海马大桥拱箱吊装施工技术方案( 文字说明 ) 编制：复核：审核：重庆渝通公路桥梁有限责任公司1 海马大桥拱箱吊装施工技术方案1、工程概况海马特大桥位于贵州金沙县与修文县交界处的乌江上。页岩、粉砂质页岩及粉砂岩以及石灰岩夹泥质灰岩，层厚相对较厚。 海马特大桥主桥为180m跨装配式钢筋混凝土箱型拱桥，引桥为预制安装预应力钢筋混凝土简支空心板梁桥，两岸引桥孔跨皆为120m ，大桥全长 250.50m。技术标准：公路 -级；桥面净宽： 9 m ，桥梁全宽 11.5m；设计洪水频率：1/100 。桥型采用上承式钢筋混凝土悬链线箱形拱，主孔净跨径L0=180m ；净矢跨比 f0/L0=1/5.5 。拱上结构为立柱、盖梁、跨度13m的钢筋混凝土简支空心板梁。两岸引桥台皆为桩基础轻型桥台，主拱台采用实体承台结构。引桥墩柱式墩，桩基础。主拱采用预制与现浇组合的箱型截面，横断面由2 个边箱和 1 个中箱组成，中箱宽 2.79m，边箱宽 2.45m，全宽 780m ；单箱预制高度 290m ，拱背设置 10cm厚的现浇层。拱圈采用预制吊装方法施工，单箱分十八段预制安装，全桥拱箱共54 个吊装节段，拱箱节段最大净重量G=72t。拱箱节段全部吊装完成，接头焊接完毕后，浇筑纵横接缝及拱背现浇层混凝土，整体化拱圈。桥位区内河流主要为乌江水系。海马特大桥水位不受乌江水电站控制，最高蓄水位为762.8m，最低蓄水位为 741.746m。2 2、悬索吊装系统的布置2.1 、总体布置 ( 图 01)根据海马大桥实际地形特点，确定吊装索跨为80m+320m+80m。金沙岸塔架设于 0#桥台台尾 80m处。修文岸塔架设于0#桥台台尾 80m处。拱箱预制场设置在修文岸塔后引道上，起吊场设置于修文岸桥上，预制好的拱箱节段通过轨道平车从预制场运输至天线下方待吊，运输平车上设置转盘来方便在弯道上运输拱箱。在修文岸塔后80m处的桥轴线上设置钢筋砼锚碇来进行修文岸主索、扣索、工作索及塔架后风缆等的锚固；在金沙岸塔后80m处的后山桥轴线上仍设置钢筋砼锚碇来进行该岸主索、工作索、扣索等的锚固。两岸一扣、二扣的扣索利用索塔基础内的预埋拉板锚固，拱箱在引桥空心板安装完成后进行，以使扣索力可通过引桥板分配传递。拱箱安装系统采用单组主索并根据所吊箱肋位置在塔顶进行横移，主索在主锚碇上的锚固位置不变，所产生的后拉索横向水平分力通过设置塔架横向风缆来克服。缆索系统总体布置见图号01。2.2 、吊重的确定经计算，拱箱节段最大净重量为72 吨，在吊装计算中， 按拱箱 72吨控制设计，计算重量Pmax 721.2+4+191.4t 914KN ，4 吨为吊具及配重， 1 吨为施工荷载， 1.2 为预制超重及冲击系数。2.3 、主索主索按静力平衡原理进行计算， 先假定主索初始垂度， 计算重索垂度。初始( 空索)垂度(f0)自定以后，空索长度 (S0) 为定值，在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度S应等于空索长度S0加上由于荷载引起的弹性伸长值 S，即 S=S0+S。重索长度有两个途径计算：一是按假设重索垂度， 以图形几何关系算得S；二是按假设重索垂度，以计算主索内3 张力得到弹性伸长 S算得重索长度 S =S0+S。当 SS (在要求的精度内) ，则假设重索垂度为所求解， 重索垂度求出后， 其它需要值即可解出。在塔顶布置 1 组 656.5mm(637+1)的麻芯钢索作为主索，公称抗拉强度 170kg/mm2。单根钢绳破断拉力为164 吨。悬索跨度 L320m ，空索垂度 f020.55m，矢跨比为L18，当吊运至索跨跨中时，主索垂度fmax29.17m，矢跨比 L10.97 ，主索用量 6500=3000米。为使悬索受力均匀，主索通过120 吨大吨位滑轮串联，使张力自动调整均匀。