某上部構(gòu)造為連拱4孔大跨凈跨132m鋼筋混凝土箱形拱大橋纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)XX大橋施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)是主拱箱吊裝合攏，吊裝方案合理與否是關(guān)系到XX大橋施工成功的關(guān)鍵。1. 吊裝方案研究 1.1 設(shè)計(jì)上對(duì)吊裝施工要求 主拱箱采用纜索吊裝，設(shè)計(jì)分段最大重量65t，施工吊重按70t考慮。 主墩按單片拱合攏控制設(shè)計(jì)，故相鄰孔合攏片數(shù)相差不大于1，拱箱吊裝階段墩頂水平位移不大于3cm，拱上加載各階段墩頂水平位移不得大于2cm，施工時(shí)要注意觀測(cè)。 單片拱箱合攏后，拱箱橫向穩(wěn)定系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，故不能松吊扣索，雙片拱箱合攏后，在縱橫向連接牢固穩(wěn)妥，縱向砼強(qiáng)度達(dá)到75設(shè)計(jì)強(qiáng)度后可松吊扣，但不松風(fēng)纜索。 拱箱吊裝過(guò)程中加強(qiáng)抗風(fēng)措施，避免大風(fēng)天氣的不利影響，吊裝塔架做

2、好避雷設(shè)施。 吊裝順序跨序：涪陵岸跨 中跨 長(zhǎng)壽岸跨，嚴(yán)禁先中跨后邊跨吊序。片序：先中片后邊片并左右對(duì)稱段序：端段間段頂段并左右對(duì)稱根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們對(duì)主拱箱吊裝合攏方案進(jìn)行了選擇與研討。1.2 雙基合攏吊裝方案主拱箱采用纜索吊裝，設(shè)計(jì)分五段，分段吊重為65t，設(shè)計(jì)吊重70t。 由于設(shè)計(jì)按雙基合攏，單片拱箱合攏后不松吊扣索，故需架設(shè)兩付吊重70t的工作索道。主墩按單片拱合攏控制設(shè)計(jì)，故相鄰孔合攏片數(shù)相差不大于。若按設(shè)計(jì)雙基合攏，主墩應(yīng)能承受雙片推力，但設(shè)計(jì)主墩按單片推力控制，多余一片拱箱推力應(yīng)增設(shè)反拉抵抗推力裝置，承擔(dān)多余一片拱的推力，才能滿足雙基合攏要求，或改變主墩設(shè)計(jì)以滿足抗推力要求。 拱

3、箱吊裝階段墩頂水平位移不大于cm，拱上加載各階段墩頂水平位移不得大于cm ，施工時(shí)應(yīng)隨時(shí)注意觀測(cè)外，還應(yīng)隨時(shí)調(diào)整增設(shè)的反拉抵抗推力裝置拉繩的拉力，用以確保主墩頂水平移位滿足設(shè)計(jì)要求。 反拉抵抗推力裝置的拉繩不能采用鋼絲繩，因鋼絲繩受溫度影響較大和彈性伸長(zhǎng)較大，須采用鋼絞線張拉設(shè)置 。 反拉繩上端固定在墩頂，下端需穿過(guò)相鄰主墩身，在主墩基礎(chǔ)承臺(tái)后設(shè)張拉臺(tái)座。 單片拱箱合攏后，拱箱橫向穩(wěn)定系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，故不能松吊扣索，雙片拱箱合攏后，在縱橫向連接牢固穩(wěn)妥，縱向接頭砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75后方可松吊扣索或先松吊扣索再澆接頭砼，但風(fēng)纜索不能松。 拱箱吊裝過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)抗風(fēng)措施，避免大風(fēng)天氣的不利影響

