中承式钢拱桥施工技术.ppt

2020 4 15 1 XX大桥主桥施工技术 2020 4 15 2 XX大桥是一座中承式钢拱桥 主桥全长750米 主跨跨径550米 主桥上部结构主要包括两侧三角区 中跨桥面以上拱肋及由水平索和中跨桥面加劲梁组成的桥面系三部分 主要设计参数 拱顶标高约 110米 桥面顶标高约 56米 通航净空约 48米 XX大桥主桥施工技术 工程概况 2020 4 15 3 三角区施工中跨拱肋施工水平索与桥面系施工 XX大桥主桥施工技术 主要施工内容 2020 4 15 4 XX大桥主桥三角区施工技术 2020 4 15 5 简介 三角区主要包括 钢拱座 立柱 钢拱肋 桥面加劲梁 锚箱和端横梁 三角区施工 2020 4 15 6 钢拱座的安装 钢拱座是连接主边跨拱肋 大立柱与砼承台关键部位 是全桥受力的核心点 全桥共有四个 每个钢拱座重约290t 将每个拱座分成6块制作 在工厂内进行预拼装后 现场安装 钢拱座由150t吊车吊装到预先制作的胎架上 在胎架上将整个钢拱座焊接成整体后 待B0段拱肋与拱座安装成整体后进行混凝土浇注 三角区施工 2020 4 15 7 大立柱安装 大立柱上面与Z9桥面加劲梁相连 下端与主边跨拱肋交汇到主墩承台上 单根大立柱长36m左右 断面为5 5m的矩形 重210t 斜撑为3 2 2 36m的矩形断面钢撑 长44 5m 重80t 立柱利用300t吊车单机吊装 根据300t履带吊的起吊能力 大立柱分段制作 其中下段为24m 重134t 上段12 5m 重80t 现场分段吊装拼接 三角区施工 2020 4 15 8 岸上部分拱肋安装概况 岸上部分拱肋浦东 浦西每侧各分成26个节段 单段长度除Z0段为6米外 其余基本上为10米 重量由80t至135t不等 安装后拱肋的仰角从河跨Z0段的38 变化到边跨GL1的19 岸上拱肋安装还包括相应的K撑 立柱的安装 三角区施工 2020 4 15 9 支架构造 支架每段拱采用简支体系支撑 一端支在支架上 另一端支在安装好的相邻段的牛腿上 拱肋支架支撑采用 900和 609两种钢管 除Z2为 900钢管 其余采用 609钢管 支点采用格构式立柱 并布置调整的千斤顶 三角区施工 2020 4 15 10 岸上部分拱肋吊装装 岸上部分拱肋采用支架法施工 除GL2 GL1用350t履带吊机吊装外 其余均采用履带300t吊机安装 三角区施工 2020 4 15 11 水上部分拱肋分段 三角区河跨的Z3 Z7段拱肋采用1000t浮吊吊装 按照1000t浮吊的起吊能力 确定三角区水上部分拱肋吊装组合为Z3 Z4拱肋 Z5 Z6a拱肋 Z6b 中横梁 Z6c和Z7拱肋浦东浦西共十个吊装构件 其中最重节段重量800t 最大安装高度约70m 河跨水上部分拱肋采用临时索斜拉悬臂拼装 吊装单元组分时上 下游对称布置 三角区施工 2020 4 15 12 水上部分拱肋安装 三角区水上部分拱肋采用1000t浮吊吊装 其中最重吊装构件重800t 最大安装高度约70m 吊装单元组分时上 下游对称布置 三角区施工 2020 4 15 13 拱肋吊装 1000t浮吊吊装水上部分拱肋的工艺为 抛锚 驳船就位 浮吊就位 吊装索具的安装连接 主 副钩分级同步加载 构件起驳 提升并调整浮吊位置 拱肋基本就位 调整并安装临时连接装置 安装临时索 调整临时索力 浮吊逐步卸载 测量复核 定位焊接 脱钩 三角区施工 2020 4 15 14 拱肋吊装过程中的施工控制 XX大桥拱肋是三维空间结构 拱轴线必须严格以XYZ三个方向控制 在拱肋安装的整个过程中 采用全站仪对拱轴线进行严格监控 并及时根据测量数据调整 