跨江大桥连续钢桁梁双悬臂合龙专项施工组织设计Word文档格式.docx
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2、计算假定
（1）采用Midas2006软件进行计算，计算模型中钢桁杆件均按梁单元模拟；
索采用只受拉索单元模拟；
桥面板按梁格法进行等效模拟；
（2）计算中永久支座均按刚性考虑；
未考虑各支点由于地质情况引起的支点沉降；
（3）计算模型中吊索塔架与主体结构铰接，并假定第一层索挂设前吊索塔架处于竖直状态；
（4）计算中新安装的单元考虑其由于已安装单元转角引起的初始位移；
（5）结构节点坐标采用拱度图（图号为03120-04-6103）的表
（二）的坐标值，通过施加温度荷载来考虑杆件的伸长缩短，以反映预拱度的影响；
（6）荷载组合：
本安装计算主要是为了实现钢梁顺利合龙，控制施工施工过程中的变形、索力及各个支座反力。
因此荷载组合按正常施工状态进行，其他非正常施工状态的验算另见相应报告。
荷载组合:
杆件自重+架梁吊机自重+运梁道荷载+安装平台荷载+上弦走道荷载+索力
3、计算参数
（1）几何参数：
主体结构及施工临时结构构件的几何参数按设计图纸取值。
（2）材料参数：
主体结构和吊索塔架的弹性模量为206GPa，吊索的初始弹模为195GPa。
（3）荷载参数
由于一些板件，如节点板、横隔板等，其重量在杆系计算模型中不易模拟，本工程通过对结构杆系模型自重乘上自重系数来反映。
表1自重系数计算表
杆件自重系数
中桁
边桁
平联、横联
桥面板
吊杆
平弦部分
1.34
1.24
1.00
-
桁拱部分
1.29
1.06
注：
以上自重系数为设计图纸B版的《主桥平弦部分钢料数量统计表》、《主桥拱桁部分钢料数量统计表》中各项杆件重量与本计算模型中的对应杆件重量之比。
表2钢梁架设临时施工荷载
序
号
作用荷载
荷载值
加载位置
备注
1
60t架梁吊机
740kN/桁
单个集中力，
滞后钢梁前端一个节间加载
60t架梁吊机自重:
220t
2
70t架梁吊机
1100kN/桁
70t架梁吊机自重:
330t
3
运梁道
4kN/m
桥面半幅加载
4
安装平台
6.3kN/m
在距前端4个
节间范围内的下弦加载
5
192m跨
合龙段自重
中桁：
447kN/桁，
弯矩2682kN*m/桁
边桁：
409kN/桁，
弯矩2454kN*m/桁
集中力，
5/9#墩钢梁前端
包括下弦、斜杆、上弦
6
拱合龙段自重
350kN/桁，
弯矩2100kN*m/桁
7#墩钢梁前端
7
上弦人行走道
1.0kN/m
两个边桁上弦
（4）其它计算参数按相应规范取值。
图4计算模型示意
4、合龙计算结果
4.1192m跨合龙前工况（5/9＃墩侧已含有合龙段的自重）
4.1.1北岸192m跨合龙方案
图5北岸192m跨合龙方案
此方案中，合龙段利用浮吊安装，4#墩上钢梁往3#墩悬臂4节间。
此时的计算结果如表3所示。
表3北岸192m跨合龙前状态计算结果
计算结果
前端位移（mm）
反力（kN）
应力（MPa）
项目
上弦
△X
△Z
下弦
4#
墩
5#
最大
应力
92
-487
-53
7256
17949
拉应力/171
压应力/-111
11926
18640
6#
托架立柱
R1
R2
53
188
17
25829
2385
11238
拉应力/58
压应力/-61
27320
2543
11630
上表中，x为顺桥向位移，以向7#墩中心方向为正；
z为竖向位移，以向上为正；
△X、△Z是相对于拱度图（图号为03120-04-6103）表
（二）坐标的位移值；
边桁指的是下游侧边桁；
表中所述的应力为钢梁杆件名义应力，内力和应力以受拉为正，受压为负；
