工字型钢梁节段整体吊装实用工艺专利1012.docx

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工字型钢梁节段整体吊装实用工艺专利1012

发明创造的名称：

工字型钢梁节段整体吊装工艺

技术领域：

适用于工字型钢梁或者组合梁架设施工。

现有技术：

1、国外现状―――――未见同类型钢梁安装工艺

2、国内现状―――――未见同类型钢梁安装工艺

发明目的：

武汉二七长江大桥主桥为三塔双索面结合梁斜拉桥，跨径组成为90m＋160m＋616m＋616m＋160m＋90m=1732m，对应桥墩编号为1#～7#墩，其中I标段包含1#、2#、3#墩，3#桥墩为主塔。

桥面净宽29.5m，设双向2%横坡，纵坡不等。

钢主梁标准梁段长13.5m，由两根工字钢主梁、三根横梁及三根小纵梁组成。

横桥向两根工字钢主梁中心距为30.5m，斜拉索通过锚拉板与主梁锚固。

标准段钢混结合梁组成图见图1.1.2。

钢主梁标准横断面结构（以ZL22为例）及施工图片见图1.1.3、4。

I标段钢主梁划分为七种类型、35个梁段，塔区无索梁段（0#块）重量最大，为227.77t。

预制桥面板

图1.1.2标准段钢混结合梁组成图

图1.1.3钢主梁标准横断面结构图

锚拉板

索导管

横梁

小纵梁

工字钢主梁

图1.1.4钢主梁标准梁段施工图

发明内容：

1、梁段整体吊装

a、梁段整体吊装优势

边跨合龙后，结合梁吊装进入单悬拼施工阶段。

为加快施工进度，对结合梁吊装过程工序逐个进行分析，发现结合梁高强螺栓拼装环节可优化，从而节省施工时间。

根据对双悬拼施工阶段实际情况的分析，采用桥面吊机吊装结合梁主纵梁、横梁以及其余构件，每个构件吊装到位后均要等到高强螺栓初拧后方能松钩进行下一构件吊装，吊装一个节段平均需1.5—2天，方能进行斜拉索安装施工。

而采用梁段整体吊装的施工工艺，结合梁可以预先拼装成整体，采用大型浮吊整体吊装，空中对接时只需进行两边主梁接头高强螺栓安装，且两主梁可同步进行高强螺栓安装，预计0.5天即可完成一节梁段安装，每片梁可至少节省1天工期。

并且梁段提前预先拼装，减少空中高强螺栓安装时间，降低了施工对天气的依赖性，尤其是大风天气影响，减少了雨季对高强螺栓施拧影响，并提高了高强螺栓施拧质量。

因此该整体吊装工艺不仅减少了高空作业时间，也降低施工风险。

b、梁段整体吊装施工方法

首先在3#墩下拉墩平台上搭设拼装托架平台，找平并加固。

在托架上测量放样梁段边主梁位置，进行梁段拼装施工。

在高强螺栓安装前，需将梁段进行预拼装，用紧固螺栓定位，经测量验收后，方可进行高强螺栓施工。

第一片梁拼装完成后，1200t起重船整体起吊安装，继续拼装下一梁段。

钢梁吊装精度要求：

吊装时必须对准高强螺栓孔，才可以安装高强螺栓。

螺栓孔直径33mm，螺栓直径30mm；先用冲钉将孔群对位，因此必须吊装过程中，将孔位控制在1～2cm内，才可以施打冲钉。

因此对浮吊的吊装稳定性及精确对位要求较高。

图3.3.36钢梁陆上组拼施工图

图3.3.37单悬臂钢梁整体吊装施工图

2、吊装工艺

总体施工工艺见流程图图2。

斜拉索安装

图2梁段吊装施工流程图

施工方法

3.1结合梁拼装

结合梁构件由武船重工通过驳船运至施工现场，采用现场80t起重船进行梁段拼装，每次预拼一榀梁。

首先在3#墩下拉墩平台上搭设托架，找平并加固。

在托架上进行钢梁拼装施工，见图3。

第一榀梁拼装完成后，用1200t起重船起吊安装；80t浮吊在拼装平台进行第二榀梁拼装。

图3下拉墩钢梁拼装布置图

3.2钢梁整体吊装

3.2.1设备选择

1）起重船选型

根据塔区梁段的起吊重量、吊幅、吊高及吊装现场的自然条件进行综合分析后，采用“镇航工818”1200t起重船实施吊装工作。

“镇航工818”起重船主要性能见表2，船型见图4。

说明:

