斜拉橋剛性鉸安裝施工工法及應(yīng)用（詳細(xì)）

1、,斜拉橋剛性鉸安裝施工工法及應(yīng)用,中交第二航務(wù)工程局有限公司 彭琳琳,中交第二航務(wù)工程局有限公司,匯報(bào)內(nèi)容,一、工法產(chǎn)生背景,二、工法特點(diǎn),三、工藝原理,五、工程應(yīng)用情況,六、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,四、工藝創(chuàng)新點(diǎn)及操作要點(diǎn),1.1、工程背景,隨著橋梁技術(shù)的不斷革新，對(duì)橋梁的跨越能力及惡劣條件適應(yīng)性要求越來(lái)越高，鋼箱梁結(jié)構(gòu)的主梁以其自重小、抗風(fēng)穩(wěn)定性好、抗扭剛度高、方便施工等優(yōu)點(diǎn)在長(zhǎng)大橋梁中被越來(lái)越多采用。然而由于長(zhǎng)箱鋼主梁結(jié)構(gòu)溫度變形對(duì)索塔及基礎(chǔ)的受力影響大，傳統(tǒng)主梁構(gòu)造已經(jīng)無(wú)法較好適應(yīng)超大跨度的結(jié)構(gòu)體系和一些特殊的建設(shè)環(huán)境。長(zhǎng)主梁的溫度變形問題已成為制約橋梁跨越能力提高的因素之一。 為科學(xué)合理地解決

2、長(zhǎng)主梁溫度變形問題，依托嘉紹大橋項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行研究，采用兩幅主梁在全橋跨中處設(shè)剛性鉸裝置的創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)，并依托嘉紹大橋開展了“剛性鉸安裝工法”的研究和實(shí)踐。,1.1、工程背景,嘉紹大橋所處的錢塘江水域具有特殊的建設(shè)條件，為適應(yīng)河床擺幅的要求，主航道橋采用70+200+5428+200+70=2680m的分幅式四索面六塔斜拉橋。由于鋼箱梁長(zhǎng)度大，主梁的溫度變形對(duì)索塔及基礎(chǔ)的受力影響大，傳統(tǒng)構(gòu)造無(wú)法適應(yīng)這種長(zhǎng)主梁結(jié)構(gòu)體系和嘉紹大橋特殊的建設(shè)環(huán)境。,1.2、技術(shù)背景,為科學(xué)合理地解決長(zhǎng)主梁溫度變形問題，嘉紹大橋采用兩幅主梁在全橋跨中處設(shè)剛性鉸裝置的創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)體系。剛性鉸釋放主梁兩端的縱向相對(duì)線位移，約束

3、主梁轉(zhuǎn)角和剪切位移，在滿足受力要求的同時(shí)又能確保行車的舒適性。剛性鉸上方設(shè)有1360伸縮縫將主梁分為兩聯(lián)，每聯(lián)為一個(gè)三塔斜拉橋。,1.2、技術(shù)背景,嘉紹大橋,北主墩,南主墩,剛性鉸,1.2、技術(shù)背景,嘉紹大橋主跨跨中剛性鉸包含J1、J2、J3三個(gè)梁段。每個(gè)梁段均包含左右兩幅箱梁和一個(gè)箱形橫梁。J1類梁段包括小箱梁固定端箱形橫梁等構(gòu)造；J2類梁段包括小箱梁、外套大箱梁、箱形橫梁等構(gòu)造；小箱梁檢修區(qū)位于J3類梁段。J1和J3類梁段的單幅梁段兩側(cè)腹板還設(shè)有斜拉索錨箱，J2類梁段作為中塔之間的合龍梁段。,1.2、技術(shù)背景,J3,J2,J1,1.3、技術(shù)水平,大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁中應(yīng)用剛性鉸構(gòu)造在目前在國(guó)內(nèi)外

4、中屬先例，其安裝精度極高，吊裝重量大，且未有針對(duì)剛性鉸安裝施工經(jīng)驗(yàn)可循。,中交第二航務(wù)工程局有限公司,匯報(bào)內(nèi)容,一、工法產(chǎn)生背景,二、工法特點(diǎn),三、工藝原理,五、工程應(yīng)用情況,六、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,四、工藝創(chuàng)新點(diǎn)及操作要點(diǎn),2.1、質(zhì)量及安全,質(zhì)量：剛性鉸合龍通過配重合理配置，J1和J3安裝前、安裝后及 J2 匹配三階段精度控制，實(shí)現(xiàn)了剛性鉸安裝精度大于設(shè)計(jì)要求。,安全：剛性鉸起吊過程中采用橋面吊機(jī)稱重系統(tǒng)為主，測(cè)繩為輔，并采用“橋面吊機(jī)左右吊具自平衡”裝置，有效保證了剛性鉸安裝過程安全。,2.2、工期進(jìn)度,通過研發(fā)“橋面吊機(jī)左右吊具自平衡”的連接裝置，實(shí)現(xiàn)“四點(diǎn)起吊，三點(diǎn)平衡”，提高了剛性鉸安裝

