南宁英华桥悬索系统施工方案评审后.docx
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南宁英华桥悬索系统施工方案评审后
南宁英华大桥
悬索系统专项安全
施工方案
项目总工：
项目经理：
中铁四局集团有限公司
南宁英华大桥项目经理部
二〇一三年十一月
南宁英华大桥
悬索系统专项安全
施工方案
文件编号：
NNYHDQ-ZTSJ-XSXTSGFA-1
版本号：
A版
修改状态：
0
发放编号：
编制：
复核：
审核：
批准：
有效状态：
中铁四局集团限公司
南宁英华大桥项目经理部
二〇一三年十一月
悬索系统专项安全施工方案
第1章编制说明
此方案为南宁英华桥上部结构悬索施工的专项方案。
其主要目的在于指导悬索结构施工。
内容包括：
索鞍、散索鞍的安装、主缆挂设、索夹吊杆安装以及全桥索力调整施工等步骤。
1.1编制依据
（1）、《南宁英华大桥工程施工图设计文件》
（2）、《南宁英华桥工程总施工组织设计》
（3）、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。
（4）、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004。
（5）、《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95。
（6）、《公路悬索桥吊索》（JT/T449—2001）
（7）、《公路环境保护设计规范》（JTJ/T006—98）
（8）、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2—2008）
（9）、《市政桥梁工程质量检验评定标准》（CJJ2—90）
（10）、建设部建质[2009]87号关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知；
（11）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）
（12）、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-2011）
（13）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）
（14）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）
（15）、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）
（16）、《建设工程施工现场消防安全技术规范》（GB50720-2011）
1.2编制原则
（1）、合理组织施工，优选方案，降低造价，确保工期。
（2）、精心组织，科学管理，便于操作，雕塑精品。
（3）、坚持专业化作业与综合管理相结合的原则。
（4）、安全生产的原则，采取先进可靠的安全预防措施，确保施工生产和人身安全。
（5）、保护环境、文明施工的原则，树立环保意识，保护好周围生态环境，做到文明施工。
第2章工程概况
2.1工程概况
本桥为主跨410m三跨连续钢箱梁悬索桥，主缆由五跨组成，由北向南依次为：
北锚跨、北边跨、中跨、南边跨、南锚跨。
成桥状态时，跨径组成为20.221+150.392+410.0+150.392+20.221（m）。
主跨在成桥状态下的垂跨比为1：
9,全桥仅单根主缆。
吊索设置于中跨，桥塔侧吊索距桥塔中心线水平距离为10m，其余吊索水平间距为10m。
图2-1英华桥缆索系统立面图
2.2主缆
全桥为单根主缆，主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS），主缆从北锚碇到南锚碇的通长索股有91股，边跨不设背索。
每根索股由127根直径为5.2mm的高强度镀锌钢丝组成。
主缆在架设时竖向排列成尖顶的近似正六边形，紧缆后主缆为圆形。
其索夹内直径为617mm，索夹外直径为625mm。
索股两端设索股锚头，索股锚头采用热铸锚，在锚杯内浇注锌铜合金，使主缆钢丝与锚杯相连。
