混凝土拱橋施工技術(shù)

1、混凝土拱橋施工技術(shù)總結(jié)-270m跨提籃式鋼管第一工程有限公司 xxx內(nèi)容提要：位于東海近海海域的三門口跨海大橋，主跨為270m的中承提籃式鋼管混凝土拱橋，拱肋軸線采用懸鏈線，是目前國內(nèi)同類橋梁跨徑最大者。單肋拱肋縱向分13段，采用無支架纜索吊機安裝、鋼絞線斜拉扣掛法施工。介紹了鋼管拱肋加工制作、節(jié)段吊裝系統(tǒng)，拱肋分段懸拼、鋼管拱肋砼灌注的施工方案、主要工藝等。關(guān) 鍵 詞：拱橋 拼裝 懸鏈線 提籃式 橋梁施工1.工程概況1.1工程簡介浙江省象山縣三門口跨海大橋a標(biāo)工程位于象山縣石浦鎮(zhèn)西南約15公里處的三門口海域地區(qū)，為象山縣環(huán)石浦港陸島交通工程的一部分。a標(biāo)工程包括兩座主跨為270m的中承提籃式

2、鋼管混凝土拱橋,矢高54m，矢跨比為15，吊桿間距8m。拱肋拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數(shù)1.543，拱肋內(nèi)傾角為8。拱肋結(jié)構(gòu)采用節(jié)間為4m的n型桁架形式，上、下弦桿采用4根800mm鋼管，腹桿采用400mm鋼管。截面尺寸拱肋寬2.4m(鋼管中心間距1.6m)，高為5.3m(鋼管中心間距4.5m)。單橋拱肋鋼管桁架順橋向分為13個節(jié)段，橫橋向分為上、下游兩肋，肋間由k形橫撐相連，全橋共11道。拱肋與基礎(chǔ)在安裝階段為套筒連接，合龍后采用固結(jié)連接。施工采用單肋單節(jié)段吊安，節(jié)段最大重量為54t。橋型總體布置圖見圖1。吊桿采用雙層彩色pe的成品拉索，拉索由7-73抗松弛鍍鋅高強鋼絲組成，吊桿間距8m，全橋

3、共225根，錨具為冷鑄錨。吊桿橫向布置與拱肋軸線在同一平面內(nèi)，吊桿傾斜設(shè)置，增加了梁橫向抗風(fēng)穩(wěn)定性。主橋面系采用縱橫梁體系，均為預(yù)制構(gòu)件?？v梁為鋼筋混凝土梁，采用形截面，梁高0.72m，腹板間距1.5m，橋面板厚0.14m；橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用t形截面，跨中梁高1.59m，翼緣板寬0.8m，厚0.15m，腹板厚0.22m，順橋向每隔8m設(shè)置一道橫梁，橫梁懸吊于吊桿下方，為便于吊桿下錨點的錨固，橫梁兩側(cè)端部梁底按8的仰角設(shè)計?？v、橫梁體系吊裝到位后，綁扎或焊接現(xiàn)澆接縫的鋼筋，張拉橫梁中剩余的預(yù)應(yīng)力，然后采用c50無收縮混凝土澆注現(xiàn)澆接縫。主橋拱腳基礎(chǔ)采用明挖擴大基礎(chǔ)，并埋入微風(fēng)化層一定深

4、度。圖1 橋型總體布置圖1.2項目環(huán)境1.2.1地形地貌橋位區(qū)地形分為三個地貌單元：基巖裸露丘陵區(qū)、水域區(qū)及海積平原區(qū)。丘陵區(qū)植被發(fā)育，以松樹、灌木及草本植物為主。其中前面山高程為1.476.0m（黃海高程），庵山高程1.540.5m，萬金山高程為1.542.0m，坡度大多為3045，靠水邊多為巖石陡崖。水域區(qū)中門水深3050m，水流最急；南門、北門水深最大為3040m，其中南門河床高程為-1.5-42m，南岸為緩灘，北岸為碉崖，形成中深兩邊淺的“凹”型。1.2.2地質(zhì)、地震北門橋、中門橋基礎(chǔ)均在陸上，屬基巖裸露丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)巖性為侏羅世火山碎屑巖，含角礫晶玻屑凝灰?guī)r，巖質(zhì)堅硬，微風(fēng)化巖石單軸極

5、限抗壓強度為55.4188.6mpa。根據(jù)國家地震局1999年編制的中國地震烈度區(qū)劃圖，線路位于vi度區(qū)內(nèi)。1.2.3氣象水文氣象：橋址海域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)區(qū)，氣候溫暖濕潤，多年平均最高氣溫為35.3，多年平均最低氣溫-4.7，多年平均氣溫為16，歷史最高氣溫為38.8，歷史最低氣溫為-7.5，多年平均日照2026.8日時，無霜期295.6日。本地區(qū)多年平均降雨量1393mm，最大年降雨量2177.6mm，最小年降雨量770.6mm，雨量集中在49月份，以春雨、梅雨和臺風(fēng)雨為主，月占全年降雨量的65%。年平均霧日約55.5天，全年36月份為霧季。本海域四季分明，全年冬季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)，7月

6、至9月有臺風(fēng)波及，臺風(fēng)季節(jié)最大風(fēng)力達12級以上。年平均風(fēng)速為5.8m每秒。水文：石浦港由東門島、對面山、南田島、高塘島諸島與北側(cè)象山半島所懷抱的水域和岸線組成。該港有銅瓦門、東門、下灣門、蜊門港和三門口水道等5個口門，進出十分方便。港內(nèi)水域全長約18km，寬一般為2km，水深大部為510m，部分水深超過10m。海底為泥質(zhì)，適于錨泊，是一個天然的避風(fēng)良港，港內(nèi)可行萬噸海輪。石浦港屬半封閉式海港，潮汐基本屬正規(guī)半日潮，每日兩次高潮、兩次低潮，高低潮差別不很明顯，平均漲、落潮歷時大致相等。地質(zhì)狀況：無嚴(yán)重不良地質(zhì)狀況。2.總體施工方案結(jié)合本橋位于海域內(nèi)，海水潮差較大，兩岸施工場地狹小，無大型機具設(shè)備

