橋梁主塔及斜拉索安裝技術(shù)專項(xiàng)方案

PAGE1橋梁主塔及斜拉索安裝技術(shù)專項(xiàng)方案1主塔安裝及掛索施工主塔全長(zhǎng)120米，共分為三段，下塔和中塔為受力結(jié)構(gòu)，上塔為裝飾結(jié)構(gòu)。下塔采用鑄鋼結(jié)構(gòu)，一次整體鑄造。下塔長(zhǎng)度為12m，截面為弧邊三角形，截面尺寸由上向下逐漸變大，壁厚由上向下從13mm線形增加至23cm，下塔底板厚20cm，頂板厚30cm；中塔柱由三根外徑1200mm厚度50mm的主塔鋼管組成，沿塔中心線方向高度為77m,鋼管彎曲半徑為660.8m，主塔鋼管之間設(shè)置橫連，橫連間距為7m，斜拉索錨固橫連為外徑1200mm厚度50mm的鋼管，共9道，普通橫連為外徑800mm厚度40mm的鋼管，共兩道；上塔為裝飾性結(jié)構(gòu)采用無(wú)縫鋼管拼接形成，并設(shè)置避雷針，高度為31m。鋼鉸有上下兩個(gè)構(gòu)件組成，上構(gòu)件與下塔連接，下構(gòu)件與墩柱通過(guò)精軋螺紋鋼筋錨固，上構(gòu)件全高1.5m，截面為弧邊三角形，下構(gòu)件為擴(kuò)散主塔豎向力的鑄鋼實(shí)體，頂部設(shè)置凸塊與上構(gòu)件槽口相接。1、主塔的制作中塔柱加工時(shí)分為11段制作，下塔柱作為一件整體鑄造，鋼鉸支座由上構(gòu)件和下構(gòu)件兩部分構(gòu)成，上塔柱分為兩段加工制作,具體各段重量見(jiàn)下表所示：分段編號(hào)重量（kg）高度（mm）材質(zhì)ZTG1479806162Q345qDZTG2546507000Q345qDZTG3625507000Q345qDZTG4643307000Q345qDZTG5655707000Q345qDZTG6662507000Q345qDZTG7663907000Q345qDZTG8659907000Q345qDZTG9650307000Q345qDZTG10635307000Q345qDZTG11655107838Q345qDST11325014000Q235ST217108000Q235異形鑄鋼16917012000GS20Mn5鋼塔各段重量表2、鋼鉸支座和鑄鋼塔身安裝鋼鉸支座由上支座和下支座兩部分構(gòu)成，鋼鉸支座下構(gòu)件重24t，支座下構(gòu)件重19t，鑄鋼塔身重170t。鋼鉸支座和鑄鋼塔身的安裝均采用吊車吊裝完成。⑴上、下鋼鉸支座安裝工藝鋼鉸支座上、下構(gòu)件安裝時(shí)，預(yù)先在下部混凝土基礎(chǔ)上根據(jù)下構(gòu)件的位置，準(zhǔn)確刻出下構(gòu)件的縱橫軸線，以確保上、下鉸支座安裝位置的準(zhǔn)確性，上、下鉸支座均安裝均使用50t汽車吊進(jìn)行。⑵鑄鋼塔身安裝工藝為保證鑄鋼塔身吊裝就位后能夠與鋼鉸上構(gòu)件準(zhǔn)確順利的進(jìn)行連接，在安裝前應(yīng)該在平地上，搭設(shè)合適的胎具，對(duì)上構(gòu)件和塔身進(jìn)行試拼裝，對(duì)與上構(gòu)件和鑄鋼件配合不合適的地方，應(yīng)進(jìn)行修磨處理，直至兩件能夠很好的配合后方可進(jìn)行安裝作業(yè)。下塔柱長(zhǎng)12m，重約170t，吊裝前先使用運(yùn)輸車將構(gòu)件運(yùn)至吊裝平臺(tái)上。履帶吊就位后將兩根主吊繩扣掛在大鉤上，兩根主吊繩用3個(gè)卡環(huán)分別與鑄件上三個(gè)吊裝點(diǎn)連接，檢查掛扣情況，確認(rèn)無(wú)扭緊、擠壓現(xiàn)象，確認(rèn)卡環(huán)扭緊牢固。在正式給點(diǎn)起吊前吊車緩慢起鉤，將下塔柱提升至離地面200mm，檢查地基、吊車、索具、吊耳、構(gòu)件等有無(wú)異常情況，并預(yù)先綁好溜繩。