钢箱梁吊装方案介绍

黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第1页/共31页黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍一、工程概况1.1全桥钢箱梁介绍黄舣长江大桥为主跨520m的十跨连续梁半漂浮体系高低双塔混合梁斜拉桥，高塔高210m，低塔高123.5m，主跨520m（按高塔的折算跨径696m），主梁边跨为混凝土箱梁，中跨为钢箱梁，钢混结合面设置在中跨距索塔横桥向中轴线12m处。桥型及桥跨立面布置图全桥钢箱梁共计34段，其中南岸22段（含1段结合段钢箱梁），北岸11段（含1段结合段钢箱梁），合拢段1段。全桥钢箱梁各段主要参数见下表：位置钢箱梁编号梁段类型数量(段)梁高(m)梁宽（m）梁长(m)重量(T)备注南岸SJHN’13.2315107.42南岸钢混结合段S01M’13.2318137.32南岸1#梁段S02L’13.23116260.37南岸2#梁段S03～S21L193.23116236.94南岸3#～21#梁段合拢段HLP13.231692.75合拢梁段北岸NJHN13.2315107.42北岸钢混结合段N01M13.2318124.14北岸1#梁段N02～N10L93.23116236.94北岸2#～10#梁段黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第2页/共31页中跨立面图黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第3页/共31页钢箱梁横断面图黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第4页/共31页1.2钢箱梁施工总体工艺流程钢混结合段支架安装索塔处边跨砼浇注桥面吊机安装取证结合段钢箱梁安装、锁定运梁船抛锚定位、钢箱梁试吊结合段混凝土浇注桥面吊机前移就位1#钢箱梁起吊安装运梁船抛锚定位1#斜拉索挂索，第一次张拉结合段预应力施工边跨箱梁预应力施工桥面吊机前移就位下一段钢箱梁吊装本梁段焊接、挂索，第一次张拉循环运梁船抛锚定位合拢段吊装结合段钢筋绑扎、预应力安装前梁段斜拉索第二次张拉黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第5页/共31页二、桥面吊机介绍黄舣长江大桥钢箱梁吊装采用可变幅的整体式菱形桥面吊机，该吊机主要包括以下几大系统：承重桁架系统、起吊系统、纵向调位系统、行走系统、锚固系统及吊具系统。桥面吊机总体结构立体图如下：桥面吊机立体图桥面吊机整机性能参数如下：工作级别整机A3起升机构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整机自重t136.6（1）承重桁架系统承重桁架系统总体结构如下图：黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第6页/共31页其中，两片菱形架相对距离10.6m，菱形架承重在箱梁的两道纵隔板上，每片菱形架的后三角架长16m，前三角架的最大幅度13.4m，前三角架的可调幅度在12.4-3.05m～12.4+1m之间，如下图：（2）起吊系统起吊系统主要由以下构件组成：卷扬机、导向滑轮、定滑轮组、动滑轮组、钢板吊带、钢丝绳及钢丝绳卡套等组成，见下图：黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第7页/共31页卷扬机钢丝绳的导向滑轮设置如下图所示：黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第8页/共31页定滑轮组跟钢板吊带相连，动滑轮与定滑轮组之间钢丝绳走线共26组，钢丝绳一端用绳卡固定在菱形架前大梁上，另一端连接卷扬机，钢丝绳绕线见下图：（3）纵向调位系统钢箱梁起吊后，可以沿着前大梁纵向移动调整，纵向调整幅度可达到4.05m，见下图：纵向调整系统主要由以下几部分构成：连接座、调位油缸、滑动支座及限位装置，黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第9页/共31页限位装置主要由精轧螺纹钢及螺母等构成。纵向调位油缸单次的幅度调整值为2.5±0.5m，纵向调位系统见下图：（4）行走系统行走系统主要由轨道、反扣轮、滑船及行走油缸组成。