钢箱梁斜拉桥中跨合龙施工方案(借鉴学习)

文摘   2024-10-28 20:05   广西  

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一、工程概况

大桥主桥设计为86+229+636+229+86=1266m的五跨连续半漂浮体系双塔双索面钢箱梁斜拉桥。桥梁效果图如下图所示:

桥面按双向四车道布置,两外侧各设2m人行道,总宽度33.5m;桥面最大纵坡为2.5%,主跨处于R=12000m的凸形竖曲线上,桥面双向横坡为2%。
主桥钢箱梁采用全焊扁平流线形结构,全桥钢箱梁共87个节段,其中中跨合龙梁段编号为ZL,梁长10.0m,梁宽33.5m,梁高3.5m,设计重量为164.3t。

二、气象条件

根据现场实际施工进度推测(截止11月1日,21#墩18号梁段吊装完毕,22#墩19号梁吊装完毕),中跨合龙的施工时间预计11月8日~13日。

查阅本地区基本气候和浪头观测站30年的资料统计,中跨合龙时的气象条件表现为:(1)温度:十一月平均温度2.7℃,平均最高温度 7.7℃,平均最低温度-1.2℃。极端最高温度13℃,极端最低气温-5℃。(2)风况:年平均风速3.2m/s。

三、计算分析

1、中跨合龙前主桥双塔钢箱梁所处状况(计算分析条件)
①、过渡墩合龙完毕,施加的主梁永久配重不少于1/2(监控单位要求);

②、次边跨临时支墩已解除,所有临时支架已脱空或拆除;
③、主塔墩竖向支座和侧向支座、辅助墩拉压支座、过渡墩竖向支座均已起作用;
④、临时固结措施:主塔墩竖向(4处)、横向(4处)和纵向(4处)临时固结;
⑤、斜拉索按监控指令的控制高程和索力施工完成。

模型建立

2、温差影响

表1、整体升降温对合龙口宽度的影响

3、选择方案

单侧桥面吊机起吊(模拟压重、实际吊装)+温度配切法+精确控制合龙单缝的方法。

4、选择合龙方案理由

1)单侧起吊:
1、标段划分;
2、桥面吊机满足单侧起吊要求。
3、索力调整、塔偏、支座均符合要求。
4、模拟压重,得知结构形态,提前调整。
2)温度配切:
1、消除已安装梁段的制造误差和拼接的累积误差。
2、温度修正,结构线型更准确。
3)合龙单缝:
1、一端固结,一端滑动,调整合龙口宽度。
2、一侧按标准梁段匹配焊接,方便快捷。
3、利用锁定装置,焊缝不受外界因素影响。

5、斜拉索索力计算

表2、中跨合龙前,18/19号斜拉索索力控制

索力值、伸长量均在容许范围内,塔端张拉千斤顶650T,满足施工要求。

表3、J19斜拉索索力及起吊合龙段对合龙口标高的影响

合龙口两侧梁段标高通过索力调整可以达到目标值要求。

6、合龙段起吊时合龙口两侧的理论坐标(设计基准温度15℃)

根据理论计算结果,合龙段起吊后,合龙口两侧主梁的转角位移基本为零。即:在理论状态下,合龙段按照制造线的折角形进行拼装。

7、主梁支座计算

表5、中跨合龙前,各支座反力及摩擦力

合龙时,所有支座均处于受压状态。

8、在22#墩索塔横梁处顶推主梁计算

表6、主墩处顶推主梁对合龙口宽度的影响

在22#墩索塔横梁处顶推主梁,向边、中跨施加相同的顶推力,合龙口产生的位移相等。

9、合龙口纵向临时锁定结构的温度内力

表7、 纵向临时锁定结构的温度内力

合龙段匹配完毕、合龙口纵向临时锁定、塔梁固结纵向约束释放后,温度变化引起的内力。

四、施工方案

步骤一、边跨合龙结束,主梁永久配重完成, ZJ19、CJ19梁段架设调索至合龙状态,中方侧桥面吊机不动,朝方桥面吊机更换吊具后前移。

桥面吊机站位

步骤二、单侧桥面吊机起吊未配切合龙段。

单侧桥面吊机模拟压重示意图

步骤三、根据监控指令(见表3)调整索力,当ZJ19、CJ19两梁段的相对位置(高程、轴线、扭曲)满足要求后进行临时锁定。

一侧固定:桁架与钢箱梁上的垫板满焊焊接;另一侧纵桥向滑动:焊接止档板防止桁架左右晃动,纵桥向可以自由滑动。(温度变化,热胀冷缩)。

合龙口宽度测点布置在ZJ19、CJ19两个梁段的前端,顶板测点布置在距离主梁合龙口端头80cm,底板测点布置在距离主梁合龙口端头40cm。每侧悬臂端的顶板5个测点(主梁中线1个,纵隔板处2个,边腹板处2个)、底板5个测点(主梁中线1个,纵隔板处2个,边腹板处2个) ,共十个测点。