浮吊松钩后 拱轴线主要是通过临时索进行调整 吊装过程中尤其是临时索施工过程中还需对大立柱和临时塔变形监控 临时塔变形监控包括位移和应力监控 三角区施工 2020 4 15 15 三角区桥面梁的吊装 三角区施工 2020 4 15 16 滑移排架 三角区施工 滑移支架依附于已安装好的大立柱及拱肋增加整体稳定性 支架各平面内用 32的钢丝绳作剪刀撑 钢丝绳需预加10t张力 2020 4 15 17 三角区施工 B8 B11桥面梁的吊装 2020 4 15 18 B12 B16桥面梁采用1000吨浮吊吊装 三角区施工 B12 B16桥面梁的吊装 2020 4 15 19 B0 B7桥面梁的安装 B0 B7桥面梁长9m 宽41m 自重140 155t 特殊段BW0长约20m 宽27m 重约180t B0分两段吊装 边跨桥面采用两台300吨吊机双机抬吊 三角区施工 2020 4 15 20 锚箱及端横梁安装 锚箱是连接边跨拱肋 桥面加劲梁和端横梁的重要结构 它既是永久水平系杆索锚固点 又是施工过程中边跨临时索的锚固点 全桥共4个 单个锚箱重达500t 端横梁重400t 分12个单元制作 其中端横梁单件最大重110t 锚箱125t 采用350吨履带吊吊装就位 三角区施工 2020 4 15 21 锚箱及端横梁安装 锚箱是连接边跨拱肋 桥面加劲梁和端横梁的重要结构 它既是永久水平系杆索锚固点 又是施工过程中边跨临时索的锚固点 全桥共4个 单个锚箱重达500t 端横梁重400t 分12个单元制作 其中端横梁单件最大重110t 锚箱125t 采用350吨履带吊吊装就位 三角区施工 2020 4 15 22 测量及施工控制 加工构件的预拼装 测量 安装过程中的施工控制 在拱肋安装中 支架基础要产生沉降 立柱有压缩变形 后节段安装要对已安装节段产生影响 河跨拱肋采用悬臂拼装过程中 主边跨临时索力的平衡控制在大立柱及临时塔允许的范围内 桥面吊装时 考虑基础沉降和立柱压缩 同时安装时还需一定量的预拱度 嵌补段制作时应留一定余量以补偿产生的误差 内力调整 三角区施工 2020 4 15 23 XX大桥主桥中跨拱肋施工技术 2020 4 15 24 中跨拱肋 XX大桥为提篮式箱形拱桥 主跨550米 矢跨比1 5 箱形拱肋横向1 5倾斜 截面高度由拱脚的9米高变化至拱顶6米 两拱之间由一字风撑相连 风撑水平间距13 6米 中跨拱肋是指中跨桥面梁以上部分拱肋 概述 2020 4 15 25 中跨拱肋采用扣索法悬臂拼装的施工方法 概述 施工总体方案 2020 4 15 26 节段划分 XX大桥中跨拱肋水平长度约360米 共分为27个节段 ZN S 8 ZN S 20标准节段水平投影均为13 6米 合龙段6 8米 一个标准节段拱肋包括上下游拱肋 一字风撑以及安装用临时风撑 概述 2020 4 15 27 索塔高度 考虑因素 临时索对索塔高度的影响 风对索塔高度的影响 索塔自身影响最终确定 索塔高度128米 临时索最小倾角15 6o 单塔总压力最大120000kN 临时索塔体系 2020 4 15 28 临时索塔体系 索塔的安装 2020 4 15 29 临时索塔体系 索塔的安装 2020 4 15 30 主塔锚固点 临时索塔体系 由于临时索的索力产生的水平索力较大 如直接将锚固点设在临时索塔的横向联系梁上 局部处理十分复杂 且梁的断面很大 构件布置很困难 为了解决这一难题 专门设计了锚固梁 在锚固梁的两端设置前索与背索的锚固点 水平索力由锚固梁承担 2020 4 15 31 主拱锚固点 临时索塔体系 主拱肋锚固点设在拱前端第一道设计横隔板两侧拱顶上 其主要受力钢板与拱侧板对齐 