7、作業(yè)的施工特點，考慮吊裝的設(shè)備和技術(shù)條件，采用現(xiàn)場分段加工制作、無支架纜索吊機安裝、鋼絞線斜拉扣掛就位的施工方法。鋼管拱肋在海岸側(cè)的加工場地制作完成后通過運輸?shù)缆愤\至海邊碼頭裝船，在橋位下方用纜索吊機安裝，合龍后通過泵送頂升工藝灌注鋼管拱肋混凝土，強度達到后安裝橫梁及橋面板。3.關(guān)鍵技術(shù)3.1海域條件下現(xiàn)場加工制作大跨度鋼管拱肋施工技術(shù)現(xiàn)場施工環(huán)境與廠內(nèi)有所區(qū)別，需要克服潮濕、高溫、低溫、風(fēng)大等諸多不利條件，選擇現(xiàn)場加工有如下原因：a.利用現(xiàn)場條件加工制作鋼管拱肋，減少了成品運輸環(huán)節(jié)。作為長大構(gòu)件的拱肋節(jié)段運輸存在著諸多困難，在現(xiàn)場制作不僅節(jié)省了運輸費用，也解決了運輸困難的問題。b.在現(xiàn)場制作

8、可以隨工程進度的要求，合理調(diào)整加工制作及運輸順序。加之位于現(xiàn)場便于管理，能夠節(jié)省一定的管理費用。c.在現(xiàn)場加工制作，質(zhì)量完全能夠得到保證，且現(xiàn)場具有一定生產(chǎn)規(guī)模，可以提高企業(yè)的影響力，創(chuàng)造一定的社會效益。3.2 270m跨提籃式鋼管混凝土拱橋拼裝施工技術(shù) 結(jié)合企業(yè)的綜合實力和行業(yè)的發(fā)展對本橋進行綜合分析后，認(rèn)為采用現(xiàn)場分段加工制作、無支架纜索吊機安裝、鋼絞線斜拉扣掛就位的施工方法最為合適，這是完成本項目的核心技術(shù)。3.3復(fù)雜條件下大跨度鋼管砼拱橋主拱肋灌注施工技術(shù) 橋位處為分割的島嶼，地形條件復(fù)雜，材料運輸極其困難，對泵送砼的性能提出更高的要求。該項技術(shù)的研究開發(fā)能夠解決施工中的實際問題。4.

9、海域條件下現(xiàn)場加工制作大跨度鋼管拱肋施工技術(shù)4.1.施工方案為保證預(yù)拼的精度，在場地內(nèi)設(shè)置半跨胎架，按照現(xiàn)場試驗的焊接工藝完成拱肋桁片的制作后在胎架上進行節(jié)段制作。半跨完成后，倒置中間合龍段完成另半跨拱肋的節(jié)段制作。分解后立體組拼，完成橫撐的制作。場地總體布置見圖2。 圖2 施工場地總體布置圖施工主拱立體管段制作與腹桿制作同時進行，都安排在50t龍門吊起吊范圍內(nèi)組拼。為使組拼能不間斷的循環(huán)作業(yè)，組拼胎架須搭設(shè)立體胎架兩組以上,水平分片制作胎架兩組以上。龍門吊有效范圍有26m140m，可制作七個節(jié)段，滿足了組拼半跨和流水作業(yè)的要求。4.2施工工藝4.2.1工藝流程（見圖3）4.2.2工藝要點4.

10、2.2.1施工準(zhǔn)備a.技術(shù)資料的準(zhǔn)備在正式加工前，必須進行施工方案、施工工藝等技術(shù)資料的整理、編寫、報檢工作，填寫焊接工藝評定。b.施工場地、設(shè)備、工具的準(zhǔn)備為保證施工的順利進行，應(yīng)進行必要的場地清理，設(shè)備、工具維修及其它施工準(zhǔn)備，設(shè)備進場要記錄好。c.工程材料的準(zhǔn)備工程材料的準(zhǔn)備也是一個極其重要的環(huán)節(jié)，直接影響到工程進度。因此工程材料應(yīng)早組織、早安排，并及時填報。施工圖審核工藝準(zhǔn)備場地準(zhǔn)備材料采購放樣檢驗輔助材料焊接工藝評定材料檢驗生產(chǎn)用料焊接材料主拱肋單元件環(huán)縫自動焊校圓縱縫自動焊壓頭滾圓下料運輸邊緣加工gonggon工檢 驗交接接長鋼管拱桁片制作鋼管拱節(jié)段制作檢驗校正鋼管拱節(jié)段防腐立體組

11、拼移 運檢 驗圖3 工藝流程4.2.2.2.單管加工a.放樣、下料按照考慮預(yù)拱度值的各拱度坐標(biāo)表進行放樣，主要分為兩步，第一步為計算機放樣，在計算機上按照一定的比例放半輻橋的大樣，得出放樣結(jié)果。然后再選擇一個光線充足，地面光潔的平臺上進行實際放樣，放樣前應(yīng)用經(jīng)緯儀放好垂直基線，此基線應(yīng)用于全橋放樣全過程，基線用油漆筆繪上。對照兩種放樣結(jié)果，管節(jié)、腹桿、綴管列出下料清單，并與樣板相對應(yīng)，使用相應(yīng)的計算機軟件計算出管節(jié)相接處的相貫線展開圖并制作出樣板來，編好號后并放置平整。然后根據(jù)放樣提供的樣板、草圖及有關(guān)工藝圖紙、施工圖紙進行下料，材料切割采用半自動切割機，切割前每個氣焊工根據(jù)自身的技能水平以及