支座反力以受压为正，受拉为负。
以下同。
本合龙方案采用4#、5#墩侧钢梁顶落与纵移，6#墩侧梁钢梁不动的原则。
由以上位移结果，计算得到各个支座的顶落量及纵移量：
4#墩：
落梁633mm，
5#墩：
起顶103mm，钢梁整体往6#墩方向纵移74mm。
4.1.3南岸192m跨合龙
图6南岸192m跨合龙方案
此方案中，合龙段利用架梁吊机安装，此时的计算结果如表4所示。
南岸192m跨的合龙采用10#、9#墩侧钢梁顶落与纵移，8#墩侧梁钢梁不动的原则。
10#墩：
落梁676mm，
9#墩：
起顶110mm，钢梁整体往8#墩方向纵移61mm。
表4南岸192m跨合龙前状态计算结果
10#
9#
112
-516
-39
2582
20964
拉应力/182
压应力/-124
5461
21866
8#
4.2336m主拱合龙前工况
192m跨合龙后，6、7、8#墩上钢梁继续悬臂架设，至悬臂8个节间时，挂设张拉第一层拉索。
图7主拱合龙方案
第一层索张拉后，6、7、8#墩上钢梁继续悬臂架设，当6/8#墩钢梁悬臂至11个节间，7#墩钢梁每侧悬臂至10个节间时，挂设张拉第二层拉索。
第二层索张拉后，6、7、8#墩上钢梁继续悬臂架设，当6/8#墩钢梁悬臂至13个节间，7#墩钢梁每侧悬臂至12个节间（第12节间的系杆及桥面板后装）时，在7#墩钢梁前端安装拱合龙段杆件，挂设张拉6、7、8#墩顶第三层索，然后通过依次补张拉7#墩第二、第三层水平索来调整合龙口竖向位移及转角，通过6/8#墩侧钢梁向7#墩纵移198mm来调整合龙口水平距离。
当合龙口位移达到精度要求后，依次合龙下弦、上弦及斜杆。
表6施工过程中索力变化及索的安全系数
工况索力
6/8#墩斜索索力（kN）
7#墩平索索力（kN）
索1前
索1后
索2前
索2后
索3前
索3后
平索1
平索2
平索3
第一层索张拉
7486
7158
-
-
13134
第二层索张拉前
11024
10551
15668
第二层索张拉
7369
7055
9817
10070
11899
12861
第三层索张拉前
8649
9148
12925
12460
13920
15639
第三层索张拉
5729
5334
7651
7966
13941
14379
10313
11229
14830
7#墩第二层索补张拉
9328
15729
13793
7#墩第三层索补张拉
8863
15139
15688
最大索力
吊索截面
4x109φ7
4x127φ7
4x151φ7
高强钢丝强度
1770MPa
破断拉力（kN/每桁）
29699
34604
41143
索安全系数
2.69
2.81
2.68
2.78
2.95
2.86
2.63
2.62
4.3系杆合龙
待南北主拱完成合龙后，解除6/8#墩的纵向约束和7#墩墩旁托架顶节与钢梁的连接，安装7#墩侧钢梁后装的一节间系杆和桥面板，此时，两主跨系杆合龙口均比理论长度短149mm，逐步释放三个主墩第三层吊索索力后，系杆合龙口张开到理论长度，合龙系杆，完成全桥合龙。
四、合龙措施
1、192m跨合龙措施
192m跨合龙前，5/9#墩钢梁悬臂7个节间，6/8#钢梁192m跨侧悬臂7个节间，主跨侧悬臂6个节间，合龙段钢梁杆件安装于5/9#墩侧钢梁，此时梁端挠度达到最大。
⑴通过调整边跨钢梁前、后支点高差来满足合龙口挠度及转角要求。
前方支点（5#、9#墩）是在垫石上摆放正式支座作为钢梁的承力支点，后方支点（4#、10#）则是在垫石基座上摆放临时支座作为钢梁的承力支点。
合龙时，5#/9#墩顶钢梁顶升，4#/10#墩顶钢梁顶落，从而消除合龙口的转角和竖向位移差。