行走油缸是桥面吊机行走时的动力系统，行走油缸见下图：黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第10页/共31页（5）锚固系统锚固类型主要分为三类：一类是桥面吊机大梁尾部通过销子及吊耳在钢箱梁上锚固（工作状态），二类是桥面吊机大梁尾部通过精轧螺纹钢在砼箱梁上锚固（工作状态），三类是反压行走轨道，桥面吊机通过反扣轮反扣在行走轨道上（非工作状态，行走时使用），三类锚固见下图：（6）吊具系统吊具采用扁担梁形式，吊具由以下几部分构成：扁担梁、纵坡调整油缸、锚头、分配梁、配重及钢丝绳组成。为保证钢箱梁安装时的纵向坡度，扁担梁上设置了纵坡调位油缸，该油缸调整长度为1.8±0.3m，吊具系统见下图：黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第11页/共31页三、抛锚定位体系3.1地质及水文情况3#主墩处位于北岸主河道，水深流急，覆盖层情况不明，夏季洪水期最大流速不超过4.0m/s。4#主墩位于南岸平缓的浅滩区，覆盖层为砂卵石层，较厚，河床标高大约在+219m~+220m之间，其上游约220m处有一岛礁。钢箱梁首节段吊装计划在7、8月，此时水位在+224m~+231m之间，因水位较高，岛礁已经对水流没有大的阻挡作用，南岸最大洪水流速也不超过4.0m/s。枯水期洪水期黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第12页/共31页3.2锚系总体布置拟采用5个锚进行船舶定位，其中岸边和江心各2个开锚（八字形布置），上游1个领水锚（主锚），锚缆主拉力由上游侧开锚及领水主锚提供，上游侧锚距桥轴线约200m，下游侧尾锚距桥轴线约100m，锚系布置见附图。3.3锚系受力计算①纵向水流力计算最大流速：4.0m/s运梁船船舶大小考虑：长100m，宽17m，吃水深按2m考虑根据《港口荷载规范》附录E，船舶纵向（顺水向）水流力20.134241001000010.046()0.006)4(1.710020.82510017)1641620.82ycycFCVSKNT②风荷载计算最大风速考虑7级（风速17m/s），基本风压22201170.181216001600VWVKPa按单节钢箱梁放置在船上考虑，因而钢箱梁受到最大风阻力：0.181(313.2)17.92FKNT风黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第13页/共31页③主锚重量计算锚系在纵向主要承受船舶纵向水流力以及风力荷载，因此，锚系在纵向必须能够提供不少于16218ycFFT风的拉力。考虑上游两个边锚能能提供跟主锚相同的纵向拉力，则单个主锚至少需承受18/2=9T拉力。主锚如果考虑铁锚，其重量GGT铁锚主锚/5=9/5=1.8主锚如果考虑砼锚，其重量1.5GGT砼锚主锚=1.59=13.5考虑到上游侧河床地质情况不明，能提供的抓力大小无法确认，砼主锚自身重按不少于18T考虑。④边锚重量计算随着吊装的进行，船舶将横江向移动，上游侧边锚逐步都会充当主锚使用，因此，上游侧边锚均按主锚重量考虑（3#主墩上游侧地锚因地质较好，按8T考虑），下游侧边锚（相当于尾锚）按主锚重量的30%考虑。3.3拖轮辅助定位当流速较大时，如运梁船（自航驳）自身不能提供2T铁锚，运梁船在江中无法稳定时，考虑一艘500P拖轮辅助定位，见下图：四、钢混结合段施工4.1钢混结合段介绍结合段钢箱梁（N、N’梁段）长5m，其中钢格室段长2m，钢格室加强段长3m，单个结合段钢箱梁重107.5吨，结合段混凝土箱梁（K、K’梁段）长3m，整个钢混结合段总长度为5+3=8m，其中钢混结合部长为2m。黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第14页/共31页钢混结合段纵断面结构如下图：钢混结合段纵断面结构图结合段钢箱梁钢格室段设置成多格室结构，在格室内现浇混凝土，通过PBL剪力键（由钢格室腹板销孔内的砼及通过销孔的钢筋共同组成）、剪力钉（设置在顶板、底板及后承压板上）及壁板与砼间的摩阻力共同来传递轴力。此外，钢格室段顶板还设置有砼浇注孔，各格室隔板设置有砼流通孔，为保证砼密实，钢格室段顶板及底板还设置有压浆孔，在顶、底板与后承压板的角部另设置有排气孔便于各格室死角砼的密实。钢格室加强段采用带π型加劲的U肋，用于箱梁刚度的平稳过渡。