重庆菜园坝长江大桥缆索吊装施工方案

重庆菜园坝长江大桥缆索吊装施工方案1.概述无支架缆索吊装施工技术在我公司已应用多年，并在大量的桥梁建设上成功运用，该技术具有安装精度高、受力明确、便于控制调整、材料设备简单、节省成本、施工安全快速和可靠性高等一系列优点。重庆菜园坝长江大桥使用无支架缆索吊装施工方法，可以最大程度地减少长江水对施工的影响，同时上部结构施工时具有快速、高效、安全、经济等优点，应该说是本桥施工的最优方案。由于本桥吊装重量以钢桁架梁重量360t进行控制，设计总吊装能力不小于360t。缆索系统采用Ф70mm密封钢丝绳作为主索，塔架采用钢管拼装，塔顶主索鞍为移动式索鞍。主索地锚根据两岸地质、地形采用重力式地锚和桩-重力式复合地锚。钢箱拱肋安装采用钢绞线斜拉扣挂工艺，两岸拱肋对称安装。2.拱肋安装的技术工艺设计要点（1）拱肋安装前的准备工作①检查构件的几何尺寸、焊接质量、表面防腐及预拼装情况，必须达到设计规定。②检查按设计或施工方案确定的起吊和扣挂点结构是否满足要求。③检查主墩台的断面尺寸、预埋件位置及其他质量评定情况，并复测拱座起拱线处高程、跨距，其允许偏差不得超过有关规定。④核对安装程序，使安装作业严格按经审核的施工组织设计进行，确保施工有条不紊、安全稳妥地进行。⑤清除拱肋表面及箱内的杂物，并安装好有关测量和监控标志、仪器。⑥对安装施工设备系统进行负荷运行试验，保证整个施工系统顺利安全运转。（2）主拱肋采用无支架缆索吊装、斜拉扣挂悬拼方法施工。结构件型号、数量等均按有关规定经计算确定，缆索吊机在吊装前必须按规定进行设备试运转和试吊。试吊过程必须认真进行施工组织设计，试吊实施过程中，要将各方面的试吊记录认真、准确填写，以备正式吊装时参考使用。（3）各扣索位置与吊挂的拱肋基本在同一竖直面内，扣塔架上索鞍顶面的高程应高于拱肋扣点高程，还应进行强度和稳定性验算。（4）拱肋接头采用先栓后焊。①各段拱肋由扣索悬挂在扣塔架上时，必须设置横向八字缆风，其布置应符合下列规定：拱肋分段悬拼时，宜在每段端头设置风缆，上下游对称两段拱肋接头处应设临时或永久横向联接；风缆应待全孔合拢后，才可对称拆除；在河流中设置风缆时，必须采取可靠的防护措施，防止风缆受到碰撞。拱肋安装合拢横向稳定安全系数小于4（不考虑非线性）或小于2（考虑非线性影响）时，采取措施增加安全系数。双肋或多肋拱桥可先悬拼多段拱脚段至次中段拱肋，并将两相邻拱肋用永久或临时横联联接，然后安装合拢段，合拢后松索成拱。每段拱肋设两组或四组扣索，每肋上、下游各一组或两组，分别置于拱肋端头上节点附近。②扣索采用1860MPaΦ15.2mm钢铰线。吊装前计算好每段拱肋扣索力及相应的摩阻力，确定每组扣索钢铰线数量，并要求扣索安全系数≥2。各段的扣点和吊点位置原则上设在桁构的节点附近。③本桥扣索钢铰线下料时按扣索理论长度加上5%～8%的富余值控制，一端墩头与扣挂板相联，通过工作索吊运挂在拱箱接头预埋钢梁两端。另一端先用人工按顺序拖拉，逐根将钢铰线用夹片锚固定在扣索地锚后的锚固端横梁上，然后用两台YC-25千斤顶对称逐根进行张拉，张拉以拱箱标高为目标函数，索力为复核指标，从而达到调拱箱标高的目的。（5）为保证主拱肋吊装过程中的稳定性，采用双肋对称安装施工，并及时安设临时（或永久）横撑（联）及缆风，齐头并进。（6）临时横向联结可根据工地现有材料情况和施工要求设置，采用直径为Φ402mm的钢管与型钢作成框架横联。结构横撑亦与拱肋吊装同时安装，以便发挥作用，减少临时横向联系的数量。（7）缆索吊设施（塔架、缆索、地锚等）是吊装的主体设备，亦是本桥施工成败的关键设备，安装前进行施工计算和验算，安装后仔细检查各项设施的牢固性。而且必须进行超载试吊以检验起重设备各受力部位的工作情况，消除隐患。①施工支架进行强度和稳定性验算,地锚必须验算抗拔、抗滑和抗倾覆稳定性。