2.4 、工作索考虑到吊运扣索、 检修滑车及运送小型机具的需要，在塔顶布置了 1根 47.5mm(637+1)工作索，公称抗拉强度170kg/mm2，破断拉力为1175KN ，工作索安装垂度f011.68m，按最大吊重 80KN(含配重及冲击系数) 进行控制，工作索用量600米。2.5 、索塔 ( 见图 0210)塔架采用常备M型万能杆件组拼成门式钢桁架结构。塔顶设工字钢上、下分配梁来支承主、扣索及工作索座滑轮，并将悬索系统传递来的荷载分配到塔顶各节点上。 塔顶标高由拱顶标高865.202+fmax+工作高度来决定，即为 865.202+29.17+10.0+ 满足扣索角度 919m ，实际金沙岸塔顶标高 919m ，塔架基础顶面标高859m ，塔高 60m ；修文岸塔顶标高 919m ，塔架基础顶面标高859m ，塔高 60m 。塔架顶部横向宽 12m ，塔脚横向宽度8m ，塔架纵向宽度 6m(塔顶为 6m)。除塔头外，在塔架中部设置二道横向连接系梁以增强塔架的整体性，并作为扣索的锚梁。索塔采用M型万能杆件组拼，主塔需杆件钢材总重491.9t 、扣塔 265.63 t 。为克服塔架纵横向水平力，金沙岸塔架设置两组819.5mm前风缆和两侧各一组54 19.5mm横风缆；修文岸塔架设置619.5mm前后风缆各两组和两侧各一组 519.5mm横风缆。前后风缆拉于每笼立柱顶部中间位置，侧风缆拉于上分配梁端头位置；后风缆进入主锚碇锚固，前风缆和横风缆利用预先置于整体基岩内的风缆锚环锚固；前风缆及横风缆与水平面夹角按总体布置图。为减小风缆垂度的影响， 塔架横风缆每道安装张力按6t 控制，金沙岸塔架前风缆每道安装张力按8t 控制，修文岸塔架前风缆每道安装张力按 7t 控制，修文岸塔架后风缆每道安装张力按6t 控制；所有风缆千斤绳考虑 8 倍的安全系数后布置。塔架按起吊场起吊、运输拱箱至索跨跨中、金沙岸拱脚就位等运输状态按塔架的最大受力组合进行计算，计算时综合考虑了主索、扣索、工作索、起吊牵引索、风缆索及纵向风力的共同作用，并按吊运边箱、次边箱、中箱不同的索力作用位置对塔架分别进行了计算。塔架作为空间杆系结构利用微机结构分析通用程序SAP2000进行了电算，万能杆件各节点看成空间铰结点，同时将风缆作为铰结拉杆进入计算模型 (利用 Ernst 公式考虑风缆垂度的影响，利用等效弹性模量代替风缆弹性模量 )。 按各个计算状态各单元的最大受力值进行单肢杆件、杆端连接螺栓及节点板孔壁挤压的强度复核。2.7 、锚碇两岸主锚碇设计皆采用桩+重力式锚碇，锚桩全部嵌入中弱风化基岩。主锚碇相对于主桥轴线对称布置（见总体布置图）。2.8 、扣索扣索皆采用钢铰线，公称抗拉强度18600kg/mm2。一扣用钢筋砼支撑墙支撑；二段扣索在0#、3#桥台的锚固型钢上；三、四、五、六段扣索的一端的钢铰线皆通过塔中连接系梁于锚垫5 板锚固，另一段钢铰线的锚梁锚固于主地锚；七、八、九段扣索的一端的钢铰线皆通过塔顶分配梁连接层的锚垫板锚固，另一段钢铰线的锚梁锚固于主塔上。修文岸为起吊岸，为方便拱箱吊运，三、四、五、六、七、八、九段利用扣索将同一扣点分上下河两束扣索分开，便于后续拱肋从其间吊运通过。单肋共计18 道扣索，扣索长短采用滑车组卷扬机调整后用张拉千斤顶收放（微调）。本桥扣挂体系中扣索数量按照静力平衡计算方法的结果配索，按平面杆系结构进行计算。因在拱肋合拢及轴线标高调整完成之前，各分段接头是通过接头连接螺栓进行临时连接；在拱肋合拢及轴线标高调整完成之后，才进行接头的焊接；因而各分段点按头接铰接考虑，扣索与各扣段一起构成一静定结构，按照静力平衡方法的计算结果来配索是比较合理的，并能够保证有足够的安全系数。因而在吊装过程中， 各分段点按铰接考虑， 扣索与各扣段一起构成一平面静定结构，每道风缆按初始张力5t 进入计算，计算时考虑拱肋自重作用。2.9 、起重索、牵引索 ( 图 3132)拱肋前后两个吊点抬吊，起重索采用22mm (6 37+1)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破断拉力为24.25 吨。