⑵合龙前详细测量合龙口两侧钢梁的纵横竖偏移及转角和温差、日照影响，根据测量资料认真分析研究调整方法与步骤。
一般先贯通主桁中线，再调整纵向位移，再调整合龙口竖向高差。
⑶纵向调整利用4#、5#（10#、9#）墩墩顶的顶推设备，将边孔主梁整体向合龙点纵移，6#（8#）顶钢梁始终处于固结状态，以边跨迎合中跨。
⑷横移调整通过必要的横移或拖拉措施，也可采用导链在合龙点横向对拉的措施，将主梁端合龙点的位移差调整到10mm以内。
⑸钢梁合龙口两侧竖向高差调整采用中孔悬臂端加减载，载荷可利用架梁吊机前移或后退调整悬臂端挠度值来完成。
⑹边跨平弦部分先合龙下弦杆，再合龙上弦杆，最后合龙斜杆,接着再安装平联。
⑺利用千斤顶在上弦节点施加顶力，使得上弦节点栓孔对应，安装上弦合龙节点，进行上弦合龙。
⑻合龙杆件安装使用的冲钉直径及长度应进行严格挑选，保证冲钉尺寸误差在允许范围内。
⑼通过顶落梁及纵、横移位措施，将各主梁支点调整至设计状态。
2、中跨跨中合龙措施
⑴中跨跨中合龙的特点
该桥主跨跨中合龙具有下列特点：
1）跨中悬臂跨度长，合龙端挠度、转角很大，合龙对位困难。
2）跨中合龙前辅以吊索塔架进行钢梁悬臂安装，拱桁合龙后，吊索塔架不能拆除，吊索塔架参与主梁受力，构成“斜拉桥”的体系，受力体系比较复杂。
3）桁拱合龙后欲合龙系杆，还需通过调整吊索塔架索力、顶张力、温差、加减载等措施来实现，体系转换过程比较复杂。
4）合龙点多：
钢桁拱合龙有6根弦杆、3根斜杆、3根系杆，共有12根合龙杆件，不可能同时合龙，须分步进行。
5）合龙点空间坐标的变化因素多：
顺桥向钢梁长度的偏差X，受温度、钢梁制造与安装的偏差及索力、钢梁实际刚度系数、梁上荷载、固定支座纵向位移等的影响。
垂直方向的偏差Y，受温度、安装荷载、索力偏差及钢梁实际刚度系数的影响。
钢梁中线上下游的偏差Z，受日照、索力与钢梁安装顺序、梁上临时荷载的分布、起吊荷载的影响，调整时X、Y相互影响，合龙时较难掌握。
6）合龙精度要求高：
合龙节点栓孔由工厂按设计图一次成孔，工地用冲钉打入，施工过程中不准扩孔。
这样复杂的大型钢梁在空中实行多点合龙，误差要小于0.1mm，施工难度大。
⑵合龙方案
钢梁合龙总的方案是，先拱后系杆。
先合龙7#～8#墩跨拱，再合龙6#～7#墩跨拱，最后合龙系杆。
第一步：
通过8#墩顶吊索架索力和7#墩顶水平索的索力调整，将南主跨（7#～8#墩）钢梁梁端合龙点的位移偏差调整到安装精度要求之内，先行合龙钢桁拱下弦。
第二步：
先利用千斤顶在上弦节点间施力，使得上弦节点栓孔对应，安装上弦拱肋节点，进行上弦合龙。
第三步：
6#～7#墩跨钢桁拱合龙，解除主墩墩旁托架约束。
第四步：
通过逐步释放索力，使得系杆节点栓孔对应，进行系杆合龙，从而完成全桥合龙。
1）钢梁位移调整
根据理论计算结果，192m边跨合龙以后边跨侧钢梁整体向跨中方向预偏纵移，以克服跨中合龙时的纵向偏差，6/8#墩墩顶布置见附图15。
在跨中合龙前，仅通过调整6#、8#墩顶吊索塔架索力来调整边跨侧钢梁前端悬臂处的空间位置，使其能够主动去迎合7#墩两侧钢梁，从而达到合龙的目的。
根据合龙需要，也可适当调7#墩顶水平索索力。
2）合龙点的“临时锁定”结构措施
借鉴以往的成功经验，在结构上采用长圆孔加圆孔合龙铰的结构措施，先合长圆孔[当X方向偏差在（0，+100mm）时，均可在长圆孔内穿铰]，使z方向受到约束，再调X方向合圆孔铰，抽去长圆孔铰轴使合龙节点保持铰接，让桁梁多点合龙，可实现两端弦杆的快速连结和对z向的约束。
同时设置一些必要和简易的微调设施，如拉顶千斤顶和对拉临时索等。
⑶跨中合龙前的准备工作
1）测试工作
包括中线、挠度、大气和钢梁温度、钢梁应力测量。
