大跨径预制箱型拱桥无支架缆索吊装方案

一、 概述:

某高速公路1-150米箱形拱桥为主拱净跨150米的无铰箱型板拱,净矢跨比F/L=1/6,拱轴系数m=1.543,等截面悬链线拱。

拱圈由12肋拱箱组成,每肋有7个吊装段组成,预制拱箱高为2.3米,宽为1.78米。

拱箱采用无支架缆索吊装施工方法,先预制成开口箱,安装成拱后再现浇拱箱顶板和安装拱上结构。

拱箱预制场设在锁龙寺岸,预制场上设置一套80吨双龙门,以满足拱箱在预制场的吊运和堆放。

二、 缆索吊装系统

(一)缆索索跨

吊装跨度为L0=273.5米,两岸塔架均设于两岸桥台台尾,起点岸塔架中心桩号为K97+301.7,塔架基础顶面标高为1121.799,止点岸塔架中心桩号为K97+577.2,塔架基础顶面标高为1113.529。两岸塔顶高差△H= 27厘米(起点岸高),起点岸塔高31.31米,止点岸塔高为39.31米,起点岸后拉索水平夹角为14°17′9″,止点岸后拉索水平夹角为19°30′16″。

(二)主索

1、设一组可移动式主索由5φ52.0mm(6×37+1)麻蕊钢绳组成,公称抗拉强度170kg/mm2,单根钢绳破断拉力为139.67吨,钢绳安装垂度f0=14.395米,垂跨比1/19。

2、吊装重量的确定

拱箱最重Pmax=62.6吨,其设计吊装计算重量为:Pmax=(62.6+1.0+6)×1.2=84吨(1.0吨为施工人员及机具荷载,6吨为吊具重及拱箱预制超重,1.2为冲击系数)。

3、主索垂度:计算缆索系统重索垂度为fmax=25.580米,最大张力为232.9吨,安全系数K=3.0。

4、起重索用∮19.5mm钢绳穿12线用8吨卷扬机作动力,牵引力4.519T,起重索安全系数大于[5],牵引索用∮19.5mm钢绳穿4线,安全系数大于[5]。

(三)索塔

1、两岸均采用M型万能杆件拼装成三柱式门式索塔,塔架横向宽26米,塔架杆件总用量为390吨。加上塔脚塔头及分配梁、索鞍等共重450吨。

2、为克服塔顶较大的水平力,在塔顶设置了前后风缆,前风缆分别锚固于两岸主拱台上横墙顶前缘处,后风缆锚固于两岸主锚上。

3、由于座滑轮采用移动式,为克服索力产生的横向水平分力,塔架每侧设置了6φ19.5mm的横向风缆。

(四)主锚锭

1、两岸均采用桩式锚锭,每岸设4根φ160厘米锚桩,全桥8根,每根锚桩按140吨拉力设计,锚桩砼为C30。

2、严格按设计要求在每根锚桩上布置钢绳,控制每根锚桩受力均匀且不超过140吨的设计控制力。

(五)、 扣索

1、扣索布置

每岸设3道扣索。起点岸I扣扣索最大张力为51.78吨,止点岸I扣扣索最大张力为54.54吨,两岸I扣扣索均采用2∮47.5mm钢绳,通过主拱台上横墙顶进入两岸扣索锚桩上锚固。起点岸II扣扣索最大张力为69.5吨,止点岸II扣扣索最大张力为65.28吨,两岸II扣扣索均选用2∮47.5mm钢绳。起点岸III扣扣索最大张力为115.77吨,止点岸III扣扣索最大张力为105.35吨,两岸III道扣索均选用4∮47.5mm钢绳穿12线滑车组收扣,通过两岸塔顶索鞍进入两岸主锚桩锚固。

2、 扣索前端通过拉板和连接H板与拱箱连接。

3、 扣索收紧

每根扣索设置一组滑车组,根据各道扣索力大小,确定每组滑车组穿12线。卷扬机:每组扣索设置二台卷扬机,用于收紧扣索滑车组,调整拱箱达到施工所需要的标高。

(六)、 拱箱风缆索

1、拱箱风缆布置

一肋拱箱上下游各设置拱箱风缆6组,每道风缆均用φ19.5mm钢绳穿2线,原则上要求风缆水平面投影与桥轴线夹角α=50°,风缆水平倾角保持在30°左右,但实际施工时可根据地形情况作适当调整。

2、风缆用10吨单门开口滑车倒向,每组风缆初张力控制在4吨左右,以保证拱肋在施工时的横向稳定。

3、风缆利用链滑车收紧调整拱箱位于轴线上。

三、吊装前的准备

跨度150米开口箱吊装难度大,时间紧,加之正值风季,更增加施工难度。在吊装前应做好充分的准备工作。

(一)吊装方案的拟定、设备的检查和维修。

主索跑车的拆除检查和维修。

卷扬机的检查和维修。

滑车和滑车组清洗和新购。

对讲机的检修和添置。

刹尖板的加工。

其它设备的准备和购置。

(二)两岸引桥T梁安装

(三)拱箱预制场预制好的拱箱按吊装顺序堆码好。

(四)拱箱纵移轨道辅设。

(五)吊装系统的布置检查(包括拱箱出台的横移,拱箱吊点拉板加工等)。

(六)吊装观测的准备

1、 拱箱中轴线设置。

2、 塔架纵、横轴线位移观测点设置。

3、 锚桩观测点设置。

4、 两岸水准点设置。

(七)吊装作业班组人员的安排。

1、后台作业组:根据吊装顺序负责从预制场通过纵移平车运往前台。

2、前台安装作业组。负责每吊段拱箱安装,高空挂扣索和风缆,主索横移等工作。

3、风缆作业组:两岸布置收紧风缆索。

4、扣索作业组:两岸陆地布置收紧扣索。

四、拱箱安装顺序

根据现场的情况,拟定如下吊装顺序:止点岸-起点岸

五、 拱箱吊装工艺

(一)先安装起点岸第I段拱箱,利用放在预制场纵移平车的第一段拱箱通过纵移轨道徐徐进入塔架前索跨内,挂好主起吊滑车组,利用滑车组对拱箱提升离开平车,将拱箱运输到止点岸就位,挂好上、下游风缆(2φ19.5mm纲绳)调整拱箱轴线标高,扣好第一道扣索,放松前、后起吊滑车组,调整I段拱箱前端留20厘米施工预抬高值。同样按上述方法安装起点岸第I段拱箱。