12、設(shè)備性能狀況確保技術(shù)要求的各項參數(shù)，還須考慮氣割縫寬度。為方便現(xiàn)場施工不同厚度的板對接處將厚板的一端進行削斜處理，斜度為1:10。b.壓頭、滾圓、校圓在正式壓頭前進行試壓工作，調(diào)整好模具使壓頭精度能達到規(guī)范要求。壓頭時，須對正定位線，不得有偏斜。壓頭到一定數(shù)量（90塊）時，須對胎架進行檢查、修正。滾圓、壓頭過程中，須用準(zhǔn)備好的、經(jīng)過檢驗的樣板反復(fù)、多點進行檢查，直到合格為止。為調(diào)整焊后變形，須進行矯圓工作。壓頭、滾圓、矯圓均按工藝指導(dǎo)書進行。c.單管焊接焊絲、焊劑的選用，焊劑的烘烤，焊前準(zhǔn)備，施焊電流、電壓、速度及焊后清理必須嚴(yán)格按照工藝試驗確定的焊接工藝參數(shù)進行，以確保焊接質(zhì)量。進行自動焊之

13、前，進行氣刨清根處理，并加100mm100mm的引弧板，引弧板板材與母材等強度，焊縫不允許有咬邊，表面裂縫氣孔等。焊后對焊縫進行100%超聲波檢驗，并進行抽探15x射線檢查。如出現(xiàn)返工，則必須制定返工工藝，并按工藝嚴(yán)格執(zhí)行，且返工不得超過兩次。4.2.2.3.單管單元的制作a.單管單元的接長單管單元的接長是在一個平面胎具上進行的（見圖4）。每個單管單元分成三四次組焊，即把一個單元先分成兩段組焊，每段2節(jié)筒體，然后再將兩段組焊成一個單元，以次類推。每段和單元管的組裝控制尺寸，主要控制單元管下緣的長度l和各接口的矢高高度hi,考慮到焊接收縮及試拼預(yù)留量，長度公差控制在3mm之內(nèi)，找圓后加以支承固定

14、。圖4 鋼管拱單管單元組裝示意圖b.單管單元組裝的焊接各組裝段和組裝單元的所有接口焊縫內(nèi)側(cè)（有坡口的一側(cè)）采用手工電弧焊或二氧化碳氣體保護焊封底，外采用埋弧自動焊或手工電弧焊焊接。進行內(nèi)側(cè)焊之前先檢查各段及單元管的l值和hi值。當(dāng)小于工藝設(shè)計值時應(yīng)先焊單元管的下緣。當(dāng)大于設(shè)計值時應(yīng)先焊單元管上緣。焊接時第一層采用跳焊的方法，要求小電流快速焊，沿圓周焊完后再進行其它各層的焊接，仍先從下緣開始焊，采用兩人分別從兩側(cè)同時焊接。4.2.2.4.單管拱肋分片制作分片制作是鋼管拱節(jié)段制作的前奏，是整個鋼管拱制作中很重要的中間環(huán)節(jié)，在制作過程中應(yīng)按照工藝技術(shù)要求進行，同時，還應(yīng)采取措施防止分片焊接變形。首先

15、在平臺上搭設(shè)分片制作胎架，并用水平儀測平。在經(jīng)測平的地平上放出單片制作地樣，并制作好胎架（包括主管拱、各腹桿、地樣線及胎架）。根據(jù)地樣，焊好主管拱定位板，然后定位主管分段。腹桿、綴管均為卷制鋼管和無縫鋼管,與主拱相接，其兩端口形狀均為不規(guī)則形，必須對其兩端口形狀進行放樣。放樣工作在放樣平臺上進行或結(jié)合計算機進行。通過把鋼管吊到簡易平臺上，用吊錘和卷尺對鋼管進行分中，畫出平等管軸線的基線，而后把樣板基線和管基線重合，用樣板嚴(yán)密貼緊鋼管外壁，沿樣板邊線畫線，取下樣板實現(xiàn)了號料。將腹桿、綴管全部吊裝到位，經(jīng)檢驗合格后施焊。將腹桿位置影射到腹桿支撐上，并焊接好定位板，此分片焊接成型經(jīng)檢驗合格后，吊離胎

16、架，并進行下一分片拼裝、焊接。4.2.2.5.立體段組裝制作在可制作半跨拱肋節(jié)段的龍門吊有效范圍內(nèi)根據(jù)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后的節(jié)段拼裝尺寸布置長度、間距不一的水泥平臺支墩，上面用槽鋼等型鋼搭成組裝平臺。為了便于控制拱肋間距以及減少焊接內(nèi)應(yīng)力，減少焊接變形，采用臥式組裝法進行組裝，施工順序見圖5。圖5 立體段組裝施工順序示意圖半成品分片準(zhǔn)確定位并與平臺上的投影線相吻合、同時用垂線法嚴(yán)格控制兩主拱分片對水平胎架的垂直度，確保兩分片平行后點焊，最后施焊，從中間向兩邊施焊以防變形。在兩主拱分片定位后，對接接口管端須用臨時支撐加固，控制變形，而后從下而上按順序進行直腹桿、斜腹桿、綴管等安裝。在焊接前進行定位支撐安裝

17、，可以減少因焊接、吊裝等因素的影響，從而有助于保證立體分段的幾何尺寸、外觀尺寸。焊接完畢后通過端部水平投影線吊線切除長度方向余量。在工廠內(nèi)將連接板及各件下料妥當(dāng)，先在栓孔中心處配鉆，然后分開后擴孔，最后連接在一起采用模具組裝進行施工。連接板各構(gòu)件組裝焊接后再進行一次試對接，合格后安裝在拱肋節(jié)段接頭處。將連接板栓接在一起后，進行下一相鄰拱肋節(jié)段的組拼施工。對幾何尺寸，焊接質(zhì)量，結(jié)構(gòu)構(gòu)造等進行全面檢查后并填寫鋼管拱制造檢查記錄表，合格后方進入涂裝工序。4.2.2.6橫撐制作橫撐通常有二種形式，一種是拱上橫梁，一種是橫撐。分別由橫撐管、連接管、支撐管和斜撐管組成。根據(jù)設(shè)計要求，對橫撐管進行1:1放樣