钢梁悬臂架设阶段，每拼出一个节间进行一次中线、挠度、应力测量并和电算值比较，以对钢梁架设质量进行监控，为钢梁合龙提供数据，同时绘出一昼夜内时间温度曲线，通过同步观测，测出不同温度、日照下钢梁中线、挠度变化资料，以选择适当的合龙时间。
控制杆件的应力测定工作包括布置测点、测出原始初读数及各阶段的应力测定。
合龙阶段要反复测量温度和日照对中线和梁端位移影响的情况，并实际丈量合龙两端间距离（并记录温度）与计算数据进行校核。
2）设备准备
①合龙铰
合龙铰是节点法合龙钢梁的关键设施，因此要求制作精细，安装时位置要求准确，必须随钢梁杆件在组拼场组拼后一同吊装。
铰轴受力大，在施工中不允许有任何损伤。
②顶拉设施
在制造工厂应进行组装试验，到工地后经再次试装确认合乎要求后方可上桥使用，各零部件及销轴不得有损伤。
与主桁节点板相连的反力座随钢梁杆件在组拼场组拼。
顶拉设施安装需注意：
a、下弦没有顶拉设施；
b、上弦设计有顶拉设施，在合龙前需测量合龙口，根据对顶（拉）的需要确定支承座的安装方向；
c、临时牵引设施
牵引器、导链滑车、小千斤顶等合龙辅助工具必须详细检查，认为完好无损方可使用。
⑷桁拱合龙
1）天气选择
合龙前要与气象部门取得密切联系，准确掌握合龙前后的气象资料。
应尽量选择良好的天气，合龙时钢梁梁体温度差最小或无温差。
合龙工作开始后，应不间断地尽快完成。
2）位移调整
合龙前进行准确的测量，凡测量值与下列规定不符合者均应调整。
中线测量：
保证主桁平面中线差小于2mm；
间距测量：
两悬臂端间隔距离与设计尺寸的差为（0，+100）mm；
高程测量：
两悬臂端高程一致，转角相等；
调整工作包括三部分：
即间距（纵向），中线（横向），高程（竖向）。
先调整横向，再调整纵向，最后调整竖向。
中线（横向）调整方法：
其值包括有：
安装测量误差，梁体横断面变形所引起的错位，日照不匀、温度使梁体横向挠曲等。
中线偏差可通过吊索索力调整和对拉导链来实现。
间距（纵向）通过边跨钢梁的预偏来实现，将合龙口间距调整至（0，+100）mm。
高程调整方法：
调整吊索索力，使两悬臂端高程一致。
3）合龙步骤
当位移调整好后，即开始正式合龙，步骤如下：
①两侧钢梁采用对拉，再度精调中线；
②打入下弦长圆孔钢销[此时悬臂端间隔距离与设计尺寸的间距差为（0，+100）mm]；
③对钢梁进行纵移微调，当合龙口尺寸与设计尺寸偏差在30mm左右甚至更小时，不需再进行纵移，等待温度变化即可，当偏差在0.5mm以内时，打入下弦圆孔钢销；
④利用上弦顶拉设施调整上口间隙至当偏差在0.5mm以内时，打入上弦圆孔钢销（上弦未设长圆孔，在节点外合龙）；
至此，钢梁在跨中呈六点铰支状态。
⑤依次在下弦、上弦及斜杆的合龙点上打入50%冲钉、上足30%高栓，然后按照正常的顺序进行冲钉的替换、高栓初拧和终拧，同时退出钢销。
当上述步骤完成后，即表示桁拱合龙已完成，立即将8#（6#）墩临时固定支座释放为活动支座，完成体系转换，防止产生过大的温度内力。
⑸系杆合龙
当桁拱合龙完成并体系转换后，立即开始系杆合龙，通过调整吊索塔架索力、顶张力、温差、加减载等措施来调整合龙口的尺寸。
在调整过程中，对合龙口位移作好实时观测，当合龙口位移符合下述条件时，立即停止索力调整：
1）间距测量：
两悬臂端间隔距离与设计尺寸的差为（0，+20）mm；
2）高程测量：
两悬臂端高程一致，转角相等。
然后利用系杆对拉设施或等待温差变化来调整合龙口尺寸，当偏差在0.5mm以内时，打入系杆圆孔钢销，接着再打入50%冲钉、上足30%高栓，然后按照正常的顺序进行冲钉的替换、高栓初拧和终拧，同时退出钢销，完成系杆合龙。
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