某橋鋼箱梁安裝設(shè)計(jì)方案

1、鋼箱梁安裝設(shè)計(jì)方案一、 結(jié)構(gòu)簡述XX公路2號橋位于XX市XX區(qū)鐵西三期開發(fā)片區(qū)內(nèi)XX公路上，修筑起點(diǎn)樁號K0+314.365，修筑終點(diǎn)樁號K0+804.365，橋梁總長1170米，其中主橋采用跨徑為（40+90+230+90+40=490m）的自錨式懸索橋，中間三跨主梁采用正交異性板鋼箱梁，40m邊配跨采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁全長384m，橋面全寬50m，含風(fēng)嘴總寬51.162m，梁高3.0m。主跨處于R=20000m的圓弧豎曲線上。橋梁立面圖見下圖。圖1 韓土公路2號橋立面圖鋼箱梁采用流線型正交異形板結(jié)構(gòu)，分為頂板、底板、橫隔板、縱腹板、風(fēng)嘴及懸索吊耳等。其中頂板寬度50米，中央

2、設(shè)置1.5%的雙向橫坡，橋梁中心線處梁高3.0米。頂板厚度16毫米，在主纜區(qū)局部加強(qiáng)至40毫米，在頂板下順橋向間隔600毫米設(shè)置加勁縱肋，板厚為8毫米，穿過橫橋向3.0米間距的橫梁，組成正交異性結(jié)構(gòu)的頂板。箱梁底板厚度為14毫米，在底板上順橋向間隔800毫米設(shè)置加勁縱肋，板厚6毫米。箱梁縱向設(shè)有九道縱隔板，腹板厚度16毫米，間距47.5米。全橋鋼箱梁分為6種類型43個梁段，分為標(biāo)準(zhǔn)梁段、端梁錨固段、合龍段及塔下梁段等，其中標(biāo)準(zhǔn)梁段共34個，長9m，其他梁段共9個，長從7.5m至10.4m不等。鋼箱梁制作段的劃分及編號見表1。：表1分區(qū)梁端類型梁段設(shè)計(jì)分段情況長度（m）橋面寬度寬度（m）重量（t

3、）數(shù)量（塊）主跨合攏段A10.450294.6 1正常梁段B950255.0 34塔區(qū)梁段C7.550212.5 2D7.550212.5 2E8.650243.6 2鋼混結(jié)合段F段和過渡段10.250459.52合計(jì)11219.3243鋼箱梁制造采用“板板單元涂裝橋位預(yù)拼裝、焊接”方式生產(chǎn)，即公司廠內(nèi)完成零件及板單元，直接運(yùn)輸至橋位現(xiàn)場，橋位處逐塊吊裝、匹配預(yù)拼裝、焊接成整體。二、安裝思路及安裝順序XX二號橋鋼箱梁板單元在山橋廠內(nèi)制作，陸路運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行安裝。鋼箱梁安裝分為塔區(qū)安裝和主跨、邊跨鋼箱梁安裝，均采用支架法安裝。塔承臺施工后立即進(jìn)行基礎(chǔ)回填并進(jìn)行夯實(shí)處理。全橋均采用支架法安裝，板單

4、元運(yùn)輸至現(xiàn)場后直接吊裝至支架上進(jìn)行拼裝焊接。首先安裝塔區(qū)梁段和鋼混結(jié)合段，然后以塔區(qū)為中心向兩邊逐段進(jìn)行全橋鋼箱梁的安裝。鋼箱梁吊裝采用2臺200噸履帶吊機(jī)進(jìn)行。三、板單元劃分和廠內(nèi)制造由于受陸上運(yùn)輸及施工場地、工期條件制約，鋼箱梁無法按照設(shè)計(jì)分段制造、運(yùn)輸及安裝，故把鋼箱梁的制作分廠內(nèi)板單元制造、橋位節(jié)段拼裝兩個階段進(jìn)行。以鋼廠板材的供貨能力和公司現(xiàn)有板單元制造設(shè)備、工裝及公路運(yùn)輸不超限為原則，將每個梁段劃分為若干板單元，便于陸上運(yùn)輸。工廠內(nèi)板單元劃分見下圖：風(fēng)嘴縱隔板底板中橫隔板頂板內(nèi)橫隔板錨箱邊橫隔板外縱隔板圖2 板單元分布直觀圖圖3 板單元劃分示意圖四、支架方案4.1、支架方案的選定原

