鋼箱梁吊裝方案介紹

1、黃艤長江大橋鋼箱梁吊裝方案介紹一、工程概況1.1全橋鋼箱梁介紹黃艤長江大橋為主跨520m的十跨連續(xù)梁半漂浮體系高低雙塔混合梁斜拉橋，高塔高210m，低塔高123.5m，主跨520m（按高塔的折算跨徑696m），主梁邊跨為混凝土箱梁，中跨為鋼箱梁，鋼混結(jié)合面設置在中跨距索塔橫橋向中軸線12m處。橋型及橋跨立面布置圖全橋鋼箱梁共計34段，其中南岸22段（含1段結(jié)合段鋼箱梁），北岸11段（含1段結(jié)合段鋼箱梁），合攏段1段。全橋鋼箱梁各段主要參數(shù)見下表：位置鋼箱梁編號梁段類型數(shù)量(段)梁高(m)梁寬（m）梁長(m)重量(T)備注南岸SJHN13.2315107.42南岸鋼混結(jié)合段S01M13.2318

2、137.32南岸1#梁段S02L13.23116260.37南岸2#梁段S03S21L193.23116236.94南岸3#21#梁段合攏段HLP13.231692.75合攏梁段北岸NJHN13.2315107.42北岸鋼混結(jié)合段N01M13.2318124.14北岸1#梁段N02N10L93.23116236.94北岸2#10#梁段中跨立面圖鋼箱梁橫斷面圖1.2鋼箱梁施工總體工藝流程鋼混結(jié)合段支架安裝索塔處邊跨砼澆注橋面吊機安裝取證結(jié)合段鋼箱梁安裝、鎖定運梁船拋錨定位、鋼箱梁試吊結(jié)合段混凝土澆注橋面吊機前移就位1#鋼箱梁起吊安裝運梁船拋錨定位1#斜拉索掛索，第一次張拉結(jié)合段預應力施工邊跨箱梁

3、預應力施工橋面吊機前移就位下一段鋼箱梁吊裝本梁段焊接、掛索，第一次張拉循環(huán)運梁船拋錨定位合攏段吊裝結(jié)合段鋼筋綁扎、預應力安裝前梁段斜拉索第二次張拉二、橋面吊機介紹黃艤長江大橋鋼箱梁吊裝采用可變幅的整體式菱形橋面吊機，該吊機主要包括以下幾大系統(tǒng)：承重桁架系統(tǒng)、起吊系統(tǒng)、縱向調(diào)位系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)及吊具系統(tǒng)。橋面吊機總體結(jié)構立體圖如下：橋面吊機立體圖橋面吊機整機性能參數(shù)如下：工作級別整機A3起升機構M5起重量t260.4（不含吊具）起升高度m50起升速度m/min1行走速度m/h5整機自重t136.6（1）承重桁架系統(tǒng)承重桁架系統(tǒng)總體結(jié)構如下圖：其中，兩片菱形架相對距離10.6m，菱形架承重

4、在箱梁的兩道縱隔板上，每片菱形架的后三角架長16m，前三角架的最大幅度13.4m，前三角架的可調(diào)幅度在12.4-3.05m12.4+1m之間，如下圖： （2）起吊系統(tǒng)起吊系統(tǒng)主要由以下構件組成：卷揚機、導向滑輪、定滑輪組、動滑輪組、鋼板吊帶、鋼絲繩及鋼絲繩卡套等組成，見下圖：卷揚機鋼絲繩的導向滑輪設置如下圖所示：定滑輪組跟鋼板吊帶相連，動滑輪與定滑輪組之間鋼絲繩走線共26組，鋼絲繩一端用繩卡固定在菱形架前大梁上，另一端連接卷揚機，鋼絲繩繞線見下圖：（3）縱向調(diào)位系統(tǒng)鋼箱梁起吊后，可以沿著前大梁縱向移動調(diào)整，縱向調(diào)整幅度可達到4.05m，見下圖：縱向調(diào)整系統(tǒng)主要由以下幾部分構成：連接座、調(diào)位油缸

