主桥索塔及上部结构施工方案(中)

SUTONGBRIDGE－苏通大桥苏通大桥主桥索塔及上部结构施工方案汇报中交第二航务工程局2006年04月SUTONGBRIDGE－苏通大桥目录1、工程概况2、已完工程情况3、上塔柱施工4、上部结构施工5、通航规划6、施工期风洞试验及抗风措施SUTONGBRIDGE－苏通大桥1、工程概况[1]索塔施工钢箱梁安装斜拉索安装上部结构施工控制■主要工作内容SUTONGBRIDGE－苏通大桥1、工程概况[2]塔高300.4m，施工期受风影响大。上塔柱为钢混叠合段，混凝土易产生裂缝。斜拉索索长577m，重59.0t，挂索施工难度大。边跨大块梁段最大长度60m、最大吊装重量1480t，安装难度大。单悬臂施工长度达540m，结构刚度小，在风作用下，主梁极易产生较大振动，施工难度及施工期风险大。主航道船舶通行量大，水上施工安全保障难度大。■施工特点SUTONGBRIDGE－苏通大桥目录1、工程概况2、已完工程情况3、上塔柱施工4、上部结构施工5、通航规划6、施工期风洞试验及抗风措施SUTONGBRIDGE－苏通大桥2.1索塔施工C3标施工全景SUTONGBRIDGE－苏通大桥2.1索塔施工下塔柱施工塔梁异步施工中塔柱施工交汇段施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥已验收合格的2＃、3＃墩旁支架■临时工程施工：已经施工完成的临时结构，经探伤检查，均满足设计要求。2.2临时工程施工施工中的墩旁支架SUTONGBRIDGE－苏通大桥目录1、工程概况2、已完工程情况3、上塔柱施工4、上部结构施工5、通航规划6、施工期风洞试验及抗风措施SUTONGBRIDGE－苏通大桥3、上塔柱施工设备布置及性能施工流程钢锚箱制造钢锚箱安装上塔柱混凝土节段施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥■施工设备布置3.1上塔柱施工设备布置MD3600塔吊上游塔肢电梯至交会段下游塔肢电梯至塔顶上下游塔肢各一台拖泵电梯MD3600SUTONGBRIDGE－苏通大桥■MD3600塔吊性能3.1上塔柱施工设备性能最大起重能力80t起吊最低稳定速度10cm/min工作风速20m/s非工作允许风速61.5m/s■HBT90CH－2122D拖泵性能混凝土输送量60m3/h混凝土输出压力22MPa最大垂直输送高度480m（满足300m高塔泵送）SUTONGBRIDGE－苏通大桥3、上塔柱施工设备布置及性能施工流程钢锚箱制造钢锚箱安装上塔柱混凝土节段施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥■上塔柱施工安装首节钢锚箱.3.2上塔柱施工施工流程其余锚箱分组吊装、高强螺栓施工.浇筑节段混凝土,循环施工至塔顶.SUTONGBRIDGE－苏通大桥3、上塔柱施工设备布置及性能施工流程钢锚箱制造钢锚箱安装上塔柱混凝土节段施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥■钢锚箱总体布置情况3.3上塔柱施工钢锚箱制造分为A、B、C三类，共30节；C类首节、A类顶节钢锚箱单节段安装，B类标准钢锚箱两节整体安装。最大吊重53t。SUTONGBRIDGE－苏通大桥3.3上塔柱施工钢锚箱制造■钢锚箱组装流程SUTONGBRIDGE－苏通大桥3.3上塔柱施工钢锚箱制造■钢锚箱预拼装5～6节段立式滚动预拼装SUTONGBRIDGE－苏通大桥3、上塔柱施工设备布置及性能施工流程钢锚箱制造钢锚箱安装上塔柱混凝土节段施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥■首节钢锚箱安装[1]3.4上塔柱施工首节钢锚箱安装预埋承重板螺栓浇筑底座垫块混凝土安装承重钢板承重板底部灌浆SUTONGBRIDGE－苏通大桥■首节钢锚箱安装[2]3.4上塔柱施工首节钢锚箱安装安装锚箱及三向调位千斤顶，调整锚箱安装锚固螺栓锚箱底座灌浆三向调位锚固螺栓SUTONGBRIDGE－苏通大桥3.4上塔柱施工钢锚箱纠偏■钢锚箱纠偏减少钢锚箱安装累积误差措施：在每一安装轮次（3－4节段）钢锚箱顶部设置纠偏调整垫片。