在拱肋内外侧均有补强钢板 角度与临时索与拱肋的夹角一致 2020 4 15 32 背索后锚点 临时索塔体系 在原有预应力索张拉端锚头上进行改进 使背索锚固连接处与原锚头做成一体 既不改变锚头原来的受力 又大大方便了背索的施工 2020 4 15 33 吊机的选择 拱上吊机 缆索吊 目前国内采用的缆索吊最大起重量为200吨左右 缆索矢跨比使得施工用临时索塔的高度大大增加 最终确定 在上下游拱肋上各设置一台独立移动的拱上吊机 两台拱上吊机合作吊装拱肋 由于复杂的施工条件 双拱提篮式拱桥 线型复杂 两拱横向距离变化 拱肋顶面1 5内倾 以及临时索的设置等 2020 4 15 34 吊机基本参数 拱上吊机 悬臂长度 28米 总体长度 44 5米 截面 宽3米 高4米 4 588米 单点最大吊重 185吨 2020 4 15 35 拱上吊机 吊机结构设计 前支点 后锚固点 2020 4 15 36 拱上吊机 提升设备 2020 4 15 37 拱上吊机 行走千斤顶 滑靴 千斤顶前支撑点 轨道布置 行走系统 2020 4 15 38 悬挂平台的功能要求 施工悬挂平台 悬挂移动平台是中跨拱肋安装的操作平台 由于XX大桥拱肋的复杂线形和倾斜的箱型结构 以及临时索 风撑等对其移动的影响 使得这一操作平台的设计异常复杂 作为拱肋安装的主要操作平台 应具备以下功能 1 循环使用于Z8 Z20拱肋的安装 2 在拱肋的吊装时进行定位操作 并且不影响拱肋的吊装 3 可同时在拱肋的两个接缝位置进行焊接 打磨 涂漆等操作 以确保不影响施工进度 2020 4 15 39 标准节段吊装 标准节段吊装 标准节段是指中跨拱肋ZN S 8 ZN S 20共26个拱肋节段 各段施工工艺和流程基本一致 一个标准节段的安装主要包括四个步骤 吊前准备 提升就位 焊接和临时索安装 节段最大重量340吨 节段最大外形尺寸 16 4 32 6 7 7米 长 宽 高 提升高度 67 110米 2020 4 15 40 标准节段吊装 安装流程1 吊机行走 安装限位 后锚点和前支点 2020 4 15 41 标准节段吊装 安装流程2 构件水上就位 松吊钩 安装吊耳 调整钢绞线 2020 4 15 42 标准节段吊装 安装流程3 构件起吊 提升和角度调整 2020 4 15 43 标准节段吊装 安装流程4 构件微调 就位 2020 4 15 44 标准节段吊装 安装流程 临时索安装 2020 4 15 45 调索 标准节段吊装 拱肋的制作重量与设计重量的偏差及临时施工荷载的影响 造成拱肋实际施工时的线形与设计理论线形的偏差 XX大桥中跨拱肋施工过程中总共经过三轮调索 前两轮为过程中的小调索 最后一轮是在合龙段安装前的大调索 此次调索除了调整临时拉索索力和拱肋线形外还有一个很重要的作用就是为合龙段的安装做好充分的准备 2020 4 15 46 合拢方案的确定 合龙段安装 上下游拱肋及风撑分开吊装Vs整体吊装 一端栓接一端焊接Vs两端焊接 两端栓接 2020 4 15 47 合龙段测量 合龙段安装 前期主跨拱肋的安装测量 温度变化对拱肋影响的测量 ZN20 Z21 ZS20拱肋预拼装及验收 2020 4 15 48 合龙温度和合龙段长度的确定 合龙段安装 合龙温度 20 合龙段长度 上游内侧6 646m 外侧6 653m下游内侧6 645m 外侧6 657m 2020 4 15 49 合龙段安装三维动画演示 合龙段安装 2020 4 15 50 XX大桥主桥中跨桥面系施工技术 2020 4 15 51 XX大桥中跨桥面系主要包括水平索 中跨桥面系梁和吊杆索3部分 水平索 预制平行钢丝索 长约761m 