、施工方便、施工安全可靠且施工质量高、施
工工期短，施工所用硬件设备少且简单，能够有效解决独塔无背索斜拉桥施工过程中所存
在的施工工艺复杂、施工质量难以保证、所需硬件设备繁多等诸多缺陷和不足。 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种独塔无背索斜拉桥施工方
法，所施工独塔无背索斜拉桥的主塔从下至上由下塔柱、中塔柱和上塔柱组成，主梁两端分
别跨在左右两个过渡桥墩上，其中中塔柱和上塔柱组成位于主梁的桥面以上且顺桥向向右
倾斜的斜塔，所述斜塔浇筑施工为一体且整体呈倒"Y"字形结构，中塔柱为布设在上塔柱
下部的左右两个分叉段且所述两个分叉段横桥向对称布设，其特征在于该方法包括以下步
骤 步骤一、施工前准备根据所设计独塔无背索斜拉桥的斜塔结构，利用钢连接件分 段拼装组成用于施工成型所述斜塔的整体劲性骨架，所述整体劲性骨架从下至上由多个劲 性骨架节段拼装组成且整体形状为倒"Y"字形； 步骤二、桥梁下部结构施工首先，根据预先设计独塔无背索斜拉桥的桥梁下部结 构及其具体布设位置，在所述左右两个过渡桥墩之间施工用于承载桥梁上部结构下传压力 的主塔基础和支撑桥墩，并将预先加工成型的主塔承台移送并安装在已施工完成的主塔基 础上，主塔基础位于支撑桥墩左侧；所述主塔基础、主塔承台、支撑桥墩和左右两个过渡桥 墩形成独塔无背索斜拉桥的桥梁下部结构；主梁以支撑桥墩和主塔基础为界顺桥向分为左 侧边跨梁段、中部挂索梁段和右侧边跨梁段三个桥段；
步骤三、桥梁上部结构施工，其施工过程如下 301、下塔柱混凝土浇筑施工所施工的下塔柱为横桥向布设在主塔承台上的两个 左右对称的支撑桥腿； 302、下横梁施工在两个支撑桥腿间横桥向施工一下横梁，所施工的下横梁两端
分别跨在所述两个支撑桥腿上部且下横梁与所述两个支撑桥腿固定连接为一体； 303、主梁及斜塔施工，其施工过程包括以下步骤 3031、左侧边跨梁段和右侧边跨梁段施工在左侧过渡桥墩与支撑桥墩之间以及 主塔基础和右侧过渡桥墩间分别施工左侧边跨梁段和右侧边跨梁段，并将下横梁与右侧边 跨梁段合龙； 3032、中部挂索梁段及斜塔施工，且斜塔施工时采用成型模板分段整体提升且分 段浇筑混凝土的施工方法进行分段施工，其施工过程如下 (i)中塔柱劲性骨架拼装将步骤一中拼装组成的用于成型中塔柱的多个劲性骨 架节段组装成倒V字形中塔柱劲性骨架，所述中塔柱劲性骨架由上端部组装在一起的左右 两个劲性骨架分叉段组成； (ii)中塔柱劲性骨架安装采用吊装工具将步骤(i)中拼装组成的中塔柱劲性骨 架吊装并移送至下横梁上，并将所述中塔柱劲性骨架底部固定安装在下横梁上；同时，采用 吊装工具将用于支撑所述中塔柱劲性骨架的钢管支撑架吊装并移送至右侧过渡桥墩上，之 后将钢管支撑架的底部固定在右侧过渡桥墩上且将钢管支撑架倾倒并使得其顶部固定在 所述中塔柱劲性骨架的上部分叉处，即通过倾斜向的钢管支撑架将所述中塔柱劲性骨架支撑在预设的倾斜角度； (iii)中塔柱分段浇筑施工逐段将成型模板固定安装在所述中塔柱劲性骨架外 侧并相应逐段进行混凝土浇筑施工，直至施工完成整个中塔柱； (iv)上塔柱与中部挂索梁段交替进行分段浇筑施工及斜拉索安装，施工前将需施 工完成的上塔柱和中部挂索梁段相应分成同等数量的节段且相应分多次进行重复施工，其 中每次分段施工过程为先在已施工完成的中塔柱塔端或上塔柱节段的塔端混凝土浇筑施 工一个上塔柱节段，之后再相应在下横梁的左侧梁端或已施工完成的中部挂索梁节段的梁 端混凝土浇筑施工一个中部挂索梁节段，随后在此次施工完成的上塔柱节段和中部挂索梁 节段间挂拉斜拉索；不断重复上述分段施工过程，直至上塔柱施工完成且将中部挂索梁段 与左侧边跨梁段合龙，最后拆除成型模板和拆除钢管支撑架，即完成主梁及斜塔的施工过 程； 步骤四、桥面系施工在已施工完成的主梁上施工桥面系。 上述步骤3032中所述的成型模板为整体提升模板；所述整体提升模板包括用于 分段浇筑成型所需施工斜塔的模板加固系统、沿所需施工斜塔的向上延伸方向将所述模板 加固系统整体向上提升的提升系统、与所述模板加固系统相配合使用的脱模合模系统以及 分别设置在所述模板加固系统顶部和底部且供施工人员行走的平台系统，所述提升系统安 装在所述模板加固系统上；所述模板加固系统包括成型用模板、布设在所述成型用模板四 周外侧的成型模板框架和对所述成型模板框架的位置进行临时固定的拉杆系统；所述成型 模板框架由多个通过连接紧固件组装为一体的连接组件组成；所述脱模合模系统包括安装 在成型模板框架上的临时连接件、安装在所述成型用模板上的临时限位固定装置以及脱模 或合模时安装所述成型用模板上的千斤顶和/或手拉葫芦； 步骤(iii)中对中塔柱进行分段浇筑施工和步骤(iv)中对上塔柱进行分段浇筑
施工时，均采用所述整体提升模板进行浇筑施工，且其浇筑施工过程均包括以下步骤 (a)底部节段浇注施工首先将模板加固系统固定安装在用于成型中塔柱或上塔
柱的劲性骨架底部四周外侧，再将所述成型用模板位置调至设计位置后，旋紧所述连接紧
固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接触，即完成所述模板加固系统的合模过
程；随后，利用合模后的所述模板加固系统浇筑施工中塔柱或上塔柱的底部节段； (b)安装上端部滑道在用于成型已浇筑成型节段的下一浇筑节段的劲性骨架外
侧面上布设多道上端部滑道，且使得所述上端部滑道的上表面与成型所述下一浇筑节段的
劲性骨架外侧面相平齐； (c)脱模首先旋开所述成型模板框架上所布设的所有连接紧固件，且同时采用 临时连接件代替所述连接紧固件将所述成型模板框架组装为一体，使得成型模板框架的形 状保持不变且仅其内部框架尺寸从上至下同比例变大；之后采用千斤顶和/或手拉葫芦打 开所述成型用模板，同时采用临时限位固定装置将打开后的成型模板框架和成型用模板组 装为一体，即完成所述模板加固系统的脱模过程； (d)提升将所述提升系统安装在步骤(c)中脱模后的成型模板框架上，且沿所需 施工斜塔的向上延伸方向将所述模板加固系统整体向上提升至步骤(b)中所述用于成型 下一浇筑节段的劲性骨架外侧，且提升时，所述模板加固系统的上端部利用步骤(b)中所 安装的上端部滑道向上提升且所述模板加固系统的下端部利用其下部已浇筑完成的混凝土表面进行提升； (e)合模待所述模板加固系统提升到位后，首先松开所述临时限位固定装置和 临时连接件，之后采用千斤顶和/或手拉葫芦拉紧所述成型用模板并将所述成型用模板的 位置调至设计位置后，旋紧所述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接 触，即完成所述模板加固系统的合模过程； (f)混凝土浇筑施工利用步骤(e)合模后的所述模板加固系统浇筑施工步骤(b) 中所述的下一浇筑节段； (e)重复步骤(b) (f)，直至浇筑施工完成中塔柱或上塔柱。 所述成型用模板由围成倾斜向混凝土浇筑腔的前后左右四块成型面板组成，所述