5、、滑動支座及限位裝置，限位裝置主要由精軋螺紋鋼及螺母等構成。縱向調(diào)位油缸單次的幅度調(diào)整值為2.50.5m，縱向調(diào)位系統(tǒng)見下圖：（4）行走系統(tǒng)行走系統(tǒng)主要由軌道、反扣輪、滑船及行走油缸組成。行走油缸是橋面吊機行走時的動力系統(tǒng)，行走油缸見下圖：（5）錨固系統(tǒng)錨固類型主要分為三類：一類是橋面吊機大梁尾部通過銷子及吊耳在鋼箱梁上錨固（工作狀態(tài)），二類是橋面吊機大梁尾部通過精軋螺紋鋼在砼箱梁上錨固（工作狀態(tài)），三類是反壓行走軌道，橋面吊機通過反扣輪反扣在行走軌道上（非工作狀態(tài)，行走時使用），三類錨固見下圖：（6）吊具系統(tǒng)吊具采用扁擔梁形式，吊具由以下幾部分構成：扁擔梁、縱坡調(diào)整油缸、錨頭、分配梁、配重及

6、鋼絲繩組成。為保證鋼箱梁安裝時的縱向坡度，扁擔梁上設置了縱坡調(diào)位油缸，該油缸調(diào)整長度為1.80.3m，吊具系統(tǒng)見下圖：三、拋錨定位體系3.1地質(zhì)及水文情況3#主墩處位于北岸主河道，水深流急，覆蓋層情況不明，夏季洪水期最大流速不超過4.0m/s。4#主墩位于南岸平緩的淺灘區(qū)，覆蓋層為砂卵石層，較厚，河床標高大約在+219m+220m之間，其上游約220m處有一島礁。鋼箱梁首節(jié)段吊裝計劃在7、8月，此時水位在+224m+231m之間，因水位較高，島礁已經(jīng)對水流沒有大的阻擋作用，南岸最大洪水流速也不超過4.0m/s?？菟诤樗?.2錨系總體布置擬采用5個錨進行船舶定位，其中岸邊和江心各2個開錨（八

7、字形布置），上游1個領水錨（主錨），錨纜主拉力由上游側(cè)開錨及領水主錨提供，上游側(cè)錨距橋軸線約200m，下游側(cè)尾錨距橋軸線約100m，錨系布置見附圖。3.3錨系受力計算縱向水流力計算最大流速：4.0m/s運梁船船舶大小考慮：長100m，寬17m，吃水深按2m考慮根據(jù)港口荷載規(guī)范附錄E，船舶縱向（順水向）水流力風荷載計算最大風速考慮7級（風速17m/s），基本風壓按單節(jié)鋼箱梁放置在船上考慮，因而鋼箱梁受到最大風阻力：主錨重量計算錨系在縱向主要承受船舶縱向水流力以及風力荷載，因此，錨系在縱向必須能夠提供不少于的拉力?？紤]上游兩個邊錨能能提供跟主錨相同的縱向拉力，則單個主錨至少需承受18/2=9T拉力

8、。主錨如果考慮鐵錨，其重量主錨如果考慮砼錨，其重量考慮到上游側(cè)河床地質(zhì)情況不明，能提供的抓力大小無法確認，砼主錨自身重按不少于18T考慮。邊錨重量計算隨著吊裝的進行，船舶將橫江向移動，上游側(cè)邊錨逐步都會充當主錨使用，因此，上游側(cè)邊錨均按主錨重量考慮（3#主墩上游側(cè)地錨因地質(zhì)較好，按8T考慮），下游側(cè)邊錨（相當于尾錨）按主錨重量的30%考慮。3.3拖輪輔助定位當流速較大時，如運梁船（自航駁）自身不能提供2T鐵錨，運梁船在江中無法穩(wěn)定時，考慮一艘500P拖輪輔助定位，見下圖：四、鋼混結(jié)合段施工4.1鋼混結(jié)合段介紹結(jié)合段鋼箱梁（N、N梁段）長5m，其中鋼格室段長2m，鋼格室加強段長3m，單個結(jié)合段鋼