5、則：支架體系應(yīng)牢固可靠，滿足施工需要；必須要成本低（支架成本包含基礎(chǔ)成本、支架材料攤銷成本、進(jìn)出場運(yùn)輸費(fèi)用、支架搭設(shè)費(fèi)用、拆卸費(fèi)用）；施工速度快，組織協(xié)調(diào)靈活。因此，我部將投標(biāo)時初步的貝雷支架方案優(yōu)化為鋼管柱支架，支架采用縱向工字鋼作分配梁，橫向采用工字鋼作為支撐體系，鋼管柱間隔采用槽鋼剪刀撐連接系加固。4.2、支架的總體布置依據(jù)吊裝工藝及安裝順序，鋼箱梁支架自塔區(qū)向兩邊劃分為塔區(qū)段支架、正常段支架、鋼混結(jié)合段支架三個部分。塔區(qū)段支架布置：塔區(qū)支架如圖11所示，中間部分在主塔下橫梁上直接搭設(shè)支撐橫梁和牙板，外形高程與梁底一致，塔柱外側(cè)兩根采用5008mm螺旋焊管鋼管柱用以支撐E梁段懸挑出塔柱外

6、側(cè)的部分，鋼管柱中心間距為3.8m，兩鋼管柱分別與鄰近的支柱14、16及54、56之間采用18a槽鋼剪刀撐和剪刀上下橫撐連接，剪刀撐相交處采用焊接方式連接成整體。正常段支架布置：中間支架橫向布置7排鋼管柱，采用5008mm螺旋焊管鋼管柱，鋼管柱鋼管柱中心間距6*7.5m，橫向兩鋼管柱之間采用18a槽鋼剪刀撐和剪刀上下橫撐連接，剪刀撐相交處采用焊接方式連接成整體。每排鋼管柱頂沿縱向布置50b工字鋼作為重力分配梁，用以支撐梁段支點(diǎn)。（正常段支架如圖10所示）鋼混結(jié)合段支架布置：由于鋼混結(jié)合段鋼箱梁重量大，鋼箱梁完成后還要承受部分現(xiàn)澆混凝土的重量，橫向鋼管柱先按正常段間距布置，然后進(jìn)行加密，并設(shè)置了

7、懸挑梁支撐，如圖13所示，斷面共設(shè)置了15根鋼管柱，所有鋼管柱均采用5008mm螺旋焊管。管柱中心間距為1.9m+3.75m12+1.9m，（詳細(xì)布置如圖12所示）橫橋向每排支架中部采用剪刀撐及橫撐連接成整體后，頂部使用槽鋼進(jìn)行連接用做焊接及涂裝用施工腳手架?？v橋向鋼管柱設(shè)置原則為間隔1橫隔板設(shè)置1根，正常段間距為6m，間隔設(shè)置剪刀。支架布置具體見圖10圖14。4.3、鋼管柱受力分析本支架最高處支架高度為25.2m，進(jìn)行支架受力驗(yàn)算是按照25.2m高度進(jìn)行計(jì)算。各種規(guī)格鋼管支撐力計(jì)算如下：4.3.1鋼管柱采用直徑500mm（外徑），壁厚8mm的鋼管，每根鋼管柱的長度為25.2m，下端支承在擴(kuò)大

8、的混凝土基礎(chǔ)上，上端支承在鋼箱梁底板上，在此條件下，鋼管柱兩端視同鉸支；則桿件計(jì)算長度=桿件實(shí)際長度=25.2m單根鋼管支架的截面回轉(zhuǎn)半徑:,長細(xì)比，查建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T50017-2003， 屬于b類截面桿件。查受壓桿件縱向彎曲系數(shù)；鋼管的受壓截面毛面積鋼管采用螺旋焊管，材質(zhì)為Q235鋼，取2.0安全系數(shù)，容許應(yīng)力按。單根鋼管的容許支撐力：。4.4、鋼管柱支架組合設(shè)計(jì)4.4.1、縱橋向按照每間隔1道橫隔梁下設(shè)置一排鋼管支點(diǎn)，然后采用50b工字鋼將每根鋼管縱向連接起來，每2道橫隔梁有1道橫隔梁支點(diǎn)設(shè)置在工字鋼上，縱橋向共設(shè)置71排鋼管柱，橫橋向共布置7排鋼管，共計(jì)497根鋼管樁。橫橋向

9、上部使用槽鋼連系起來，可做人員腳手平臺?？v橫向分別使用槽鋼連接系固定。鋼管柱采用5008mm鋼管按6m+6m布置，橫橋向按照6*7.5m，共布置7根，如附件圖所示。 4.4.2、本支架方案即相當(dāng)于橫向每排支架支撐縱橋向6m長的鋼箱梁。（1）全橋鋼箱梁重：12104.37t；（2）全橋支架鋼材總重2600噸；（3）施工位置人員、機(jī)具等其他荷載7t；4.4.3、單根樁施工最大壓力N=（12104.37+2600）/497=29.6t。假設(shè)人員、機(jī)具施工荷載由橫向單排（7根）承擔(dān)，則每根樁承載7/7=1t。所以單根樁實(shí)際最大壓力為N=29.6+1=30.6t。N=30.6N=47.36t，鋼管支架強(qiáng)