倾斜向混凝土浇筑腔的结构与需成型斜塔的结构相对应；所述成型模板框架由模板框和布
设在所述模板框四周侧且对所述模板框进行紧固的多道水平向四边形结构框架组成，所述
模板框由四面模板架围成且所述模板架包括左右两个水平桁架和将左右两个水平桁架连
接为一体的多个模板加劲肋，所述水平向四边形结构框架由四个模板支架首尾依次连接组
成，且所述连接紧固件为接在相邻两个模板支架首尾间的预紧螺栓；所述拉杆系统包括多
个分别布设在所述成型模板框架四周侧的拉杆装置，所述拉杆装置的下端安装在所述成型
模板框架上且其上端固定在所述整体劲性骨架上。 所述成型用模板包括用于成型中塔柱的成型用模板一和用于成型上塔柱的成型 用模板二；所述两个分叉段的左端部横桥向对称向内倾斜，所述成型用模板一所围成倾斜 向混凝土浇筑腔的横截面形状为平行四边形，且所述成型用模板二所围成倾斜向混凝土浇 筑腔的横截面形状为方形；组成成型用模板一的四块成型面板以需成型中塔柱的轴向中心 线分为左侧和上侧两块向下趴的上趴面成型面板以及下侧和右侧两块向上仰的下仰面成 型面板； 上述步骤(d)中所述的脱模过程中，采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所述成型用 模板一时分两步进行首先打开两块下仰面成型面板并采用临时限位固定装置将打开后的 成型模板框架和下仰面成型面板组装为一体，之后再打开两块上趴面成型面板并采用临时 限位固定装置将打开后的成型模板框架和上趴面成型面板组装为一体。 所述提升系统包括提升时一端固定在所述成型模板框架上的多个提升起重设备、 安装在成型模板框架内侧上下端部的多个滑轮支架以及通过滑轮轴安装在所述滑轮支架 上的多个滑轮； 上述步骤(c)中所述的脱模过程中，采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所述成型用 模板后，先在所述成型模板框架的上下端部分别安装滑轮，再采用临时限位固定装置将打 开后的成型模板框架和成型用模板组装为一体；相应地，步骤(e)中所述的合模过程中，待 所述模板加固系统提升到位后，首先松开所述临时限位固定装置，再采用千斤顶和/或手 拉葫芦打开所述成型用模板，其次再取出步骤(c)中所安装的滑轮，随后再松开所述临时 连接件；之后采用千斤顶和/或手拉葫芦拉紧所述成型用模板并将所述成型用模板的位置 调至设计位置后，旋紧所述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接触， 即完成所述模板加固系统的合模过程。 所述成型用模板的上下端部均设置有向外延长段且所述向外延长段组成所述成 型用模板的嵌固段模板。
上述所述四个模板支架包括两个顺桥向布设且结构相同的模板支架一和两个横 桥向布设且结构相同的模板支架二，模板支架一和模板支架二之间的连接处夹塞有一个或 多个顶紧加固件。 上述步骤一中进行施工前准备时，还需采用大型结构有限元程序Midas civil对
所需施工独塔无背索斜拉桥的整体结构以及所述斜塔施工过程中的各个工况进行模拟计
算及空间分析，计算各个施工工况下所述斜塔的变形量，相应地步骤三中进行施工时根据
所计算出来的变形量设置变形反方向上的预抛值，同时施工过程中根据实际施工测量情况
对预抛值进行相应调整；同时采用计算机软件AUTOCAD建立所述斜塔的三维模型且所述三
维模型与需施工独塔无背索斜拉桥间的绘制比例为1 : 1 ;相应地步骤三中进行施工时能
利用所述三维模型分析计算得出需施工独塔无背索斜拉桥相应位置的空间坐标。 上述步骤一中进行施工前准备时，还需利用所述三维模型计算得出对步骤三中挂
拉斜拉索时所用索道管的位置进行定位，且定位时采用多点定位方法进行定位，其定位过
程如下首先根据所安装索道管的空间几何形体及设计布置情况在该索道管上选择一个计
算基准面，并以计算基准面为基础且利用所述三维模型计算得出该索道管下口的中心三维
坐标和位于此计算基准面上且处在该索道管半径处的多个点的三维坐标值，通过对所述多
个点的位置进行不断调整，实现对该索道管进行精确定位。 上述步骤301进行下塔柱混凝土浇筑施工、步骤(iii)进行中塔柱分段浇筑施工
和步骤(iv)中上塔柱与中部挂索梁段交替进行分段浇筑施工时，在混凝土浇筑施工时均
需分段预埋多个应力测试片且施工过程中所述应力测试片将其实时所检测应力数值同步
传送至数据处理仪器进行分析处理。 本发明与现有技术相比具有以下优点 1、施工步骤设计合理且施工安全可靠，施工精度高，施工成型的斜拉桥结构稳固， 施工效果好且质量高，施工周期短。 2、硬件投资少且施工步骤操作简便，可操作性非常强。 3、采用分阶段浇筑施工方式进行施工，在縮短施工工期、保证施工质量和确保施 工控制精度的同时，也能够合理安排施工人员进行合理调配，并且极大程度上保证了施工 的安全可靠进行。 4、采用大型结构有限元程序Midas civil对斜拉桥施工过程中的各个工况进行计 算模拟，并相应分析计算得出各节段施工时的预抛值以用于指导实际施工过程，因而能有 效保证斜塔的施工精度，极大程度上提高了斜塔的线形控制、平面位置控制及高程控制的 精度，为实际施工过程提供强有力的理论参考数据。 5、采用AUTOCAD建立斜塔三维模型计算定位点三位坐标的方法，具体是斜拉桥施 工中各定位点的坐标计算以计算机三维模型直接得到坐标为主，相似三角形计算复核为 辅，由于所施工的斜塔为倾斜三维体系结构且截面变化多，采用本方法能有效克服现有用 数学方法直接计算坐标相当复杂，容易出错且花费时间长的缺陷和不足，并且为实际施工 过程提供强有力的理论参考数据。 6、形成整体模板提升法施工工艺，避免了翻模施工法的施工工期长，模板难就位， 安全难以保证的缺点；同时，避免了爬模施工工艺复杂，成本高的缺点。整体提升模板体系 施工利用简单的施工工具，投入较少的人工，快速安全的完成主塔的施工任务，主塔各项技术指标满足设计及施工规范要求。 7、其采用最简单的设备和最简单的工艺完成中短索的挂索张拉工作，实践证明工 艺满足施工要求，安全可靠，并且达到理想的斜拉索挂拉效果。 8、常规的索道管定位方法是根据设计方提供的锚心三维坐标及斜拉索的角度关
系，计算出索道管下口的中心坐标，通过有效的测量方法，依次对索道管进行两点定位，此
定位方法在复杂多变的施工现场，定位速度慢，定位精度有限，本发明提出多点定位的索道
管定位方法，能有效克服上述常规索道管定位方法所存在的多种缺陷和不足。 9、采用预埋应变传感器进行全过程测定、验算等步骤有效的控制了混凝土的内应
力变化，避免了混凝土的应力裂缝。 综上所述，本发明施工方法步骤设计合理、施工方便、施工安全可靠且施工质量 高、施工工期短，施工所用硬件设备少且简单，能够有效解决独塔无背索斜拉桥施工过程中 所存在的施工工艺复杂、线形难以控制、施工质量难以保证、所需硬件设备繁多等诸多缺陷 和不足。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的施工方法流程图。 图2为本发明所施工独塔无背索斜拉桥的立体结构示意图。
