杭州湾跨海大桥海上70m箱梁制造与架设02

•试验时所用的张拉设备为YCW500A型千斤顶，油压表精度为1.5级。压力传感器为上海生产的量程为6000kN、灵敏度为1kN的负荷传感器（2台），测试仪器为GGD-38型显示器（2台），据此进行管道摩阻测试。•试验采用单端张拉的方法，通过被动端与主动端传感器读数的比值来分析实际管道摩阻的情况。22-φj15.24预应力钢绞线分8级加载,试验时张拉控制力从500kN拉到4300kN（接近设计张拉力）。19-φj15.24预应力钢绞线分8级加载,试验时张拉控制力从450kN拉到3700kN，试验时根据千斤顶油表读数控制张拉荷载，由于每台千斤顶最大行程为200mm，而按设计吨位张拉时，预应力钢绞线伸长量达460mm～480mm，故必须在主动端安装三台千斤顶，被动端安装一台千斤顶。•分级测试预应力束张拉过程中主动端与被动端的荷载，并通过线性回归确定管道被动端和主动端荷载的比值，然后利用二元线性回归的方法确定预应力管道的k、μ值。以一端作主动端，另一端作被动端逐级加载，两端均读取传感器读数，并测量钢绞线伸长量，每个管道张拉二次。然后调换主动端与被动端位置，用同样的方法再做一遍。试验结果见下表：•表1：管道摩阻系数计算结果实测计算值设计值规范值k0.001020.00150.0015μ0.0890.120.14～0.17从表中可以看出：实测的管道局部偏差影响系数k值和管道的摩擦系数μ，比设计与规范规定值均小。从所计算的管道摩阻力，实测、设计和规范值相比较，实测管道摩阻力均小于按设计与规范计算时的摩阻力，按实测值计算平均比按设计值计算小4.36%，按实测值计算比按规范所推荐值计算平均小5.30%，相差原因是由于在箱梁预制中我们严格控制了定位钢筋的施工质量，充分发挥其定位及防止波纹管变形的作用，同时塑料波纹管中穿入芯棒避免管道变形等措施的采用对于减少预应力损失起到了很好的效果。图22：孔道摩阻试验张拉端五、重型箱梁场内移运表2：横移摩擦副实体试验结果表摩擦副(上/下)介质承载应力μ备注结论1MGB/不锈钢黄油掺机油7.8MPa0.050有导向消耗小2不锈钢/MGB黄油掺机油14.6MPa0.085无导向易走偏3四氟板/不锈钢机油14.6MPa0.09有导向蠕变大，不成功4COB材料机油14.6MPa0.08有导向易碾碎、蠕变大5钢轨/钢轨黄油掺石墨粉30MPa0.14有导向成本高、水平力大6MGB/不锈钢机油14.6MPa0.068有导向消耗大7辊轮小车/钢板干50MPa0.03无导向易走偏5.1箱梁横移系统从70m箱梁预制施工开始，我们就安排了多种摩擦副及其横移设备的实体试验，其具体试验结果表2。以上移动均用水平千斤顶作为动力，优点是平稳，缺点是受速度的限制。从表中可以看出，第七种摩擦副摩擦系数最小，但易走偏，如果加上导向装置，应是一种很好的移运方式，用此方法移运了近20片70m箱梁，但最后受制造周期和工程时间的控制，没有继续试验和使用。图23-1:70米箱梁横移图23-2:70米箱梁横移第一种摩擦副摩擦系数次之。其使用风险小，最后选用该方案。这种方案是在第6种方案的基础上进行的优化。其一是增加了接触面积，将压应力减少约一半；其二是将不锈钢由单片焊接变成了连续铺设；第三是加大了滑道平整度的控制。使用效果较好。•重物移运有一个从量变到质变的过程，是一个不容忽视的难题，如果移运重量增加到一定的程度，常规的一些材料和方法均无法满足使用要求，如果移运次数从几次到几十次，甚至几百次，必须要有一些新的方法取代原来的方法，否则也无法满足要求。同时，箱梁在移运过程中有支点控制要求，需要采取一些特殊的工艺措施才能够确保箱梁在移运过程中不受扭曲或其它原因损坏。5.2箱梁纵移上面所谈的移运设备，只能适合短距离的、时间不受限制时的重物移运，其最高运行速度只能达到36m/h。如果用卷扬机等作为牵引方式，一是每个横移点需设一台大吨位卷扬机，且要求有场地或带来其它问题。因此有必要研制一台可自动走行的大吨位的运梁台车。由于受箱梁支点及荷载分布的限制，台车必须能将每端达1100吨力分布下去，如果采用传统的分配梁，那么台车将会做的很高，甚至会不稳定。此外，该台车还必须适应18条横移滑道相互之间的施工误差的变化情况，必须能自由升起和降落，还需要确保每个轮子均匀受压，正是由于这样特殊的要求，针对以上问题研制出一台全液压、全电控的液压悬架轮轨式台车。该台车采用液压悬挂原理，用64个φ500的轮子、32台100吨的液压千斤顶和32个电动马达；并通过电控技术控制前后台车同步。台车高度仅为1.2m，可自由顶升10cm。具体参数见表3。表3：台车参数一览表名称液压台车型号CH2400A规格24000KN额定载重24000KN自重950KN车轮轮压375/510KN整机功率102KW高度调节±50mm走行速度0～12m/min外形尺寸6600×7400×1200供电方式～380v,50HZ从使用效果来看，它具有操作自如、运行平稳、适应能力强等诸多优点，且经济耐用，完全可以推广应用于其它工程，详见图25。