復(fù)核吊裝重量，如無(wú)異常，開(kāi)始吊裝。正式吊裝時(shí)采用100t汽車吊進(jìn)行配合，履帶吊吊裝構(gòu)件上部，汽車吊吊裝下部進(jìn)行配合。兩個(gè)吊車同時(shí)起吊，離地500mm后汽車吊不動(dòng)履帶吊繼續(xù)提升直至構(gòu)件垂直于地面。汽車吊將索具摘除，由履帶吊獨(dú)立完成剩余的吊裝工作。吊車將構(gòu)件吊裝鉸支座上方后，安裝人員按預(yù)先做好的定位線對(duì)準(zhǔn)后，起重指揮吊車平穩(wěn)落鉤將下塔柱就位。3、鋼塔塔身安裝⑴鋼塔安裝支架布置鋼塔安裝采用φ600×10mm的鋼管搭設(shè)支架，逐段拼裝的方式進(jìn)行，鋼塔各部件的安裝采用500t履帶吊吊裝完成。鋼塔安裝支架為43根φ600×10mm鋼管樁組成，鋼管樁有的落在承臺(tái)上，有的直接打入河中，有的穿過(guò)鋼箱梁再打入河中（具體位置參見(jiàn)下圖鋼管布置平面圖），橫縱方向除下塔柱及前三節(jié)主塔范圍外其余均采用I36b工字鋼進(jìn)行連接，斜撐采用【200×75×9mm槽鋼進(jìn)行搭設(shè)。支架平面尺寸為41m×12.3m，鋼塔結(jié)構(gòu)最寬處尺寸為5432.9mm，支架高度為90米，支架采用階梯形式，根據(jù)鋼塔的安裝高度搭設(shè)相應(yīng)高度的支架。鋼塔支架圖⑵塔吊布置考慮鋼塔掛索和支架搭設(shè)安裝的需要，需要在靠近鋼塔的位置布置一臺(tái)300t.m塔吊，塔吊布置在距離主墩承臺(tái)外距中線12.5米處，塔吊單獨(dú)設(shè)立基礎(chǔ)。塔吊基礎(chǔ)采用6根φ600×10mm鋼管及5.6×5.6×1.35m混凝土基礎(chǔ)（C30）構(gòu)成，鋼管中心線橫向間距4m、縱向間距2m，鋼管樁長(zhǎng)16m，入土深度12m。安裝鋼塔支架的搭設(shè)采用塔吊來(lái)完成，塔吊布置位置如下圖所示，塔吊安裝通過(guò)鋼箱梁，在相應(yīng)的箱梁上開(kāi)設(shè)塔吊孔，塔吊安放位置需避開(kāi)箱梁腹板和橫隔板(圖中縱線為箱梁腹板位置，橫梁為箱梁橫隔板位置)。根據(jù)塔吊的起重能力，塔吊在70m的高度，30米的作業(yè)半徑范圍內(nèi)起重能力為8t，完全達(dá)到起重要求。塔吊布置位置圖⑶塔身安裝采用500t履帶吊吊裝塔身。每節(jié)塔身通過(guò)輔助棧橋運(yùn)輸至吊裝平臺(tái)，同下塔柱吊裝位置相似，吊車中線距主塔中線26m，吊車尾部位于每節(jié)塔身下部投影線位置。隨著塔節(jié)的逐步升高，吊車逐步前移。履帶吊就位位置見(jiàn)下圖：鋼塔安裝采用限位板和法蘭板進(jìn)行固定，限位板為四塊750x250x30mm鋼板，其中兩塊加工成與鋼塔線型一致，另外兩塊為直線型，最上邊250mm范圍內(nèi)倒50mm倒角，以便就位。固定裝置每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用四組法蘭板固定，每組法蘭用φ39.5mm銷軸連接。鋼塔塔頂分為2部分st1和st2，st1重13.1t、st2重1.69t，安裝時(shí)st1通過(guò)在平臺(tái)上搭設(shè)腳手架來(lái)完成安裝，st1分成3段用塔吊安裝，st2于重量較輕，采用塔吊直接進(jìn)行吊裝作業(yè)，在兩段接口處搭設(shè)工作平臺(tái)，工人在上面進(jìn)行焊接作業(yè)。