大橋施工技術PPT學習課件

1、 重慶巫峽長江大橋工程項目分為主橋和引道工程兩部分，橋址位于長江巫峽入口處，設計為中承式鋼管砼雙肋拱橋，主跨凈跨為460m，位居同類型橋梁世界第一，全橋跨徑組合為612m（引橋）+492m（主跨）+312m（引橋）。第1頁/共61頁引橋為預應力砼連續(xù)梁（南岸異形梁為鋼筋砼簡支梁）；橋面為預應力砼形連續(xù)梁；全橋吊桿和立柱間距為12.0m，橋面與拱肋交匯處橫梁為組合截面梁。橋長612.2m，橋寬19m。設計總體布置如下：第2頁/共61頁巫峽長江公路大橋立面及平面布置圖第3頁/共61頁1 1 巫峽長江大橋巫峽長江大橋施工方案的確定施工方案的確定 1. 1 引橋施工 兩岸引橋及橋臺基礎均位于岸坡上，采

2、用明挖施工基礎，臺身、墩身及蓋梁采用現澆，上部構造采用預制或現澆。第4頁/共61頁 1. 2 主 橋 施 工 1. 2. 1 主拱座施工 兩岸主拱座均處于裸露的灰?guī)r上，并位于卸載帶上，采用按地質構造的卸荷線開挖拱座以上土石方卸載，然后按圖紙要求人工開挖基坑再施工拱座。第5頁/共61頁 1 . 2 . 2 主拱肋施工 （1）鋼管拱肋的加工及安裝 鋼管拱肋節(jié)段及橫聯在工廠加工運達現場后采用無支架纜索系統(tǒng)進行吊裝就位，鋼鉸線扣索進行斜拉扣定。 （2）拱肋弦管內砼的壓注 采用自兩端拱腳向拱頂連續(xù)壓注。第6頁/共61頁 1. 2. 3 上部構造施工 （1） 拱上立柱施工 拱上立柱采用工廠加工運達現場后吊

3、裝就位焊接再壓注管內砼，蓋梁采用預制安裝。 （2）吊桿、橫梁、車道板及橋面施工 吊桿、橫梁、車道板采用預制安裝，橋面采用現澆。第7頁/共61頁2 2巫峽長江大橋巫峽長江大橋主要施工難點主要施工難點 2. 1 鋼管拱肋節(jié)段采用無支架纜索吊裝系統(tǒng)吊裝成拱，包括難點： （1） 纜索吊裝系統(tǒng)的索跨大：為576m； （2） 吊重大：節(jié)段重128t，設計吊重170t； （3） 索塔高度大：達150.22m； （4） 構件起吊高度大：有260m； （5） 不能斷航：黃金水道不能長時斷航。 2. 2 各根鋼管拱肋弦管內砼的連續(xù)壓注。第8頁/共61頁3巫峽長江大橋巫峽長江大橋主要施工技術主要施工技術 3. 1

4、纜索吊裝系統(tǒng)布設技術 纜索吊裝系統(tǒng)包括吊塔（置于扣塔上）、錨碇、承重纜索、壓塔索、起吊滑車組、分配梁、卷揚機、承索器等。第9頁/共61頁 （1）用輔助支架安裝扣塔 扣塔為管結構，由廠家對其分節(jié)、分片加工后，船運至橋孔下的水域，起吊高度達180m-290m后才能到安裝的位置，扣塔構件安裝后，在焊接工作完成前，扣塔上不能承受外力作用，因此，扣塔的安裝不能由塔吊來輔助。第10頁/共61頁 經過分析比較后，我們選用萬能桿件拼成的支架來輔助安裝扣塔，由系于其上的通長纜風索來確保穩(wěn)定。見右圖所示。第11頁/共61頁 （2）纜索索塔直接鉸支于扣塔頂面上 纜索系統(tǒng)如另設獨立的吊裝用索塔（吊塔）需用萬能桿件約2

5、100t，而將吊塔直接鉸支于扣塔頂面以上，僅需桿件320t?？鬯殇摴苤Ъ芨駱嬛Q向61010的鋼管內灌筑C60砼。經復核計算，扣塔能承受支于其上的750t的吊塔壓力。因此，將吊塔置于其上（塔頂設避雷針），見下圖。第12頁/共61頁第13頁/共61頁 （3）索塔頂僅設縱向壓塔索 索塔為雙柱門式索塔，中心距20m。索塔高南岸為150.22m，北岸為125.72m。因地形限制，無法在塔頂上設置沿橋長及橫橋向的“八字”抗風索。經受力分析后，確定僅加設四根47.5的縱向壓塔索，張緊力為320KN，在塔頂處塔、索固定，而橫橋向不設。但在建始岸，因索塔高度大，加設了橫向抗風索，初張力100KN。第14頁