4、，吊裝塔架作好避雷設(shè)施。 吊裝順序：跨序：涪陵岸跨 中跨 長(zhǎng)壽岸跨，嚴(yán)禁先中跨后邊跨吊序。 片序：先中片后邊片并左右對(duì)稱。段序：端段間段頂段并左右對(duì)稱。1.3 單基合攏吊裝方案 主拱箱采用纜索吊裝，分五段預(yù)制，分段最大重量65t，按70t設(shè)計(jì)纜索。 采用單基合攏，只需架設(shè)一付吊重70t的工作索道。 滿足設(shè)計(jì)吊裝方案中主墩按單片拱合攏控制設(shè)計(jì)和相鄰孔合攏片數(shù)相差不大于1，拱箱吊裝階段墩頂水平位移不大于3cm，拱上加載各階段墩頂水平位移不大于2cm，施工時(shí)注意觀測(cè)。 單片拱箱合攏后，拱箱橫向穩(wěn)定系數(shù)不能滿足規(guī)范的要求，采取松吊不松扣索或松吊、松扣索，加強(qiáng)橫向浪風(fēng)的施工方法，但該方案違背規(guī)范和設(shè)計(jì)要

5、求的雙基合攏。 單片拱箱合攏后，在縱向連接牢固穩(wěn)妥，即可松吊索不松扣索，加強(qiáng)橫向浪風(fēng)，再澆注縱向接頭砼，但違背設(shè)計(jì)吊裝方案先澆縱向接頭砼，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75后松吊、扣索的原則。 拱箱吊裝過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)抗風(fēng)措施，避免大風(fēng)天氣的不利影響，吊裝塔架應(yīng)做好避雷設(shè)施。 吊裝順序 跨序：涪陵岸跨 中跨 長(zhǎng)壽岸跨，嚴(yán)禁先中跨后邊跨吊序。 片序：無(wú)法滿足先中片后邊片并左右對(duì)稱的設(shè)計(jì)片序。片序改為先吊左右線相鄰最近的一片，依次往外的吊序。這樣全橋單基合攏片數(shù)只有8片，同跨左、右線相鄰兩片合攏后，采用強(qiáng)有力的型鋼連接支架剛接后再輔以橫向浪風(fēng)，讓兩片拱形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，其它拱片依次往外緊靠合攏的施工方法。此方案須

6、驗(yàn)算主墩抗扭剛度。 段序：端段間段頂段并左右對(duì)稱。2.吊裝實(shí)施方案根據(jù)設(shè)計(jì)資料，拱箱合攏要求按雙基箱合攏，而主墩按單片拱箱合攏設(shè)計(jì)，導(dǎo)致主墩無(wú)法抵抗雙基肋合攏推力要求，同時(shí)設(shè)計(jì)吊裝跨序未考慮橋址地形、地貌條件限制，主拱箱預(yù)制場(chǎng)無(wú)法安排在兩臺(tái)后路基上或在45墩之間，只能選擇在56墩之間，無(wú)法按設(shè)計(jì)吊裝跨序施工。經(jīng)研究對(duì)比雙基箱合攏與單基箱合攏方案，雖雙基箱合攏方案滿足設(shè)計(jì)要求，但應(yīng)增設(shè)主墩反抵抗單片拱推力裝置和架設(shè)兩付吊重70t的工作索道，且反拉抵抗裝置設(shè)在靠地面，反拉繩影響拱箱吊裝時(shí)移梁桁車無(wú)法進(jìn)入主索道下，不能實(shí)施，費(fèi)用也昂貴。而單基合攏方案需改變?cè)O(shè)計(jì)方案，但只架設(shè)一付吊重70t的工作索道，

7、費(fèi)用較雙基合攏方案省。綜合多種因素，經(jīng)設(shè)計(jì)院檢算單基合攏時(shí)主墩抗扭剛度滿足施工需要，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工幾方多次會(huì)議研究決定，本橋主拱箱采用先吊裝左右線相鄰最近的兩肋拱片，待左右線相鄰最近拱片合攏后用型鋼連鎖，形成一個(gè)穩(wěn)定“ 桁架拱”結(jié)構(gòu)后，并輔以橫向浪風(fēng)再松開(kāi)吊扣索，待全橋“桁架拱”形成后，其它輔助箱遵守相鄰孔合攏片數(shù)相差不大于1的要求依次往外，左、右對(duì)稱吊裝。即穿“鋼背心”吊裝合攏方案。3. 纜索系統(tǒng)布置3.1 主要高架索道布設(shè) 索道布設(shè)根據(jù)研究的主拱箱吊裝實(shí)施方案，以及后續(xù)工程的實(shí)際情況，XX大橋索道設(shè)計(jì)為跨度655m，吊重70t的主索道一付和吊重為5t的工作索道兩付。主索道承重索選