图24：纵移滑道及成品梁存放图25：70m箱梁纵移六、70m箱梁出海栈桥码头重达2200吨的70m箱梁最终需要大吨位的吊船运到海上安装。从梁场到吊船需要一个适应作业环境的专用重型出梁码头，海盐预制场水域基本适应码头的修建，但其有一个特点，此处流速较大，一般为2m/s，且流向平行岸线。由于梁场是长条形的，其台座的布置只能根据地形顺岸布置，由此决定了出梁方向，也最终决定了码头只能横流取梁。为了解决这个难题，设计了前喇叭口的双线栈桥式码头，充分适应了两条运架起重船的取梁、进出码头的需要。栈桥移梁七、专用起重船的研制7.1天一号运架一体船为了适应杭州湾特殊的水域、地理环境，恶劣的风、浪、流等海洋环境，特别是最大流速达5.16m/s的急流。中铁大桥局股份有限公司研制了3000吨吊运一体船“天一号”，它的吊高可达53m适应杭州湾的大风、大浪和激流的作业环境，满足杭州湾工程2200吨箱梁安装的需要，其技术指标如右：7.2“小天鹅”运架一体船我集团公司自行研制的在东海大桥使用过的2500吨的双体吊船“小天鹅”号，通过加大锚泊系统和动力系统、减轻吊架的自重等措施，也能很好地适应杭州湾跨海大桥施工的需要，其技术指标如下：船式：本船为双体船型，由艏向艉由连接桥相连。钢质、单底、单甲板，具有三层甲板室的固定式起重船。通过改变连接桥连接长度，两船间开档可在5米至18米间变化，可满足不同桥跨和架设方法的要求。适应航区：本船适应沿海海域起重作业、载梁航行、可坐底避风、自航调遣。船舶稳性和船体结构强度满足近海和无限海域拖带调遣要求。作业环境：风力：起重船在抛锚定位后进行起重架梁作业时，蒲氏7级；起重船在满载梁航行状态下，抗风蒲氏8级及相应波浪。波高：2米流速：6节环境温度：－10℃～45℃船体主尺度：总长：84.00m型宽：型宽46.00m型深：5.90m设计吃水：3.50m航行速度：不低于7.3节（13.52km/h）；动力设备：主机：537kW×4台；主发电机组：320kW×2台；停泊发电机组：90kW船员数：25人船舶自持力：45天起重机：起吊能力：2500t起吊高度：40m（梁顶面距水面）卷扬机：液压驱动起升速度：0.1～0.75m/min图26：“小天鹅”码头取梁图27：“小天鹅”海上载梁航行图28：海上70m箱梁架设“天一号”和“小天鹅”均采用进口全回转舵桨，它们运转自如，“天一号”比“小天鹅”动力加大一倍，采用11吨的大抓力锚8只，船的适航性更好，不久将要投入使用。表5为前9片梁的落梁精度，从中可以看出，落梁的四支点高差在4mm以内，纵横移偏差均在10cm以内，完全能够满足工艺的要求，已架设的八十多片梁充分证明了中心起吊船的优越性。梁号水流（m/s）潮位（m）纵向（cm）横向(cm）临时支座最大高差（mm）左右C81C82-X3.214.8691094C33C34-X3.162.6710783C31C32-X3.413.6910683C40C41-X3.394.915752C31C32-S3.142.763532C38C39-X3.112.415863C39C40-X3.364.21101052C32C33-X3.092.147253C34C35-X3.102.1061053注：x表示下游梁，s表示上游梁表6：箱梁架设落梁精度统计八、墩顶纵横移设备无论什么吊船，受风、浪、流的限制以及为了加快架梁效率，梁体落到墩位时的精度控制不足以满足规范要求，这需要在每个墩顶设置一套可将2200吨梁体轻松纵横移的精调装置，只有这样才能满足规范规定的精度要求，我们采用自平衡原理，设计制造了这种墩顶精调装置，较好地在工程中得到了验证，它完全可以满足规范要求。墩顶纵横移设备图29：已架设箱梁九、结语中铁大桥局股份有限公司在杭州湾跨海大桥70m箱梁的施工中，锐意进取，不断创新。采用内模一次吊装的新工艺；实施、发展并完善了一整套预制梁钢筋制安、模板安装、混凝土浇注的施工工艺；首次设计并成功在桥面施工中采用了大跨度桥面振平提浆机，提高了桥面的施工精度。通过高性能混凝土配合比的研究，并首次提出了低强早期张拉的理念，再配合其它工艺措施，较好地解决了海工耐久混凝土薄壁箱梁的早期开裂问题；研制出了国内第一台2400吨液压悬挂轮轨式台车，为解决重物控制移运开创了一个全新的途径。专门研制的2500吨和3000吨吊船，为中国桥梁工程的施工技术发展开拓了一个全新的施工方法。以上是中铁大桥局股份有限公司在杭州湾跨海大桥70米箱梁预制、架设施工中的关键技术，这不仅是对世界上最长跨海大桥—杭州湾跨海大桥的贡献，也将是对中国桥梁技术进步的贡献。感谢您对大桥局的关心和支持！身体健康！一帆风顺！祝各位：谢谢！中铁大桥局股份有限公司杭州湾跨海大桥Ⅷ合同项目经理部项目部