图3为图2的左视图。
图4为图2的俯视图。 图5为本发明施工中塔柱所用模板加固系统的结构示意图。
图6为图5的内部结构示意图。 图7本发明施工上塔柱所用模板加固系统的结构示意图。 图8本发明利用整体提升模板施工斜拉桥主塔的中塔柱和上塔柱的方法流程图。
图9为本发明施工斜塔所用整体劲性骨架的结构示意图。
图10为本发明斜塔施工过程中钢管支撑架的支撑状态示意图。
附图标记说明
1-主梁；
4-主塔承台；
5-3-上塔柱；
8-整体劲性骨架；
ll-l-成型用模板一；
12-2-下仰面成型面板
15-斜拉索；
17-2-模板加劲肋。
具体实施例方式
如图2、图3及图4所示，所施工独塔无背索斜拉桥的主塔从下至上由下塔柱5-1、
2_过渡桥墩
5- 1-下塔柱
6- 支撑桥墩 9-钢管支撑架；
ll-2-成型用模板:
:13-l-模板支架一 16-嵌固段模板；
3_主塔基础； 5-2-中塔柱； 7_下横梁; 10-成型面板； ;12-l-上趴面成型面 板；
13-2-模板支架二 ；
17-1-水平桁架；中塔柱5-2和上塔柱5-3组成，主梁1两端分别跨在左右两个过渡桥墩2上，其中中塔柱 5-2和上塔柱5-3组成位于主梁1的桥面以上且顺桥向向右倾斜的斜塔，所述斜塔浇筑施 工为一体且整体呈倒"Y"字形结构，中塔柱5-2为布设在上塔柱5-3下部的左右两个分叉 段且所述两个分叉段横桥向对称布设。本实施例中，所施工的斜拉桥全长127米，具体跨径 布置为32+75+20米，桥面以上的主塔长63米，桥面以下的主塔长为10. 425米，且均为钢筋 混凝土结构；主梁采用预应力钢筋混凝土箱梁结构且梁宽28米，全桥设置9条扇形分布的 斜拉索。并且主塔采用钻石形，包括下塔柱5-1、中塔柱5-2、上塔柱5-3和下横梁7，桥塔 顺桥向倾斜角度为60。，横桥向面内倾角为23.415。。桥面以上斜塔长63米，其中锚固区 约30. 3米，桥面以下斜腿长10. 425米。斜塔上段塔顶锚固区即上塔柱5-3为矩形断面，顺 桥向宽度为5米，横向宽度为6米，拉索锚固区开1. 2米宽的槽口 ；斜塔下段的分叉即中塔 柱5-2为宽3. 5米，顺桥向5米的矩形实心断面，塔梁固结处设横梁，高3. 15米，顺桥向宽 5. 774米，桥面以下桥腿即下塔柱5-1断面向两个方向均渐变宽，顺桥向5. 774米变宽至10 米，顺桥向3.814米变宽至8米。根据索塔结构特点，将索塔中上塔柱划分为三部分施工， 第一部分为中塔柱5-2施工，根据中塔柱5-2的结构特点划分为9个节段施工；第二部分为 中塔柱5-2和上塔柱5-3的交叉处施工，根据其结构要求分为l节段浇筑施工；第三部分为 上塔柱5-3有索段施工，根据其结构特点划分为11节段施工。
如图1所示的独塔无背索斜拉桥施工方法，包括以下步骤 步骤一、施工前准备根据所设计独塔无背索斜拉桥的斜塔结构，利用钢连接件分 段拼装组成用于施工成型所述斜塔的整体劲性骨架8 (结构详见图8)，所述整体劲性骨架8 从下至上由多个劲性骨架节段拼装组成且整体形状为倒"Y"字形。 步骤二、桥梁下部结构施工首先，根据预先设计独塔无背索斜拉桥的桥梁下部结 构及其具体布设位置，在所述左右两个过渡桥墩2之间施工用于承载桥梁上部结构下传压 力的主塔基础3和支撑桥墩6，并将预先加工成型的主塔承台4移送并安装在已施工完成的 主塔基础3上，主塔基础3位于支撑桥墩6左侧；所述主塔基础3、主塔承台4、支撑桥墩6 和左右两个过渡桥墩2形成独塔无背索斜拉桥的桥梁下部结构；主梁1以支撑桥墩6和主 塔基础3为界顺桥向分为左侧边跨梁段1-1、中部挂索梁段1-2和右侧边跨梁段1-3三个桥 段。 本实施例中，所述主塔基础3采用38根直径1. 5米的钻孔灌注桩，桩长51. 36米； 且主塔基础3上接主塔承台4的长度33. 28米，宽度18. 2米，高度为4米，外形呈亚铃型， 混凝土设计方量为2118. 8立方米。
步骤三、桥梁上部结构施工，其施工过程如下 301、下塔柱5-1混凝土浇筑施工所施工的下塔柱5-1为横桥向布设在主塔承台 4上的两个左右对称的支撑桥腿。 302、下横梁7施工在两个支撑桥腿间横桥向施工一下横梁7，所施工的下横梁7 两端分别跨在所述两个支撑桥腿上部且下横梁7与所述两个支撑桥腿固定连接为一体。
303 、主梁1及斜塔施工，其施工过程包括以下步骤 3031、左侧边跨梁段1-1和右侧边跨梁段1-3施工在左侧过渡桥墩2与支撑桥 墩6之间以及主塔基础3和右侧过渡桥墩2间分别施工左侧边跨梁段1-1和右侧边跨梁段 1-3，并将下横梁7与右侧边跨梁段1-3合龙。
3032、中部挂索梁段1-2及斜塔施工，且斜塔施工时采用成型模板分段整体提升 且分段浇筑混凝土的施工方法进行分段施工，其施工过程如下 (i)中塔柱劲性骨架拼装将步骤一中拼装组成的用于成型中塔柱(5-2)的多个 劲性骨架节段组装成倒V字形中塔柱劲性骨架，所述中塔柱劲性骨架由上端部组装在一起 的左右两个劲性骨架分叉段组成； (ii)中塔柱劲性骨架安装采用吊装工具将步骤(i)中拼装组成的中塔柱劲性骨 架吊装并移送至下横梁7上，并将所述中塔柱劲性骨架底部固定安装在下横梁7上；同时， 采用吊装工具将用于支撑所述中塔柱劲性骨架的钢管支撑架9吊装并移送至右侧过渡桥 墩2上，之后将钢管支撑架9的底部固定在右侧过渡桥墩2上且将钢管支撑架9倾倒并使 得其顶部固定在所述中塔柱劲性骨架的上部分叉处，即通过倾斜向的钢管支撑架9将所述 中塔柱劲性骨架支撑在预设的倾斜角度(详见图10); (iii)中塔柱5-2分段浇筑施工逐段将成型模板固定安装在所述中塔柱劲性骨 架外侧并相应逐段进行混凝土浇筑施工，直至施工完成整个中塔柱5-2 ;
(iv)上塔柱5-3与中部挂索梁段1-2交替进行分段浇筑施工及斜拉索15安装，施 工前将需施工完成的上塔柱5-3和中部挂索梁段1-2相应分成同等数量的节段且相应分多 次进行重复施工，其中每次分段施工过程为先在已施工完成的中塔柱5-2塔端或上塔柱 节段的塔端混凝土浇筑施工一个上塔柱节段，之后再相应在下横梁7的左侧梁端或已施工 完成的中部挂索梁节段的梁端混凝土浇筑施工一个中部挂索梁节段，随后在此次施工完成 的上塔柱节段和中部挂索梁节段间挂拉斜拉索15 ;不断重复上述分段施工过程，直至上塔 柱5-3施工完成且将中部挂索梁段1-2与左侧边跨梁段1-1合龙，最后拆除成型模板和拆 除钢管支撑架9，即完成主梁1及斜塔的施工过程。 本实施例中，所述成型模板为整体提升模板。所述整体提升模板包括用于分段浇 筑成型所需施工斜塔的模板加固系统、沿所需施工斜塔的向上延伸方向将所述模板加固系 统整体向上提升的提升系统、与所述模板加固系统相配合使用的脱模合模系统以及分别设 置在所述模板加固系统顶部和底部且供施工人员行走的平台系统，所述提升系统安装在所 述模板加固系统上；所述模板加固系统包括成型用模板、布设在所述成型用模板四周外侧 的成型模板框架和对所述成型模板框架的位置进行临时固定的拉杆系统；所述成型模板框 架由多个通过连接紧固件组装为一体的连接组件组成；所述脱模合模系统包括安装在成型 模板框架上的临时连接件、安装在所述成型用模板上的临时限位固定装置以及脱模或合模 时安装所述成型用模板上的千斤顶和/或手拉葫芦。 