近年来，自锚式悬索桥作为中等跨度桥梁中美观和经济的桥型而格外受到青睐，我国已建成通车的自锚式悬索桥有平胜大桥、三汉矶大桥、万新大桥等；还有一批自锚式悬索桥处于规划、设计和施工中，如目前正在施工中的江东大桥、猎德大桥、南京江心洲大桥等。南京江心洲大桥为主跨248m的独塔空间缆索自锚式悬索桥，独塔承台以上高度为107m，混凝土结构，桥塔高跨比为0.32，长细比大。从设计的理念和思路上，该桥主塔均有其创新之处，同时，需要针对其结构特点采用相应的施工工艺和技术措施。
1 工程概况
南京江心洲大桥为独塔空间缆索自锚式悬索桥，孔跨布置为(35+77+60+248+35)m。主桥边跨跨度为137m，在边跨设置一个辅助墩，将边跨跨度划分为(77+60)m；主跨跨度为248m，边跨与主跨跨度比为0.55。系梁分两幅设置，净距为8.2m，两幅主梁之间以多道横梁连为一体，形成纵横梁体系。主跨系梁采用钢箱梁，边跨及锚跨主梁采用预应力混凝土箱梁。主塔位于两幅加劲梁的横桥向中间位置，为独柱型式。主塔在加劲梁下方设置一道钢横梁，对加劲梁提供竖向支承。在主塔钢横梁端部设置有一对斜拉索，该斜拉索锚固在主塔上端。在设计成桥状态下，主跨主缆理论垂度为19.670m，矢跨比为1：12.43；边跨主缆理论垂度为8.402m，矢跨比为1：15.83。主缆在横桥向分为两股，在边跨位于竖直平面内，锚固于横梁中部；在主跨为空间索形，锚固于横梁两端。吊索在边跨位于竖直平面内，锚固于横梁中部。该桥总体布置如图1所示。
图1 南京江心洲大桥总体布置
2 主塔结构
设计江心洲大桥主塔承台以上塔高107m，桥面以上塔高为80m，塔身为十六弧收坡变截面，一般为空心截面，局部为实心截面。主塔构造如图2所示，桥塔底部3m段为塔座，采用实心圆形变截面，由直径14.3m塔座底截面(标高4.345m)直线渐变至直径11.3m塔座顶截面(标高7.345m)。塔身顶部处(标高96.545m)截面外轮廓尺寸为顺桥向6m，横桥向6m。桥塔在主鞍座下设有3m的实体段，该实体段根据受力需要设有直径32mm的横向预应力粗钢筋。桥塔在与桥塔钢横粱相交处截面局部加厚，在与斜拉索相交处设斜拉索锚固锯齿块。桥塔在这两个部位根据受力需要均设有环向预应力索，桥塔顶部设有鞍室及装饰段。为了确保桥塔的刚度以及施工精度和施工质量，设计时在主塔壁内设置型钢劲性骨架。
塔身设计的主要特点是：(1)多弧收坡，主体感强，造型美观；(2)塔身断面空心与实体相结合，“因地制宜”；(3)根据受力需要设置了环向及纵横向预应力钢丝束，做到塔身既坚固又轻巧美观；(4)以悬吊钢横梁代替桥墩作支撑，构造新颖。
图2 南京江心洲大桥主塔构造
3 钢筋混凝土主塔断面与施工工艺
由于景观的需要，主塔采用了十六弧渐变收坡断面，其中八弧是基本弧，由8个正反圆弧组成，另有8个小弧是基本弧的连接弧(见图3)。
图3 南京江心洲大桥塔身断面
由于塔身高，断面又复杂多变，是工程的一大难题，因此要求施工精度高，难度大。
根据上述特点，经我们反复研究，塔身外模设计了“耐用WISA板可调提升模板体系”的独创新工艺；塔身内模采用钢制井筒式整体提升模板，施工时提升便捷，3～5d即可完成一节塔身混凝土浇注循环。大大缩短塔身混凝土浇筑周期；取得了进度快，质量好，投入少，施工安全，塔体美观的效果。
3.1 模板体系的特点
本模板体系由8块正反圆弧形WISA板与8块垂50cm的小圆弧WISA板组成，由型钢制腰带及丝杠和扣件连接，并有附墙设备及脚手和护栏(见图4)，仅用一节模板，高3.2m。它的特点如下。
(1)自带附墙设施及脚手和护栏，操作快捷便利，3～5d可做一个循环。
(2)结构简明，仅用一节模板，高度小，仅为常用翻模的1/3，受力稳固。
(3)模板采用耐用WISA板，一般可以倒用30～50次，模板可单块整体后移60cm。
(4)采用丝杠调节弧度与锯板调弧长相结合的独创新工艺，做到一模到顶。
(5)利用锚固装置使模板紧贴下层塔身混凝土表面，避免错台及漏浆。
(6)模板的垂度与倾斜可以通过调节螺杆进行调整。
(7)模板下部设有吊装平台，以便处理后续工序。
3.2 悬臂模板系统提升循环工艺流程
塔身混凝土浇筑完成达到一定强度后→外移模板→分单元提升模板和主构架→固定在已成塔身混凝土上→绑扎塔体钢筋→合模板→浇筑塔身混凝土。
混凝土强度达到15MPa时，悬臂模板才可爬升(避免爬锥拔出)。悬臂模板提升前要对塔吊提升系统进行认真检查，确认无误后方可提升。提升时分单元依次进行，缓慢提升保持系统基本水平。塔吊提升时，采用钢丝绳挂在模板的提升钩上，松开固定螺栓，将单元模板缓慢提升，提至上一层高度后，将模板缓慢靠近塔身，将模板主构架落人与预埋在塔身混凝土中的爬锥相固接的支座槽内，插入安全销；依次提升其余单元模板。井筒式内模提升也采取塔吊提升的办法，提升时采用整体提升，一次提升到位后，螺栓固定。提升时应有专人进行观察并统一指挥，确保安全。当上一节模板混凝土灌注完毕后，经过养护，混凝土强度达15MPa以上，即可开始提升，同时进行钢筋绑扎，模板对中固定后，灌注混凝土，养生。依此循环，直至塔身混凝土顶部实心段的底部。
3.3 混凝土浇注
考虑到塔身较高，塔身圆弧截面复杂，输送泵管道布置困难，为保证塔身混凝土外观，不出现错台、跑模现象，塔身混凝土灌注速度宜控制在0.4～0.6m/h，故混凝土采用塔吊和料斗配合进行灌注。根据现场配置的塔吊起重能力，制作2m3料斗，塔吊提升，在井筒内模架顶部铺设灌注操作平台，混凝土通过滑槽进入模内，插入式振捣器振捣。所有混凝土浇筑均采用水平分层进行，混凝土的自由倾落高度不大于2m，以防止混凝土离析。每次混凝土浇筑时应连续进行，不得中断。使用插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振捣作用半径的1.5倍(一般为30～40cm)。振捣上一层时应插入下层5cm，以消除两层间的接缝。
浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在前层混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。间歇的最长时问应按所用水泥品种、气温及混凝土凝结条件确定，一般超过2h应按施工缝处理。
图4 桥塔模板及支架结构