6、/共61頁 對塔頂作上述約束后，在纜索布置完成后進行試吊時，索塔編位縱向最大值為24cm，試吊后進行了調整，正式吊裝時，索塔最大縱向偏位20cm，橫橋向最大偏位4cm，均在允許的范圍內。第15頁/共61頁 (4)塔頂結構索鞍橫梁下設置彈性支座 主吊索鞍處承受集中力1600KN，作用于橫梁中心，如橫梁下與塔頂桿件的支承靴間用剛性支撐，將使中間一排柱承受絕大部份的壓力，很不合理。為此，我們在中間一個支承靴上加設厚度為20mm的橡膠（彈性）支座，使受力傳開，其值在500KN-1000KN之間。第16頁/共61頁 （5）吊錨錨碇用樁錨并加設巖錨 本橋吊錨受力18000KN，上、下游錨碇受力各為9000

7、KN。錨碇處地面傾角450，巖石破碎，設重力式錨碇土抗力不足。我們采用樁式錨碇，同時在錨碇后方加設平均長度為20m的9j15.24的無粘結預應力束巖錨，作為安全儲備。巖錨前端錨固于承臺上，選用Rby=1860Mpa的鋼絞線，張拉控制應力0.6Rby。第17頁/共61頁吊錨布置示意圖吊錨布置示意圖326.228側 面I-I317.128主 索XKO+779.23519.216預 埋 鋼 管錨 頭81預 埋 槽60 x100cm樁D200進 人 孔擋 土 板II擋 土 板樁D200鋼 筋 砼巖 錨巖 錨 錨 索巖 錨 錨 索第18頁/共61頁 （6）啟用56（CFRC836SW+IWR-56mm）

8、滿充式鋼絲繩作承重主索 其主要特點是單根索破斷拉力大（2450KN），廠家是應我方需要首次生產（見下圖所示）。無使用經驗資料可供借鑒，經咨詢有關專家和現場的反復試驗，我們確定承重主索的受力安全系數3，鋼繩的連接采用特殊的索夾，間距為40cm。第19頁/共61頁第20頁/共61頁 （7）設置主動式承索器 其目的是減小起重索或牽引索在其轉線點間的距離，從而減小吊點（吊具）的配重。承索器掛于主索上，托起組主索下的2根起重索和2根牽引繩，承索器間相互用19.5鋼索相連，進入一臺50 KN的卷揚機形成循環(huán)線，開動卷揚機，主動控制承索器的最佳位置，如下圖所示。第21頁/共61頁承索器結構示意圖第22頁/共

9、61頁 本橋設置主動式承索器后每個吊點配重僅為5t；同樣垂度下，如不設承索器，每個吊點配重將達25t，技術先進性顯而易見。在使用中，承索器輪將起吊及牽引索梳理得有條不紊，經過多次七級以上大風后，沒有出現起重索或牽引索相互打絞的現象。本技術已申報國家專利，申請?zhí)枺?3234487. 2。第23頁/共61頁 （8）采用特制起吊滑輪組 滑輪組采用上5輪下4輪，組成8線起吊滑車組，單輪受力按200KN設計，外直徑為480mm，用滾柱軸承。經實施觀測和檢驗，全部滑輪運行可靠，至拱肋吊裝完成，快繩端經過的滑輪已運行21萬轉，沒有一個滑輪出現問題；起吊滑車組運行自如，起吊鋼繩沒有出現一次扭絞現象。第24頁/

10、共61頁 （9）選用恒力起吊、牽引卷揚機 卷揚機選用摩擦式恒力卷揚機，附帶卷繩器。根據巫山橋的特點，定制的起吊用卷繩盤卷繩量為2200m（24 mm鋼絲繩），牽引用卷繩盤卷繩量為1200m（28鋼絲繩），卷繩筒配備40N.m的力矩卷揚機做動力。這種卷揚機與卷繩器的配套搭配使用在本橋是第一次，經使用證明運行可靠，效果好。第25頁/共61頁第26頁/共61頁 3. 2 斜拉扣掛系統(tǒng)布置技術 斜拉扣掛系統(tǒng)包括扣塔、索鞍、扣錨、扣索、扣索固定端及扣索張拉系統(tǒng)等；主要采用了：第27頁/共61頁 （1）扣塔上采用多個滾輪做成弧形索鞍 其目的是增大鋼絞線的彎曲半徑，使鋼絞線受力后不致產生大的彎應力。弧型索鞍