结合图8，步骤(iii)中对中塔柱5-2进行分段浇筑施工和步骤(iv)中对上塔柱 5-3进行分段浇筑施工时，均采用所述整体提升模板进行浇筑施工，且其浇筑施工过程均包 括以下步骤 (a)底部节段浇注施工首先将模板加固系统固定安装在用于成型中塔柱5-2或 上塔柱5-3的劲性骨架底部四周外侧，再将所述成型用模板位置调至设计位置后，旋紧所 述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接触，即完成所述模板加固系统 的合模过程；随后，利用合模后的所述模板加固系统浇筑施工中塔柱5-2或上塔柱5-3的底 部节段； (b)安装上端部滑道在用于成型已浇筑成型节段的下一浇筑节段的劲性骨架外侧面上布设多道上端部滑道，且使得所述上端部滑道的上表面与成型所述下一浇筑节段的 劲性骨架外侧面相平齐； (c)脱模首先旋开所述成型模板框架上所布设的所有连接紧固件，且同时采用 临时连接件代替所述连接紧固件将所述成型模板框架组装为一体，使得成型模板框架的形 状保持不变且仅其内部框架尺寸从上至下同比例变大；之后采用千斤顶和/或手拉葫芦打 开所述成型用模板，同时采用临时限位固定装置将打开后的成型模板框架和成型用模板组 装为一体，即完成所述模板加固系统的脱模过程； (d)提升将所述提升系统安装在步骤(c)中脱模后的成型模板框架上，且沿所需 施工斜塔的向上延伸方向将所述模板加固系统整体向上提升至步骤(b)中所述用于成型 下一浇筑节段的劲性骨架外侧，且提升时，所述模板加固系统的上端部利用步骤(b)中所 安装的上端部滑道向上提升且所述模板加固系统的下端部利用其下部已浇筑完成的混凝 土表面进行提升； (e)合模待所述模板加固系统提升到位后，首先松开所述临时限位固定装置和 临时连接件，之后采用千斤顶和/或手拉葫芦拉紧所述成型用模板并将所述成型用模板的 位置调至设计位置后，旋紧所述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接 触，即完成所述模板加固系统的合模过程； (f)混凝土浇筑施工利用步骤(e)合模后的所述模板加固系统浇筑施工步骤(b) 中所述的下一浇筑节段； (e)重复步骤(b) (f)，直至浇筑施工完成中塔柱5-2或上塔柱5_3。
实际使用过程中，所述成型用模板由围成倾斜向混凝土浇筑腔的前后左右四块成 型面板IO组成，所述倾斜向混凝土浇筑腔的结构与需成型斜塔的结构相对应。所述成型模 板框架由模板框和布设在所述模板框四周侧且对所述模板框进行紧固的多道水平向四边 形结构框架组成，所述模板框由四面模板架围成且所述模板架包括左右两个水平桁架17-1 和将左右两个水平桁架17-1连接为一体的多个模板加劲肋17-2，所述水平向四边形结构 框架由四个模板支架首尾依次连接组成，且所述连接紧固件为接在相邻两个模板支架首尾 间的预紧螺栓。所述拉杆系统包括多个分别布设在所述成型模板框架四周侧的拉杆装置， 所述拉杆装置的下端安装在所述成型模板框架上且其上端固定在所述整体劲性骨架8上。
结合图5、图6和图7，所述成型用模板包括用于成型中塔柱5-2的成型用模板一 11-1和用于成型上塔柱5-3的成型用模板二 11-2，并且用于成型中塔柱5-2和上塔柱5-3 的成型用模板均设置为整体钢模。由于所述两个分叉段的左端部横桥向对称向内倾斜，所 述成型用模板一 11-1所围成倾斜向混凝土浇筑腔的横截面形状为平行四边形，且所述成 型用模板二 11-2所围成倾斜向混凝土浇筑腔的横截面形状为方形。组成成型用模板一 11-1的四块成型面板10以需成型中塔柱5-2的轴向中心线分为左侧和上侧两块向下趴的 上趴面成型面板12-1以及下侧和右侧两块向上仰的下仰面成型面板12-2。相应地，步骤 (d)中所述的脱模过程中，采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所述成型用模板一 11-1时分两 步进行首先打开两块下仰面成型面板12-2并采用临时限位固定装置将打开后的成型模 板框架和下仰面成型面板12-2组装为一体，之后再打开两块上趴面成型面板12-1并采用 临时限位固定装置将打开后的成型模板框架和上趴面成型面板12-1组装为一体。
析述提升系统包括提升时一端固定在所述成型模板框架上的多个提升起重设备、安装在成型模板框架内侧上下端部的多个滑轮支架以及通过滑轮轴安装在所述滑轮支架 上的多个滑轮。相应地，步骤(c)中所述的脱模过程中，采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所 述成型用模板后，先在所述成型模板框架的上下端部分别安装滑轮，再采用临时限位固定 装置将打开后的成型模板框架和成型用模板组装为一体；相应地，步骤(e)中所述的合模 过程中，待所述模板加固系统提升到位后，首先松开所述临时限位固定装置，再采用千斤顶 和/或手拉葫芦打开所述成型用模板，其次再取出步骤(c)中所安装的滑轮，随后再松开所 述临时连接件；之后采用千斤顶和/或手拉葫芦拉紧所述成型用模板并将所述成型用模板 的位置调至设计位置后，旋紧所述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密 接触，即完成所述模板加固系统的合模过程。 所述成型用模板的上下端部均设置有向外延长段且所述向外延长段组成所述成 型用模板的嵌固段模板16。所述四个模板支架包括两个顺桥向布设且结构相同的模板支架 一 13-1和两个横桥向布设且结构相同的模板支架二 13-2，模板支架一 13-1和模板支架二 13-2之间的连接处夹塞有一个或多个顶紧加固件。 具体而言，本实施例中，用于成型中塔柱5-2的成型模板中，成型用模板一ll-l的 长度5. 74米，且每节段浇筑高度为3. 6米，嵌固段模板16的长度为2. 14米；并且四个模板 支架中的模板支架二 13-2两端部分别插入模板支架一 13-1的两端部内部，合模时在模板 支架一 13-1和模板支架二 13-2的交叉处且在模板支架二 13-2外侧焊接一个挡板，并且在 所述挡板与模板支架一 13-1之间对称加塞顶紧加固件，所述顶紧加固件具体为三角钢楔 块。另外，设置在所述成型模板上下端部的模板支架一 13-1和模板支架二 13-2均设置为 由上弦杆、下弦杆和腹杆组成的桁架结构。所述拉杆系统由一圆钢与安装在圆钢一端的螺 母组成，且圆钢的另一端焊接于整体劲性骨架8上，拉杆系统在成型模板每侧竖向布置两 排且与模板支架固定连接，所用螺母待所浇注混凝土强度达到50%时则可拆除，并能循环 使用。