一种超高组合索塔钢混结合段及其施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程，具体地指一种超高组合索塔钢混结合段及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国大量跨江跨海桥梁施工技术的高速发展和大型吊装设备的研发应用，桥梁跨度和索塔高度逐渐增加，钢索塔的优势逐步体现，应用越来越多。

2、常规混凝土索塔施工速度慢、周期长、风险大；纯钢塔虽安装方便，但为满足超高索塔受力要求，纯钢塔钢板极厚、塔内加劲板较多，焊接难度大，且造价较高；组合索塔可综合混凝土塔和钢塔的优点，在满足超高索塔受力的同时进行轻量化设计，减少施工难度，加快施工周期。

3、对于混凝土塔+钢混结合段+钢塔结构的组合索塔，钢混结合段施工质量尤为重要。对于超高组合索塔钢混结合段施工，采用先吊装首节钢塔至混凝土塔顶再浇筑结合段混凝土的施工方法时，一般存在以下技术难题：

4、(1)钢混结合段顶部为首节钢塔承压板，承压板四周需设置竖向锚杆，锚杆下端锚固于最后一节混凝土塔节段中，锚杆上端依次穿过结合段、首节钢塔承压板及上部锚具，若采用先浇筑混凝土塔预埋锚杆再安装结合段处首节钢塔的常规方法，将导致钢塔无法顺利下放穿过所有锚杆，且数百米高空风荷载影响较大，锚杆测量定位调节能力有限，钢混结合段首节钢塔安装难度大，精度要求极高；

5、(2)钢混结合段位于超200米高混凝土塔顶，且首节钢塔通过钢支墩支撑于混凝土塔顶，支撑架承受荷载大，首节钢塔定位难度高，高空施工难度较大；

6、(3)钢混结合段混凝土浇筑高度高，结合段顶部承压板处混凝土密实度难以保证，混凝土施工难度大、要求高。

7、申请号为202310470199.3的中国发明专利公开了一种实现高塔柱钢塔节段精确调位及合龙的施工方法，通过三向千斤顶使起始节段钢塔柱定位，安装双层米字横撑提高了钢塔柱合龙的安装精度，保证了塔柱的整体线型，但该专利未涉及结合段的浇筑施工，无法解决首层钢塔下放穿过锚杆的问题，而且sti和st2通过双层米字横撑连接定位后，若此时再进行结合段浇筑极可能因两侧塔肢变形不一致导致刚浇筑混凝土内部被拉裂出现裂缝。该专利也无法解决超大面积承压板下方混凝土密实性问题，混凝土气泡无法排出，混凝土面无法密实，及钢塔与混凝土塔间接触面施工质量极差，影响钢塔→混凝土塔的传力性能。

8、因此，需要开发出一种方便快捷的超高组合索塔钢混结合段及其施工方法，降低首节钢塔的安装难度、减小钢混结合段和双塔肢合龙的施工难度、确保结合段顶部承压面混凝土密实。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种超高组合索塔钢混结合段及其施工方法，降低首节钢塔的安装难度、减小钢混结合段和双塔肢合龙的施工难度、确保结合段顶部承压面混凝土密实。

2、本发明的技术方案为：一种超高组合索塔钢混结合段的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1、施工两塔肢至混凝土塔的倒数第二节混凝土塔柱完成，在两塔肢间安装水平横撑锁定装置，在各塔肢的倒数第二节混凝土塔柱顶安装钢支撑架，在各钢支撑架周围间隔布置竖锚杆，对竖锚杆初定位使竖锚杆上端不超过钢支撑架顶部；

4、s2、依次吊装上游侧、下游侧的首节段钢塔至对应的钢支撑架上，首节段钢塔底部预设有承压板且承压板下方沿边缘预设有一圈结合段钢模板，精确调整各首节段钢塔在钢支撑架上的位置后将钢支撑架顶部与承压板焊接固定，在两塔肢的首节段钢塔之间安装桁架连接件；

5、s3、提升所有竖锚杆穿过承压板并将竖锚杆精确定位，在倒数第二节混凝土塔柱与结合段钢模板之间绑扎最后一节混凝土塔柱钢筋，解除桁架连接件与其中一塔肢的连接，浇筑混凝土形成最后一节混凝土塔柱；

6、s4、在结合段钢模板与承压板围合空间内绑扎结合段钢筋、浇筑结合段混凝土至距承压板高度10-15cm再采用支座灌浆料灌浆，形成结合段；

7、s5、待结合段混凝土达到设计强度后，张拉竖锚杆，恢复桁架连接件与两塔肢的连接，施工完成。

8、优选的，步骤s1中，对竖锚杆初定位，具体包括：将竖锚杆底端支撑于倒数第二节混凝土塔柱顶面上，竖锚杆通过钢支撑架上预设的限位牛腿进行绑扎初定位。

9、优选的，步骤s2中，精确调整首节段钢塔在钢支撑架上的位置后将钢支撑架顶部与承压板焊接固定，具体包括：利用钢支撑架顶部预设的三向千斤顶与承压板配合来精确调整首节段钢塔位置，调整完成后将钢支撑架顶部预设的型钢抄垫与承压板焊接固定。