锚杯内锚固锥体的锥角及锚固长度采用经验公式计算确定，锚固力及可靠性还应通过试验验证。
主缆紧缆完成后，先进行捆扎并安装索夹，待桥面系施工完成后，进行缠丝等防护工作。
主缆在主索鞍塔顶及锚锭锚室入口等处采用圆形缆套密封防护，主缆上方设置主缆检修道。
图2-2主缆结构图
表2-1主缆参数表
主缆主要参数表
主缆钢丝公称抗拉强度
Mpa
1670
单丝公称直径
mm2
5.2
单丝断面积
mm2
21.24
单股丝数
丝
127
单股净面积
cm2
26.97
单缆股数
股
91
单缆丝数
丝
11557
单缆净面积
cm2
2454.38
空隙率
索夹内
％
18
索夹外
％
20
缆径
索夹内
％
617
索夹外
％
625
单缆单位长重量
t/m
1.93
2.4主索鞍
主索鞍系体采用铸件，鞍体下方设不锈钢板-聚四氟乙烯板滑动副，以适应施工中的相对移动，座板顶面中央设有纵向导向肋，保证索鞍顶推不发生偏转，为增加主缆与鞍槽间的摩阻力，并方便索股定位，鞍槽内设置竖向隔板，在索股全部就位并调股后，在顶部用锌块填平，再将鞍槽侧壁用螺栓夹紧。
表2-2主索鞍材料数量表
主索鞍材料数量表
序号
名称
材料
数量
重量（kg）
全桥数量
全桥重量
单件
总计
1
中跨鞍体
ZG270-500
1
26873
26873
2
53746
2
边跨鞍体
ZG270-500
1
26834
26834
53668
3
拉杆
40CrNiMoA
8
24.35
194.8
389.6
4
螺栓M30×140
10.9S
80
1.12
89.6
179.2
5
垫圈30
HRC35-45
80
0.08
6.4
12.8
6
螺母M56×4
10级
24
1.1
26.4
52.8
7
垫圈56
300HV
20
0.82
16.4
32.8
8
锌填块1
ZZnAl4Y
90
3.8
342
684
9
锌填块2
ZZnAl4Y
324
7.6
2462.4
4924.8
10
隔板1
Q235B
2
102.1
204.2
408.4
11
隔板2
Q235B
2
107.1
214.2
428.4
12
隔板3
Q235B
2
112.1
224.2
448.4
13
隔板4
Q235B
2
117.1
234.2
468.4
14
隔板5
Q235B
2
122.1
244.2
488.4
15
铜衬板
QA19-4
2
44.2
88.4
176.8
16
密封带
氯丁橡胶
2
7.1
14.2
28.4
17
上承板
组焊件
1
7498.14
7498.14
14996.28
18
螺钉M12×30
26
0.15
3.9
7.8
19
螺钉M20×60
132
0.2
26.4
52.8
20
下承板
焊接件
1
13864.32
13864.32
27728.64
21
销
45
24
2.74
65.76
131.52
22
格珊
焊件
1
22103.2
22103.2
44206.4
23
挡块
焊接件
2
592.19
1184.38
2368.76
24
长拉杆
40Cr
2
47.37
94.74
189.48
25
临时盖板
组件
1
142.65
142.65
285.3
26
安装板
组件
8
296.8
2374.4
4748.8
27
临时安装板
组件
2
251
502
1004
图2-3索鞍结构图
2.5索夹
索夹均采用上下对合的结构形式，上、下两半索夹用螺杆相连并夹紧与主缆上，接缝处嵌填橡胶防水条防水。
全桥索夹类型有3种，1、中跨安装吊索的索夹；2、边跨夹紧主缆的索夹；3、安装缆套的密闭索夹。
中跨索夹为A、B、C类，边跨索夹为D类，封闭索夹为E类，A、B、C、E类索夹设计壁厚为40mm，D类索夹设计壁厚为35mm，各索夹侧壁上均设有螺栓孔用于安装主缆检修道立柱。
图2-4索夹结构图
表2-3索夹参数表
索夹组件材料数量表
索夹类型
名称
材质
规格
数量
重量（kg）
索夹类型合计
单件重量（kg）
总重（kg）
单件
总重
索夹A
索夹上体
ZG20Mn
1
980.06
980.06
8
3934.62
31476.96
索夹下体
ZG20Mn
1
2694.3
2694.3
螺杆
10.9S
M39×720
20