为保证钢箱梁与砼箱梁结合良好，能承受纵向及横向的弯矩，钢混段还设置了横向及纵向预应力钢束，其中横向预应力共6束，顶板及底板各3束，纵向预应力共78束，其中顶板36束，底板18束，斜腹板12束，中腹板12束。钢混结合段采用桥面吊装提升，在支架上落梁后调整其平面位置和纵横坡，通过劲性骨架锁定，然后浇注C50聚丙烯纤维自密实混凝土，单个钢混段混凝土总方量约为2303m。4.2钢混段总体施工工艺步骤一：①钢混段支架搭设完毕，卸荷系统、分配梁及底模安装完成，底模标高调整到位；②索塔处砼箱梁浇注，养护，张拉完毕。黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第15页/共31页步骤二：①桥面吊机安装锚固（前支点距索塔横桥向中轴线5.4m），桥面吊机取证；②运梁船抛锚定位，前吊点伸长至最大悬臂处（13.4m），结合段钢箱梁试吊，试吊完毕后起吊至指定高度；步骤三：①桥面吊机调位油缸纵向后退4.05m（此时前吊点悬臂长9.35m），落梁至设计位置。黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第16页/共31页步骤四：①手拉葫芦横向调整结合段钢箱梁，对齐中轴线；②吊具纵坡调整油缸调整纵坡，通过不同厚度的钢板在竹胶板底模上垫实钢箱梁；③通过H600型钢将钢箱梁与已浇砼箱梁顶面刚性固结。步骤五：①绑扎结合段钢筋、安装预应力；②浇注结合段砼。黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第17页/共31页步骤六：①钢混结合段预应力张拉、封锚、压浆完毕；②安装行走小车及行走油缸，桥面吊机前移、锚固，拆除行走小车及行走油缸，吊具调整；③运梁船抛锚就位，起吊1#钢箱梁。已浇混凝土梁M（M'）梁段步骤七：①桥面吊机后退调位，钢箱梁横缝处通过码板对齐，吊具纵坡调位油缸调整钢箱梁黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第18页/共31页纵坡，钢箱梁横缝通过楔形块或千斤顶及码板精确匹配调整，钢箱梁横缝焊接；②1#斜拉索挂索，1#斜拉索第一次张拉。已浇混凝土梁4.3钢混段混凝土的质量控制（1）掺加网状聚丙烯纤维在混凝土中掺入聚丙烯纤维有抗裂增韧的性能，聚丙烯纤维常有两种类型：即单丝状纤维和网状纤维，单丝状纤维振捣后呈向下的规则性状态，而网状纤维即使在振捣后也呈现杂乱无章的状态，利于防裂增韧，因此选择掺入网状的聚丙烯纤维。（2）自密实微膨胀混凝土钢混段底板砼在密闭舱室内无法振捣，需配置自密实微膨胀砼，并通过排气孔排气来保证角部砼的密实。聚丙烯纤维能有效增加混凝土的抗裂增韧性能，但因粘聚性的增加同时也显著降低了混凝土的流动性能，这与自密实砼的要求相矛盾，因此需反复调配配合比来兼顾自密实的要求，拟定的初步配合比为：水泥：粉煤灰：膨胀剂：砂：碎石：水：外加剂：聚丙烯纤维（网状）=375：90：30：735：1016：154：4.455：0.9塌落度：215mm，扩展度：600mm，容重：2490Kg/m3。（3）开孔振捣钢格室段底板空间狭小，为保证底板砼密实，底板局部需开孔振捣。（4）超浇排气黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第19页/共31页钢格室段顶板周围用型钢挡高，超浇部分混凝土，对钢格室内混凝土形成反压直到混凝土从排气孔、压浆孔溢出，并在初凝之前将多余混凝土清除。（5）覆盖养护钢混段浇注大约在6月进行，天气气温较高，必须注重砼的养护工作，养护采用土工布覆盖养护，保持土工布的常湿状态。（6）支架晚拆除钢混段支架晚拆除，以避免出现重力裂缝。（7）砼结合面凿毛混凝土接触面在浇注前进行凿毛，清理松散层，充分润湿，避免新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，使混凝土产生收缩裂缝。（8）劲性骨架锁定在已浇段顶面设置预埋件，通过型钢将结合段钢箱梁和已浇段锁定，防止结合段钢箱梁跑位。4.4钢混段支架内力及位移计算（1）支架结构形式钢混段支架立管采用φ720×δ10mm钢管，平联采用φ400×δ6mm钢管，桩帽上安装卸荷块，H600×200×11×17mm主横梁及主纵梁，主纵梁上安装I25a横向分配梁，最后安装10×10mm纵向方木及竹胶板。4#高塔支架形式如下图：黄舣长江大桥钢箱梁吊装方案介绍第20页/共31页3#低塔支架形式如下图：（2）支架内力及位移计算桥面吊机吊1＃梁段时为最不利工况，桥面吊机重约130t，钢混段重量107t，1#