斯]景觀大橋鋼箱梁安裝專(zhuān)項(xiàng)方案（優(yōu)秀）

1、韓土公路2號(hào)橋鋼箱梁安裝方案鄂爾XX市東勝區(qū)景觀大橋第三標(biāo)段韓土公路2號(hào)橋工程鋼箱梁安裝專(zhuān)項(xiàng)方案XX省交通工程集團(tuán)有限公司鄂爾XX市東勝區(qū)景觀大橋第三標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部二九年十二月十二日鋼箱梁安裝設(shè)計(jì)方案一、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述韓土公路2號(hào)橋位于鄂爾XX市東勝區(qū)鐵西三期開(kāi)發(fā)片區(qū)內(nèi)韓土公路上,修筑起點(diǎn)樁號(hào)K0+314.365,修筑終點(diǎn)樁號(hào)K0+804.365,橋梁總長(zhǎng)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(zhǎng)384m,橋面全寬50m,含風(fēng)嘴總寬51.162m,梁高3.0m。主跨

2、處于R=20200m的圓弧豎曲線上。橋梁立面圖見(jiàn)下圖。圖1 韓土公路2號(hào)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(guò)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(lèi)型43個(gè)梁段,分為標(biāo)準(zhǔn)梁段、端梁錨固段、合龍段及塔下

3、梁段等,其中標(biāo)準(zhǔn)梁段共34個(gè),長(zhǎng)9m,其他梁段共9個(gè),長(zhǎng)從7.5m至10.4m不等。鋼箱梁制作段的劃分及編號(hào)見(jiàn)表1。:表1分區(qū)梁端類(lèi)型梁段設(shè)計(jì)分段情況長(zhǎng)度(m)橋面寬度寬度(m)重量(t)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(guò)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(chǎng),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韓土二號(hào)橋

4、鋼箱梁板單元在山橋廠內(nèi)制作,陸路運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)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(tái)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,板單元運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)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(tái)2020履帶吊機(jī)進(jìn)行。三、板單元?jiǎng)澐趾蛷S內(nèi)制造由于受陸上運(yùn)輸及施工場(chǎng)地、工期條件制約,鋼箱梁無(wú)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(gè)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(gè)梁段劃分

5、為若干板單元,便于陸上運(yùn)輸。工廠內(nèi)板單元?jiǎng)澐忠?jiàn)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?jiǎng)澐质疽鈭D四、支架方案4.1、支架方案的選定原則: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(xiāo)成本、進(jìn)出場(chǎng)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(shí)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

6、支架三個(gè)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,

7、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(jiàn)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.

8、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(zhǎng)度為25.2m,下端支承在擴(kuò)大的混凝土基礎(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(zhǎng)度=桿件實(shí)際長(zhǎng)度=25.2m單根鋼管支架的截面回轉(zhuǎn)半徑:,長(zhǎng)細(xì)比,查建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T50017-2020, 屬于b類(lèi)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

9、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(lái),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。橫橋向上部使用槽鋼連系起來(lái),可做人員腳手平臺(tái)?？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(zhǎng)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)/

10、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)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=1500400mm3；工50b截面特性:Ix=4.856e8 mm4,Wx=1942240mm3；參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2020進(jìn)行驗(yàn)算。1)橫梁工45b計(jì)算:

11、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)=13202037噸,縱向每延米重13202037/384=34.39t/m橫隔板間距3米,每3米重34.39*3=103.17t,每條橫梁上橫向均布荷載q=103.17/45=2.29t/m取其中一段按照簡(jiǎn)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=16.1e7/1500400=107.3MPa117.5MPa,滿足要求=Tmax/A=8.59e4/(414*13.5)=15.37MPa68.15M

12、Pa,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(橫梁自重)+275(縱梁自重)=13479.3t；縱向每3米重13479.37/384*3=105.3t；橫向共7個(gè)支撐點(diǎn),每個(gè)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=22.56e7/19

13、42240=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(zhǎng)度L1=6m,查表b=0.80.6,則b=1.07-0.282/0.8=0.7175=Mmax/bWx=22.56e7/(0.7175*1942240)=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=80/202016,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

14、置,基礎(chǔ)混凝土選用C25級(jí)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2020Pa,地基容許承載力P=2020Pa(1.8 m1.8m)=64.8t,單個(gè)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=306000N/0.49m2=0.62MPa,C25混凝土抗剪強(qiáng)度1.27MPa,考慮1

15、.5的安全系數(shù),混凝土沖切強(qiáng)度f(wàn)t=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(hào)工字鋼272.7噸；(3)45b號(hào)工字鋼945.4噸；(4)12mm牙板64.9噸；(5)2020槽鋼20203噸；(6)18a號(hào)槽鋼20200噸；(7)10mm厚鋼板2020噸；(8)2020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2020元/噸攤銷(xiāo),C25混凝土按照300元/m3計(jì),支架材料成本共計(jì)630.5萬(wàn)。五、鋼箱梁板單元吊裝方案1、通過(guò)多種起重吊裝方案比選,最終選

16、定采用2020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(shí)進(jìn)行多個(gè)作業(yè)面吊裝施工；2)對(duì)場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng),本橋位現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)起伏,履帶吊機(jī)不受限制；3)運(yùn)輸車(chē)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；5)作業(yè)速度快,成本低。2、履帶吊機(jī)吊桿長(zhǎng)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(tái)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(shí)最小回轉(zhuǎn)半徑42m,最大要求吊桿長(zhǎng)度82m,如下計(jì)算圖:圖5:履帶吊機(jī)最小回轉(zhuǎn)半徑、

17、最長(zhǎng)吊桿計(jì)算圖本橋中間塊板單元吊裝時(shí)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)2020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(zhǎng)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。圖6 2020履帶吊86米主臂工作范圍圖圖7 2020履帶吊86米主臂性能表吊裝示意圖如下:圖8:板單元吊裝 六、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(gè)作業(yè)面同時(shí)展開(kāi)工作。在邊跨和主跨分別設(shè)置合攏節(jié)段。見(jiàn)總拼順序圖9。節(jié)段板單元吊裝順序:每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段分割成50塊板單元,采用2020履帶吊機(jī),按照底板、斜底板

18、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(wú)日照影響的條件下與胎架上的基線精確對(duì)正并固定。然后依次對(duì)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(shí)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(jiàn)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