8、用655（日本產(chǎn)）密封式鋼絲繩，單根破斷拉力為272t，工作索道承重索選用國(guó)產(chǎn)47.5鋼絲繩。主索道用于吊裝主拱箱、墩（拱）上立柱及其蓋梁和車道板等，工作索道用于材料、機(jī)具、人員運(yùn)輸和砼澆注等。拱箱采用雙點(diǎn)起吊,主索起重索采用2根21.5mm鋼絲繩，在跑車與滑車組吊點(diǎn)間穿成走10線起吊，通過(guò)塔頂架于主地垅前轉(zhuǎn)向進(jìn)入8t卷?yè)P(yáng)機(jī)，由電氣集中控制臺(tái)操作；主索牽引索選用2根26mm鋼絲繩，通過(guò)主地垅前的轉(zhuǎn)向滑車，進(jìn)入12t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。兩跑車間，用長(zhǎng)度與吊距相同的短鋼絲繩相聯(lián)，以免發(fā)生對(duì)拉事故。 塔架支承主索的兩端塔架為門式鉸結(jié)塔架。根據(jù)索道跨徑、主索最大工作垂度、吊裝安全高度、主索長(zhǎng)度以及兩端高程等綜

9、合考慮，兩端塔架高度為長(zhǎng)壽岸高H=56m，涪陵岸塔高H=66m。每個(gè)岸塔的塔身采用萬(wàn)能桿件組拼，有16個(gè)支柱組成，每個(gè)支柱由四片N1桿件拼裝，每個(gè)岸塔腳用8片鉸友座。（見(jiàn)圖1）圖1 高架索道示意圖主地垅兩岸主地垅均設(shè)為鋼筋混凝土深樁式地垅。每個(gè)地垅設(shè)22m樁，樁徑7m，樁間設(shè)主索栓繩橫墻。單樁設(shè)計(jì)拉力894t。3.2.主拱箱吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)“鋼背心”設(shè)計(jì)“鋼背心”是將緊靠橋軸線的相鄰兩片拱固接，并輔以橫向浪風(fēng)，以便形成穩(wěn)定的“桁架拱”結(jié)構(gòu)后摘除吊扣索，因此“鋼背心”設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的剛度，將兩片合攏后的拱肋連接在一起增強(qiáng)橫向剛度以便穩(wěn)定。(見(jiàn)圖2)圖2 鋼 背 心 示 意 圖.1每跨邊段頂端和次邊段頂

10、端第一個(gè)橫隔板處，中段中央共計(jì)5處設(shè)置橫向連接，控制兩拱箱平面尺寸不變形，及其在風(fēng)力作用下共同受力達(dá)到穩(wěn)定。.2 鋼背心上橫梁采用222組成“”字構(gòu)造，焊在拱箱頂板的預(yù)埋鋼板上，下橫梁同樣用222，中部用萬(wàn)能桿件組拼與上橫梁形成桁架結(jié)構(gòu)，將兩肋拱箱牢固連接?？鬯飨到y(tǒng)設(shè)計(jì) 該橋分五段吊裝，扣索分上扣索、下扣索，扣索索力計(jì)算結(jié)果分別為上扣索力103.54t，下扣索力為42t，采用443和234鋼絲繩。.1 因拱箱預(yù)制場(chǎng)據(jù)橋址地形、地勢(shì)實(shí)際情況，只能選擇在5#6#墩(緊靠6#墩)，墩上立柱蓋梁頂至地面高達(dá)90m，拱箱起吊過(guò)扣索高度較大，無(wú)法采用歪拉邁過(guò)扣索,只能選擇穿扣方案，所以上下扣索分別設(shè)置一定