(二)两岸第II段拱箱安装,按上述方法,先吊运起点岸第II段拱箱就位,上好接头螺栓,并上好扣索和风缆,调整好II段轴线和上端标高,施松起吊滑车组,调整II段拱箱前端留30厘米施工预抬高值。同样按上述方法安装止点岸第II段拱箱。

(三)第III段拱箱安装,按7.2方法先安装起点第III段,再安装止点第三段拱箱,调整III段拱箱前端留30厘米预拱度,以满足拱顶段合拢的需要。

(四)拱顶段的安装

按上述方法吊运拱顶段到跨中位置进行安装,在安装前直接丈量安装缺口,并检查调整I、II、III段接头标高,采用”先高后低”原则,利用风缆调整各接头处的轴线头。拱顶段先就位一端,并上好节头螺栓,暂不拧紧螺栓,这时两岸对称徐徐放松扣索和起吊滑车组,当另一端节头到位后,上好另一端螺栓。这时七段拱箱在两岸6道扣索和两组起吊滑车组共同受力作用下,拱箱处于多铰状态,只要稍动,各个扣索和滑车组的受力都有变化,此时要缓慢放松各道扣索和起吊滑车组的受力,以调整安装拱箱的拱轴线符合设计拱轴线。当拱箱底板各接头顶紧且各节头标高调整好后,敲紧顶板接头处刹尖板,再将起吊索和扣索索力放松至70%左右。保证在温差降低时,不再把拱箱提起为度。

(五)拱箱刹尖、焊接:为保证拱箱的整体稳定,当一肋拱箱合拢后,焊接底顶板连接钢板和接头钢筋。

(六)按照上属方法安装其他拱肋,当两肋拱箱完成后,可不用重新挂风缆,利用安好的拱箱风缆代替。

六、 安全保障

主拱箱安装是该桥的关键施工环节,其安全质量工作应放在第一位。

(一)成立安全、质量小组

建立以项目经理为核心的安全、质量小组,项目总工程师主管,安全、质检部门实施,全员参与并完善各种配套制度和措施,形成完善、有效的安全质量保证体系,对吊装主拱实行全员、全程控制从组织和体系上保证安全质量目标的实现。

(二)从组织机构保证

1、建立主拱吊装组织机构,并作出明确分工(见吊装组织机构框图)。

a 总指挥全面负责吊装过程的总体安排。

b 副总指挥分别负责吊装过程的技术和人员的安排调度。

c 起重指挥负责对现场拱箱从拱箱后台运输、出台到拱箱扣挂、收风缆、合拢等全过程操作的指挥,包括检查各吊具及缆索吊机系统的使用情况。

d 观测组负责提供缆索吊装系统和拱箱各观测点的变化情况,供指挥人员提供参考和决策依据,要求及时准确。

e 安全、保卫组负责对现场所有吊装系统的保护,防止缆索系统遭受人为破坏。因此在锚桩、风缆和卷扬机区等几个关键地方设专人昼夜值班守护。同时及时检查操作人员的安全操作情况,发现问题及时纠正。

f 协调组负责对内对外协调,保证吊装作业正常进行。

g 后勤服务组负责搞好后勤服务保障。保证材料、机具提供、及时抢修和检查机械故障,保证吊装顺利进行。作好资金保障,搞好食堂工作,尽量提高服务质量,满足职工要求。

(三)、从技术上保证

1、缆索吊装系统主要部分:索、塔、锚均经过精确计算。根据各部受力情况作出详细的设计、各结构的安全系统均能满足规范要求。要求各连接部份必须与吊装系统相匹配。

2、召开技术交底会让所有操作人员了解设计和在吊装时的各阶段受力情况,让操作人员了解各部操作细节,做好心中有数,不肓目蛮干。

3、制定详细的技术和操作规程,让操作人员有章可循,以确保施工安全。

4、严格设置塔架风缆,拱箱风缆各锚固点选好位置,作好锚固工作,以保证拱箱在施工中的安全。

5、加强对缆索系统的跟踪观测,及时掌握塔架、锚碇及拱肋变位情况,担出指导性意见,保证整个吊装过程的安全。

(四)从安全制度上保证,要保证安全施工,还必须建立安全操作规程,做到有章可循。

1、 符合操作规定,身体不合适者不能上岗。

2、每个岗位人员相对固定,做到人员分工和责任清楚,操作人员不得擅自离岗或交他人代替操作施工机械。

3、进入施工现场必须戴好安全帽,高空作业系好安全带,穿好防滑鞋。

4、用电设施必须设漏电保护器,设专入值班维护。

5、严禁酒后上班。

6、每天定时检查吊装系统设施,发现问题及时解决。

7、定时、定期对卷扬机等机械设施检查,按操作规程办法。

8、工作要做到一丝不苟,注意力高度集中,特别指挥人员和卷扬机操作手,不可有丝毫放松和麻痹思想,每天及时将对讲机充电,保证通讯畅通无误。

9、 每日例行检查,安全检查以查思想,查安全隐患为主。

来源:谭谈人生

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