《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）—第一部分桥梁工程篇《曲线形大断面钢塔建造关键技术研究及应用》

本期项目简介

完成单位：中铁宝桥集团有限公司、中铁宝桥（扬州）有限公司、中交二航局第四工程有限公司

主要完成人：马增岗、杨亮、余超、相伟、邱奇珍、刘志刚、孙蕾蕾、沙军强、秦勋勋、田雨金、刘治国、金龙君、魏兆桢、曹林、朱静静

项目简介

（一）项目背景

　　桥梁钢塔具有自重轻、抗震性能好、施工进度快、施工环保等特点，在欧洲、美国及日本得到广泛应用。2005年，我国南京长江三桥首次采用钢塔，对钢塔的设计、制造、安装进行了深入广泛的研究，具有里程碑意义。然而，桥梁钢塔的建造要求较高，制造难度很大，对于首次采用的曲线独柱形大断面独柱形钢塔，从结构设计、制造加工、现场安装都需要进行技术攻关。

　　南京浦仪公路跨江大桥主桥为50+180+500+180+50=960m双塔双索面独柱形钢塔斜拉桥，是国内首创，在国际上也未见同类桥型。索塔为中央独柱形钢塔，东塔高为164.6m，西塔高为166.0m，桥面以上塔柱高度为130.693m。东、西塔柱分别划分为19个节段，塔柱节段间采用高强螺栓连接。下塔柱T1～T5节段采用浮吊安装，上塔柱T6～T19节段采用塔吊安装，吊装最大单重为T1节段612.8吨。受吊塔起重能力的限制，设计采用了纵向分块方案，将T6～T19节段纵向分成两块在工厂加工制造，在桥位现场再拼装成完整的竖向节段。塔柱节段连接传力形式，设计采用高强度螺栓传力与端面金属间接触传力相结合的方法。

（二）技术概况

　　本项目针对曲线独柱形大断面钢塔气动稳定性差、结构尺寸大、制造及安装难度大等一系列技术难题，通过BIM模拟、工艺试验、软件开发和现场攻关等手段，研发独柱形钢塔超大断面节段制造、超大钢混结合节段安装等关键技术，有效解决了曲线独柱形钢塔建造难题，形成了针对曲线独柱形钢塔节段制造安装的成套技术，安全、节约、高效地建成国内首座独柱形钢塔斜拉桥--南京浦仪公路跨江大桥，并为后续桥梁的建造提供指导。

（三）适用范围

　　本项目在BIM技术应用、超大钢混结合段制造、超大断面钢塔机加工精度控制、钢塔钢锚梁组合结构精度控制等方面取得了巨大的技术进步，有效解决了曲线独柱形钢塔制造难题，形成了大断面钢塔节段制造安装的成套技术。适用于桥梁钢塔的建设。

（四）获奖情况等

　　技术成果获得中国交通运输协会科学技术奖一等奖。

项目创新点

　　针对曲线独柱形大断面钢塔设计结构特点，结合国内以往桥梁钢塔制造经验，对曲线独柱形大断面钢塔制造中的难点、重点进行认真梳理，采取试验研究、经验分析等方法，通过技术攻关解决制造过程中的关键性问题，形成整套施工技术。主要创新点有：

　　1.超大断面钢混结合段制造技术

　　针对钢混结合段结构复杂、断面大等特点，建立BIM模型模拟制造流程，研发了单箱多室竖向分块制作工艺及多曲面钢塔线形测量控制方法，解决了超大钢混结合段制造、检验难题，确保了制造精度。

　　2.超大断面钢塔机加工精度控制技术

　　研发了大断面矮型单箱多室钢塔端面机加工工艺，发明了钢塔端面机加工二次接刀方法，解决了9.1m（高）×14.6m（宽）超大断面加工精度的控制难题，达到了端面平面度≤0.8mm/m、0.5mm/全平面、端面垂直度≤1/10000的标准要求。

　　3.钢锚梁、钢塔组合式结构精度控制技术

　　利用matlab语言，开发AngleControl软件，计算出钢锚梁锚点空间坐标和锚管向量，配合研发的钢锚梁锚孔定位测量装置，实现了钢锚梁、钢塔组合式结构锚点的精确定位，并设计了钻孔样板对线装置，以精确钻制分体式复位孔，保证了桥位安装精度。

应用案例

　　曲线形大断面钢塔建造关键技术研究及应用成果，成功应用于南京浦仪公路跨江大桥（见图5），解决了独柱超大变截面钢塔制造、安装的技术难题，在保证超大断面钢塔制造质量和精度的情况下，降低了制造成本，缩短了制造周期。钢塔安装精度优于设计标准，验证了研究成果的正确性和科学性，取得了较高社会、经济效益，得到了社会各界的高度好评，技术成果可在类似钢桥梁施工中应用和推广。

社会效益与经济效益

　　通过开展曲线独柱形大断面钢塔设计、制造、安装关键技术研究，解决了大断面钢塔节段制造、安装中多项技术难题，项目研究成果应用于南京浦仪公路跨江大桥，制造质量优良，经济和社会效益显著。

　　推进了BIM技术在钢桥梁制造中的应用与发展，对实现钢桥梁施工的智能化、机械化、自动化建设有极其重要的作用。