5、效率和安裝精度，縮短施工工期。此項(xiàng)工藝可將總體工期縮短近0.5個(gè)月。,2.3、節(jié)約成本、經(jīng)濟(jì)效益,剛性鉸安裝過程采用四階段配重安裝，減少了邊跨配重工作量，并通過研發(fā)“橋面吊機(jī)左右吊具自平衡”的連接裝置，避免橋面吊機(jī)全面改造，節(jié)約機(jī)械臺(tái)班、勞務(wù)及材料費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯。,中交第二航務(wù)工程局有限公司,匯報(bào)內(nèi)容,一、工法產(chǎn)生背景,二、工法特點(diǎn),三、工藝原理,五、工程應(yīng)用情況,六、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,四、工藝創(chuàng)新點(diǎn)及操作要點(diǎn),J3,J2,J1,通過對(duì)剛性鉸J1、J3梁段及11#塊梁段安裝精度的加強(qiáng)控制，對(duì)J2梁段小、大箱梁匹配順利、工藝以及剛性鉸J1J3梁段箱梁橫梁安裝時(shí)機(jī)、順序的優(yōu)化等措施，確保了剛性鉸J

6、2梁段安裝的高精度要求。 通過對(duì)鋼箱梁壓重方案、12#拉索二張值（超/放張）以及合龍段吊裝順序、合龍時(shí)機(jī)的優(yōu)化調(diào)整，橋面吊機(jī)數(shù)顯稱重系統(tǒng)“相對(duì)差值”為主，“四點(diǎn)測(cè)繩相對(duì)高差”法為輔的原則，并引進(jìn)“橋面吊機(jī)左右吊具自平衡”的新裝置等措施確保剛性鉸安裝過程的塔偏、合龍口姿態(tài)及安裝風(fēng)險(xiǎn)的控制。 最終以“準(zhǔn)備充分、過程可控、實(shí)施性強(qiáng)”的原則，安全、高效地完成了高精度剛性鉸的安裝施工。,中交第二航務(wù)工程局有限公司,匯報(bào)內(nèi)容,一、工法產(chǎn)生背景,二、工法特點(diǎn),三、工藝原理,五、工程應(yīng)用情況,六、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,四、工藝創(chuàng)新點(diǎn)及操作要點(diǎn),4.1、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),（1）研發(fā)了橋面吊機(jī)左右吊具自平衡的裝置，實(shí)現(xiàn)超重

7、剛性鉸平衡起吊安裝。 （2）采用了“三階段控制”進(jìn)行剛性鉸精確安裝 （3）創(chuàng)新型“一種分幅式鋼箱梁橫向調(diào)位裝置”提高了分幅式鋼箱梁橫梁高精度及高效率安裝,4.2、解決的技術(shù)難題,本工法對(duì)無(wú)安裝先例的單片重達(dá)408t的跨中剛性鉸安裝工藝進(jìn)行研究，解決一下技術(shù)難題： 、研發(fā)了橋面吊機(jī)左右吊具自平衡的裝置，有效解決了超重型剛性鉸抬吊過程穩(wěn)定性差的難題； 、通過“三階段控制”進(jìn)行剛性鉸安裝，有效保證了剛性鉸的安裝精度； 、采用“一種分幅式鋼箱梁橫向調(diào)位裝置”進(jìn)行分幅式鋼箱梁橫梁高精度、高效率安裝。,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-橋面吊機(jī)改造,剛性鉸的J1、J3梁段采用橋面吊機(jī)進(jìn)行懸臂吊裝