顶板测点平面图

底板测点平面图

调整合龙口两侧高程至目标值,进行36小时合龙口连续观测,观测内容为合龙口长度、合龙口标高、里程和轴线偏位,同时记录钢箱梁和大气温度。测试频率为6:00~18:00为2h/次,19:00~次日6:00为1h/次。

测量合龙口宽度的钢卷尺要经过标定,钢尺前端采用拉力计,每次测量时采用相同拉力,确保测量数据的精确度。

步骤四、由观测数据,计算出合龙段长度。将未配切梁段下放至运梁船,GJG合同段进行配切(温度修正)。

步骤五、纵向顶推装置,顶推量的考虑:1、合龙口间距及合龙段长度随温度变化;2、顶底板温差对顶底板的长度的影响;3、单侧桥面吊机起吊预留量、合龙缝精匹配所需的距离。

最终拟定顶推量为±150mm。根据表5和表6计算数据,顶推最大距离15cm时顶推力为:1023+1065=2088KN

顶推装置设两个方向顶推,在22#主塔下横梁设置,具体在上、下游支承垫石的中方侧和朝方侧,共计四处。该装置由千斤顶、反力牛腿组成,4台250T油压千斤顶,反力牛腿与钢箱梁底焊接,设置在钢箱梁的纵、横隔板交叉处。

江侧两台千斤顶收缩,岸侧台千斤顶顶伸实现合龙口距离增大;反之,岸侧两台千斤顶收缩,江侧两台千斤顶顶伸实现合龙口的间距缩小。

步骤六、1)利用纵向顶推装置使合龙口间距离增大150mm(顶推时设限位装置),防止千斤顶回油而产生变化。

2)配切好的钢箱梁利用船只运输到合龙段正下方,桥面吊机按正常标准梁段起吊、匹配、焊接。

利用顶推装置增大合龙口距离,起吊合龙块就位,与朝方侧钢箱梁(CJ19)按标准梁段拼装焊接。

步骤七、利用顶推装置将朝方侧钢箱梁整体回移,与中方侧钢箱梁(ZJ19)精匹配。

1)合龙前提前2~3个梁段,根据全桥联测情况对钢箱梁线型及平面偏差进行适当修正,以保证合龙段顺利安装。

2)合龙段与ZJ19梁段(合龙缝处)高程差通过调整索力予以调整(见表2),微调整时可利用两侧2台汽车吊灵活走动进行调整。

3)合龙缝处平面位置的轴线偏差通过梁顶面斜向交叉的手拉葫芦予以调整。

4)合龙缝的宽度大小偏位通过纵向顶推装置进行调整。

5)中跨合龙前的线形调整主要根据监控指令提供索力进行调整。

步骤八、待合龙缝精确调整满足设计要求后,利用合龙缝锁定装置将合龙缝锁定。锁定合龙缝,解除中方侧临时固结、朝方侧顶推装置。

合龙口焊缝锁定装置布置在合龙段、CA19梁段顶板及底板的对应位置,上下游、顶底板各两处,共计四处。

锁定装置由锚座、拉结精轧螺纹钢及两锚座间的垫塞钢板组成。合龙缝在焊接过程中,梁段间由于温度变化或风力所产生的纵向、横向及水平方向的各种应力,拉力、剪力通过预拉的精轧螺纹钢和螺纹钢本身予以抵消,其压力通过垫塞钢板直接传递与于焊缝以外的钢箱梁上(力值见表7),与合龙缝本身无直接关系,因此合龙缝的焊缝在焊接施工时,完全处于无应力状态进行。

步骤九、当合龙缝锁定装置安装结束后,对全桥线型进行检测,满足要求后,GJG合同段人员按正常梁段焊接方式焊接。

主桥完成合龙

五、施工组织

1、人员组织

1)施工总指挥:1人

2)现场管理人员:技术员4人,质检员2人。

3)钢梁安装施工人员:桥面吊机司机2人,指挥人员2人,安装人员12人,电工1人。

4)解除临时固结人员:6人。

5)下横梁顶推人员:4人

6)钢梁焊接施工人员:若干。

2、机具设备

六、安全保障

1、严格按照海事部门制定的水上交通安全管理规定布置施工水域,在有关部门发布航标后,按照经过批准的施工水域进行施工。

2、水上作业人员须穿救生衣,高空作业人员须系安全带,现场施工人员须戴安全帽,无关人员不得进入施工现场。

3、设置灯光信号及航行标志,密切注意水位、流速、天气等变化,及早采取应急措施。

4、机械设备应有安全装置,所有机械操作手和现场吊装人员必须严格遵守有关安全操作规程。

5、钢箱梁吊装前由专人全面检查,杜绝安全隐患,起吊时梁段下方严禁站人。钢箱梁起吊过程中,操作人员应严格按要求施工,听从指挥,步骤统一。

6、强化安全教育与训练,定期进行安全宣传和教育,使每一位施工人员牢固树立安全意识。

7、顶推时,专人进行观测朝方侧1/2梁段顶开、复位的过程,如发现异常,立即停止。

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