6.751
135.02
螺母
15MnVB
M39
40
1.138
45.52
外球面垫圈
40Cr
40
0.817
32.68
内球面垫圈
40Cr
40
0.809
32.36
防水帽
ABS
40
0.343
13.72
密封条
氯丁橡胶
t10×20×1600
2
0.48
0.96
合计
3934.62
索夹B
索夹上体
ZG20Mn
1
792.72
792.72
14
2503.076
35043.06
索夹下体
ZG20Mn
1
1502.1
1502.1
螺杆
10.9S
M39×720
16
6.751
108.016
螺母
15MnVB
M39
32
1.138
36.416
外球面垫圈
40Cr
32
0.817
26.144
内球面垫圈
40Cr
32
0.809
25.888
防水帽
ABS
32
0.343
10.976
密封条
氯丁橡胶
t10×20×1360
2
0.408
0.816
合计
2503.076
索夹C
索夹上体
ZG20Mn
1
704.5
704.5
18
2167.5
39015
索夹下体
ZG20Mn
1
1306.7
1306.7
螺杆
10.9S
M39×720
12
6.751
81.012
螺母
15MnVB
M39
24
1.138
27.312
外球面垫圈
40Cr
24
0.817
19.608
内球面垫圈
40Cr
24
0.809
19.416
防水帽
ABS
24
0.343
8.232
密封条
氯丁橡胶
t10×20×1200
2
0.36
0.72
合计
2167.5
索夹D
索夹上体
ZG20Mn
1
245.11
245.11
28
519.588
14548.46
索夹下体
ZG20Mn
1
245.11
245.11
螺杆
10.9S
M27×600
6
2.832
16.992
螺母
15MnVB
M27
12
0.304
3.648
外球面垫圈
40Cr
12
0.322
3.864
内球面垫圈
40Cr
12
0.29
3.48
防水帽
ABS
12
0.092
1.104
密封条
氯丁橡胶
t10×20×480
2
0.14
0.28
合计
519.588
密闭索夹E
索夹上体
ZG20Mn
1
303.01
303.01
6
637.356
3824.136
索夹下体
ZG20Mn
1
303.01
303.01
螺杆
10.9S
M32×640
4
4.198
16.792
螺母
15MnVB
M32
8
0.613
4.904
外球面垫圈
40Cr
8
0.51
4.08
内球面垫圈
40Cr
8
0.483
3.864
防水帽
ABS
8
0.167
1.336
密封条
氯丁橡胶
t10×20×600
2
0.18
0.36
合计
637.356
2.6散索套
散索套采用上下式，下端为散索套套体，上端为散索套盖板。
套体和盖板之间采用M42螺栓进行连接。
为减小散索套套体横向受力，在散索套外壁之间设置6对横向拉杆。
散索套采用铸件，总长3.2m。
为了方便于索股安装，散索套内部设置了槽口，在此处对主缆索股整为矩形，归入槽口。
为了限制安装时索股的上移，在隔板前端开孔，索股单根就位后即安装定位销。
表2-4散索套材料数量表
散索鞍材料数量表
序号
名称
材料
数量
重量（kg）
全桥数量
全桥重量
单件
总计
1
散索鞍上部
ZG270-480H
1
5713
5713
2
11426
2
散索鞍下部
ZG270-480H
1
13885
13885
27770
3
螺栓M42×150
26
1.12
29.12
58.24
4
垫圈42
26
0.08
2.08
4.16
5
螺柱
40Cr
6
13
78
156
6
六角螺M42
12
1.5
18
36
7
垫圈42
12
0.2
2.4
4.8
8
锌填块一
ZZnAl4Y
66
3.6
237.6
475.2
9
锌填块二
ZZnAl4Y
132
7.3
963.6
1927.2
10
隔板1
Q235B
2
293
586
1172
11
隔板2
Q235B
2
313
626
1252
12
隔板3
Q235B
2
332
664
1328
13
隔板4
Q235B