8、。由于單個(gè)剛性鉸J2梁段需采用南北岸主塔的兩部橋面吊機(jī)同步抬吊。故在吊裝剛性鉸J2梁段時(shí)，須做必要的改裝，以適應(yīng)單幅兩臺(tái)橋面吊機(jī)抬吊單幅剛性鉸J2梁段的工藝需要。 、南北塔吊具改造：拆除橋面吊機(jī)標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝專用吊具，安裝小扁擔(dān)抬吊吊具； 、起升速度改造：將南岸側(cè)吊機(jī)原6倍率的起升機(jī)構(gòu)變?yōu)?2倍率，可以直接降低一半的起升速度為0.75m/min，并將Z5側(cè)變頻電機(jī)設(shè)定速度為0.75m/min，即可滿足抬吊吊機(jī)起升速度的同步。,抬吊吊具,標(biāo)準(zhǔn)梁段吊具,抬吊吊具,標(biāo)準(zhǔn)梁段吊具,研發(fā)了橋面吊機(jī)左右吊具自平衡的裝置，將南主墩單臺(tái)吊機(jī)兩起升鋼絲繩相互連接使兩個(gè)吊點(diǎn)能夠同時(shí)相互均衡起吊荷載，實(shí)現(xiàn)“四點(diǎn)起吊，

9、三點(diǎn)平衡”。,平衡起吊改造,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-橋面吊機(jī)改造,為確保剛性鉸J2梁段的安裝精度，對(duì)主墩11#塊及J1、J3梁段安裝工序進(jìn)行調(diào)整，即在梁段完成精匹配及臨時(shí)碼板焊接完成后，采用“分幅式鋼箱梁調(diào)位裝置”-簡(jiǎn)易門架進(jìn)行梁段臨時(shí)橫梁的安裝以控制左右幅梁段間精度要求，臨時(shí)橫梁安裝完成后方可進(jìn)行梁段間的環(huán)縫焊接。,簡(jiǎn)易門架安裝橫梁,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-分幅式鋼箱梁橫梁安裝,根據(jù)理論計(jì)算、并考慮實(shí)際線形誤差確定索塔 12#索超（放）張量，確定原則是保證剛性鉸 J2 梁段吊裝后匹配時(shí)的合龍口形狀與成橋形狀基本一致。在完成剛性鉸所有橫梁安裝后，將索長(zhǎng)的

10、超張進(jìn)行相應(yīng)的放張。下圖為不考慮線形誤差時(shí)，索塔中跨側(cè) 12#索索長(zhǎng)超張量各為 2.5 cm 時(shí)，至剛性鉸 J2 梁段吊裝后匹配階段合龍口兩側(cè)的主梁線形。,剛性鉸合龍口兩側(cè)主梁線形,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-12#索超/放二張,剛性鉸合龍壓重包括邊跨側(cè)永久壓重和中跨側(cè)臨時(shí)壓重兩部分， 按4階段進(jìn)行壓重施工，有效地解決了408t/片超重型剛性鉸J2梁段起吊前、起吊中及起吊后三階段過程塔偏、起吊后合龍口線型姿態(tài)和整體安裝功效的控制。,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-配重安裝,跨中壓重為臨時(shí)配載。中跨側(cè)設(shè)置臨時(shí)壓重的主要目的是，當(dāng)兩側(cè)橋面吊機(jī)的吊重分配實(shí)際比例與理論比例

11、不一致時(shí)快速調(diào)整合龍口高程。根據(jù)監(jiān)控模型計(jì)算分析，若采用單幅30t的中跨臨時(shí)壓重量，可調(diào)節(jié)合龍口高程約4cm。,臨時(shí)配載對(duì)線型影響模型圖,4.3、施工操作要點(diǎn),索塔單幅安裝30t臨時(shí)配重，考慮在上游采用一臺(tái)汽車吊（29t）、下游采用一臺(tái)裝載車（16t）、一臺(tái)叉車（9t）、外加砼配重塊作為南主墩中跨側(cè)臨時(shí)配重，在剛性鉸吊裝前臨時(shí)配載到位，安裝位置在吊機(jī)正后方，剛性鉸起吊過程中，待單臺(tái)吊機(jī)起吊重量達(dá)100t時(shí)，汽車吊、裝載車、叉車等臨時(shí)配載對(duì)稱卸載并開完邊跨側(cè)充當(dāng)永久壓重。,跨中臨時(shí)配載布置圖,4.3、施工操作要點(diǎn),J2類梁段小箱梁與大箱梁裝配成整體后運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)小箱梁與大箱梁在固定位置插打臨時(shí)固