采用预应力钢绞线和高强钢丝束作扣索时，其安全系数不小于2。②拱肋稳定性验算拱肋能否整条单段或多段连续吊装合拢，决定于拱肋安装时面内和面外的稳定性，要求拱肋安装时的稳定安全系数，考虑非线性影响时不小于2，不考虑非线性时不小于4，若安装时稳定安全系数偏小，可采用尽快安装肋间永久横联和增加肋间临时联系，拉设交叉缆风索等措施。③拱肋内力及变形的验算根据确定的施工方案，按实际安装的不同阶段及工况验算拱肋关键断面的内力和变形，保证在整个安装过程中和安装完成后，拱肋的内力及变形均控制在设计允许范围内。（8）拱肋安装合拢需要注意下列问题①由于钢拱肋的变形受温度的影响较大，早晚伸缩量有较大的差异，因此合拢温度应满足设计要求，控制在15℃～20℃之间。②为保证拱肋能顺利合拢，合拢时适当松索微调整拱肋标高与合拢间隙，以保证合拢接头对接准确。③钢拱肋接头的焊接在拱肋松索前进行。④松索完成体系转换的过程，按照施工计算程序分级，依次对称，均匀进行，并在整个过程中跟踪观测拱肋轴线和标高的变化，及时调整，使成拱后的轴线、标高满足设计要求。⑤松索合拢与合拢后松索对拱肋内力的影响是不同的。松索成拱，仅仅是一个扣挂体系转换成拱式体系，其扣索对成拱后拱肋的内力不会造成影响，而合拢后松索，除完成体系转换外，相当于在已成型的拱肋对应位置施加一个与扣索力大小相等、方向相反的集中力，对拱肋的内力及变形均会有影响，因此施工计算时进行了考虑，并可以成为调整、控制拱肋应力的一种方法。⑥拱肋的安装施工过程中，及时掌握桥址处历史气象资料和近期天气预报资料，避开可能发生的灾害性天气，并采取必要的预防措施确保结构安全。（9）拱肋安装时，要十分重视施工安全，吊点的绑扎要牢固，要为高空作业人员提供安全绳、护栏、安全网等必要的安全措施。3.缆索吊装系统简化计算书由于重庆长江大桥主索跨度较大，且构件吊重达360吨，若仅采用一组缆索系统施工时，施工十分困难，施工进度无法保障。因此经过认真仔细的分析计算，拟采用两套吊重分别达180吨的施工索道系统，以确保该桥的施工顺利进行。为了计算安全，拟取其中一组缆索吊装部分进行施工计算。（1）8φ70（主索）2φ24（起重索）4φ26（牵引索）单位重m/kg12.23189.288m/kg96.3982.12m/kg07.11768.24抗拉强度1470MPa1550MPa1550MPa破坏拉力KN8.36220888.05145KN46.535282.05.326KN32.1497482.05.456均布荷载：KN7.970gLG2集中荷载：KN2195953001800PPPP）、KN（95P)(KN300P)(KN1800P321321拖拉钢丝绳力起重吊具吊重P作用于跨中时主索受最大水平力：kn111727.248110420219524207.970f81aLP2GLHmax22max主索最大张力：KN1174718cos11172Tmax主索安全系数：4~308.3117478.36220K可见主索满足规范要求。主索作用在塔顶上的力：已知作用塔顶上的力和夹角函数值为：H1=Hmax=11172KNT1=Tmax=11747KNβ1=18°，sinβ1=0.309，cosβ1=0.951β4=18°，sinβ4=0.309，cosβ4=0.951于是作用在塔顶上的分力VH由下式求得KN3630309.011747sinTV1HHTTHHVVKN3.116419910.011747cosTH9910.0cos74.71347.0117479.1582TVsinTTKN9.157227.97021952GPVKN3630309.011747sinTV444434232323222222221221max1北岸垂直力：KN3.469111723.11641HHKN9.52129.15823630VV1221南岸垂直力：KN3.469111723.11641HHKN9.52129.15823630VV4343塔顶最大压力KN9.56124009.5212VVVV21工作经验算，主索安全系数K=3.08＞3满足施工规范要求从而通过计算得知主索作用于主塔顶上的垂直力V=5612.9KN，水平力H=469.3KN。