4、塔身安裝工藝1、鋼塔在工廠內(nèi)加工制造時(shí)，必須經(jīng)過(guò)預(yù)拼合格后方可運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)，并做好鋼塔塊現(xiàn)場(chǎng)安裝用限位裝置和臨時(shí)固定措施，即采用螺栓現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)連接固定工藝。2、鋼塔在工廠內(nèi)加工制造時(shí)，需要將安裝用橫縱軸線標(biāo)記在鋼管外壁上，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行精確定位對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。3、由于鋼塔為空間鋼管彩針型結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)保證各段鋼塔安裝到位和安裝后線性順暢必須精確控制每一段的安裝位置，每根鋼管取一個(gè)點(diǎn)作為三維控制坐標(biāo)，每一個(gè)坐標(biāo)值都來(lái)源于空間三維模型，為理論坐標(biāo)值達(dá)到精度要求提供保障。鋼塔的安裝精度控制主要通過(guò)放置于橫管上的限位板來(lái)完成的，限位板的外形做成與所安裝段鋼塔位置的形狀一致，安裝時(shí)，先將限位板準(zhǔn)確的焊接在橫撐上（通過(guò)全站儀測(cè)量，在橫撐上準(zhǔn)確定位），限位板在平面上可以作為一個(gè)調(diào)整平臺(tái)，在上部放置千斤頂，待鋼塔段就位后，對(duì)鋼塔進(jìn)行微調(diào)，以此來(lái)確保鋼塔的安裝精度。每一段鋼塔安裝就位后，通過(guò)測(cè)量預(yù)先在鋼塔段上定好的點(diǎn)的三維坐標(biāo)值與理論上的值進(jìn)行對(duì)照，并據(jù)此進(jìn)行鋼塔段的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確后方可進(jìn)行鋼塔段的焊接作業(yè)。4、從安裝ZT3鋼塔段開(kāi)始，每安裝完成帶有索盒的鋼塔段，便先將其與混凝土梁相連的拉索掛上，并施加一定的預(yù)拉力。5、結(jié)構(gòu)安全性計(jì)算(1)、鑄鋼塔身橫撐安全性計(jì)算鑄鋼塔身安裝就位后，斜向主要靠三根φ600*10的鋼管支撐，受力分解圖如下所示：鋼塔傾斜18°，鑄鋼件自重157.2t，考慮上鉸座重量29t，共186.2t，由3根鋼管支撐，則每根鋼管支撐力：F=186.2×sin18°/3=19.2t，此處只考慮鋼管自身承受力，其實(shí)鋼管中間是通過(guò)φ300*8的鋼管與中間的鋼管進(jìn)行連接的（詳見(jiàn)上面塔身安裝圖片），因此這樣計(jì)算是偏安全的。兩根立管豎向中心線間距6.5m，鋼管受力簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁受力結(jié)構(gòu)，如下所示：正應(yīng)力σ=My/I=19.2*104*6.5*0.3/4/(8*10-4)=117MPa<[σ]符合安全要求。撓度f(wàn)=Pl3/48EI=19.2*104*6.53/48/（210*109）/(8*10-4)=7mm<L/400=16mm都考慮安全系數(shù)1.5的話,還都滿足安全要求，因此結(jié)構(gòu)安全。(2)、整體鋼塔橫撐安全性計(jì)算①鋼塔整體校核整體鋼塔安裝完成后，斜向主要依附于緊靠鋼塔處的橫撐，現(xiàn)對(duì)橫撐進(jìn)行安全行計(jì)算：鋼塔橫撐的布置情況為：鋼塔有11處橫連，在每處橫連的下部布置一道φ600*10的橫撐，如果橫撐與立管相連位置不合適的話，將與橫撐相連的縱橋向橫撐規(guī)格改為φ600*10的鋼管，形式如同鑄鋼塔身第二道橫撐相同。