SUTONGBRIDGE－苏通大桥3、上塔柱施工设备布置及性能施工流程钢锚箱制造钢锚箱安装上塔柱混凝土节段施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥3.5上塔柱施工混凝土施工首节锚箱底座灌浆料性能及灌浆工艺混凝土性能300m高塔泵送钢混结合段钢筋及混凝土施工工艺钢混结合段防裂措施■关键技术问题针对上述关键技术问题，开展了一系列试验研究工作。SUTONGBRIDGE－苏通大桥3.5上塔柱施工首节锚箱压浆试验■首节锚箱底座无收缩灌浆试验浆液流动度浆液自流平效果模型尺寸：1.2×1.2×0.05m流动度：260mm28d强度:83.1Mpa28d弹模:2.51×104MPa无压力灌浆SUTONGBRIDGE－苏通大桥■混凝土配合比试验研究3.5上塔柱施工混凝土施工－工作性能：初始坍落度（mm）：210初始流动度（mm）：550坍落度损失（mm）：220(2h)－力学性能28d抗压强度（MPa）：66.828d静力弹性模量（GPa）：46－抗裂性能普通混凝土的抗裂性能为Ⅲ级。普通混凝土平板试验情况进行了普通混凝土和钢纤维混凝土配合比对比试验研究。普通混凝土性能指标SUTONGBRIDGE－苏通大桥钢纤维混凝土性能指标3.5上塔柱施工混凝土施工－工作性能：初始坍落度（mm）：230初始流动度（mm）：550坍落度损失（mm）：205(2h)－力学性能28d抗压强度（MPa）：72.328d静力弹性模量（GPa）：45.8－抗裂性能纤维混凝土的抗裂性能为Ⅰ级。钢纤维混凝土平板试验情况■混凝土配合比试验研究SUTONGBRIDGE－苏通大桥■钢纤维混凝土试验块3.5上塔柱施工钢混结合段工艺试验研究不断优化配合比和振捣工艺，使混凝土力学、施工和外观性能达到最佳。SUTONGBRIDGE－苏通大桥■混凝土泵送试验3.5上塔柱施工混凝土施工在210米高度处进行了普通混凝土和钢纤维混凝土泵送试验;拖泵实测系统压力均小于23MPa;推算310m高拖泵系统压力为29MPa（理论系统压力为35MPa）。满足310m高泵送要求。施工现场泵送试验时的钢纤维混凝土SUTONGBRIDGE－苏通大桥■钢砼结合段工艺试验3.5上塔柱施工钢混结合段工艺试验研究试验段钢锚箱安装绑扎成型的试验段钢筋采用1：1足尺模型，充分模拟了现场施工条件，解决了钢筋和混凝土施工工艺方面的一系列问题。SUTONGBRIDGE－苏通大桥■剪力钉局部1:1模型试验3.5上塔柱施工钢混结合段工艺试验研究通过1：1局部足尺模型，解决了钢锚箱附近钢筋施工工艺和混凝土施工工艺。剪力钉与混凝土结合良好剪力钉与钢筋局部绑扎效果SUTONGBRIDGE－苏通大桥■钢混结合段混凝土开裂原因分析及预防措施开裂原因3.5上塔柱施工混凝土施工－胶凝材料用量大，水化热高；－受高空大风影响，混凝土失水迅速，早期收缩大；－钢锚箱对混凝土产生一定程度约束，增大了混凝土拉应力；预防措施－延长拆模时间，减小内外温差；－混凝土表面保湿、保温；SUTONGBRIDGE－苏通大桥目录1、工程概况2、已完工程情况3、上塔柱施工4、上部结构施工5、通航规划6、施工期风洞试验及抗风措施SUTONGBRIDGE－苏通大桥4、上部结构施工总体施工工艺大块梁段安装塔梁临时固结标准梁段安装边跨合拢中跨合拢斜拉索施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.1总体施工工艺■钢箱梁总体施工工艺2×156.8m540m边跨大块梁段索塔区梁段双悬臂吊装边跨合拢单悬臂吊装中跨合拢索塔区梁段边跨合拢边跨大块梁段双悬臂吊装边跨及索塔区大块梁段吊装：浮吊安装双、单悬臂吊装：桥面吊机安装边、中跨合拢：桥面吊机安装SUTONGBRIDGE－苏通大桥4、上部结构施工总体施工工艺大块梁段安装塔梁临时固结标准梁段安装边跨合拢中跨合拢斜拉索施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装吊装设备选择吊装时间长（3个月），吊重大（1480t），起吊高度高（90.2m）；目前国内能够满足上述起吊要求的起重船为振浮4号；振浮4号最大起重能力为1600t，最大起升高度为93.2m。SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装吊装设备选择■1600t浮吊吊高及吊重+1.0095.066.2518.34最大吊高临时墩浮吊富裕高度：3m。