（2）钢桁架节段吊装时，两组索道均位于桥轴线位置两侧6米左右，此时每组索道吊重分别180吨（桁架Q=360吨），为安全起见，取其中的一组索道进行计算。得知一组索道作用于塔顶的垂直压力和水平作用力分别为V＇=5256.6KN和H＇=476.8KN。通过以上计算知，吊装钢桁架节段时，钢塔架受力最大，由于两组索道均位于主塔顶中部，即两个塔架柱同时分担塔顶的垂直压力，因此在此工况下，钢塔架受力较为安全。4.缆索吊装系统施工本桥钢拱肋安装采用无支架缆索吊装斜拉扣挂悬拼施工工艺，按设计要求420跨21段吊装合拢（不包括S0，S20预埋节段）。拱肋安装应结合桥梁规模河流地形及设备等条件采用适宜的吊装机具，各项机具设备和辅助结构的规格、型号、数量等均应按有关规定经计算确定。重庆菜园坝长江大桥无支架缆索吊装系统主要由以下几个部分组成：A、主索道①主索道体系②起重体系③牵引体系B、主塔架①钢管杆件拼装门式塔架②塔顶索鞍结构③塔架风缆C、辅助工作索①工作索主索体系②起重体系③牵引体系D、锚固体系E、扣挂体系①钢绞线扣索②拱肋扣点支撑结构③扣索锚固张拉端结构F、吊装节段侧向风缆索体系重庆菜园坝长江大桥无支架缆索吊装总体布置图如下：缆索吊装总体布置图（1）塔架在北岸17#、南岸18#墩墩顶位置各立主塔架一座，见《重庆菜园坝长江大桥主塔图》主塔架均采用Ф800mm钢管拼成门式塔架。根据本桥拱肋中轴线的距离，主塔架整体设置为对称结构。两岸主塔架宽度为54.8m，高131m。塔架采用分节段拼接安装，拼装阶段需要适当在塔架上设置塔架风缆，完成塔架架设之后，也应根据塔架高度和受力情况设置腰风缆和塔架顶风缆，以便于在架设过程和吊装阶段通过这些风缆调整塔架垂直度并增加塔架稳定性。两岸主塔架顶横桥向两侧各设两道风缆，腰风缆在主塔架中部及塔顶的节点两侧呈“├”布置。架设工作索和主索之前，必须测量塔架垂直度并通过塔架风缆索调整塔架至最佳状态后方能进行缆索架设施工。塔架柱的计算：格构柱的13579111315171918161412108642s1s2s3s4s5s6s7s8s10bs9s10cs12s13s14s15s16s17s18s19s10as11s20s02120预埋段预埋段安装顺序4200032045000主地锚主地锚北岸南岸189.33m(20年一遇)后锚索塔架风缆索主缆索主缆索塔架风缆索主缆索主缆索13000xy4224224x254n1iciacn1isi0IIcm6.8122925054807854.02008004909.04d7854.0200d04909.0Imm8.419130474.468084102103434570AEEAA7.647.64200966.81229250513000AILm130LLcm20096d7854.04Axscyy0yy0x022sc8.648.648.502654345701357.64AA135x02SCS2yy0格构柱的整体承载力按下式计算：n1ii0e1NN米米米598.0160575.011米米058.174.4680841534570215AfAfccssKN8.21671058.1058.1174.468084151AfNcc01格构柱的界限偏心率为：b00ttbhe115.013015he02.1058.11058.15.015.0则：813.0115.021