所用提升起重设备为10吨手拉葫芦，成型模板的四个角每个角两侧布置2个10吨 手拉葫芦，并且10吨手拉葫芦的上端用直径16mm双股钢丝绳固定于整体劲性骨架8上，下 端用直径16mm双股钢丝绳固定于成型模板上对应所焊接的钢耳朵上，手拉葫芦钢链预留 长度+倒链工作长度+钢丝绳长度要大于每节段的提升高度3. 6米。滑道分为两部分上 端部滑道与下端部滑道，其中上端部滑道具体布置于用于成型已浇筑成型节段的下一浇筑 节段的劲性骨架的两个上趴面上，并且3. 5米宽的上趴面上布置3道，5米的上趴面布置4 道，上端部滑道具体采用6mm钢板下垫直径16mm钢筋与劲性骨架点焊固定且调平后即可使 用，支垫钢筋密度需保证上端部滑道有足够的刚度不产生过大变形影响模板爬升；下端部 滑道直接利用已浇筑成型的混凝土表面。所述滑轮采用20吨自动调心轴承，能有效防止模 板爬升过程中滑轮不同心而产生很大的摩擦力影响爬升。滑轮支架采用两块厚度20mm钢 板在固定距离处打孔放置滑轮轴，滑轮支架与模板加劲肋焊接，同时用3件[IO槽钢与周围 加劲肋焊接加固，保证滑轮支架有足够的强度、刚度，不变形且不破坏。成型中塔柱5-2的 脱模步骤如下第一步松开成型模板四个角处的预紧螺栓即相邻两个模板支架首尾间的预 紧螺栓，并用临时连接件(具体为长螺杆螺栓)代替所述预紧螺栓，同时保证成型模板的每 个角至少安装有8个长螺杆螺栓；第二步去掉模板支架一 13-1和模板支架二 13-2的加固 三角钢楔块；第三步利用螺旋千斤顶配合手拉葫芦打开下仰面成型面板12-2且打开距离 为距混凝土表面的垂直距离为50mm，之后安装固定8个提升滑轮(主要为导向)，用临时限位固定装置(具体为拉紧装置)固定；第四步打开上趴面成型面板12-1，且打开距离为 距混凝土表面的垂直距离为25mm(同时将下仰面成型面板12_2距混凝土表面的垂直距离 减为25mm)，之后安装固定28个提升滑轮，用拉紧装置固定，完成脱模。相应地，成型中塔 柱5-2的合模步骤如下模板加固系统提升到位后，第一步松开上趴面成型面板12-1上所 安装的拉紧装置，并利用螺旋千斤顶打开上趴面成型面板12-1模板约30mm ;第二步取出滑 轮；第三步利用手拉葫芦拉紧模板使嵌固段模板16与混凝土面接触并上紧预紧螺栓，打入 模板支架一 13-1和模板支架二 13-2的加固三角钢楔块；第三步松开下仰面成型面板12-2 上所安装的拉紧装置并取出相应滑轮，同时利用螺旋千斤顶手拉葫芦拉紧下仰面成型面板 12-2，使嵌固段模板16与混凝土面接触并上紧预紧螺栓，打入模板支架一 13-1和模板支架 二 13-2的加固三角钢楔块，完成合模。 成型上塔柱5-3的成型模板中，与成型中塔柱5-2的成型模板区别之处在于成 型上塔柱5-3的成型用模板长度4. 74米，每节段浇筑高度2. 7米，嵌固段模板16的长度为 2. 363米，其成形模板的合模、脱模和提升过程均与成型中塔柱5-2的成型模板相同。所述 上塔柱5-3施工过程中，在其侧部同步开设索槽，由于索槽在每个浇注节段断面尺寸皆不 一致，因而索槽模板采用竹胶模板加工，内加方木加固，索槽模板每节段加工长度为3米。
斜塔施工过程中，主要依靠整体劲性骨架8(详见图9)和钢管支撑架9保证施工 过程中斜塔的刚度、强度和稳定性。所述整体劲性骨架8为焊接型钢格构式劲性骨架，每 两个槽钢形成一个工字型组合型钢，每四个工字组合型钢用角钢连成箱形组合型钢，斜塔 矩形断面四个角的四个箱形组合型钢用大的交叉角钢连为一体，成为斜塔的劲性骨架。斜 塔施工时采用两根(M200mmX20mm的钢管(即钢管支撑架9)进行临时支撑，钢管临时支 撑上端在分叉点通过支撑箱与劲性骨架联结，下端支撑于32m边跨的承台(具体是右侧过 渡桥墩2的承台)上。为抵抗临时钢管支撑架9的水平力，在该侧过渡桥墩2的承台后设 0. 5m厚，24. 5m宽，10m长的浆砌片石砼摩阻板，下设0. 3m道渣，上覆2m高填土增大摩擦力。 所述钢管支撑架9是斜塔线形和受力安全的保障。 步骤301进行下塔柱5-1混凝土浇筑施工、步骤(iii)进行中塔柱5-2分段浇筑 施工和步骤(iv)中上塔柱5-3与中部挂索梁段l-2交替进行分段浇筑施工时，在混凝土浇 筑施工时均需分段预埋多个应力测试片且施工过程中所述应力测试片将其实时所检测应 力数值同步传送至数据处理仪器进行分析处理。 步骤四、桥面系施工在已施工完成的主梁1上施工桥面系。 本实施例中，进行施工前准备时，还需采用大型结构有限元程序Midascivil对所
需施工独塔无背索斜拉桥的整体结构以及所述斜塔施工过程中的各个工况进行模拟计算
及空间分析，计算各个施工工况下所述斜塔的变形量，相应地步骤三中进行施工时根据所
计算出来的变形量设置变形反方向上的预抛值，同时施工过程中根据实际施工测量情况对
预抛值进行相应调整；同时采用计算机软件AUTOCAD建立所述斜塔的三维模型且所述三维
模型与需施工独塔无背索斜拉桥间的绘制比例为1:1;相应地步骤三中进行施工时能利
用所述三维模型分析计算得出需施工独塔无背索斜拉桥相应位置的空间坐标。 利用所述三维模型分析计算得出需施工独塔无背索斜拉桥相应位置的空间坐标
时具体包括以下几步第一、建立三维模型斜塔三维模型建立主要以体单元为主，这样一
方面可以利用标高点直接截取得到相应位置的坐标，另一方面可以查询斜塔的实际混凝土体积。第二、坐标系的转移三维模型建立过程中一般用相对坐标系，操作简洁方便；三维 模型建立完毕后，把相对坐标系的坐标原点( 一般为三维模型的底端坐标系YZ平面对称 点)移到世界坐标系的设计坐标点处，然后在以坐标轴Z轴为基准轴旋转三维模型使得坐 标轴Y轴与即桥轴线方向与大桥方位角保持一致，这样截取所得坐标即为设计坐标值。第 三、坐标截取第1步利用全站仪用三角高程的方法得到要截取平面坐标点的高程，第2步 在三维模型上利用相对位置画线(line)命令找到点相应高程的1个点，第3步利用相应高 程的这个点用截面(section)命令得到三维模型相应高程的截面，第4步利用点(point) 命令在得到的截面上，在要计算坐标的位置画点，最后用显示(list)命令显示要得到点的 坐标。 大型建筑物施工过程中，由于施工测量的要求精度较高，施工现场各种建筑物的 分布面广，且往往同时开工兴建。 所以，为了保证各建筑物测设的平面位置和高程都有相同的精度并且符合设计要 求，施工测量和测绘地形图一样，也必须遵循"由整体到局部、先高级后低级、先控制后碎 部"的原则组织实施。对于大中型工程的施工测量，要先在施工区域内布设施工控制网，而 且要求布设成两级，即首级控制网和加密控制网。首级控制点相对固定，布设在施工场地周 围不受施工干扰，地质条件良好的地方。加密控制点直接用于测设建筑物的轴线和细部点。 不论是平面控制还是高程控制，在测设细部点时要求一站到位，减少误差的累计。本实施例 中，测量时的水准点分别选在桥两头和中间，并且这些点的高程分别由两岸的基本水准点， 用S2水准仪进行的水准测量，以便能更好的控制南北两个主塔。 