11、寬度(2.5m)的擴(kuò)張裝置以利拱箱能從扣索中間穿過(guò)。.2 長(zhǎng)壽岸有小工作索道牽引、起重繩影響，扣索在平面位置上應(yīng)有能躲過(guò)工作索道起重、牽引繩的寬度，且路基上預(yù)制有眾多的拱上立柱無(wú)法直接引出，故扣索對(duì)稱布置在主索兩側(cè)米處，掛托索輪從塔架上引出,扣索錨固于主地垅上。.3 索道跨度大，次邊段扣索的水平夾角過(guò)小，故墩上立柱上設(shè)扣搭以增加扣索角度，減小扣力。設(shè)計(jì)為萬(wàn)能桿件組拼的移動(dòng)式扣塔，下部用錨拴固定于墩上立柱蓋梁上，頂部四周設(shè)15.5纜風(fēng)繩，用小工作索道吊運(yùn)移動(dòng)。.4 拱箱就位后平面空隙只有4cm，無(wú)法采用傳統(tǒng)的捆綁式吊裝與掛扣拱箱，拱箱吊、扣點(diǎn)設(shè)計(jì)為預(yù)留洞式，頂板處加設(shè)了牛腿，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)吊、扣直接轉(zhuǎn)

12、換的吊帶式扣掛系統(tǒng)。.5上扣索、下扣索均從主地垅引出，上扣索采用1×2000m，下扣索采用2×1000m繩，采用雙頭滑車連接。.6 扣索在拱箱吊裝時(shí)，穿塔架的次數(shù)較多，且扣索較長(zhǎng)，工作量較大，布置時(shí)宜盡量減少退繩長(zhǎng)度。 纜風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本橋設(shè)計(jì)風(fēng)速27.9ms，拱箱吊裝采用雙單基肋合攏方案，橫向風(fēng)力達(dá)44t，穩(wěn)定性較差。設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定的拱箱浪風(fēng)系統(tǒng)是不可少的。(見(jiàn)圖3).1 纜風(fēng)設(shè)計(jì)原則上是盡量少且對(duì)稱布置，纜風(fēng)繩要短，能提供足夠的拉力且變形量小，要盡量比橋軸線夾角大，與地面的夾角小，且兩邊長(zhǎng)度、角度盡量對(duì)稱，但該橋地形地勢(shì)極差無(wú)法滿足這些一般基本要求。.2 單片拱合攏時(shí)設(shè)置4

13、對(duì)浪風(fēng)，每根浪風(fēng)拉力按10t水平力設(shè)計(jì)，采用219.5鋼絲繩。.3 地垅設(shè)計(jì)，按每個(gè)地垅上設(shè)組浪風(fēng)，計(jì)拉力78t，4個(gè)316預(yù)埋環(huán)設(shè)計(jì)，地垅一律采用樁垅，樁徑22.5m，深度為35m。.4該橋浪風(fēng)由于地形條件差，左右浪風(fēng)長(zhǎng)度、角度相差較大，且設(shè)置于拱箱下，拱箱易扭轉(zhuǎn)，同時(shí)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)（最長(zhǎng)達(dá)250m），受力差，豎角度大（達(dá)30多度），增大了扣力，施工中應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)。.5扣塔設(shè)計(jì)由于主索道跨度大、水平夾角偏小，加之拱箱預(yù)制場(chǎng)在橋下，起吊拱箱采用穿扣的方法。根據(jù)拱箱吊裝的要求，在4#8#墩設(shè)扣塔，用萬(wàn)能桿件組拼，塔頂安設(shè)水平梁，以支承及擴(kuò)張上扣索，墩柱蓋梁上設(shè)置下扣索支承及擴(kuò)張裝置，上下扣索擴(kuò)張寬度2.5m，扣塔下部錨栓固定于墩上立柱蓋梁上，頂部四周設(shè)15.5纜風(fēng)繩，拉在相鄰墩帽上，扣塔采用工作索道移動(dòng)。高架索道系統(tǒng)安全系數(shù)表 項(xiàng) 目計(jì) 算容許備 注主地垅 抗拉 894/672=1.32>1.3 樁式地垅 抗撥 388/303=1.3>1.3 抗傾覆扣索地垅 抗拉>1.3 按120t受力設(shè)計(jì),實(shí)際受力為90t 抗撥>1.3 抗傾覆>1.3主索 272/88=3.07>3日產(chǎn)55密封繩6根起重