重达110t 索径为18cm 16根水平索 中跨桥面系梁 15个安装单元 其中最轻350t 最重500t 吊杆索 28对 112根永久吊杆 XX大桥主桥三维模型 概况 中跨桥面系施工 2020 4 15 52 结构特点 大跨度拱桥产生的水平推力达1万8千吨 所以在结构上设置了16根水平索以平衡水平推力 单根水平索的长度 重量及张拉力为同类型索的世界之最 提篮式钢箱拱桥不同于以往其它桥梁 给中跨桥面系梁的吊装带来很大的困难 在中跨拱肋合龙后 由原来的斜拉体系转换到系杆拱桥的受力体系 交叉施工多 施工控制要求高 水平索 中跨桥面系施工 2020 4 15 53 技术方案的确定 施工原则 水平索施工为中跨桥面系的施工主线 以满足桥面系施工过程中拱肋荷载变化而产生水平力差的平衡的要求 施工工艺 中跨桥面系的施工由水平索施工 桥面系梁安装及临时索拆除三个不同的工艺交替进行 水平索 桥面安装及临时塔拆除穿插进行 中跨桥面系施工 2020 4 15 54 施工步骤 猫道托梁安装 中跨桥面系施工 2020 4 15 55 猫道形成 中跨桥面系施工 施工步骤 2020 4 15 56 安装第一对水平索 中跨桥面系施工 施工步骤 2020 4 15 57 吊装第一块桥面板 中跨桥面系施工 施工步骤 2020 4 15 58 水平索 桥面穿插安装 中跨桥面系施工 施工步骤 2020 4 15 59 合龙段吊装 全桥合龙 中跨桥面系施工 施工步骤 2020 4 15 60 主体结构完成 中跨桥面系施工 施工步骤 2020 4 15 61 水平索施工概况 两个阶段 桥面以上8根 桥面内8根 安装步骤 放索 转换和张拉 下游水平索立面布置 中跨桥面系施工 2020 4 15 62 放索系统 分放索架 索盘和动力系统三部分组成 动力系统 主要依靠一台5吨卷扬机与索盘通过钢丝绳形成一封闭循环体系驱动放索盘 水平索放索系统 水平索索盘系统 中跨桥面系施工 2020 4 15 63 猫道方案 猫道功能 水平索施工通道及操作平台 在上下游水平索的中心位置分别架设2条猫道 每条猫道宽3m 长384m 悬挂托梁 6根 走道索 6根 扶手索 2根 猫道概况 中跨桥面系施工 2020 4 15 64 架设时用驳船牵引过江 然后用两岸的卷扬机提升 并与滑轮组系统相连 水面放索时需向海事局申请临时封航 为了减小对封航的影响 16根索分4次架设 每次4根 猫道索架设 猫道索水上施放 中跨桥面系施工 2020 4 15 65 在托梁 走道索和扶手索架设完成后 开始安装走道网片 防滑木条和U型框架 在走道系统完成后 再安装滚轮托架和轨道索 索上施工 猫道形成 猫道形成 中跨桥面系施工 2020 4 15 66 水平索张拉设备 水平索最大的张力在施工过程中将达到1650吨 需专门设计一套1700吨千斤顶张拉系统 新设备设计加工包括张拉杆 连接件和组合撑脚 撑脚采用二段组合 既满足1700吨千斤顶的要求 又能与现有的900吨千斤顶配套使用 水平索张拉千斤顶及撑脚 中跨桥面系施工 2020 4 15 67 水平索施工主要施工工艺 1 放索前先在浦西地面安装二台放索架 由桥面上克灵吊机提升 配哈夫吊点进锚箱 2 牵引时锚头应放在专用的小车上 用大直径的钢管间隔 牵引时在管子上滚动而不与桥面和猫道直接接触 3 锚头悬挂在轨道索上 用牵引系统牵引过江 牵引系统应确保有一定的张力 以控制水平索的垂度 中跨桥面系施工 水平索牵引过锚箱平台 2020 4 15 68 4 继续牵引 直至一端锚头戴上永久螺母 另一端用900吨千斤顶辅以探杆及钢绞线牵引系统牵引至戴上永久螺母 5 横移时 用手拉葫芦或小型千斤顶逐点将水平索提升至一定高度 