9、箱梁重107.5噸，結(jié)合段混凝土箱梁（K、K梁段）長3m，整個鋼混結(jié)合段總長度為5+3=8m，其中鋼混結(jié)合部長為2m。鋼混結(jié)合段縱斷面結(jié)構如下圖：鋼混結(jié)合段縱斷面結(jié)構圖結(jié)合段鋼箱梁鋼格室段設置成多格室結(jié)構，在格室內(nèi)現(xiàn)澆混凝土，通過PBL剪力鍵（由鋼格室腹板銷孔內(nèi)的砼及通過銷孔的鋼筋共同組成）、剪力釘（設置在頂板、底板及后承壓板上）及壁板與砼間的摩阻力共同來傳遞軸力。此外，鋼格室段頂板還設置有砼澆注孔，各格室隔板設置有砼流通孔，為保證砼密實，鋼格室段頂板及底板還設置有壓漿孔，在頂、底板與后承壓板的角部另設置有排氣孔便于各格室死角砼的密實。鋼格室加強段采用帶型加勁的U肋，用于箱梁剛度的平穩(wěn)過渡。為

10、保證鋼箱梁與砼箱梁結(jié)合良好，能承受縱向及橫向的彎矩，鋼混段還設置了橫向及縱向預應力鋼束，其中橫向預應力共6束，頂板及底板各3束，縱向預應力共78束，其中頂板36束，底板18束，斜腹板12束，中腹板12束。鋼混結(jié)合段采用橋面吊裝提升，在支架上落梁后調(diào)整其平面位置和縱橫坡，通過勁性骨架鎖定，然后澆注C50聚丙烯纖維自密實混凝土，單個鋼混段混凝土總方量約為230。4.2鋼混段總體施工工藝步驟一：鋼混段支架搭設完畢，卸荷系統(tǒng)、分配梁及底模安裝完成，底模標高調(diào)整到位；索塔處砼箱梁澆注，養(yǎng)護，張拉完畢。步驟二：橋面吊機安裝錨固（前支點距索塔橫橋向中軸線5.4m），橋面吊機取證；運梁船拋錨定位，前吊點伸長至

11、最大懸臂處（13.4m），結(jié)合段鋼箱梁試吊，試吊完畢后起吊至指定高度；步驟三：橋面吊機調(diào)位油缸縱向后退4.05m（此時前吊點懸臂長9.35m），落梁至設計位置。步驟四：手拉葫蘆橫向調(diào)整結(jié)合段鋼箱梁，對齊中軸線；吊具縱坡調(diào)整油缸調(diào)整縱坡，通過不同厚度的鋼板在竹膠板底模上墊實鋼箱梁；通過H600型鋼將鋼箱梁與已澆砼箱梁頂面剛性固結(jié)。步驟五：綁扎結(jié)合段鋼筋、安裝預應力；澆注結(jié)合段砼。步驟六：鋼混結(jié)合段預應力張拉、封錨、壓漿完畢；安裝行走小車及行走油缸，橋面吊機前移、錨固，拆除行走小車及行走油缸，吊具調(diào)整；運梁船拋錨就位，起吊1#鋼箱梁。步驟七：橋面吊機后退調(diào)位，鋼箱梁橫縫處通過碼板對齊，吊具縱坡調(diào)位

12、油缸調(diào)整鋼箱梁縱坡，鋼箱梁橫縫通過楔形塊或千斤頂及碼板精確匹配調(diào)整，鋼箱梁橫縫焊接；1#斜拉索掛索，1#斜拉索第一次張拉。4.3鋼混段混凝土的質(zhì)量控制（1）摻加網(wǎng)狀聚丙烯纖維在混凝土中摻入聚丙烯纖維有抗裂增韌的性能，聚丙烯纖維常有兩種類型：即單絲狀纖維和網(wǎng)狀纖維，單絲狀纖維振搗后呈向下的規(guī)則性狀態(tài)，而網(wǎng)狀纖維即使在振搗后也呈現(xiàn)雜亂無章的狀態(tài)，利于防裂增韌，因此選擇摻入網(wǎng)狀的聚丙烯纖維。（2）自密實微膨脹混凝土鋼混段底板砼在密閉艙室內(nèi)無法振搗，需配置自密實微膨脹砼，并通過排氣孔排氣來保證角部砼的密實。聚丙烯纖維能有效增加混凝土的抗裂增韌性能，但因粘聚性的增加同時也顯著降低了混凝土的流動性能，這與