11、輪的半徑為2962mm，每束6-10根的鋼絞線均通過寬度為54mm的輪槽，經實施觀察，效果良好（見下頁圖）。 第28頁/共61頁扣塔上弧形索鞍位置示意圖第29頁/共61頁 （2）扣錨采用樁錨加巖錨作為安全儲備 該創(chuàng)新設計方法，解決了樁錨前端土體抗力不足的問題?？紤]到樁上的承臺的前墻上承受扣索的張力共212500KN。前墻既受彎，也有上撥力，因此，前墻設水平預應力束8束，豎向設預應束4束，每一側布置12束9j15.24的巖錨，方向與扣索尾索方向平行(見下圖)。經觀測，在使用過程中發(fā)生的位移1mm。 第30頁/共61頁扣錨布置示意圖錨 頭預 留 泄 水 孔286.83巖 錨正 式 扣 索 預 留

12、孔臨 時 扣 索 預 留 孔I-I側 面I擋 土 板巖 錨錨 桿 （ 12x9 15.24鋼 絞 線 ）橫 隔 板45x4581I樁D250扣 索XKO+738.206第31頁/共61頁 （3）設置扣塔平衡索 為保證扣塔順橋向位移不超過規(guī)定的7.5cm，因此，設置扣塔前、后平衡索。在拱肋節(jié)段安裝前，設置前平衡索，為43j15.24，拉力共計1000KN，上端錨于扣塔頂，下端錨固于拱座上；后平衡索仍為43j15.24，拉力共計800KN，在第四號正式扣段扣索張拉前張拉到位，上端錨于扣塔頂，下端錨于扣錨頂面，實施中達到了預期效果。 第32頁/共61頁 （4）正式扣索、臨式扣索分別設置 1、2、4、

13、6、8#節(jié)段上的扣索為臨時扣索，3、5、7、9、10、11#節(jié)段上的扣索為正式扣索。臨時扣索采用47.5鋼絲繩張拉，系于鋼管桁架上，錨固于扣塔下或扣錨處。正式扣索用鋼絞線，錨于扣錨上，張拉端用千斤頂進行調節(jié)。正式扣索每肋每一扣點處設4束，每束有6、8、9、10根四種，預先編束制作。第33頁/共61頁巫山長江大橋鋼管拱肋節(jié)段無支架纜索吊裝巫山長江大橋鋼管拱肋節(jié)段無支架纜索吊裝-扣索斜拉扣定系統(tǒng)布置示意圖扣索斜拉扣定系統(tǒng)布置示意圖第34頁/共61頁 （5）正式扣索錨固端采用P型錨與專門錨具共同錨固 錨固端位于拱肋鋼管桁架上，在其錨點處設置扣點及轉點，在扣點下設有4個孔穿過的反力梁，孔徑分別為120

14、mm（1#、2#、3#扣索處）和140mm（4#-6#扣索處），反力梁孔的外端面與扣索受力方向正交。第35頁/共61頁 扣索專用錨具由錨頭和錨環(huán)組成。錨頭上根據設計鉆有能穿過扣索鋼絞線的孔，過孔的所有鋼絞線由P型錨鎖住端頭，扣索固定端安裝時，將錨頭穿過反力梁的相應孔道后，將錨環(huán)（內絲口）旋入錨頭（外絲口）并使錨頭外露三絲即可。第36頁/共61頁第37頁/共61頁 （6）張拉端錨固體系非常規(guī)設置 鋼絞線扣索受力在0.08Rby-0.42Rby之間，屬于典型的低應力狀態(tài)，張拉端可靠錨固是一大難題。我們?yōu)榇碎_發(fā)出了低應力夾片錨固體系。其創(chuàng)新點在于用特制壓板由外力壓住夾片，然后擰緊壓緊螺栓，使鋼絞線處