再横移到托梁下的滚轮上 6 水平索安装到位后张拉 以平衡拱肋斜拉体系转换和桥面吊装所引起的水平力 水平索施工主要施工工艺 水平索过猫道 中跨桥面系施工 2020 4 15 69 中跨桥面系梁的安装 桥面的吊装由跨中向两侧按顺序对称进行 为尽量减少设备在拱圈上的行走距离和次数 经和设计商量并经计算后 将原先吊装过程中最多允许偏载一块桥面放宽至两块 利用Z7桥面一端支搁在纵向支座可以纵向滑移的结构特点 确定将Z6桥面系梁作为合龙段 中跨桥面板吊装 中跨桥面系施工 2020 4 15 70 吊机的基本结构 吊机基本结构 带行走锚固系统的固定底座部分 纵向倾角调节装置 包括底盘 调节门架等部件 吊机联动机构及提升系统 包括巴杆 变幅拉杆 吊钩 提升系统等部件 吊机的基本性能参数 自重 吨 最大吊重 吨 把杆变幅 拱上桥面吊机 中跨桥面系施工 2020 4 15 71 标准节段桥面的安装 标准节段桥面吊装流程为 吊机锚固就位 驳船抛锚定位 下放吊钩与桥面吊点连接 连续提升 完成吊杆连接 吊机卸载松钩 吊机移位 桥面标准段安装 中跨桥面系施工 2020 4 15 72 吊机行走至提升位置后定位锚固 吊机定位时预偏20cm左右 吊机安全准确地锚固于拱肋顶部后 根据每块桥面系梁的三维工况模拟 将吊机巴杆变幅至实际提升姿态 提升钢绞线与拱肋间隙控制在桥面系梁提升的任何时候都不小于30cm 吊机就位及锚固 中跨桥面系施工 标准节段桥面的安装 2020 4 15 73 运送桥面系梁的驳船开至吊机的正下方 抛八字锚精确就位在吊装位置水域 连接吊机吊钩与桥面吊点 并调节每个吊点至受力基本均匀 然后连续提升 提升过程中用测量仪器随时跟踪桥面提升状态 确保桥面水平 桥面起吊准备 中跨桥面系施工 标准节段桥面的安装 2020 4 15 74 当桥面系梁至猫道附近时暂时停止提升 将猫道平台割除 将吊杆下放一定长度 在猫道与桥面系梁接触前连接桥面吊杆 利用吊杆张拉千斤顶将桥面系梁逐步提升到位 桥面板吊装到位 中跨桥面系施工 标准节段桥面的安装 2020 4 15 75 Z7桥面成 凸 字形 边跨端通过竖向支座支承在中横梁上 并经伸缩缝与边跨桥面相接 主跨端由一对4根永久吊杆悬挂在拱圈上 梁体内设有阻尼器 横向限位等 构造复杂 形状独特 Z7桥面特殊段概况 7 段桥面在驳船上 中跨桥面系施工 2020 4 15 76 Z7桥面特殊段的安装 桥面吊机就位时向跨中预偏2500 桥面提升至高于就位高度5 10cm位置 安装预制好的辅助牛腿 连接主跨端永久吊杆 然后桥面吊机将荷载完全转移至辅助牛腿及永久吊杆上 利用主边跨侧5t卷扬机将桥面拖拉至设计位置 调整桥面轴线 标高至设计要求后 用4只50t千斤顶将桥面落架在中横梁永久支座上 再拆除辅助牛腿 7 段桥面吊装 中跨桥面系施工 2020 4 15 77 Z6合龙段的安装 本桥全桥设有两个合龙段 分别为浦东浦西的Z6桥面 确定合龙段长度是桥面安装的关键 根据合龙段长度确定合龙段切割余量 切割余量吊装前在加工厂预先割除 吊装时 用卷扬机将Z7桥面系梁临时向边跨拖拉20cm左右 增大合龙段吊装空间 待合龙段吊装就位后再将Z7桥面系梁拖拉复位 合龙段的吊装 中跨桥面系施工 2020 4 15 78 桥面线形调整 桥面线形调整是桥梁施工中的一个重要环节 桥面线形调整利用永久吊杆由跨中向两侧进行 由于张拉后的水平索与桥面线形相一致 水平索紧贴在桥面上 为减小水平索的影响 将调整段桥面系梁上的水平索临时顶空 让桥面系梁处于完全自由状态 调整过程中主要控制桥面的轴线 标高 相邻桥面系梁间的焊缝间隙及板边差 中跨桥面系施工 谢谢大家