13、自密實砼的要求相矛盾，因此需反復調(diào)配配合比來兼顧自密實的要求，擬定的初步配合比為：水泥：粉煤灰：膨脹劑：砂：碎石：水：外加劑：聚丙烯纖維（網(wǎng)狀）=375：90：30：735：1016：154：4.455：0.9塌落度：215mm ，擴展度：600mm ，容重：2490Kg/m3。（3）開孔振搗鋼格室段底板空間狹小，為保證底板砼密實，底板局部需開孔振搗。（4）超澆排氣鋼格室段頂板周圍用型鋼擋高，超澆部分混凝土，對鋼格室內(nèi)混凝土形成反壓直到混凝土從排氣孔、壓漿孔溢出，并在初凝之前將多余混凝土清除。（5）覆蓋養(yǎng)護鋼混段澆注大約在6月進行，天氣氣溫較高，必須注重砼的養(yǎng)護工作，養(yǎng)護采用土工布覆蓋養(yǎng)護，保

14、持土工布的常濕狀態(tài)。（6）支架晚拆除鋼混段支架晚拆除，以避免出現(xiàn)重力裂縫。（7）砼結(jié)合面鑿毛混凝土接觸面在澆注前進行鑿毛，清理松散層，充分潤濕，避免新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護不到位，使混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。（8）勁性骨架鎖定在已澆段頂面設置預埋件，通過型鋼將結(jié)合段鋼箱梁和已澆段鎖定，防止結(jié)合段鋼箱梁跑位。4.4鋼混段支架內(nèi)力及位移計算（1）支架結(jié)構形式鋼混段支架立管采用72010mm鋼管，平聯(lián)采用4006mm鋼管，樁帽上安裝卸荷塊，H6002001117mm主橫梁及主縱梁，主縱梁上安裝I25a橫向分配梁，最后安裝1010mm縱向方木及竹膠板。4#高塔支架形式如下圖：3#低塔支架形式

15、如下圖：（2）支架內(nèi)力及位移計算橋面吊機吊1梁段時為最不利工況，橋面吊機重約130t，鋼混段重量107t，1#梁段重137t，在此工況下橋面吊機前支點反力為404t，用結(jié)構計算軟件midas對鋼混結(jié)合段處的支架結(jié)構進行受力分析。3低塔鋼混段支架計算計算模型如下：應力：鋼管樁支架局部最大應力值83.8Mpa，見下圖：撓度：支架最大撓度值4.8mm，見下圖：4高塔鋼混段支架計算計算模型如下圖：應力：鋼管樁支架局部最大應力值48.6Mpa，見下圖：撓度：支架最大撓度值6.0mm，見下圖：砼懸臂梁根部應力計算起吊1#梁段時砼箱梁受力最不利，此時合力的作用點為橋面吊機前支點，為簡化計算，設想支架只承擔現(xiàn)

16、澆砼梁及鋼混結(jié)合段的重量，1#梁段及橋面吊機自重不再由支架受力，橋面吊機及1#梁段重量全部由懸臂的砼梁自身剛度承擔，簡化計算模型如下圖：在此工況下計算該懸臂梁根部砼（素砼考慮）受到的拉應力，此種工況為偏安全的考慮。結(jié)合段澆注完畢后，所增加的荷載均由混凝土梁自身承擔，且吊機前支點反力為404t（橋面吊機自重和2倍1#梁段重量），懸臂長10.5m，則有： 滿足要求其中，混凝土梁根部五、鋼箱梁正常吊裝5.1第2#鋼箱梁吊裝2#鋼箱梁吊裝時，橋面吊機前支點在1#斜拉索處，橋面吊機后錨點仍然錨固在混凝土箱梁頂板上，2#鋼箱梁的安裝步驟如下：安裝行走小車及行走油缸，橋面吊機前移、錨固，拆除行走小車及行走油