鋼塔轉(zhuǎn)體部分，包括上鉸座、鑄鋼塔身、主塔塔身及上塔裝飾部分共重890t，整體轉(zhuǎn)體部分共由14根橫撐支撐。每根鋼管支撐力：F=890×sin18°/14=19.6t，此處只考慮鋼管自身承受力，鋼管中間同樣通過(guò)縱橋向鋼管與立管相連。兩根立管豎向中心線間距6.5m，鋼塔由兩根主管作用于橫撐上，因此鋼管受力形式可以看為下圖所示受力結(jié)構(gòu)：b為鋼塔兩根鋼管中心線距離，顯然b越小橫撐受力越大，根據(jù)鋼塔結(jié)構(gòu)，b最小的位置在鋼塔ZTG1段，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙HL1-1處橫連（兩管中心線距離）為2107.1mm，考慮橫撐位置低于橫梁，現(xiàn)取b=1.9m進(jìn)行校核，F(xiàn)=19.6/2=9.8*104N，b=1.9m,a=2.3m最大彎矩在兩力作用點(diǎn)及中間部分，M=F*a=2.254*105N·m正應(yīng)力σ=My/I=2.254*105*0.3/(8*10-4)=84.5MPa<[σ]符合安全要求。撓度f(wàn)=Pa/6EIl*(3al2-4a2l+a3-a2b)其中，l=6.5m,b=1.9m,E取210*109,I=8*10-4m4，P=F帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：f=1mm<L/400=16mm都考慮安全系數(shù)1.5的話,還都滿足安全要求，因此結(jié)構(gòu)安全。②掛索前部分校核本方案鋼塔的安裝工藝是：安裝上第三節(jié)主塔橫連后，便掛與混凝土相連的索，并施加一定的預(yù)拉力，往上每安裝一節(jié)橫連便掛索，并施加一定的預(yù)拉力，因此，整體鋼塔安裝完成后，對(duì)上面⑴中說(shuō)述的鋼管橫撐施加壓力會(huì)減小很多，所以橫撐更加安全，現(xiàn)對(duì)主塔下部?jī)晒?jié)無(wú)索處鋼管橫撐進(jìn)行校核（因此為剛開(kāi)始安裝沒(méi)有拉索力的影響）：考慮上鉸座、鑄鋼塔身、主塔前兩節(jié)共重300t，共有5根橫撐支撐，受力形式同上⑴中一樣，F(xiàn)=300×sin18°/5=18.54t，小于⑴中的19.6t，可以此處鋼管橫撐是安全的。(3)、鑄鋼塔身處立管安全性校核單獨(dú)取支撐鑄鋼塔身處10根鋼管作為一個(gè)單元進(jìn)行整體校核，鋼管位置布置俯視圖鋼管受力分析圖此處鋼管樁底部坐落與主墩承臺(tái)上面，鋼管支架慣性矩：I=3.13m4，截面面積：A=0.185m2力F均為19.2t，則最大剪力τ=3F/A=3.11MPa<[τ],滿足要求；撓度計(jì)算公式：f=Pa2/6EI*(3l-a),其中a為力作用點(diǎn)與固定點(diǎn)距離，l為桿件總長(zhǎng)，E取210*109，則分別計(jì)算3個(gè)力對(duì)桿件底部的作用產(chǎn)生的撓度，相加得：最大撓度f(wàn)=2mm<L/400=57.5mm滿足要求；因此支架是安全的。(4)、鋼塔安裝支架安全性校核鋼塔安裝支架受力最不利位置為安裝鋼塔段ZTG10段，根據(jù)分段，ZTG10重63.6t，ZTG11重51.2t，對(duì)支架的受力可以看作由四根鋼管支撐（偏安全），鋼管支架慣性矩：I=0.23m4，截面面積：A=0.074m2力F=63.6×sin18°=19.7t，支架高度約100m，鋼塔段對(duì)支架作用點(diǎn)距頂部約11m處，則最大剪力τ=F/A=2.66MPa<[τ],滿足要求；撓度計(jì)算公式：f=Pa2/6EI*(3l-a),其中a為力作用點(diǎn)與固定點(diǎn)距離，l為桿件總長(zhǎng)，E取210*109，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：f=13mm<L/400=250mm,滿足要求；因此支架是安全的。