2
351
702
1404
14
隔板5
Q235B
2
377
754
1508
15
螺栓M20×100
10
0.34
3.4
6.8
16
垫圈20
10
0.04
0.4
0.8
17
限位销
40Cr
43
0.5
21.5
43
合计
24286.1
48572.2
2.7吊索
本桥采用镀锌平行钢丝吊索，靠塔侧4对吊索在横桥向人字形布置，其余为竖直布置每处2根吊索。
吊索索规格为为PES（H）7-91。
吊索与索夹为耳板叉耳销接式；与钢箱梁为销铰式连接，销铰接头带有自润滑轴承，以减小吊索的弯折。
吊索两端锚头采用叉形冷铸锚。
锚头由锚杯与叉形耳板构成，叉形耳板与锚杯通过螺纹连接；设置调节套筒，套筒的连接杆的螺纹各设有±120mm的调节量，用以消除制造、架设引起的吊索长度误差。
锚杯口设有氯丁橡胶浇制的密封防水和缓冲装置，以改善吊索的弯折疲劳性能。
竖直吊索最大长度约为35.6米，吊索之间间距为500mm。
主跨跨中不设置中央扣，采用梁端部液压阻尼装置减小钢箱梁位移量。
图2-5吊索结构图
表2-5吊索参数表
吊索长度参数表
吊索编号
恒载索力（KN）
销铰与路中线横向距离（m）
销铰距离设计标高位置高差（m）
下销铰中心高程（m）
索夹倾角
横桥向竖直面角
一端钢丝墩头长度
销铰中心有应力总成长L（m）
销铰中心无应力总成长L，（m）
吊索弹性伸长量（m）
吊索钢丝下料长度Lu（m）
全桥吊索重量（kg）
1,1，
2×1295
18.357
-0.174
92.5
22.9915
19.1
0.014
55.202
55.105
0.097
53.051
5834
2,2，
2×1311
18.357
-0.174
92.75
21.9129
20.681
0.014
51.08
50.99
0.091
48.936
5381
3,3，
2×1328
18.357
-0.174
93
20.8171
22.431
0.014
47.209
47.125
0.084
45.071
4956
4,4，
2×1338
18.357
-0.174
93.25
19.7087
24.368
0.014
43.592
43.514
0.078
41.46
4559
5,5，
2×1229
0
0.295
93.97
18.5882
0
0.014
35.587
35.529
0.058
33.475
3681
6,6，
2×1221
0
0.295
94.22
17.456
0
0.014
32.084
32.033
0.051
29.979
3297
7,7，
2×1223
0
0.295
94.47
16.3126
0
0.014
28.799
28.754
0.046
26.7
2936
8,8，
2×1222
0
0.295
94.72
15.1559
0
0.014
25.732
25.692
0.04
23.638
2599
9,9，
2×1221
0
0.295
94.97
13.9879
0
0.014
22.883
22.848
0.035
20.794
2287
10,10，
2×1220
0
0.295
95.22
12.809
0
0.014
20.252
20.221
0.031
18.167
1998
11,11，
2×1220
0
0.295
95.46
11.62
0
0.014
17.84
17.814
0.026
15.76
1733
12,12，
2×1219
0
0.295
95.69
10.4223
0
0.014
15.668
15.645
0.023
13.591
1494
13,13，
2×1219
0
0.295
95.89
9.2168
0
0.014
13.736
13.717
0.019
11.663
1283
14,14，
2×1218
0
0.295
96.06
8.0037
0
0.014
12.047
12.031
0.016
9.977
1097
15,15，
2×1218
0
0.295
96.21
6.784
0
0.014
10.599
10.585
0.014
8.531
938
16,16，
2×1218
0
0.295
96.34
5.5586
0