15、于低應力時，達到防止夾片松出的目的，同時放、張方便。本體系已申報國家專利，申請?zhí)枺?03234873. 8。第38頁/共61頁扣索張拉端布置示意圖第39頁/共61頁 （7）用一對扣索的千斤頂控制調索 本橋拱肋安裝用的正式扣索共6對，每岸（側）的一個扣索索號在上、下游肋上各有4根索，如每根扣索上全部設千斤頂，則需千斤頂和配套油泵96臺（套），是不經濟的。經過我們提出，監(jiān)控單位同意，實施中只設了一對索的千斤頂，即實用千斤頂共16臺。第40頁/共61頁 其使用方法是，首先安置千斤頂在待安拱肋節(jié)段的拉索張拉位置，在該段（含上、下游節(jié)段及橫聯）安裝完畢后，在安裝另岸的節(jié)段的期間，調整已安裝的其他索號的索

16、力。如此控制及布置后，沒有因為調索力而耽誤一天的工期，順利實現了本橋拱肋高精度（相對誤差均10mm）合龍，控制結果滿足了設計、規(guī)范及監(jiān)控要求。第41頁/共61頁合龍后的拱肋圖第42頁/共61頁 3. 3 鋼管桁架節(jié)段吊運技術 （1）拱肋節(jié)段起吊前快速定位 鋼管節(jié)段從工廠由船運至橋下水域定位。 橋位處于長江黃金水道，根據港航要求，每天只能在10：00-13：00之間斷航。實施中，在拱肋上、下游的兩岸設地錨，用鋼繩與定位船連接，完成定位，然后開動運輸船連接定位船進行準確就位，此后即可進行節(jié)段吊運。第43頁/共61頁 節(jié)段起吊前，運輸船定位約用1h，節(jié)段捆綁約用0.5h，起吊至安全高度約0.5h，因

17、此，一般在12：00之前便開放了水域，減少了占用黃金水道的時間，確保了每天安裝一個吊裝單元（節(jié)段）的要求。第44頁/共61頁 （2）采用2組456承重主索同時吊重 本 橋 的 鋼 管 拱 肋 節(jié) 段 吊 裝 重 量 為 1 2 8 t ， 如 用 一 組 主 索 吊 重 ， 會 使 索 鞍 處 產 生 很 大 的 壓 力 P（P3000KN），此力作用于塔頂很不合理。因此，采用間距為6m的2組456主索同時抬吊一個拱肋鋼管節(jié)段的吊重方式，全橋橫向2條拱肋布置22組456主索，中距19.7m。在主索縱向設置成雙吊點跑車，間距為18m。第45頁/共61頁 采用兩組主索同時吊重，設置橫向受力均勻分配

18、體系，確保每端梁吊點處的力均勻分布在2組主索上且隨時可以自動調整，如下圖所示。施工中上游的兩組主索和下游的兩組主索不同時吊重。第46頁/共61頁第47頁/共61頁 （3）吊點受力平衡系統(tǒng) 因每節(jié)段分為兩組主索的4個吊點抬吊，保證吊點受力均勻是關鍵。上、下游的前或后吊點相互連在一起，應均勻受力，而在前或后兩個吊點的受力應盡可能均勻。經過節(jié)段重心計算，和各節(jié)段逐一分析計算，僅第四段捆綁點位置受力最大，為64.6t，其他的均小于此值。第48頁/共61頁 因此，捆綁點位置確定為上弦靠低端節(jié)點及下弦靠高端節(jié)點處（見圖片所示），能滿足吊點受力均小于64.6t，在此情況下，起吊鋼繩及吊點滑車組受力在設計要求

19、范圍內。第49頁/共61頁 （4）拱肋節(jié)段間接頭采用高強螺栓臨時連接 鋼管桁架節(jié)段端頭內設法蘭盤，就位安裝時，用8顆M48的高強螺栓連接(見下頁圖)，緊固后將節(jié)段受力交給扣索，同時松去起吊吊點的受力。拱腳設柱形鉸軸，便于調整拱軸線，此鉸在第9段安裝完調好拱軸線型后固結。第50頁/共61頁接 頭 構 造 圖第51頁/共61頁 （5）標高及軸線快速測量 軸線采用在軸線上置儀及設后視點直接觀測法（鋼管桁架節(jié)段上預先設置軸線及高程觀測點），高程采用2”級全站儀進行觀測，并經常兩岸交叉檢測校對，達到了精度要求，并且測量速度快，為加快安裝進度提供了條件。 第52頁/共61頁 （6）拱肋鋼管桁架節(jié)段安裝設置