同时，斜塔线形控制为斜拉桥质量控制的一个重要部分，线形顺畅与否直接决定 斜塔的美观程度，同时对成桥斜塔的应力场分布有着重要的影响，因而施工过程中必须严 格控制斜塔的施工线形。 施工过程中，对所施工斜塔进行平面位置控制时，其平面位置控制的标准为四个 角点坐标控制在设计坐标与预抛值叠加士10mm以内，并且将全站仪分两次架设，分别架设 在斜塔顺桥向两侧的控制点上，以做到能观测斜塔各角点的平面位置。由于施工斜塔的成 型模板在斜塔各拐角处是圆弧形构造，故应将相邻两模板在同一平面内沿模板内沿作延长 线并交于一点，该点即为斜塔角点的平面位置。将反射棱镜立于角点处，利用全站仪测出该 角点的高程，并随之在三维模型上截取该高程下此角点的平面位置坐标，利用此坐标来控 制该角点的平面位置。如偏差超过控制标准，则利用各角点两侧两个上端固定于劲性骨架、 下端固定于模板的IO吨手拉葫芦来调整该角点的平面位置。在调整过程中，该角点的高程 不可避免的会发生变化，因此，对一个角点的控制应反复进行，直至该角点的高程与平面位 置均满足控制标准要求，然后对该角点的模板进行加固，加固时用数根小32钢筋将模板与 劲性骨架相连并焊接牢固。 一个角点加固完成后方可进行下一角点的控制测量，直至所有 角点的高程与平面位置均满足精度要求。 同理，进行高程控制时，其高程控制标准为四个角点坐标控制在设计坐标与预抛 值叠加士10mm以内，其控制方法与平面位置控制方法相同。 进行施工前准备时，还需利用所述三维模型计算得出对步骤三中挂拉斜拉索15 时所用索道管的位置进行定位，且定位时采用多点定位方法进行定位，其定位过程如下首 先根据所安装索道管的空间几何形体及设计布置情况在该索道管上选择一个计算基准面，并以计算基准面为基础且利用所述三维模型计算得出该索道管下口的中心三维坐标和位 于此计算基准面上且处在该索道管半径处的多个点的三维坐标值，通过对所述多个点的位 置进行不断调整，实现对该索道管进行精确定位。 本实施例中，根据索道管的设计布置情况，上口为圆形，下口为椭圆(为成型模板 方便把导索管沿塔柱平面切割，切面为椭圆)，选择索道管中轴线与索道管出口椭圆长轴所 构成的面为计算基准面，进行定位点的三维坐标的推算。 实际施工时，导索管的定位安装施工工艺包括以下步骤前期技术准备首先进 行导索管定位坐标的计算、复核，然后计算应力状态下拉索在导索管口下垂度，对定位坐标 进行修正；导索管下料导索管严格按照设计长度下料，同时保证与拉索锚垫板接触面的 下料精度，保证导索管与锚垫板能够密贴垂直焊接，下料口不允许出现毛边现象，防止挂索 过程中损伤拉索的外层PE保护层；导索管的吊装、调整导索管利用塔吊吊装就位，塔吊吊 钩与导索管之间利用两台2T手拉葫芦连接， 一台手拉葫芦固定于导索管顶口 ，另一台固定 于导索管的底口 ，塔吊吊装导索管基本就位后，利用两端手拉葫芦调整导索管的倾角，左右 方向利用两台1T油压千斤顶进行调节；导索管的加固导索管调整就位完毕后及时进行加 固，以防其他分项施工或者混凝土浇注过程中导索管发生偏移，导索管主要利用型钢与劲 性骨架进行加固连接。 所施工的斜拉桥与引桥相接过渡桥墩2上，主梁设带牛腿的端横梁即支点横梁， 高度2. 5m，牛腿长度0. 85m，牛腿高度1. 5m，端横梁厚度lm，下设四个支座。在边跨支点处 设宽度的2m的横梁，下设2个支座。在各斜拉索支承处设小横梁即拉索横梁，厚度0. 4m。 在塔梁固结处设宽5. 774m，三道腹板的空心横梁即斜塔横梁，空心横梁与斜塔斜腿固结，形 成塔、梁、墩固结的结构体系。支点横梁、拉索横梁和斜塔横梁均设横向预应力，预应力钢束 为7-小j15. 24至19-小j15. 24高强度低松弛钢绞线，标准强度Rby = 1860MPa，纵向预应 力束为9-小j15. 24高强度低松弛钢绞线，支架逐段浇筑时逐段张拉，最后张拉合拢束。桥 面板预应力束为3小jl5.24钢绞线，扁锚，间距500mm。斜塔分叉点设横向粗钢筋预应力 束，以抵抗分叉处的向外张力，预应力筋采用小32冷拉IV级粗钢筋，YGM32锚具，分三层布 置，每个斜塔10根，全桥共20根。所用的斜拉索15为PES7-187平行钢丝索，配用锚具为 LZM7-187L(G)，标准强度1670MPa。斜拉索15为扇形单索面，梁上索距6m，塔上索距2. 7m， 共9根索，索力控制在400T，最小倾角28. 6° ，拉索张拉端位于斜塔上。斜拉索采用双层PE 防护，内层为黑色外层为彩色。 综上所述，本发明施工时中塔柱施工完毕后上塔柱施工过程如下浇筑塔端2.7 米、浇筑梁端6米、张拉梁端预应力、加劲主梁落架、挂拉斜拉索、浇筑塔端2. 7米，如此循环 施工，直至挂完第九根拉索，浇筑合拢段，张拉全桥剩余预应力，然后施工全桥桥面系，完成 二期横载的施加，最后统一进行9根拉索的一次性调索。 根据所处的具体施工季节，对浇筑所用混凝土的组分进行相应调整；同时，混凝土 振捣采取快插慢拔方式，严格控制棒头插入砼混凝土的间距、深度与作用时间，并密切观察 振捣情况，在混凝土泛浆、不再冒出气泡视为混凝土振捣密实，防止混凝土表面出现蜂窝、 麻面，甚至空洞等缺陷。混凝土振捣间距小于40cm，振捣上层混凝土时要插入下层混凝土 5cm以上。每个振动点振捣时间控制在35 45秒。在劲性骨架的矩形小断面桁架处，振捣 人员需进入到桁架内部，保证桁架处混凝土的振捣质量。振捣过程中振捣棒严禁接触成型用模板。并在混凝土浇筑期间内，派专人检查模板对拉螺杆松紧情况，防止出现爆模、漏浆 等现象；专人检查预埋钢筋和其它预埋件的稳固情况，对松动、变形、移位等情况，及时进行 处理。 为保证混凝土质量，防止或减少混凝土表面开裂，浇筑完成的混凝土必须及时进 行养护。夏季混凝土采用洒水养护，保证洒水要及时、不间断、不流淌，避免混凝土表面出现 干湿循环，及对塔柱造成二次污染。每天养护次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态 为度。养护时间不少于7d。冬季混凝土养护采用蒸汽养护，每个塔柱配备一台蒸汽锅炉， 蒸汽管道上塔，蒸汽管道采用普通钢管制作，外包岩棉保温，待养护混凝土外包加棉篷布保 温。冬季施工时，还需在混凝土内预埋温度传感器，利用综合测试仪对混凝土内温度变化情 况进行测定。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