18、，畫出施工草圖及各構(gòu)件的接頭樣板。再根據(jù)放樣或者工藝草圖進行橫撐胎架的搭設(shè)，并畫出地樣圖。各橫撐平面分片的構(gòu)件全部到位后檢驗人員和工藝人員檢驗認(rèn)可后開始按焊接要求施焊。將拼裝好的上、下橫撐和斜撐的端點處加上臨時支撐，以保持拼裝好橫撐不產(chǎn)生變形。4.2.2.7鋼管拱防腐采用熱噴鋁工藝。鋼材表面經(jīng)噴砂后清潔度達到sa3級，在12h內(nèi)、相對濕度小于85環(huán)境下進行電弧噴鋁工作。若相對濕度增大時，應(yīng)進一步減少噴砂和電弧噴涂的時間間隔。為確保電弧噴涂層與鋼鐵基體結(jié)合牢固，正式施工前須做涂層結(jié)合力試驗。選擇與實際施工完全一樣的表面預(yù)處理工藝、噴涂工藝和質(zhì)量控制要求，在施工現(xiàn)場對預(yù)先準(zhǔn)備的結(jié)合力試件進行噴涂，

19、經(jīng)粘接后做拉伸試驗。兩試件一件只做噴砂處理，另一件經(jīng)噴砂噴涂，用專用膠粘劑將兩試件充分粘和，待固化后可進行拉力試驗，將試件拉斷，判斷有效拉開斷口，記錄此時破斷載荷p，按f=p/a（a為試件涂層面積）計算出涂層結(jié)合力。待滿足要求后方進入正式施工。封閉涂層厚度用磁性測厚儀進行測量，測試結(jié)果為噴涂層+封閉涂層的總厚度，去除噴涂厚度即為封閉涂層的厚度。4.2.3.質(zhì)量控制檢驗是控制質(zhì)量的有效途徑，也是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。必須堅持自檢、互檢、專檢三檢制，實行全面質(zhì)量管理。除了對各種原材料的嚴(yán)格檢查和檢驗、 通過對過程的細節(jié)控制和各種強有力的工藝試驗來確保工程質(zhì)量外，還重點對焊縫和變形采取了如下措施：4.2.3.

20、1確保焊縫質(zhì)量措施a. 焊工必須持證上崗，高空焊接工人從中擇優(yōu)錄用。b. 大接口在地面制作時采用氣割方式在大接口兩邊打“v”型坡口。c. 坡口打好后，由兩人專門負責(zé)管口的打磨，工具用電動磨光機，使焊口清潔。d. 在地面預(yù)先將空中頂端的管口用彩條布封牢，從而避免空中風(fēng)多，氣流自管口進入管道形成氣流引起翻漿現(xiàn)象發(fā)生。e. 合攏口特別是大合攏口的點焊固定，一律由電焊工專人負責(zé)點焊，點焊長度40-60mm，焊肉應(yīng)連續(xù)光順，不得有氣孔夾渣，否則立即打磨返工，重新點焊。f. 大接口合攏好后，由專職檢驗員檢查認(rèn)可后由專職檢驗員通知下一道工序，即焊工進行焊接工作。g. 在施焊大接口前，應(yīng)事先用電動刷將焊縫的浮

21、銹及異物打除掉，確認(rèn)焊縫干凈后根據(jù)平焊、立焊、仰焊的不同部位，調(diào)好焊接電流進行施焊。h. 焊工的焊條起弧與收弧時決不允許在焊縫以外上發(fā)生，應(yīng)以焊縫端部（約10mm以上處）起弧、收弧，以避免氣扎和夾渣現(xiàn)象發(fā)生。i. 對于主拱管的對接，如遇雨天，五級以上風(fēng)天，停止施焊，霧天待構(gòu)件表面無水分后，并在上午9時以后施焊。j. 焊工在正常焊接時，如突遇翻漿、冒氣泡等現(xiàn)象，應(yīng)立即停焊，并用電動磨光機將出現(xiàn)的氣孔、夾渣打磨干凈后，方能繼續(xù)施焊。在焊好第一層后，經(jīng)打磨未發(fā)現(xiàn)氣孔等現(xiàn)象，方可進行第二層焊接。k. 焊后對焊縫進行100%超聲波檢驗，并進行抽探15%射線檢查。如出現(xiàn)返工，則必須制定返工工藝，并按工藝嚴(yán)

22、格執(zhí)行，且返工不能超過兩次。l. 在現(xiàn)場施工中，由于施工條件較差，為保證焊接質(zhì)量，必須在施焊前采取必要的防風(fēng)、防雨、防潮措施。4.2.3.2焊接變形的預(yù)防如何控制焊接變形是鋼結(jié)構(gòu)施工中的一個重點和難點。其變形形式會隨著結(jié)構(gòu)形式的變化而發(fā)生變化，因而，其控制形式也會隨著而變。鋼結(jié)構(gòu)形式為管管結(jié)構(gòu)，在制作過程中，由于主管拱受偏向焊接的影響，因而會產(chǎn)生鋼管拱偏向焊接變形。但其變形是可減少和預(yù)防的。主要措施如下：a. 采用整裝法施工。就是鋼管拱制作在整體拼裝后進行焊接施工，這樣可以有效的防止焊接變形。b. 采取適當(dāng)?shù)暮附庸に?。在現(xiàn)場施工中，由于構(gòu)件較多，應(yīng)采取先點焊定位，再先內(nèi)后外對稱施焊的施工工藝。

23、c. 由于鋼管拱截面是四邊形，在焊接過程中容易產(chǎn)生扭曲變形，因此，在鋼管拱分段兩端口應(yīng)采用“x”撐加強。d. 分段焊接后，應(yīng)對分段尺寸進行檢查，對發(fā)生的超標(biāo)變形進行調(diào)整。e. 在可采取反變形的地方可采取反變形措施，以有效防止焊接變形。4.2.4.機具設(shè)備（見表1）表1 機具設(shè)備序號設(shè)備名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1卷板機202500mm臺1卷管2卷板機102000mm臺1卷管3直流電焊機zx1-400臺14直流電焊機zx3-400l臺45直流電焊機zx5-400臺26交流電焊機bx1-500臺37埋弧自動焊機mz-1000臺28co2氣體保護焊機nb-500臺49螺柱焊機rsw-2500-6臺110碳