1、船体尺寸：

86m×28m×6.3m

2、最大起重能力：

主钩两对：

600t×2=1200t

副钩两对：

200t×2=400t

图4镇航工818起重船图片及起重性能示意图

镇航工818起重性能参数表表2

主钩参数

副钩参数

角度

主钩高度（m）

主钩吊重（t）

主钩跨度（m）

副钩高度（m）

副钩吊重（t）

副钩跨度（m）

60

55

1200

26.7

61.0

400

31.2

50

47.6

722

36.0

53.0

300

41.2

40

39

422

44.0

43.7

150

49.2

30

29

150

51.0

33

80

56.2

25t卷扬机：

6台

单根锚绳：

1000m

霍尔锚：

10t/2只、8t/2只、7t/1只

备注

1.主钩两对600*2=1200t,副钩两对200*2=400t，扒杆底1.2m，吊1200t时干舷3m，船型86*28*6.3m,主钩钩头长4.1m，副钩钩头长3.3m,主钩间距3.8m，副钩间距4.5m。

2.表中起吊高度为钩头以下至甲板的距离。

2）起重能力富裕量计算

①侧面取梁

梁段ZL34前端顶面标高为+58.84m，最大重量140t。

起重船起吊能力富裕量检算水位按+17.5m，起吊高度h=58.84-17.5+0.5=41.85m。

吊装工况示意见图5。

图5梁段吊装示意图

起重船吊臂倾斜角度为60°时，主钩吊重为2×600t，副钩吊重为2×200t，起吊高度（水面以上）：

（55+3）=58m>41.85m。

当钢梁吊离至梁顶距离水面41.85m高度（超高起吊0.5m）时，钢梁边缘至浮吊扒杆边缘的富裕宽度为b=7.85m。

起重船满足施工要求。

3.2.2钢梁起吊

1）起重船平面布置

起重船停靠在拼梁处江侧，抛锚定位，然后四点起吊，起重船抛锚布置图见图6。

图6镇航工818抛锚示意图

2）钢梁起吊

钢梁通过起重船2个副钩、2个主钩四点起吊至江侧已拼钢主梁处，再起钩，进行梁段初定位，等待作业指令。

3.2.3钢梁安装

钢梁采用四点吊，吊点布置的前端和后端横梁上，与浮吊四个吊钩连接，可进行每个吊点高程调节。

钢梁吊点布置见图7。

图7钢梁吊点布置图

待安装梁段初步定位完成后，开始缓慢移船，将待安装梁段主纵梁拼接板插入到已安梁段，并用5t倒链进行微调。

当主纵梁端头到位后，通过4个吊钩来调整梁段横向以及纵向坡度，并用顶部倒链收紧，待坡度调整快到位时，用小一号冲钉临时施打，将主纵梁固定，待孔位基本到位后，将小冲钉及时替换为精确定位冲钉，冲钉施打50%后（应分部均匀，尤其是边角区域），开始进行高强螺栓施工，高强螺栓终拧完成后开始松钩退船，做下一梁段吊装准备。

注意事项：

1）在主纵梁高强螺栓施拧前，对钢梁前端轴线进行观测，若有偏差，采用浮吊调节。

2）若吊装过程中，待安装钢梁腹板与已安装腹板难以精确对位，可采用临时高栓进行施拧连接，调整偏差。

3）在吊装节段钢梁前，主纵梁的节点板已临时固定在吊装梁段，可起到上下、左右限位作用，但在对位时应确保浮吊移动缓慢，不得因船舶上下摆动或移动过猛而造成节点板损坏。

4）对于大风天气，若节段钢梁难以稳定，应禁止起吊，避免钢梁受损。

具体施工步骤见下图9。

步骤一：

步骤二：

步骤三：

图9钢梁拼装示意图

吊装工艺有两种：

1、采用纵向吊装工艺

纵向吊装船体是横向长江上，可满足四点吊装，调坡能力强；但受合龙口宽度影响，安装最后几个节段无法满足吊装要求。

2、采用横向（侧向）吊装工艺

横向（侧向）吊装工艺受梁宽影响对浮吊吊高要求较高，而且须采用双钩吊装才能满足调坡要求。

整体吊装优点：

1、该整体吊装工艺减少了桥面吊机对主梁结构内力控制影响；

2、该工艺实现了整节段拼装，在高强螺栓连接工字梁领域采用桥面吊机散拼安装的传统工艺上，进行了大胆创新；

3、传统工艺采用桥面吊机散拼安装工字型钢梁，在6级大风天气下，吊装无法进行，雨季天气下，高强螺栓安装也不能施工；而采用散拼安装工字梁时，受高空作业影响，速度缓慢，一个节段至少需要1.5d时间，因此受天气影响较大。

整节段吊装工艺，可提前在胎架上进行节段拼装，整体安装节段，安装速度快，一般5～6h就可以完成，减少了不利天气影响，节约了工期；

4、浮吊整节段安装钢梁，一般采用钢箱梁结构或者整跨钢结构桥梁，而工字梁节段安装未有报道；

5、浮吊整节段安装工艺，对浮吊选择要求较高，不仅要满足吊幅要求，而且要满足安装过程中的调坡能力，另外还有在长江或者海域动水条件下船体的稳定性，以满足施拧高强螺栓；

6、对于水文条件比较好，即水位上下波动不大或均匀波动时，可采用双节段以上吊装工艺，但浮吊必须长时间持力，以满足钢梁连接和斜拉索安装时间。