浮吊吊重最小富裕量：120t。3.0mSUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装吊索具设计■吊索具设计吊架为钢管结构。吊索具总重170t。主吊索8根，每根长30m，吊索与吊架、钢箱梁均采用销轴连接。φ900xt=14φ900xt=14φ900xt=14φ900xt=14φ900xt=14φ900xt=14SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装边跨梁段定位■大块梁段临时搁置大块梁段吊装到位后，搁置在临时支墩上。滑移座临时支墩SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装边跨梁段定位■大块梁段定位：高程调整采用4或8台4000KN液压千斤同步顶升，进行高程调整。SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装边跨梁段定位■大块梁段定位：轴线调整在滑移座内布置小千斤顶，顶推临时支墩进行轴线调整。400KN千斤顶挡板SUTONGBRIDGE－苏通大桥千斤顶精轧螺纹钢撑脚梁段接缝4.2大块梁段安装边跨梁段定位■大块梁段定位：纵向调整在钢箱梁顶板和底板布置千斤顶进行纵向牵引，实现纵向调位。SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.2大块梁段安装边跨梁段定位■大块梁段定位：体系转换钢箱梁调位焊接完成后，保留墩顶和支架两端临时支墩，实现受力转换。临时支墩SUTONGBRIDGE－苏通大桥■临时支架及临时墩分析采用三维有限元模型。模拟了临时支架、临时墩、钢箱梁及永久墩身等结构。永久墩基础刚度采用等效弹簧模拟。4.2大块梁段安装临时结构分析SUTONGBRIDGE－苏通大桥■分析结果临时支架及临时墩应力构件最大综合应力（MPa）立柱128.6水平撑149.3斜撑140.7梁142.84.2大块梁段安装临时结构分析分析涵盖了从梁段安装至斜拉索安装和支架拆除的整个施工阶段。SUTONGBRIDGE－苏通大桥4、上部结构施工总体布置大块梁段架设塔梁临时固结标准梁段安装边跨合拢中跨合拢斜拉索施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.3塔梁临时固接塔梁临时固接布置■塔梁临时固接布置塔梁临时固结包括纵向、竖向和横向的限位固定（横向采用抗风支座）。纵向索竖向索SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.3塔梁临时固接塔梁临时固接分析■分析荷载及工况荷载－恒载－施工荷载－风速：作业15m/s（非作业35.4m/s）－温度荷载：±20℃分析工况－最大双悬臂（考虑了不对称吊装的影响）－最大单悬臂（考虑了中跨顶推合拢的影响）SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.3塔梁临时固接塔梁临时固接分析■分析模型分析模型最大双悬臂最大单悬臂临时固接索SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.3塔梁临时固接塔梁临时固接分析■分析结果分析结果表明：施工期塔梁临时固结处临时索满足要求。工况施工期临时索最大索力值(KN)PES7-151（纵向索A）PES7-211（纵向索B）PES7-109（竖向索）最大双悬臂257936141622最大单悬臂452763431464最小安全系数2.32.34.6SUTONGBRIDGE－苏通大桥4、上部结构施工总体布置大块梁段架设塔梁临时固结标准梁段安装边跨合拢中跨合拢斜拉索施工SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.4标准梁段安装桥面吊机选型■桥面吊机选型标准梁段吊装采用双吊机方案。SUTONGBRIDGE－苏通大桥4.4标准梁段安装桥面吊机特点■桥面吊机特点自动化程度高·中央集成控制。安全可靠性高·设置应力和位移传感器，实时监控。桥面吊机性能参数－吊机安全工作荷载:2×236t－平均提升速度:40m/h－纵向调整范围：±800mm－横