24、弧氣刨zx5-630tsm臺111碳弧氣刨zx5-630/ch臺112小型空壓機l-16臺213發(fā)電機stc-15臺1備用電源14強制式攪拌機js500臺1場地硬化等15半自動切割機g2-900臺516搖臂鉆床305016（）臺117車床ca6140臺118叉車5t臺1小型構(gòu)件場地運輸19小貨車ca1046l2臺1散件運輸20焊劑烘干箱nzh-4-200臺121電腦溫控箱dwk-a-360臺122x射線探傷機xxq-2505臺1質(zhì)量檢驗23超聲波探傷儀cts-22臺1質(zhì)量檢驗24全站儀徠卡702臺1測量控制25水平儀s3臺1測量控制26龍門吊50t臺1構(gòu)件運輸4.2.5.勞動組織（見表2）表2

25、 勞動組織序號工種人數(shù)分 工1指揮1協(xié)調(diào)各工序工作2技術(shù)指導(dǎo)2制定技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)計算，技術(shù)指導(dǎo)3測量人員2場地布置、拼裝測量，施工監(jiān)測布點、監(jiān)測、記錄4質(zhì)檢員1構(gòu)件預(yù)制和拼裝質(zhì)量檢查、評定5安全員1負責(zé)工地施工吊裝安全工作6工班長1現(xiàn)場指揮7起重工3構(gòu)件的捆綁、移運、就位8司機2設(shè)備操作、維修9電氣焊工15構(gòu)件焊接、切割工作10鉚工8構(gòu)件對位11噴漆工6熱噴鋁施工12電工2工地電器設(shè)備和動力照明用電13普工15坡口打磨、工地看守、防護、散工合計594.2.6 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)三門口跨海大橋鋼管拱肋加工與制作于2003年10月在現(xiàn)場擇址修建了加工場地開始進行，克服了潮濕、高溫、低溫、風(fēng)大等諸多不

26、利條件，平均每月加工鋼材約300t，加工的產(chǎn)品合格率100，保證了拱肋吊裝的順利完成，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計及規(guī)范要求。5. 270m跨提籃式鋼管混凝土拱橋拼裝施工技術(shù)5.1 施工方案結(jié)合本橋位于海域內(nèi)，海水潮差較大，兩岸施工場地狹小，無大型機具設(shè)備作業(yè)的施工特點，考慮吊裝的設(shè)備和技術(shù)條件，采用現(xiàn)場分段加工制作、無支架纜索吊機安裝、鋼絞線斜拉扣掛就位的施工方法。纜索吊機系統(tǒng)和斜拉扣掛系統(tǒng)總體布置圖見圖6。圖6 纜索吊機系統(tǒng)和斜拉扣掛系統(tǒng)總體布置圖5.2 鋼管拱肋節(jié)段運輸拱肋節(jié)段在場內(nèi)的運輸采用龍門吊，水上運輸采用200t鐵駁船。用龍門吊將拱肋節(jié)段吊起，將其置于龍門吊兩軌道間運輸滑道處滑車上，固定完

27、畢后啟動安放在海堤處的50kn卷揚機牽引滑車移運至碼頭，牽引向前的同時注意放松防滑脫裝置。待海水漲落潮至200t運輸船船體與碼頭大致相平時，安放活動鋼軌并調(diào)順軌道，將拱肋拉上運輸船。解開運輸船固定風(fēng)纜和船錨，運拱肋于纜索吊下方，運輸船拋錨定位（采用雙向錨和四向風(fēng)纜）。由于拱肋節(jié)段高度較大，運輸時須設(shè)采取橫向加固措施，防止出現(xiàn)橫向失穩(wěn)，確保運輸安全。5.3 拱肋節(jié)段吊裝系統(tǒng)設(shè)計拱肋節(jié)段吊裝系統(tǒng)由纜索吊機系統(tǒng)、斜拉扣掛系統(tǒng)和穩(wěn)定系統(tǒng)組成。5.3.1纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計5.3.1.1纜索吊系統(tǒng)總體布置全橋共設(shè)一套主索吊裝系統(tǒng)。主跨320m，后錨段跨徑為136m(石浦岸和庵山岸相同)。與水平線夾角為石浦側(cè)

28、60.1，庵山側(cè)54.2，吊裝系統(tǒng)由1組(6根47.5鋼絲繩作主承重索)組成，結(jié)合最大吊裝重量為47.5t的情況，確定每吊段拱肋(47.5t)由2個吊點抬吊構(gòu)成。主索道上前、后兩個吊點間用距離繩相連。采用26鋼繩作牽引，用2臺10t和2臺8t慢速卷揚機作動力裝置，通過塔頂轉(zhuǎn)向進入吊錨，實現(xiàn)拱肋的運輸和起吊。5.3.1.2纜索吊機主要設(shè)計參數(shù) 跨徑 320m 主索垂度 空l29.4 重l14 設(shè)計吊重 4701.2=564kn，取570kn 計算荷載（加吊具） 640kn 主索47.5鋼絲繩 6根 牽引索26 鋼絲繩 22線 起重索21.5鋼絲繩 210線5.3.1.3 纜索吊機結(jié)構(gòu)簡介a.纜索

29、吊裝系統(tǒng)各種鋼繩的規(guī)格如下表3。表3 主吊裝系統(tǒng)鋼索規(guī)格表主索起重索牽引索纜風(fēng)索壓塔索工作鉤主索工作鉤起重型號636sw+iwr636sw+fc不扭轉(zhuǎn)637+1637+1637+1636sw+iwr636sw+fc根數(shù)直徑(mm)2(套)2347.5221.52226228247.52(套)2347.52219.5單位重量(n/m)79.2916.3823.627.6879.2979.2913.27截面積(mm2)843.47174.27250.95294.52843.47843.47141.16鋼絲直徑(mm)2.21.01.21.32.22.20.9抗拉強度(mpa/p>

