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无背索斜塔斜拉桥施工关键技术研究

摘要：课题针对斜爬模的设计及施工工艺研究，结合了普通爬模和挂篮的

特点，通过托梁、挑梁以及配重的布置，提出了一种适用于0~90度范围的斜爬

模施工方案。施工采用先进、科学合理的施工技术，在满足工期、安全及质量等

方面的要求的同时形成技术成果，对同类型桥梁施工提供借鉴。

关键词：斜塔斜拉桥爬模施工监控预警系统高塔预应力

引言

常规的斜拉桥在桥塔两侧均有斜拉索，恒载作用下塔两侧斜拉索水平力可保

持平衡，主塔仅在活载及附加荷载作用下承受一定的水平力及弯矩。而与常规斜

拉桥不同，无背索斜拉桥桥塔仅有单侧索，桥塔的受力表现为在斜拉索索力及自

身重力作用下的悬臂梁。为了确保主塔处于良好的受力状态,无背索斜拉桥的塔

身一般都设计成倾斜的，依靠塔身的自重力矩来平衡斜拉索的倾覆力矩，因此组

成了梁塔结构的平衡体系，这也是对常规斜拉桥造型的突破。

斜拉桥施工的关键在于桥塔的施工，目前索塔施工技术主要有支架施工、翻

模施工、滑模施工、吊模施工、爬模施工。国内爬模的研究生产和工程应用方面，

从无到有，已然取得一些成就，但目前爬模主要应用于一些直立的建筑以及规则

桥梁塔柱等混凝土结构施工工程中，研究仅限于直立爬模及其施工技术等内容，

对大斜度爬模的研究鲜有涉及。对于悬臂浇筑结构，普通爬模适用于接近悬臂结

构与地面夹角接近90度的情况，挂篮适用于接近悬臂结构与地面夹角接近0度

的情况，而0~90度范围缺乏一种有效的悬臂浇筑措施。

1.工程概况

人文路跨贾鲁河大桥主桥桥型为双索面无背索独塔斜拉桥，桥梁全长526m，

其中主桥长190m，全宽55m，桥面布置为3.5m（人行道）+7.5m（辅道）+5m（隔

离带）+23.0m（车行道）+5m（隔离带）+7.5m（辅道）+3.5m（人行道）。主桥

为双塔双索面无背索斜拉桥，塔梁相交处固结。主塔为预应力混凝土空心斜塔，

上塔柱高70m，每节段6m，塔身倾角60°，横断面为单箱单室，高度按4.5～8m

呈线性过渡，塔宽均为4m。下塔柱高12.5m横断面为单箱双室，高度按11.1m～

18.8m呈线性过渡，塔柱宽4m。主梁为钢混纵向组合结构，主桥长度190米,纵

向布置为30+120+40m，主跨120米,其中主跨跨中100m为钢箱梁，钢梁与混凝土

梁结合处设钢混结合过渡段,塔梁分节段同步施工,采用单幅钢混组合梁。

2技术原理

传统直塔采用爬模施工时，侧面模板只承受竖向荷载，无水平荷载，而倾斜

塔柱由于结构不对称，采用爬模施工时会存在以下几方面问题：顶面与背面爬模

需承受很大的水平分力，常规爬模难以支撑；侧面模板也为不对称结构，各个锚

固挂座受力不均衡，爬模在顶升时会出现锁死现象；倾斜状态下爬模在承受荷载

时，其背面与顶面模板将会产生较大偏移。因此，斜塔爬模必须解决这三方面问

题，保证结构均衡受力。

1）倾斜塔柱在自重和施工荷载作用下顶面与背面存在很大的水平分力，仅

利用模板刚度难以承受，工程创造性的在塔身仰面设置悬臂挑梁，背面设置悬臂

托梁，挑梁与托梁固定在上一节段上，利用悬臂梁承受塔柱的偏心荷载和偏心力

偶。

2）由于塔身处于倾斜状态，爬模在施工过程中受到自重、混凝土重量和施

工荷载等影响时，爬模背面和顶面模板将会产生偏移，偏移量包括锚固件与混凝

土塔柱连接处的非弹性变形、锚固件的弹性变形以及托梁在受荷时的变形，其变

形量可通过预压试验测定，在浇筑过程中逐渐修正。经试验，锚固点的变形为偏

移量的主要影响因素，并且其变形量与托梁长度成比例增长。在施工中，通过计

算锚固点支反力，根据计算结果提前对锚固点施加预应力，成功解决了爬模顶部

偏移问题。

3）由于塔身处于倾斜状态，主塔两侧面锚固点受力不均衡，各点支反力的

差值较大，爬模重心朝塔柱倾斜一侧偏移，在进行顶推过程中，会出现锁死无法

顶升的情况。因此在爬模设计时，为解决塔柱由于侧面模板不对称导致重心不居

中的情况，通过计算确定爬模重心，采用在在施工平台上增加配重设施，调整爬

模的重心处于两支点中部，以解决爬模锁死无法顶升的问题。

3施工关键技术

本桥主塔为预应力混凝土空心斜塔，塔身倾角60°，上塔柱高70m，每节段

长6m，节段中间有横隔板，在塔身倾角及分段长度上均为罕见，国内外同等无背

索斜拉桥桥塔多数为钢塔，混凝土填芯，本桥主塔采用混凝土塔柱在国内外也属

罕见，这些因素叠加在一起，使本项