12、定銷釘，將小箱梁在J2類梁段內(nèi)臨時(shí)固定。在吊裝就位過程中，與J1梁段懸挑出的30cm底板外邊緣約有10cm距離。,剛性鉸小箱梁臨時(shí)鎖定,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-小箱梁臨時(shí)鎖定,由于J2梁段吊裝時(shí)，順橋向距J1、J3梁段只有10cm的理論富余值，所以盡量考慮選擇溫度較低的天氣進(jìn)行吊裝。最終合龍將根據(jù)合龍口的監(jiān)測(cè)情況，由監(jiān)控單位確定。,4.3、施工操作要點(diǎn),4.3.1、施工準(zhǔn)備-安裝溫度選擇,合龍步驟： 、剛性鉸運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，吊具下放，測(cè)繩安裝，兩臺(tái)吊機(jī)同步分級(jí)起吊剛性鉸J2（詳細(xì)起升步驟見后），分級(jí)起吊過程中配合監(jiān)控方進(jìn)行塔偏數(shù)據(jù)測(cè)量； 單臺(tái)橋面吊機(jī)起吊噸位達(dá)100t時(shí)，根據(jù)監(jiān)控

13、要求開始中跨側(cè)30t臨時(shí)配重卸載及邊跨剩余20%壓重（南主墩48t，北主墩32t）安裝；,紹興側(cè)（南）,南主墩,北主墩,測(cè)繩,32t/幅,48t/幅,根據(jù)監(jiān)控要求卸載,4.3.2、施工操作要點(diǎn)及流程,4.3、施工操作要點(diǎn),紹興側(cè)（南）,測(cè)繩同步測(cè)距,稱重系統(tǒng)同步控制為主,合龍步驟： 、在起吊過程中，由同一名起重人員獨(dú)立指揮，時(shí)刻注意各抬吊吊機(jī)稱重系統(tǒng)噸位變化，以前記錄的噸位進(jìn)行嚴(yán)格控制，且每起升2分鐘進(jìn)行匯報(bào)J1、J3兩端測(cè)繩長(zhǎng)度，當(dāng)長(zhǎng)度差值超過50cm后停止起吊，進(jìn)行水平度調(diào)整后再進(jìn)行起吊，以控制J2梁段保持水平提升，避免單端抬吊吊機(jī)受力過大。,紹興側(cè)（南）,合龍步驟： 、當(dāng)J2梁段段起吊至

14、距鋼箱梁0.5m高度左右，停止起吊待機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，此時(shí)理論上J2梁段南端與J1梁段有10cm的間距（考慮合龍時(shí)溫度較低，合龍口富余會(huì)增加）。,50cm時(shí)暫停起吊,10cm的理論富余,紹興側(cè)（南）,合龍步驟： 、在規(guī)定的溫度和時(shí)間重新起升并通過手拉葫蘆及吊機(jī)變幅調(diào)整J2梁段位置，使梁段順利進(jìn)入預(yù)定龍口位置，隨后根據(jù)監(jiān)控要求，采用橋面吊機(jī)、手拉葫蘆、千斤頂?shù)仍O(shè)備進(jìn)行梁段軸線、標(biāo)高及合龍縫長(zhǎng)度的調(diào)整。,50cm時(shí)暫停起吊,10cm的理論富余,手拉葫蘆調(diào)節(jié),紹興側(cè)（南）,合龍步驟： 、將J2、J3梁段采用手拉葫蘆/鋼絲繩臨時(shí)連接，解開J2類梁段內(nèi)小箱梁與外套大箱梁的臨時(shí)約束，將小箱梁由5t手拉葫蘆向J1

15、類梁段小箱梁固定端基本靠攏到位（利用小箱梁端頭預(yù)留的小孔，拖曳過程確保小箱梁位移的同步性）。 、在千斤頂及手拉葫蘆等輔助下通過調(diào)整J2大箱梁將其小箱梁調(diào)整對(duì)接好，安裝小箱梁固定端接頭螺栓（連接小箱梁時(shí)應(yīng)確保剛性鉸靠近J3梁段處保持自由狀態(tài)，小箱梁連接面密貼度75%）；,手拉葫蘆、鋼絲繩軟連接,紹興側(cè)（南）,合龍步驟： 、在小箱梁進(jìn)行栓接的同時(shí)，對(duì)J1、J2合龍端口進(jìn)行臨時(shí)桁架鎖定。其中J1、J2合龍端口鎖定裝置采用型鋼梁，布置在箱梁兩側(cè)的腹板位置。,紹興側(cè)（南）,合龍步驟： 、小箱梁完成栓接后，對(duì)J2、J3合龍縫進(jìn)行調(diào)節(jié)，完成工地焊接,合龍步驟： 、J2梁段與J1栓接、與J3梁段焊接后，橋面吊