30、01700170018501700破斷拉力kn128626435041111751286197 b.卷揚機1) 2臺10t慢速滾筒卷揚機牽引；2) 6臺8t慢速滾筒卷揚機牽引；3) 4臺8t慢速卷揚機起吊；4) 4臺8t慢速卷揚機橫移索鞍；5) 4臺5t快速卷揚機備用c.工作鉤系統(tǒng)為便于兩岸小件物資設(shè)備的運輸交流，另設(shè)置兩套工作天線，每套上下游各一根。主跨徑320m，布置與纜索吊機相同，隨纜索吊機一起移動。設(shè)計參數(shù)：跨徑 320m 主索垂度 空l21.5 重l15 設(shè)計吊重 30kn 計算荷載（加吊具） 50kn 47.5鋼絲主索 1根 26牽引索 1線 19.5起重索 2線需用卷揚機：4臺5

31、t慢速滾筒卷揚機工作索牽引、起重；d.吊具設(shè)計 吊具包括跑車、起吊滑車組等，跑車、起吊滑車組共設(shè)置一套主索，2吊點起吊。跑車結(jié)構(gòu)如及滑車組見圖7： 圖7 跑車圖 跑車及滑車組的滑輪采用滾動軸承軸承 起吊繩走線數(shù)10線 起吊繩直徑21.5 mm e.吊塔系統(tǒng)吊塔立于砼基礎(chǔ)上，吊塔基礎(chǔ)的連接形式為鉸接。吊塔采用n型萬能桿件組拼成雙柱門式索塔，塔高石浦側(cè)約80m，庵山側(cè)約84m，每柱截面為2m4m;中部設(shè)三道橫梁；兩柱之間的中心間距為18m；吊塔塔頂寬度為30m。如圖8：圖8 吊塔結(jié)構(gòu)圖 塔架采用主要桿件：立柱采用4n1桿件，橫桿2n4，斜桿2n5，角斜撐2n3，塔頭部位作了加強，橫桿采用4n4，斜

32、桿采用2n3，采用n22、n26、n13、n29、n8等節(jié)點板。塔頂分配梁采用i40a及i45a工字鋼組拼。塔頂標(biāo)高：102.2m。f索鞍布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計：吊塔塔頂索鞍包括吊裝主索、工作天線主索、牽引索、起吊索等索鞍。為便于拱肋的安裝，索鞍采用組合移動式索鞍。g吊塔塔腳鉸腳設(shè)計鉸腳由鉸座、鉸板、鋼銷等幾部分組成，用地腳螺栓錨固于基礎(chǔ)之上。 h塔架防雷設(shè)施由于吊塔較高，須設(shè)避雷設(shè)施，按二級建筑物避雷要求設(shè)置，通路電阻小于4歐姆，吊塔防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置構(gòu)成，接閃器采用圓鋼制作，分別安裝在吊塔兩個塔柱上，引下線采用pvc管包裹，接地裝置采用角鋼打入土中1.5m。5.3.2扣掛系統(tǒng)設(shè)計5

33、.3.2.1 概述 本橋采用預(yù)應(yīng)力鋼鉸線作扣索。鋼鉸線對稱設(shè)置于節(jié)段上、下游側(cè)的扣點上。鋼鉸線采用15.24mm鋼鉸線，其標(biāo)準(zhǔn)強度為1860mpa，其根數(shù)根據(jù)扣索力的大小而定，保證有一定的安全系數(shù)。在拱肋扣點處鋼鉸線采用p型擠壓錨具錨固，1、2、3號扣索鋼鉸線通過扣塔上索鞍后進入地錨，收緊后在適當(dāng)位置打銷，并裁去多余長度。4、5、6號扣索直接在塔頂張拉，扣塔和扣索地錨之間設(shè)置平衡索，與扣索同步張拉，保持塔架平衡?？鬯鞑捎脝胃┧?、單根張拉的施工方法。5.3.2.2扣索 全橋拱肋吊裝共分為13個節(jié)段，石浦岸及庵山岸各六個扣段，每個節(jié)段分為上下游兩肋。除合攏段外，其余均采用扣索斜拉?？鬯鬟x用j15

34、.24鋼鉸線。各個節(jié)段拱肋扣索受力差距較大，因此選用不同的根數(shù)。詳細如下： 1號扣索：最大索力313kn 4根鋼絞線 2號扣索：最大索力456kn 6根鋼絞線 3號扣索：最大索力495kn 6根鋼絞線4號扣索：最大索力509kn 6根鋼絞線5號扣索：最大索力759kn 10根鋼絞線6號扣索：最大索力959kn 10根鋼絞線5.3.2.3 扣塔 兩岸扣塔樁號分別為：ck10+008.0(石浦岸)，ck10+320(庵山岸)。扣塔采用n型萬能桿件組拼為雙柱式結(jié)構(gòu)。扣塔高度約為56m(石浦岸)和60m(庵山岸)。每柱截面為2m4m；扣塔中部設(shè)兩道橫梁，兩柱之間的中心間距為22m；扣塔塔頂順河向?qū)挾葹?/p>

35、30m?？鬯敳捎胕40a和i50b工字鋼組拼。塔頂標(biāo)高76.4m。結(jié)構(gòu)圖見圖9。圖9 扣塔結(jié)構(gòu)圖 5.3.2.4 索鞍及塔頂錨固橫梁 索塔立柱中部設(shè)置1、2、3號扣索索鞍，扣索端錨于拱肋節(jié)段，另一端通過索鞍至扣塔地錨端進行張拉。索鞍安裝在塔架立柱第2道橫梁位置，此處塔架桿件作了特殊處理，索鞍直接座在橫桿上。每個索鞍3個軸輥（固定），鋼絞線彎曲半徑，1號索鞍：2800mm，2號索鞍：3000mm，3號索鞍3300mm。在塔頂設(shè)置4、5、6號扣索的錨固橫梁，一端錨固扣索，一端錨固平衡索。錨固橫梁采用型鋼組焊，錨具采用ovm錨具。5.3.3穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)計5.3.3.1吊塔穩(wěn)定系統(tǒng)a.塔前、塔后風(fēng)纜