10、度滿足要求。4.4.4、縱向分配梁、橫梁的受力計(jì)算縱梁、橫梁材料材質(zhì)為Q235，取安全系數(shù)為2.0，則允許應(yīng)力為=117.5MPa，=68.15MPa.橫梁采用工45b，縱梁采用工50b。工45b截面特性：Ix=3.376e8 mm4，Wx=mm3；工50b截面特性：Ix=4.856e8 mm4，Wx=mm3；參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003進(jìn)行驗(yàn)算。1）橫梁工45b計(jì)算：橫梁承受鋼箱梁及自重荷載共12104.37（鋼箱梁重量）+1100（橫梁自重）=13204.37噸，縱向每延米重13204.37/384=34.39t/m橫隔板間距3米，每3米重34.39*3=103.17t，每條

11、橫梁上橫向均布荷載q=103.17/45=2.29t/m取其中一段按照簡支、均布荷載計(jì)算：Mmax=ql2/8=2.29*7.5*7.5/8=16.1tmTmax=ql/2=2.29*7.5/2=8.59t強(qiáng)度計(jì)算：=Mmax/Wx=16.1e7/=107.3MPa117.5MPa，滿足要求=Tmax/A=8.59e4/(414*13.5)=15.37MPa68.15MPa，滿足要求穩(wěn)定計(jì)算：h0/tw=414/13.5=3180，按照構(gòu)造配置加勁肋b/t=76/18=4.213，滿足要求。2）縱梁工50b計(jì)算：縱梁承受鋼箱梁及橫縱梁等自身荷載，共12104.37（鋼箱梁重量）+1100（橫梁

12、自重）+275（縱梁自重）=12275t；縱向每3米重3479.37/384*3=105.3t；橫向共7個支撐點(diǎn)，每個支撐點(diǎn)承受荷載P=105.3/7=15.04t，其中柱處支撐點(diǎn)受力直接傳給立柱，僅中間點(diǎn)承受P荷載。、Mmax=PL/4=15.04*6/4=22.56 tmTmax=P/2=15.04/2=7.02t強(qiáng)度計(jì)算：=Mmax/Wx=22.56e7/=116.2MPa117.5MPa，滿足要求=Tmax/A=7.02e4/(460*14)=10.9MPa68.15MPa，滿足要求整體穩(wěn)定計(jì)算：自由長度L1=6m，查表b=0.80.6，則b=1.07-0.282/0.8=0.7175

13、=Mmax/bWx=22.56e7/(0.7175*)=162MPa215，滿足要求局部穩(wěn)定計(jì)算：H0/tw=460/14=3380，按照構(gòu)造配置加勁肋b/t=80/20=416，滿足要求。4、支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1）支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)每根鋼管底部平均壓力30.6噸，鋼管支承柱下做擴(kuò)大混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)厚度均為60cm，基礎(chǔ)承壓面尺寸為2.5m2.5m布置，基礎(chǔ)混凝土選用C25級混凝土，擴(kuò)大基礎(chǔ)中間1.5m1.5m范圍內(nèi)鋪設(shè)15cm15cm(即10+10根)的12鋼筋網(wǎng)片。如下圖所示：圖4：鋼管支架混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)示意圖2）基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算查施工區(qū)域中密砂土承載力200KPa，地基容許承載力P=200KPa(1.

14、8 m1.8m)=64.8t，單個1.8m1.8m基礎(chǔ)最大支撐力P工作=30.6+1.81.80.62.5=35.5t，P工作P，地基承載力滿足要求。3）混凝土抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算混凝土頂預(yù)埋70070010mm鋼板，鋼管柱底直接焊在鋼板上，鋼管柱施加的壓力=N/0.49m2=0.62MPa，C25混凝土抗剪強(qiáng)度1.27MPa，考慮1.5的安全系數(shù)，混凝土沖切強(qiáng)度ft=0.85MPa。5、本支架方案支架材料成本估算：（1）5008螺旋焊接鋼管1137.8噸；（2）50b號工字鋼272.7噸；（3）45b號工字鋼945.4噸；（4）12mm牙板64.9噸；（5）20a號槽鋼209.3噸；（6）18a號槽