17、缸，再次調(diào)整吊具；運梁船拋錨定位，2#鋼箱梁試吊（最重一塊鋼箱梁），試吊完畢后正式起吊；1#斜拉索第二次張拉；橋面吊機后退調(diào)位，鋼箱梁橫縫處通過碼板對齊，吊具縱坡調(diào)位油缸調(diào)整鋼箱梁縱坡，相鄰鋼箱梁橫縫精確匹配，鋼箱梁橫縫焊接。5.2標準段鋼箱梁吊裝3#鋼箱梁的吊裝即進入標準的鋼箱梁吊裝程序，此時橋面吊機的前支點與后錨點均在鋼箱梁斜拉索錨固區(qū)，見下圖：標準段鋼箱梁的主要吊裝步驟如下：接長軌道，并錨固好軌道，橋面吊機前移，后錨在鋼箱梁上錨固，并調(diào)整好前支點高度，然后起吊鋼箱梁；橋面吊機將鋼箱梁起吊至指定高度，調(diào)節(jié)縱向調(diào)位油缸，使鋼箱梁逐步就位，再調(diào)節(jié)縱坡調(diào)整油缸，使鋼箱梁達到所需坡度，通過手拉葫蘆

18、調(diào)整好鋼箱梁的縱軸線，同時鎖定縱隔板處的匹配連接件；鋼箱梁的精確匹配調(diào)整：通過碼板交叉限位、楔形塊及千斤頂?shù)确绞竭M行調(diào)平。焊接鋼箱梁，掛索并第一次張拉，解除吊具與鋼箱梁的連接，前移行走軌道；下放前支點使行走滑船與軌道接觸，回縮前支點螺桿，使前支點脫離橋面，拆除后錨固，安裝行走小車及行走油缸，準備行走；因行走油缸行程有限，行走分多次進行，直至行走到位。行走到位后，移除行走小車，安裝后錨固和調(diào)整前支點裝置，準備吊裝下一節(jié)段。5.3合攏段鋼箱梁吊裝合攏段擬用單臺橋面吊機安裝，在未放置橋面吊機的一側(cè)設置配重，以平衡兩側(cè)標高。合攏方式選擇：溫度配切合攏溫度配切合攏是目前國內(nèi)常用的一種鋼箱梁斜拉橋中跨合攏

19、的方法，具有經(jīng)濟、方便、快捷等特點，且施工工藝較為成熟，施工經(jīng)驗較多。溫度配切合攏要點：l 調(diào)整合攏口兩側(cè)梁段，通過葫蘆及水箱壓載等方式匹配好兩側(cè)軸線、高差；l 在合攏口鋼箱梁兩側(cè)安裝勁性骨架鎖定合攏口（暫不安裝風嘴）；l 通過對現(xiàn)場合攏口的連續(xù)監(jiān)測，確定合攏時機和合攏梁段的長度，對合攏梁段進行配切（改變梁段長度）；l 采用橋面吊機起吊鋼箱梁至合攏口下部，同時逐步卸掉橋面吊機側(cè)鋼箱梁的壓載水，調(diào)整好合攏口兩側(cè)高差；l 在合適的溫度段內(nèi)（一般選在晚上）迅速起吊合攏段吊入合攏口；l 在比較穩(wěn)定的溫度時段內(nèi)（無日照），合攏段與兩端懸臂梁段間的接縫同步焊接，并適時解除塔梁臨時固接。六、吊裝安全與禁航水域6.1吊裝安全l 支架系統(tǒng)檢查：結(jié)合段鋼箱梁吊裝前仔細檢查支架焊縫及連接情況。橋面吊機錨固系統(tǒng)檢查：每次行走前需仔細檢查行走軌道的反壓錨固是否良好，反扣輪在軌道上翼緣處反扣是否有效；吊裝作業(yè)（工作狀態(tài)）前，需仔細檢查橋面吊機后錨系統(tǒng)是否有效錨固；l 起吊系統(tǒng)檢查：經(jīng)常檢查鋼絲繩是否磨損，是否打油，繩頭在橋面吊機上用繩卡連接是否緊固；每次吊裝完成后檢查吊具是否變形，是否損傷；每次起吊前均需檢查卷揚機的剎車制動