6、現(xiàn)場(chǎng)焊接現(xiàn)場(chǎng)焊接由于作業(yè)條件相當(dāng)困難，焊接時(shí)必須按照焊接工藝評(píng)定要求進(jìn)行。施焊前應(yīng)對(duì)所有焊件進(jìn)行檢查，焊件是否平整、拼接是否密合、縫隙、坡口是否符合圖紙及工藝要求，并檢查各種焊接設(shè)備是否良好，焊接材料是否符合工藝，焊劑與焊條在使用前須烘干，焊劑中的污物要清除干凈，焊絲亦清理干凈。焊接工藝參數(shù)以焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)通過(guò)的參數(shù)為準(zhǔn)，對(duì)于施工時(shí)經(jīng)歷雨季，應(yīng)按照國(guó)家規(guī)范中關(guān)于空氣濕度等相關(guān)規(guī)定的要求實(shí)施。施焊時(shí)必須加引、熄弧板，嚴(yán)禁在梁體上引吸弧，完成后氣割掉兩側(cè)引弧板（不可傷及主材），再修磨順直。厚壁鋼管和板件焊前需對(duì)焊縫兩側(cè)及坡口內(nèi)的銹蝕進(jìn)行充分清理，焊劑及焊劑墊使用前應(yīng)進(jìn)行450℃烘干2.5小時(shí)以上，并進(jìn)行200℃保溫待用，首先將襯墊裝配到焊縫鈍邊下側(cè)，襯墊應(yīng)與鋼板表面貼緊，適度擠壓。首先進(jìn)行母材預(yù)熱，預(yù)熱應(yīng)采用電熱毯或加熱棒預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在焊接側(cè)表面溫度為150～200℃為宜，焊前預(yù)熱范圍應(yīng)沿焊縫中心向兩側(cè)至少各100mm以上，并按最大板厚三倍以上范圍實(shí)施，加熱過(guò)程力求均勻，當(dāng)預(yù)熱范圍均勻達(dá)到預(yù)定值后，恒溫20～30分鐘，然后進(jìn)行焊接作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)焊接主要為高空焊接，空中風(fēng)力較大，而且鋼塔現(xiàn)場(chǎng)焊接主要采用CO2氣體保護(hù)焊，風(fēng)是影響焊接質(zhì)量的最不利因素，為此必須制作3套適合鋼塔外形的防風(fēng)棚，既保證了焊接質(zhì)量，又可作為安裝焊接的工作平臺(tái)。每安裝焊接完成一段鋼塔，應(yīng)按設(shè)計(jì)文件要求、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041－2000）和《鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）規(guī)定進(jìn)行焊縫檢驗(yàn)。7、鋼塔安裝測(cè)量控制xx新橋鋼鋼塔根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，分段加工制作，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接。因此在安裝過(guò)程中需要嚴(yán)格控制安裝精度。(1)、鋼塔安裝控制精度要求項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏差(mm)軸線偏差鋼塔中線10兩孔相鄰橫