15、鋼205.0噸；（7）10mm厚鋼板20.9噸；（8）20mm厚鋼板73.0噸；（9）C25基礎(chǔ)混凝土1069米3；支架鋼材總重約2992噸，基礎(chǔ)處理C25混凝土1069m3，鋼材按照2000元/噸攤銷，C25混凝土按照300元/m3計(jì)，支架材料成本共計(jì)630.5萬。五、鋼箱梁板單元吊裝方案1、通過多種起重吊裝方案比選，最終選定采用200噸履帶吊機(jī)進(jìn)行鋼箱梁板單元橋位吊裝，優(yōu)點(diǎn)如下：1）履帶吊機(jī)可同時進(jìn)行多個作業(yè)面吊裝施工；2）對場地適應(yīng)性強(qiáng)，本橋位現(xiàn)場地勢起伏，履帶吊機(jī)不受限制；3）運(yùn)輸車輛直接運(yùn)送鋼箱梁板單元至安裝位置處，避免空中位移，減少高空作業(yè)工作量；4）履帶吊機(jī)可負(fù)重行走，組織靈活；

16、5)作業(yè)速度快，成本低。2、履帶吊機(jī)吊桿長度及工況選擇本橋鋼箱梁底至原地面最高處29.2m，灌注樁施工及下部承臺施工是棄土整體回填1m，吊裝最大高度31.2m。外邊排支架最大高度為31m。最外排支架距橋位中心線距離25m。吊裝橋中心線處板單元時最小回轉(zhuǎn)半徑42m，最大要求吊桿長度82m，如下計(jì)算圖：圖5：履帶吊機(jī)最小回轉(zhuǎn)半徑、最長吊桿計(jì)算圖本橋中間塊板單元吊裝時吊機(jī)回轉(zhuǎn)半徑最大，中間塊板單元最大重量為9.9噸（結(jié)合段），根據(jù)200噸履帶吊機(jī)性能參數(shù)，選擇主臂直接起吊，自身配重的工況，吊桿長度85.5m，起吊回轉(zhuǎn)半徑42m的工況，起吊重量10噸，滿足吊裝要求。吊裝示意圖如下：圖6：板單元吊裝 六

17、、吊裝順序總體安裝順序：先安裝塔區(qū)B、C、D、E節(jié)段及邊跨區(qū)結(jié)合段F節(jié)段，然后由塔區(qū)向兩側(cè)分4個作業(yè)面同時展開工作。在邊跨和主跨分別設(shè)置合攏節(jié)段。見總拼順序圖9。節(jié)段板單元吊裝順序：每個標(biāo)準(zhǔn)梁段分割成50塊板單元，采用200噸履帶吊機(jī)，按照底板、斜底板橫、縱隔板、錨箱中間頂板邊頂板風(fēng)嘴的吊裝順序，實(shí)現(xiàn)立體階梯形推進(jìn)方式逐段組裝與焊接。組裝采用“正裝法”，以胎架為外胎，以橫、縱隔板為內(nèi)胎，各板單元按縱、橫基線就位，輔以加固設(shè)施以確保精度和安全，重點(diǎn)控制鋼箱梁幾何形狀和尺寸精度、相鄰接口的精確匹配等。以標(biāo)準(zhǔn)段為例，具體步驟如下：1）組裝底板先將中間一塊底板單元置于胎架上，使其橫、縱基線在無日照影響

18、的條件下與胎架上的基線精確對正并固定。然后依次對稱組裝兩側(cè)底板，焊接同一塊體中相鄰的兩塊底板，焊接相鄰節(jié)段的底板間焊縫。組裝時應(yīng)按設(shè)計(jì)寬度精確預(yù)留焊接收縮量，使用經(jīng)緯儀控制底板基準(zhǔn)頭在同一直線上。見圖17.橫基線縱基線圖17 底板組裝2）組裝中間橫隔板組裝前底板上劃好橫隔板中心線。因鋼箱梁位于一定的豎曲線上，橫隔板不與大地鉛垂，這時應(yīng)采用吊鉛垂的方法控制橫隔板傾斜角度，以保證橫隔板與底板垂直，吊鉛垂測量時應(yīng)取隔板兩端及中間3點(diǎn)。兩側(cè)隔板點(diǎn)焊時應(yīng)檢查隔板對中情況，對中合格時方可點(diǎn)焊固定。見圖18。圖18 中間橫隔板組裝3) 組裝中間縱隔板以底板橫、縱基線為基準(zhǔn)，組裝中間縱腹板。組裝時縱腹板側(cè)面加臨時斜撐，通過斜撐上的絲杠來調(diào)整縱腹板垂直度。組裝時確保中間縱隔板在橋梁中心線上。見圖19。圖19 組裝中間縱膈板4) 組焊邊橫隔板及邊縱隔板、錨箱單元件依次組裝邊縱腹板及邊橫隔板、錨箱單元件，確保各邊橫隔板及中間橫隔板在同一平面上。焊接時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，保證焊