10、进一步的，所述钢支撑架包括6根平行的立柱，三向千斤顶、型钢抄垫数量均为3个且交替位于6根立柱顶部。

11、优选的，步骤s3中，竖锚杆精确定位，具体包括：钢支撑架下端和/或倒数第二节混凝土塔柱顶部预设有锚梁，精确定位时将竖锚杆下端与锚梁固定连接、上端与承压板顶部预设的上部锚具固定连接。

12、进一步的，所述竖锚杆包括长锚杆和短锚杆，所述锚梁为上下两层，分别预设于钢支撑架下端和倒数第二节混凝土塔柱顶部，

13、精确定位时长锚杆下端与倒数第二节混凝土塔柱顶部的锚梁固连、短锚杆下端与钢支撑架上的锚梁固连，长锚杆和短锚杆上端平齐且均与对应的上部锚具固连。

14、优选的，步骤s4中，采用支座灌浆料进行灌浆，具体包括：承压板底部由横向隔板、纵向隔板分成多个灌浆区，支座灌浆料经承压板上预留的灌浆孔将各灌浆区灌满。

15、优选的，步骤s1中，所述水平横撑锁定装置安装于两塔肢倒数第二节混凝土塔柱下方的倒数第三节混凝土塔柱上。

16、本发明还提供一种超高组合索塔钢混结合段，包括：两塔肢上从下至上依次设置的倒数第三节混凝土塔柱、倒数第二节混凝土塔柱、钢支撑架以及首节段钢塔，两倒数第三节混凝土塔柱间设有水平横撑锁定装置、两首节段钢塔间设有桁架连接件；

17、所述首节段钢塔底部设有承压板且承压板下方沿边缘设有一圈结合段钢模板，结合段钢模板内壁设有剪力钉，所述倒数第二节混凝土塔柱顶面至结合段钢模板下端之间浇筑形成最后一节混凝土塔柱，所述承压板与结合段钢模板围合空间内先浇筑混凝土后灌浆形成结合段；

18、所述钢支撑架周围间隔设置竖锚杆，所述竖锚杆下端锚固于最后一节混凝土塔柱内、上端依次穿过结合段、承压板至与承压板顶部设置的上部锚具锚定。

19、优选的，所述钢支撑架包括3对沿桥纵向间隔排列的立柱，每对立柱为沿桥横向相对形成，所有立柱通过水平杆连成整体且相邻立柱间还设有加固斜撑，所述钢支撑架顶部设有3个三向千斤顶、3个型钢抄垫，所述三向千斤顶、型钢抄垫交替位于6根立柱顶部。

20、优选的，所述竖锚杆包括长锚杆和短锚杆，钢支撑架下端和第二节混凝土塔柱顶部均设有锚梁，长锚杆下端与第二节混凝土塔柱顶部上的锚梁固连、短锚杆下端与钢支撑架上的锚梁固连，长锚杆和短锚杆上端平齐且均与对应的上部锚具固定。

21、优选的，所述桁架连接件包括上水平横撑、下水平横撑和将上水平横撑、下水平横撑相连接的斜撑；

22、两根间隔设置的上水平横撑通过上水平纵杆连接为一个整体，多根上水平纵杆沿桥横向间隔设置；

23、两根间隔设置的下水平横撑通过下水平纵杆连接为一个整体，多根下水平纵杆沿桥横向间隔设置；

24、相邻两下水平纵杆间、相邻两上水平纵杆间均设有连接斜杆。

25、本发明的有益效果为：

26、(1)结合段在混凝土塔塔顶施工，通过预留最后一节混凝土塔后浇，在倒数第二节混凝土塔顶部设置大强度型钢支撑架，为钢混结合段内部钢筋及锚杆施工、首节钢塔对位调位提供了足够的空间，施工方便快捷，大大降低了首节钢塔的安装难度，确保了首节钢塔施工精度；

27、(2)桁架连接件与两塔肢首节钢塔在厂内匹配制造，立式匹配后运输至现场吊安，进一步确保了两塔肢首节钢塔安装精度，且通过桁架连接件二次锁定后，两塔肢首节钢塔接近厂家匹配制造时的精度，大大减小了钢混结合段和双塔肢合龙的施工难度；

28、(3)通过在双塔肢混凝土塔设置水平横撑+首节钢塔间设置桁架连接件双层锁定，确保了钢混结合段施工精度，大大降低了高空中钢混结合段的施工难度；浇筑最后一节段混凝土塔柱前解除桁架连接件一端销轴，可避免出现因两侧塔肢变形不一致导致支撑架存在微弱变形、造成刚浇筑混凝土内部被拉裂出现裂缝的情形；

29、(4)组合索塔为混凝土塔+钢混结合段+钢塔结构，首节钢塔下部钢壁板为结合段模板，壁板处设置剪力钉，首节钢塔采用万吨米级塔吊吊安，减少结合段不必要的模板高空作业风险，提高施工工效；

30、(5)结合段截面较大，通过在顶部预留10-15cm分区灌浆，确保结合段顶部承压面混凝土密实，钢塔→钢混结合段→混凝土塔传力效果较好。