一种独塔无背索斜拉桥施工方法，所施工独塔无背索斜拉桥的主塔从下至上由下塔柱(5-1)、中塔柱(5-2)和上塔柱(5-3)组成，主梁(1)两端分别跨在左右两个过渡桥墩(2)上，其中中塔柱(5-2)和上塔柱(5-3)组成位于主梁(1)的桥面以上且顺桥向向右倾斜的斜塔，所述斜塔浇筑施工为一体且整体呈倒“Y”字形结构，中塔柱(5-2)为布设在上塔柱(5-3)下部的左右两个分叉段且所述两个分叉段横桥向对称布设，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、施工前准备根据所设计独塔无背索斜拉桥的斜塔结构，利用钢连接件分段拼装组成用于施工成型所述斜塔的整体劲性骨架(8)，所述整体劲性骨架(8)从下至上由多个劲性骨架节段拼装组成且整体形状为倒“Y”字形；步骤二、桥梁下部结构施工首先，根据预先设计独塔无背索斜拉桥的桥梁下部结构及其具体布设位置，在所述左右两个过渡桥墩(2)之间施工用于承载桥梁上部结构下传压力的主塔基础(3)和支撑桥墩(6)，并将预先加工成型的主塔承台(4)移送并安装在已施工完成的主塔基础(3)上，主塔基础(3)位于支撑桥墩(6)左侧；所述主塔基础(3)、主塔承台(4)、支撑桥墩(6)和左右两个过渡桥墩(2)形成独塔无背索斜拉桥的桥梁下部结构；主梁(1)以支撑桥墩(6)和主塔基础(3)为界顺桥向分为左侧边跨梁段(1-1)、中部挂索梁段(1-2)和右侧边跨梁段(1-3)三个桥段；步骤三、桥梁上部结构施工，其施工过程如下301、下塔柱(5-1)混凝土浇筑施工所施工的下塔柱(5-1)为横桥向布设在主塔承台(4)上的两个左右对称的支撑桥腿；302、下横梁(7)施工在两个支撑桥腿间横桥向施工一下横梁(7)，所施工的下横梁(7)两端分别跨在所述两个支撑桥腿上部且下横梁(7)与所述两个支撑桥腿固定连接为一体；303、主梁(1)及斜塔施工，其施工过程包括以下步骤3031、左侧边跨梁段(1-1)和右侧边跨梁段(1-3)施工在左侧过渡桥墩(2)与支撑桥墩(6)之间以及主塔基础(3)和右侧过渡桥墩(2)间分别施工左侧边跨梁段(1-1)和右侧边跨梁段(1-3)，并将下横梁(7)与右侧边跨梁段(1-3)合龙；3032、中部挂索梁段(1-2)及斜塔施工，且斜塔施工时采用成型模板分段整体提升且分段浇筑混凝土的施工方法进行分段施工，其施工过程如下(i)中塔柱劲性骨架拼装将步骤一中拼装组成的用于成型中塔柱(5-2)的多个劲性骨架节段组装成倒V字形中塔柱劲性骨架，所述中塔柱劲性骨架由上端部组装在一起的左右两个劲性骨架分叉段组成；(ii)中塔柱劲性骨架安装采用吊装工具将步骤(i)中拼装组成的中塔柱劲性骨架吊装并移送至下横梁(7)上，并将所述中塔柱劲性骨架底部固定安装在下横梁(7)上；同时，采用吊装工具将用于支撑所述中塔柱劲性骨架的钢管支撑架(9)吊装并移送至右侧过渡桥墩(2)上，之后将钢管支撑架(9)的底部固定在右侧过渡桥墩(2)上且将钢管支撑架(9)倾倒并使得其顶部固定在所述中塔柱劲性骨架的上部分叉处，即通过倾斜向的钢管支撑架(9)将所述中塔柱劲性骨架支撑在预设的倾斜角度；(iii)中塔柱(5-2)分段浇筑施工逐段将成型模板固定安装在所述中塔柱劲性骨架外侧并相应逐段进行混凝土浇筑施工，直至施工完成整个中塔柱(5-2)；(iv)上塔柱(5-3)与中部挂索梁段(1-2)交替进行分段浇筑施工及斜拉索(15)安装，施工前将需施工完成的上塔柱(5-3)和中部挂索梁段(1-2)相应分成同等数量的节段且相应分多次进行重复施工，其中每次分段施工过程为先在已施工完成的中塔柱(5-2)塔端或上塔柱节段的塔端混凝土浇筑施工一个上塔柱节段，之后再相应在下横梁(7)的左侧梁端或已施工完成的中部挂索梁节段的梁端混凝土浇筑施工一个中部挂索梁节段，随后在此次施工完成的上塔柱节段和中部挂索梁节段间挂拉斜拉索(15)；不断重复上述分段施工过程，直至上塔柱(5-3)施工完成且将中部挂索梁段(1-2)与左侧边跨梁段(1-1)合龙，最后拆除成型模板和拆除钢管支撑架(9)，即完成主梁(1)及斜塔的施工过程；步骤四、桥面系施工在已施工完成的主梁(1)上施工桥面系。
2.按照权利要求1所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于步骤3032中所 述的成型模板为整体提升模板；所述整体提升模板包括用于分段浇筑成型所需施工斜塔的 模板加固系统、沿所需施工斜塔的向上延伸方向将所述模板加固系统整体向上提升的提升 系统、与所述模板加固系统相配合使用的脱模合模系统以及分别设置在所述模板加固系统 顶部和底部且供施工人员行走的平台系统，所述提升系统安装在所述模板加固系统上；所 述模板加固系统包括成型用模板、布设在所述成型用模板四周外侧的成型模板框架和对所 述成型模板框架的位置进行临时固定的拉杆系统；所述成型模板框架由多个通过连接紧固 件组装为一体的连接组件组成；所述脱模合模系统包括安装在成型模板框架上的临时连接 件、安装在所述成型用模板上的临时限位固定装置以及脱模或合模时安装所述成型用模板 上的千斤顶和/或手拉葫芦；步骤(iii)中对中塔柱(5-2)进行分段浇筑施工和步骤(iv)中对上塔柱(5-3)进行 分段浇筑施工时，均采用所述整体提升模板进行浇筑施工，且其浇筑施工过程均包括以下 步骤(a) 底部节段浇注施工首先将模板加固系统固定安装在用于成型中塔柱(5-2)或上 塔柱(5-3)的劲性骨架底部四周外侧，再将所述成型用模板位置调至设计位置后，旋紧所 述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接触，即完成所述模板加固系统 的合模过程；随后，利用合模后的所述模板加固系统浇筑施工中塔柱(5-2)或上塔柱(5-3) 的底部节段；(b) 安装上端部滑道在用于成型已浇筑成型节段的下一浇筑节段的劲性骨架外侧面 上布设多道上端部滑道，且使得所述上端部滑道的上表面与成型所述下一浇筑节段的劲性 骨架外侧面相平齐；(C)脱模首先旋开所述成型模板框架上所布设的所有连接紧固件，且同时采用临时 连接件代替所述连接紧固件将所述成型模板框架组装为一体，使得成型模板框架的形状保 持不变且仅其内部框架尺寸从上至下同比例变大；之后采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所 述成型用模板，同时采用临时限位固定装置将打开后的成型模板框架和成型用模板组装为 一体，即完成所述模板加固系统的脱模过程；(d)提升将所述提升系统安装在步骤(c)中脱模后的成型模板框架上，且沿所需施工 斜塔的向上延伸方向将所述模板加固系统整体向上提升至步骤(b)中所述用于成型下一 浇筑节段的劲性骨架外侧，且提升时，所述模板加固系统的上端部利用步骤(b)中所安装 的上端部滑道向上提升且所述模板加固系统的下端部利用其下部已浇筑完成的混凝土表面进行提升；(e) 合模待所述模板加固系统提升到位后，首先松开所述临时限位固定装置和临时 连接件，之后采用千斤顶和/或手拉葫芦拉紧所述成型用模板并将所述成型用模板的位置 调至设计位置后，旋紧所述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接触， 即完成所述模板加固系统的合模过程；(f) 混凝土浇筑施工利用步骤(e)合模后的所述模板加固系统浇筑施工步骤(b)中 所述的下一浇筑节段；(e)重复步骤(b) (f)，直至浇筑施工完成中塔柱(5-2)或上塔柱(5-3)。