16、機(jī)松鉤，采用25t汽車吊或簡(jiǎn)易門架進(jìn)行剛性鉸永久橫梁的安裝。 為了防止起吊J2時(shí)可能出現(xiàn)的偏載造成橫梁受力過大，且為了保證能在J2起吊后對(duì)J1、J3的單幅梁段實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的標(biāo)高調(diào)整，J1、J3梁段的橫梁需在J2梁段及其橫梁安裝完成后再進(jìn)行安裝。,先裝,后裝,后裝,合龍步驟： 、J2梁段永久橫梁的安裝完成后，恢復(fù)主墩12#索理論二張所長(zhǎng)，然后安裝J2梁段伸縮縫封板位于風(fēng)嘴腹板處的剩余部分板件及其余附屬設(shè)施，完成J2梁段合龍施工。,J2梁段同步抬吊起升主要以橋面吊機(jī)稱重系統(tǒng)及測(cè)繩裝置兩方面共同進(jìn)行控制，其中以吊機(jī)稱重系統(tǒng)為主： （1）稱重系統(tǒng)：當(dāng)剛性鉸全部起升離船約10cm后（梁段保持水平）停止起吊，

17、記錄此時(shí)各臺(tái)吊吊機(jī)稱重系統(tǒng)噸位，后續(xù)以此噸位進(jìn)行嚴(yán)格控制，當(dāng)單臺(tái)橋面吊機(jī)噸位變化量超過10t時(shí)停止起起升，分析原因后再進(jìn)行起升。 （2）測(cè)繩控制：測(cè)繩裝置考慮布置在梁段中軸線處，按每2分鐘對(duì)兩側(cè)測(cè)繩長(zhǎng)度進(jìn)行匯報(bào)，當(dāng)梁段高差大于或等于50cm時(shí)，停止起吊，待調(diào)整后再繼續(xù)起升。,測(cè)繩 布置,4.3.3、施工要點(diǎn)-剛性鉸同步起吊控制,4.3、施工操作要點(diǎn),（1）控制內(nèi)容及精度要求： 絕對(duì)與相對(duì)標(biāo)高：剛性鉸 J2 匹配時(shí)，J2 與 J1、J3 間的幾何控制點(diǎn)高程差匹配值與理論值均應(yīng)不大于3mm； 平面軸線平行度：J2 及其橫梁、J1 及 J3 橫梁安裝完成后，左/右幅 J2梁段的軸線偏差均不大于2mm

18、； 平面軸線相對(duì)偏差：左/右幅 J2 小箱梁與 J1 順接、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的“零偏差”安裝后，與 J3 之間的軸線偏差不大于3mm； （2）注意事項(xiàng)： J2 梁段在高空中安裝時(shí)，嚴(yán)禁調(diào)整剛性鉸支座；J2 匹配完成時(shí)，必須確保剛性鉸廠內(nèi)跑合試驗(yàn)時(shí)其大、小箱梁及其支座間的相對(duì)位置，必須確保 J2小箱梁與 J1 梁段的連接精度滿足設(shè)計(jì)要求。,4.3.3、施工要點(diǎn)-剛性鉸安裝精度控制,4.3、施工操作要點(diǎn),首先對(duì)齊小箱梁四個(gè)定位銷孔（腰圓孔），插打小箱梁定位銷； 然后按照高強(qiáng)螺栓的施工要求進(jìn)行小箱梁固定端接頭高栓的初擰、復(fù)擰、終擰。高強(qiáng)螺栓的擰緊順序應(yīng)從剛度大的外緣向不受約束的內(nèi)緣進(jìn)行。,4.3.3、施工要點(diǎn)-剛性鉸J1、J2栓接工藝,4.3、施工操作要點(diǎn),中交第二航務(wù)工程局有限公司,匯報(bào)內(nèi)容,一、工法產(chǎn)生背景,二、工法特點(diǎn),三、工藝原理,五、工程應(yīng)用情況,六、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,四、工藝創(chuàng)新點(diǎn)及操作要點(diǎn),嘉紹跨江大橋主航道橋?yàn)榱?dú)柱四索面分幅鋼箱梁連續(xù)斜拉橋，由于鋼箱梁長(zhǎng)度大，主梁的溫度變形對(duì)索塔及基礎(chǔ)的受力影響大，傳統(tǒng)構(gòu)造無(wú)法適應(yīng)這