36、吊塔在橫梁位置設(shè)置前風(fēng)纜，拉到拱座上，由于地形限制，頂部無法設(shè)置前抗，采用壓塔索（2道）解決。塔架后風(fēng)纜在每層橫梁和塔頂位置布置，橫梁位置2228鋼絲繩，塔頂位置設(shè)置后風(fēng)纜，石浦側(cè)10228鋼絲繩，庵山側(cè)12228鋼絲繩，壓塔索、塔頂后風(fēng)纜與纜索吊主索錨固在主地錨上。主地錨采用樁式錨，每岸各一個，每個錨4根1.5m鋼筋混凝土樁，每根樁長6m，樁間凈距為1.5m，前部設(shè)抗推擋板。b.一字風(fēng)纜及側(cè)風(fēng)纜塔頂布置側(cè)抗風(fēng)作為吊塔的橫向穩(wěn)定系統(tǒng)。側(cè)抗風(fēng)都采用228鋼絲繩。一端系于吊塔塔頂，端錨固于側(cè)抗地錨。在塔頂及下一層橫梁位置設(shè)置八字風(fēng)纜，同樣采用228鋼絲繩。一字風(fēng)纜和八字風(fēng)纜的地錨采用臥式地龍。5.

37、3.3.2 扣塔穩(wěn)定系統(tǒng) 扣塔后平衡索采用j15.24鋼鉸線，一端錨于扣塔塔頂，端錨固于扣索錨碇。后平衡索的水平夾角分別為20.1。(石浦岸)和30。(庵山岸)。安裝前期，塔架不平衡水平力朝后，因此設(shè)置前平衡索，采用鋼絲繩，錨固在拱座兩側(cè)的樁錨上?？鬯?cè)抗風(fēng)采用28鋼絲繩。分別錨固于側(cè)抗地錨上。5.3.3.3 吊裝過程中的橫向穩(wěn)定系統(tǒng)在拱肋的吊裝過程中，要設(shè)置橫向穩(wěn)定系統(tǒng)控制拱肋節(jié)段的橫向位置。在橋位兩側(cè)各設(shè)置一個拱肋側(cè)抗及歪拉地錨。拱肋風(fēng)纜采用228鋼絲繩，兩條拱肋交叉布置， 合龍后保留4號節(jié)段風(fēng)纜，在管內(nèi)混凝土灌注之后，4號風(fēng)纜拆除。5.3.3.4 扣索錨碇及平衡索在兩岸各設(shè)置四個樁式地錨

38、，用于扣索和平衡索張拉錨固和扣塔后抗，扣索錨碇每個2根樁，每樁長56m。4、5、6號平衡索索力分別為565kn、865kn、1100kn，鋼絞線根數(shù)：6根、9根、12根，平衡索水平夾角：29.1（石浦）和35.8（庵山）5.4系統(tǒng)分析計算方法和成果5.4.1主吊裝系統(tǒng)5.4.1.1塔架頂標(biāo)高計算h = y+s+k+c+h+fy拱頂標(biāo)高（第6段端頭55.75+4.9+4.5/2+0.4=63.3）；s拱頂至拱節(jié)段安裝高度，s=2m；k拱本身高度，5.3m；c繩扣和綁扎高度3.6m；h=起重滑車組（含行走）高度4.5m；f=承重索跨中撓度22.9m；所以h=101.6m，實際布置102.2m。最大

39、起升高度hq=h-f-h-m-c-k=65.9m5.4.1.2基礎(chǔ)資料a.纜索吊布置：見圖10 圖10 纜索吊布置圖b.鋼絲繩的選用（見表4）：表4 鋼絲繩規(guī)格表主索起重索牽引索纜風(fēng)索壓塔索工作鉤主索工作鉤起重型號636sw+iwr636sw+fc不扭轉(zhuǎn)637+1637+1637+1636sw+iwr636sw+fc根數(shù)直徑(mm)2(套)2347.5221.52226228247.52(套)2347.52219.5單位重量(n/m)79.2916.3823.627.6879.2979.2913.27截面積(mm2)843.47174.27250.95294.52843.47843.47141

40、.16鋼絲直徑(mm)2.21.01.21.32.22.20.9抗拉強度(mpa)1850185017001700170018501700破斷拉力kn128626435041111751286197c.吊重的確定最大單件重量為第一節(jié)段拱肋，由于其位于邊側(cè)實際設(shè)計按照第二節(jié)段考慮p=475.64kn，計算時?。?）起升沖擊系數(shù)0.9-1.1，實取1；（2）動載和超載系數(shù)1.2，則設(shè)計吊重475.6411.2=570kn。兩個吊點起吊，每個吊點的吊具及配重301.2=36kn，則纜索吊單個吊點設(shè)計荷載570/2+36=321kn。d.纜索吊的計算（1）主索（承重索）計算 拉力安全驗算跨中水平力h

41、=（ql/4-q/2l/2+ql2/8）/f=（642320/4-642/216.7/2+0.6523202/8）/22.85 =2496（kn）主索最大張力t = h/cos8.572=2524kn主索拉力安全系數(shù)k=12856/2524=3.05k=3 拉應(yīng)力安全驗算=t/f+q/nek/（t*f）1/2=2524103/5060.82+642*103/1275600/（2524*103*5060.82）1/2=499+130=629mpa安全系數(shù)k=1860/629=2.95k=2 接觸應(yīng)力安全系數(shù)=t/f+ ek*d/d=2524103/5060.82+75600*2.2/500=49