0.014
9.392
9.381
0.012
7.327
806
17,17，
2×1217
0
0.295
96.44
4.3286
0
0.014
8.427
8.417
0.01
6.363
700
18,18，
2×1217
0
0.295
96.51
3.0949
0
0.014
7.703
7.695
0.009
5.641
620
19,19，
2×1217
0
0.295
96.56
1.8585
0
0.014
7.221
7.2128
0.008
5.159
567
20,20，
2×1219
0
0.295
96.59
0.6199
0
0.014
6.979
6.9718
0.007
4.918
541
说明：
D1表示吊索纵向两肢之间的间距；D2表示上铰销中心到主缆中心距，对于纵向两销铰的吊索，为销孔连线中心距主缆中心间的距离；D3表示销铰式吊索上端销铰中心与锚头锚面的距离；D4表示销铰式吊索下端销铰中心与锚头锚面的距离；D5表示销铰式吊索钢丝在上端锚头内的锚固长度；D6表示销铰式吊索钢丝在下端锚头内的锚固长度；D7表示桥面加劲梁设计标高点到吊索下铰销中心距离（注意正负号，吊索下铰销中心在桥面加劲梁标高参考点下面为正）
第3章施工的特点和难点
3.1本桥施工特点
（1）、本桥为单主缆地锚式悬索桥，主塔为“羊角编钟”型，索塔高100米，主索鞍及配件相对较重，可以利用甲方浮吊进行安装；
（2）、由于主桥跨度较大，猫道无法在桥面拼装整体起吊，可利用卷扬机单根安装猫道承重绳，然后整体铺装猫道面层。
（3）、主缆散索套为索鞍式结构，且架空设计，安装时需要焊支撑架，并且控制好相对位置。
（4）、索股架设时散索套处也需要整形“入鞍”，控制索股之间的相对位置。
（5）、本桥靠近塔柱的4个索夹连接板为“人”型，相对的吊索也类似于“斜拉”型，两者的安装需要注意方法。
（6）、悬索桥体系转换是相当重要的一个工序，受力结构复杂，影响因素也较多，本桥吊索全部设置在中跨，而且为单索夹双吊索结构，吊索张拉在桥面进行，为两端叉耳式连接结构，通过支撑筒进行索力调节，在桥面张拉相对操作空间较大。
3.2工程技术难点
（1）、本桥结构体系复杂，施工控制难度大；
（2）、根据工期进度计划的安装，猫道架设期间为冬季，河水为枯水期；
（3）、上部结构施工经过冬、雨期，猫道抗滑稳定要求高；
（4）、本桥施工工期紧，交叉作业较多
3.3拟采用方案比选
本桥主跨为钢箱梁结构，边跨为钢混结构，考虑在主缆架设期间，主桥还未合拢，只有猫道这个施工平台，而且本桥的工期比较紧，各工序的施工以及衔接都需紧凑，而且悬索桥在主缆安装施工需花费的时间以及要求较高，故曾考虑过2种主缆安装施工方案，后经过进度、质量、资金各方面的综合考虑，最终确定了本桥主缆安装的施工方案。
主缆的安装施工方案的比选主要是考虑在主缆牵引系统方面做了比较，一种方法为使用猫道门架式双线往复式牵引系统，另一种则为普通往复式牵引系统。
猫道门架式双线往复式牵引系统，在猫道上设置若干个猫道门架，在猫道门架上安装猫道门架导轮组，牵引索通过这些导轮组，其具有以下优点：
.牵引过程中牵引索与索股分开，使牵引索与索股间不产生干扰；可以保证单根索股牵引的连续性，将索股一次性从北锚放索盘牵至南锚面，中间无需任何牵引转换；索股牵引过程中牵引索运行平稳；操作方便等。
如下图所示：
图3-1门架式牵引系统示意图
普通往复式牵引系统则没有猫道门架，它的牵引绳通过固定在塔顶门架上端的承重索，连接牵引滑轮小车，具有简单、直观的特点，在成本上也有一定的优势。
如下图所示：
图3-2普通往复式牵引系统示意图
经过这两张方法各自特点的比较，门架式往复式牵引系统在大跨度以及主缆重量较大的情况下使用比较能体现出其优点，普通往复式牵引系统虽然没有门架式往复式牵引系统操作方便，但是具有成本小、安装和拆装方便的优势，所以在综合考虑了英华桥工期、成本等各因素后，最终确定了使用普通往复式牵引系统进行主缆施工安装。
第4章施工进度计划
4.1总体思路
以图纸和招标文件为依据，尊重与理解建设单位对工期的总体规划和控制，服从建设单位的合理工期计划安
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