3. 按照权利要求2所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于所述成型用模板 由围成倾斜向混凝土浇筑腔的前后左右四块成型面板(10)组成，所述倾斜向混凝土浇筑 腔的结构与需成型斜塔的结构相对应；所述成型模板框架由模板框和布设在所述模板框四 周侧且对所述模板框进行紧固的多道水平向四边形结构框架组成，所述模板框由四面模板 架围成且所述模板架包括左右两个水平桁架(17-1)和将左右两个水平桁架(17-1)连接为 一体的多个模板加劲肋(17-2)，所述水平向四边形结构框架由四个模板支架首尾依次连接 组成，且所述连接紧固件为接在相邻两个模板支架首尾间的预紧螺栓；所述拉杆系统包括 多个分别布设在所述成型模板框架四周侧的拉杆装置，所述拉杆装置的下端安装在所述成 型模板框架上且其上端固定在所述整体劲性骨架(8)上。
4. 按照权利要求3所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于所述成型用模板 包括用于成型中塔柱(5-2)的成型用模板一 (11-1)和用于成型上塔柱(5-3)的成型用模 板二 (11-2);所述两个分叉段的左端部横桥向对称向内倾斜，所述成型用模板一 (11-1)所 围成倾斜向混凝土浇筑腔的横截面形状为平行四边形，且所述成型用模板二 (11-2)所围 成倾斜向混凝土浇筑腔的横截面形状为方形；组成成型用模板一 (11-1)的四块成型面板 (10)以需成型中塔柱(5-2)的轴向中心线分为左侧和上侧两块向下趴的上趴面成型面板 (12-1)以及下侧和右侧两块向上仰的下仰面成型面板(12-2);步骤(d)中所述的脱模过程中，采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所述成型用模板一 (11-1)时分两步进行首先打开两块下仰面成型面板(12-2)并采用临时限位固定装置 将打开后的成型模板框架和下仰面成型面板(12-2)组装为一体，之后再打开两块上趴面 成型面板(12-1)并采用临时限位固定装置将打开后的成型模板框架和上趴面成型面板 (12-1)组装为一体。
5. 按照权利要求3或4所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于所述提升系 统包括提升时一端固定在所述成型模板框架上的多个提升起重设备、安装在成型模板框架 内侧上下端部的多个滑轮支架以及通过滑轮轴安装在所述滑轮支架上的多个滑轮；步骤(c)中所述的脱模过程中，采用千斤顶和/或手拉葫芦打开所述成型用模板后，先 在所述成型模板框架的上下端部分别安装滑轮，再采用临时限位固定装置将打开后的成型 模板框架和成型用模板组装为一体；相应地，步骤(e)中所述的合模过程中，待所述模板加 固系统提升到位后，首先松开所述临时限位固定装置，再采用千斤顶和/或手拉葫芦打开 所述成型用模板，其次再取出步骤(c)中所安装的滑轮，随后再松开所述临时连接件；之后 采用千斤顶和/或手拉葫芦拉紧所述成型用模板并将所述成型用模板的位置调至设计位 置后，旋紧所述连接紧固件且使得整个成型模板框架与成型用模板紧密接触，即完成所述模板加固系统的合模过程。
6. 按照权利要求3或4所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于所述成型用 模板的上下端部均设置有向外延长段且所述向外延长段组成所述成型用模板的嵌固段模 板(16)。
7. 按照权利要求3或4所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于所述四个模 板支架包括两个顺桥向布设且结构相同的模板支架一 (13-1)和两个横桥向布设且结构相 同的模板支架二 (13-2)，模板支架一 (13-1)和模板支架二 (13-2)之间的连接处夹塞有一 个或多个顶紧加固件。
8. 按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征 在于步骤一中进行施工前准备时，还需采用大型结构有限元程序Midas civil对所需施 工独塔无背索斜拉桥的整体结构以及所述斜塔施工过程中的各个工况进行模拟计算及空 间分析，计算各个施工工况下所述斜塔的变形量，相应地步骤三中进行施工时根据所计算 出来的变形量设置变形反方向上的预抛值，同时施工过程中根据实际施工测量情况对预抛 值进行相应调整；同时采用计算机软件AUTOCAD建立所述斜塔的三维模型且所述三维模型 与需施工独塔无背索斜拉桥间的绘制比例为1 : 1 ;相应地步骤三中进行施工时能利用所 述三维模型分析计算得出需施工独塔无背索斜拉桥相应位置的空间坐标。
9. 按照权利要求8所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征在于步骤一中进行施 工前准备时，还需利用所述三维模型计算得出对步骤三中挂拉斜拉索(15)时所用索道管 的位置进行定位，且定位时采用多点定位方法进行定位，其定位过程如下首先根据所安装 索道管的空间几何形体及设计布置情况在该索道管上选择一个计算基准面，并以计算基准 面为基础且利用所述三维模型计算得出该索道管下口的中心三维坐标和位于此计算基准 面上且处在该索道管半径处的多个点的三维坐标值，通过对所述多个点的位置进行不断调 整，实现对该索道管进行精确定位。
10. 按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的独塔无背索斜拉桥施工方法，其特征 在于步骤301进行下塔柱(5-1)混凝土浇筑施工、步骤(iii)进行中塔柱(5-2)分段浇筑 施工和步骤(iv)中上塔柱(5-3)与中部挂索梁段(1-2)交替进行分段浇筑施工时，在混凝 土浇筑施工时均需分段预埋多个应力测试片且施工过程中所述应力测试片将其实时所检 测应力数值同步传送至数据处理仪器进行分析处理。
全文摘要
本发明公开了一种独塔无背索斜拉桥施工方法，包括以下步骤一、施工前准备；二、桥梁下部结构施工；三、桥梁上部结构施工，其施工过程如下下塔柱混凝土浇筑施工、下横梁施工、中塔柱分段浇筑施工和上塔柱与中部挂索梁段交替进行分段浇筑施工及斜拉索安装，且对中塔柱和上塔柱均采用整体提升模板进行分段施工；四、桥面系施工。本发明施工方法步骤设计合理、施工方便、施工安全可靠且施工质量高、施工工期短，施工所用硬件设备少且简单，能够有效解决独塔无背索斜拉桥施工过程中所存在的施工工艺复杂、施工质量难以保证、所需硬件设备繁多等诸多缺陷和不足。
文档编号E01D21/00GK101781879SQ20101001365
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者武群虎, 赵来义, 郑峰, 陈磊, 韩建红 申请人:中铁二十局集团有限公司;中铁二十局集团第六工程有限公司;中铁二十局集团第一工程有限公司;中铁二十局集团第四工程有限公司