起吊滑车组走12线布置， 跑头拉力 F=4.659t ，安全系数 K=5.2055 ，采用 10t 中速卷扬机做起吊动力。起吊卷扬机容绳量应不小于950m 。牵引索采用 28mm(6 37+1)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破断拉力为 41.041 吨。最大牵引力 25.294 吨，牵引按来回线布置，滑车组走 4 线（不含通线），跑头拉力 F=6.924t ，安全系数 K=5.935 ，6 采用 10t 中快速卷扬机牵引。工作起吊采用 19.5mm麻芯钢索，滑车组走23 线布置，采用 5t卷扬机做起吊动力。 工作牵引采用 19.5mm麻芯钢索，滑车组走 12 线布置( 来回线)，采用 5t 卷扬机牵引。起吊、牵引千斤绳不能在塔顶转向而增加塔架的水平力，转向滑轮的千斤绳必须卡在主索后拉索上，使索力传入锚碇。全桥起吊、牵引索用量：19.5mm钢索 1150 米(工作索起吊和工作索牵引) ，22mm 钢索 2500 米(前、后主起吊 ) ，28mm 钢索 2000米(主牵引) 。2.10、拱箱风缆索拱肋风缆绳采用219.5mm(637+1)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破断拉力为39.3 吨( 双线)。风缆与地面夹角不大于30， 风缆水平投影与桥轴夹角不小于50，为减小风缆垂度的非弹性影响，风缆初张力按5 吨控制。 全桥两个肋需76 道风缆绳。拱箱风缆绳用量约11000m 。拱肋风缆位置根据设计的风缆角度要求放样后确定，锚碇根据具体地质情况可采用锚环或埋置式地垄等形式，工地自行设计布置，要求每道风缆锚碇容许抗拉力不小于15 吨。2.12、主要钢索组成参数表主要钢索组成参数表钢索规格单位主扣索牵引索起吊索扣索扣索风缆索钢索直径 d mm 56.5 28 22 47.5 43.5 19.5 钢丝直径 mm 2.6 1.3 1.0 2.2 2.0 0.9 7 钢索型号19.5 637+1 637+1 637+1 637+1 637+1 637+1 重量Kg/m 11.099 2.768 1.638 7.943 6.553 1.326 金属截面积 FK mm21178.1 294.52 174.27 843.47 697.08 141.16 弹性模量 EK MPa 75600 75600 75600 75600 75600 75600 线膨胀系数1/ 1.2E-5 1.2E-5 1.2E-5 1.2E-5 1.2E-5 1.2E-5 破断拉力 TP t 164 41.041 24.25 117.5 97.0 19.65 钢丝公称强度MPa 1700 1700 1700 1700 1700 1700 拉力安全系数应大于3 5 5 3 3 3 应力安全系数应大于2 3 3 2 2 2 3、拱箱的吊装吊装系统安装完成，正式吊装前，应进行以下几方面的工作：(1) 、复核跨径、起拱线标高，放样拱脚对位大样并画线。(2) 、对拱脚预埋件进行检查和校正。(3) 、检测吊装段拱箱的几何尺寸及预制施工质量。(4) 、对吊装系统进行全面检查并进行试吊，以检验吊重能力及系统工作状态。缆索系统的试吊包括吊重的确定及重物的选择、系统观测、试验数据收集整理。3.1 、试吊装前的准备工作对整套缆索系统检查验收，各关键设备材料检查主要项目如下：(1) 、卷扬机安装布置合理、排绳顺畅、锚固牢靠、电线接驳符合安全要求、机械电器运行良好 ( 特别是刹车系统 )。(2) 、钢丝绳 (牵引、起重 ) 钢丝绳质量、磨损、断丝情况、转向布置、摩擦等，穿索是否正确。8 (3) 、转向滑车、 索鞍、跑车、滑车组转动顺畅，与钢丝索联接平顺、固定牢靠。(4) 、塔架：螺栓的紧固、杆件安装是否正确、线形顺直、初始位移达到设计要求。(5) 、缆风索：初张力是否符合设计要求、锚固牢固、钢丝绳质量、磨损、断丝情况。(6) 、主索：主索养护、钢丝绳质量、磨损、