20、少抗風索系統(tǒng) 本橋實施方案專家評審時，同意僅在第5號拱肋節(jié)段處設正式八字抗風索一對，其他節(jié)段僅設調位抗風索。實施中5#段正式扣索采用421.5鋼絲繩收緊（收緊力略20T）。但吊安至第8號段、第10段時，風力引起的偏位約達10cm，因此，在7#段、10#段加設了調位鋼絲繩。第53頁/共61頁 我們認為特大跨鋼管砼拱橋拱肋安裝時，僅初始的2-3段用定位抗風索，此后的節(jié)段用較少的橫向正式抗風索即可，而拱肋的穩(wěn)定、軸線位置的準確應由拱肋的自身剛度及加工精度來保證。為減少單肋懸臂的時間，根據盡可能對程的原則，吊裝按扣索單元來進行。第54頁/共61頁 3. 4 拱肋弦管內砼壓注 本橋為凈跨460m鋼管砼中

21、承式拱橋，鋼管上弦主管弧長551.66m，下弦主管弧長538.26m，凈矢跨比1/3.8，拱頂至拱腳高度約128m。 每肋上、下弦各2根（上、下游兩肋共8根）122022(25)mm主鋼管內灌注C60砼，每根主管砼方量約600m3 。第55頁/共61頁 鋼管內混凝土壓注由兩岸分別從拱腳向拱頂方向按設計分段的一、二、三段順序接力連續(xù)泵送施工，每灌注完成一根后，待管內砼達到設計強度80%以后再灌注另一根。8根鋼管砼澆筑約歷時50天。 按要求，該橋鋼管砼膨脹率大于萬分之三。 建始岸共用輸送泵3臺，其中同時使用2臺。 巫山岸共用輸送泵4臺，其中同時使用3臺。 第56頁/共61頁 按設計要求，采用C60

22、高強微膨脹砼，要具備大流動性、收縮補償，延后初凝、早強等工作性能，因此要求砼拌合坍落度22cm24cm，4小時坍落度損失小于4cm，擴展度40cm，初凝時間20小時以上（室溫20。C時），砂率37%40%。 本橋鋼管內混凝土壓注將在本月下旬開始進行。第57頁/共61頁4 4 科科 研研 課課 題題 巫峽長江大橋依托施工搞科研，確立了多項科研課題： 1） 施工過程多元參數控制實時監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā)； 2） 高塔（h100m）大跨度（L500m）大噸位（G120T）快速提升纜索吊機的研究； 3） 多節(jié)段扣掛鋼管拱軸線精度自適應系統(tǒng)的研究； 4） 大跨度鋼管拱安裝過程抗風系統(tǒng)的研究； 5） 大型鋼管

23、砼拱的光纖傳感無損監(jiān)測系統(tǒng)的研究； 6） 化學自預應力鋼管砼在橋梁上的應用。第58頁/共61頁5 5 結結 語語 巫山長江大橋施工中大膽進行技術創(chuàng)新，已經取得了一些突破，其拱肋鋼管桁架節(jié)段的共64個吊裝單元，已在2003年元月16日至4月16日之間安裝完成，于2003年4月17日成功實現拱肋合龍。第59頁/共61頁 鋼管拱肋節(jié)段安裝過程中，所開發(fā)或應用的一系列新設備及關鍵施工工藝、技術，被實施證明是非常成功的，其成果全面完善了無支架纜索吊裝體系，可供類似工程借鑒；即將實施的該橋鋼管弦管內砼的壓注工藝及后續(xù)工程的施工方法，將大力推進大跨度鋼管砼拱橋施工技術的進步。第60頁/共61頁謝 謝 ！第6

24、1頁/共61頁 （2）纜索索塔直接鉸支于扣塔頂面上 纜索系統(tǒng)如另設獨立的吊裝用索塔（吊塔）需用萬能桿件約2100t，而將吊塔直接鉸支于扣塔頂面以上，僅需桿件320t。扣塔為鋼管支架格構柱，豎向61010的鋼管內灌筑C60砼。經復核計算，扣塔能承受支于其上的750t的吊塔壓力。因此，將吊塔置于其上（塔頂設避雷針），見下圖。第12頁/共61頁 （3）索塔頂僅設縱向壓塔索 索塔為雙柱門式索塔，中心距20m。索塔高南岸為150.22m，北岸為125.72m。因地形限制，無法在塔頂上設置沿橋長及橫橋向的“八字”抗風索。經受力分析后，確定僅加設四根47.5的縱向壓塔索，張緊力為320KN，在塔頂處塔、索固定，而橫橋向不設。但在建始岸，因索塔高度大，加設了