钢结构双套拱竖转施工方案

上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.1目录1.工程概况………………………………………………………………22.方案思路…………………...……………………………….…………43.液压同步提升技术简介…………………..……………………………74.钢桥塔拱肋安装作业流程……………………………………………105.方案重点说明………….…………………………………………….176.液压提升系统的选取及布置…………………………………………297.液压系统同步控制………………………………………………….338.提升速度及加速度...……………………………………………..…...369.提升前准备及检查工作…..……………………………………..……3610.钢拱肋液压提升…………………………………………………..3711.施工工期……………………………………………………………4412.施工组织体系………………………………………………………..4513.提升过程应急预案……………………………………………..……4614.安全文明施工……………………………………………………….4715.主要液压系统设备一览表…………………………………………49上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.21.工程概况宜兴市荆邑大桥大溪河钢箱梁双套拱斜拉桥主桥采用双套拱斜拉桥形式，斜拉索最大跨径为173m，主要包括双套拱塔和桥面钢箱梁两大结构体系。桥面钢箱梁在主塔以北为51m宽的整体钢箱梁，主塔区钢箱梁加宽到58.5m，主塔以南分为三幅桥，其中主线为50m长、27m宽的预应力混凝土桥，两侧为宽度11m的钢箱梁辅道；双套拱塔分为主幅塔，主塔整体线形为两段直线段+两段椭圆弧线段组成，整体成倒U型，塔高73.6m，与垂直方向倾角为8度，塔底跨距49米，主塔截面长宽为4.0m×3.5m，且截面高度成变截面，从塔底渐变为3.5m×3.0625m，主塔钢箱壁厚30mm，塔顶处变为25mm。副塔结构整体线型同主塔较为类似成倒“U”状，塔高61.7m，塔底跨距26.5米。副塔钢箱截面为等截面八角形，截面长宽为3.5m×3.0m。副塔钢箱主体壁厚在塔座距桥面以上6m范围内为40mm，其余壁厚为30mm。主幅塔之间通过钢拉杆连接，由下至上设置26道400㎜×600㎜矩形装饰横撑；主幅塔上共设16对斜拉索，主跨钢箱梁上索距9m，拱塔上索距2.2～2.6m。其总体结构示意图见图1.1-1所示。上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.3上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.42.方案思路2.1、主塔、副塔竖转提升条件分析本工程钢结构主塔、副塔均为倒U型结构，其中主塔高73.6m，与垂直方向倾角为8度，塔底跨距49米，重约780t，副塔高61.7m，塔底跨距26.5米，重约580t。由于其特殊的结构造型及现场施工条件的限制，主副塔的安装无法采用常规吊装施工的方法完成。若将钢塔整体在现场桥面进行平面整体拼装，在钢塔底部设置转动绞，然后利用“超大型液压同步提升技术”，先利用提升塔架将主塔同步提升竖转到位；再在主塔上设置提升设施，将副塔同步提升竖转到位。此种安装法将大大降低安装施工难度，于质量、安全和工期等均有利。主、副塔平面图如下所示：上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.5主塔、副塔立面示意图2.2、液压提升主塔在靠近主塔桥墩教育路侧位置设置门式塔架，将主塔在其平转位置投影线上进行整体拼装，主塔按照工厂内加工的工艺段进行拼装和焊接。完成整体预拼的主塔在其根部与塔座采用铰链定位，提升门架上上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.6设置液压提升器，通过钢绞线与主塔上对应位置的地锚连接，同步牵引将主塔起搬，直至主塔与垂直方向倾角为8度（设计位置），最后集中焊接根部焊缝。2.3、液压提升副塔将副塔在其平转位置投影线上进行整体拼装，按照工厂内加工的工艺段进行拼装和焊接。在已经同步竖转到位、底部转角已焊接好的主塔上设置液压提升器，通过钢绞线与副塔上对应位置的地锚连接，利用主塔起搬副塔，直至副塔与垂直方向倾角为17°（设计位置），最后集中焊接根部焊缝。主、副塔竖转到位后，安装双塔之间的横撑以及斜拉索具等。2.4、方案优越性本工程中钢塔结构采用超大型构件液压同步提升施工技术进行安装，具有如下的优点：由于钢塔结构在地面整体拼装；便于使用机械化焊接作业，从而使焊接质量和装配精度及检测精度上更容易得到保证，而分段吊装由于高空作业，无论构件拼装精度，还是焊接质量及测控精度上都难以得到有效保障。钢塔结构主要的拼装、焊接及油漆等工作在地面进行，施工效率高，安全防护工作易于组织，施工质量易于保证；采用“超大型构件液压同步提升施工技术”吊装钢塔，技术成熟，吊装过程的安全性有充分的保障；采用液压提升竖转吊装，将高空作业量降至最少，加之液压整上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.7体提升作业绝对时间较短，能够有效保证钢塔的安装工期；液压同步提升设备设施体积、重量较小，机动能力强，倒运和安装方便；3.液压同步提升技术简介3.1、本工程中的关键技术及设备我司已有过多次采用液压同步提升技术进行桥塔结构吊装的成功经验。在本工程中采用了液压同步整体提升的新型吊装工艺。