42、9+333=832mpa安全系數(shù)k=1860/832=2.24k=2 主索安裝初始張力和初始垂度計算k1= ek*f*（cos）2/24=8.6171*106k2=3q（q+g）+g2=1.375*1012k3=3*q0（q0+g）=4.835*1010k1* k3=4.16637 *1017a=（k1* k2/h2-h）=-6.64119*105b= k1*g2=3.74964*1017h03-6.64119*105h02-3.74964 *1017-4.16637*1017=0h0=1208kn 初始安裝垂度f0=gl2/（8*h0*cos0）+q0*l/（4h0）=0.652*3202/

43、（8*1208*cos0）+60*320/（4*1208）=10.88m不計小車重時，初始安裝張力和垂度 h0=1025kn f0=gl2/（8*h0*cos0）=0.652*3202/（8*1025*cos0）=8.16m 主索電算復(fù)核a：空車工況 加吊具兩個，每個36kn（1081，1083節(jié)點），計算跨中索力1265kn，最大索力1474kn。垂度8.61+2.66=11.27m基本吻合！b：吊重狀態(tài)設(shè)計荷載工況，跨中部位2吊重節(jié)點各加321kn。計算結(jié)果：最大撓度12.57m，總矢高14.7+8.16=22.86m，而320/14=22.86m，吻合！主索水平張力：2482kn，吻合！

44、主索最大張力：2517kn。（2）起重索計算繞過卷揚機的張力 t=（*q）/（n*1m2）=1*642/（2*10*0.966*0.963）=46.3kn 拉力安全系數(shù)264/46.3=5.70k=5 應(yīng)力驗算：接觸應(yīng)力=t/f+ ek*d/d=436+222=658mpa安全系數(shù)k=1850/636=2.81k=2（3）牽引索計算 跑車運行阻力（考慮吊塔離拱座較近，拱肋很難牽引到位，留8m距離在下部輔助牽引蕩到位）x=41.6mhx3-5.5785*105hx2-5.4869 *1018-3.9639*1017=0hx=2020kn（電算1934kn）tg=tg+（2*x-l）/（2* hx

45、）*（g/cos+q/l）=0.1558=8.855度跑車運行阻力w1=q（sin+cos） 按滾動軸承，0.006 =102.6kn 起重索運行阻力w2=t（1-m）=86.9*（1-0.9611）=31.4kn 后牽引索自然張力w3=q*x12/（8*f）f=（g主*x*x1）/（2*hx*cos）+（q*x*x1）/（hx*l） =（0.652*33.6*286.8）/（2*1913*1）+（642*33.6*286.8）/（1913*320）=1.64+10.11=11.75w3=0.05536*286.62/（8*11.75） =48.4kn 總牽引力w=102.6+31.4+48.

46、4=182.4kn 牽引索最大拉力t=（w+2*l*q）（2-n） =（182.4+2*320*0.05536）（2-0.96） =226.5kn按走2設(shè)計，10t卷揚機能力不足，需1臺5t卷揚機幫助。 牽引索拉力安全系數(shù)（按卷揚機能力200kn）k=350*2/200=3.5k=3 接觸應(yīng)力=226.5103/（250.95*2）+75600*1.2/370 =451.3+245.2=696.5mpa安全系數(shù)k=1700/696.5=2.44k=2e.工作索的計算 （1）主索 h=（50*320/4+0.07929*3202*320/8）/21.3 =235kn t=235/cos7.58=

47、240kn 拉力安全系數(shù) k =1285/240=5.35k=3 接觸應(yīng)力=t/f+ ek*d/d=284+332=616mpa安全系數(shù)k=1860/616=3.02k=2 初始安裝拉力和垂度h=167kn初始垂度f=15.6m （2）起重索計算 t=50/（2*0.963*0.96）=29kn拉力安全系數(shù)k=196/29=6.765 應(yīng)力=29000/141.16+75600/300=457k=1700/457=3.72（3）牽引索計算 采用17.5鋼絲繩 f=10.48*25*（320-25）/（2*240e3）+（50e3*25*295）/（240e3*320）=4.8m tg=4*f/

48、l=4*4.8/320=0.06 =3.434總牽引力：w=58*sin3.434+0.15*q =10.97kn采用5t卷揚機，鋼絲繩拉力安全系數(shù)155/10.97=14接觸應(yīng)力476mpa，k=1700/476=3.573f.吊塔架后風(fēng)纜的計算 （1）不平衡水平力空載狀態(tài)：石浦側(cè)：238kn 庵山側(cè)：310kn吊重狀態(tài)：石浦側(cè)：696kn 庵山側(cè)：848.5kn （2）計算方法采用有限元法空間分析，塔架及風(fēng)纜、壓塔索整體建模，石浦側(cè)10-2*28鋼絲繩，庵山側(cè)12-2*28鋼絲繩。計算模型見圖11。圖11后纜風(fēng)計算模型（3）計算結(jié)果：工況一：空載工況（主纜安裝完成但不負載） 計算結(jié)果：塔頂

49、位移38mm（向跨中），每根風(fēng)纜初張力40kn。工況二：吊重工況 塔頂最大位移（庵山側(cè)）253mm=l/200=400mm風(fēng)纜張力單根142kn，張力安全系數(shù)411*2/142=5.783g.吊塔計算 （1）外力計算a、索力： 將各索力分解，庵山側(cè)吊塔受力最大，因此只對該吊塔進行驗算，外力如下：豎向力：塔前：833kn 塔后：1562kn水平力：848kn側(cè)向力：塔前：260kn 塔后：140kn b、風(fēng)力： 按公路橋規(guī)計算 風(fēng)壓w=k1k2k3k4w0 w0=1*402/1.6=1000pa w=1*1.3*1.47*1.5*1000=2867pa 單節(jié)點風(fēng)力p=4587n=4knc、自重：程序自動。（2）計算模型（見圖12）：采用通用有限元程序空間建模。圖12吊塔計算模型（3）計算工況：經(jīng)計算，最不利吊裝位置分兩種情況： 工況一：索鞍在離塔架中心11.5m的位置，主要檢驗塔柱強度；工況二：索鞍