配合本工艺的先进性和创新性，我司主要使用如下关键技术和设备：超大型构件液压同步提升施工技术；TJJ-5000型液压提升器；TJJ-3500型液压提升器；TJD-30型变频液压泵源系统；YT-2型计算机同步控制系统。3.2、液压同步提升施工技术特点通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；采用柔性索具承重。只要有合理的承重吊点，提升高度不受限制；液压提升器锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可以在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；液压提升器通过液压回路驱动，动作过程中加速度极小，对被提升构件及提升承载结构几乎无附加动荷载；液压提升设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.8小空间或室内进行大吨位构件牵引提升安装；设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。3.3、液压提升原理“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。液压提升过程见如下框图所示，一个流程为液压提升器一个行程。当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则一步步向前移动。伸缸拔下锚上锚紧同步缩缸下锚紧上升过程下落过程缩缸拔上锚上锚紧非同步伸缸至2L-Δ下锚紧同步缩缸至L+Δ伸缸拔下锚液压提升过程示意图上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.93.4、液压提升主要设备本工程中液压提升承重设备主要采用穿芯式液压提升器，如下图所示：穿芯式液压提升器3.5、计算机同步控制系统液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和（或）控制指令的发布。上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.104.主、副钢塔安装流程主塔提升平面示意图主塔提升立面示意图上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.11副塔提升平面示意图副塔提升立面示意图上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.12施工流程：上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.13上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.14上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.15上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.16流程简述：在靠近主塔桥墩教育路侧位置设置门式塔架；将主塔在其平转位置投影线上进行整体拼装，主塔按照工厂内加工的工艺段进行拼装和焊接；在搭设好的门式塔架平衡梁上设置竖转提升器和后拉稳定索具。主塔的竖转提升设备通过钢绞线与拼装好的主塔上的提升下吊具连接，稳定索与后拉锚点连接，建立好各提升设备间管路、线路连接；设备连接完毕后，结构件及提升设备等全面检查；门式塔架顶部提升竖转设备与后部稳定索同步分级加载，密切同步配合，准备提升竖转主塔；分级加载完毕，即主塔竖转提升离开拼装塔架后，暂停提升，全面检查各设备运行情况及结构件稳定情况；检查运行情况等正常，继续竖转提升主塔。在提升过程中，架设经纬仪测量塔架顶部，应使门式塔架水平位移保持在设计允许的范围内（60mm）；主塔提升竖转至接近设计位置后，暂停，微调提升点，使主塔处于设计位置，提升设备锁定、暂停，使主塔保持姿态不变；进行主塔底部铰接处的补焊固结作业；将副塔在其平转位置投影线上进行整体拼装，按照工厂内加工的工艺段进行拼装和焊接；在主塔上设置提升上吊点，通过钢绞线与副塔下吊点连接，主上海同济宝冶建设机器人有限公司SHANGHAITONGJI-BAOYECONSTRUCTIONROBOTCO.,LTD.17塔后拉稳定索（锚点为桥梁拉索孔），以减小提升竖转副塔时主塔的水平分力；建立好各提升设备间管路、线路连接；依竖转主塔时的工序，分级同步加载副塔提升器、主塔后侧稳定索，同时监测主塔吊点处的水平位移，使之小于计算所允许的范围内；副塔提升竖转至接近设计位置后，暂停，微调提升点，使副塔处于设计位置，提升设备锁定、暂停，使副塔保持姿态不变；进行副塔底部铰接处的补焊作业；安装主、副塔间的横撑，使之形成稳定体系；拆除主、副塔的提升设施。主、副塔竖转提升安装完毕。5.方案重点说明为了完成如此超重结构的整体提升以及超重构件的滑移，需充分考虑提升过程和滑移中的各个环节，方案的优劣将直接影响到整体提升过程中的结构稳定和施工安全性，因此，对整体提升应慎重考虑，提升方案应保证足够的安全、可靠性，根据本公司以往重大工程类似的施工经验，我们将主要从以下几个方面来着重考虑。（1）整体分析施工工况，验算塔体的结构应力和变形是否满足施工工况要求，得出塔体底部交接点的反力值、提升点反力值、后拉稳定锚点反力值、门架基础反力值等数据。根据上述数据详细设计门架体系、门架基础、后拉锚点基础等，配置相应的提升设备，编制具体的提升实施方案。（2）提升门架的设计及设置上海同济