桥面吊机施工方案.docx

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桥面吊机施工方案

第十一章桥面吊机施工方案

1．概述

上海长江大桥主通航孔桥为五跨连续全漂浮体系，空间双索面布置。

主梁为钢箱梁结构，梁体采用分离式双主梁形式，两主梁间距为10米，中间采用横系梁连结，梁宽48米（包括风嘴），全桥共103个节段，分10种类型，最重达315吨。

其中标准段80节，每节重280.7吨。

主梁采用双悬臂分节段对称安装，除塔下和辅助墩、边墩顶主梁采用浮吊安装外，其余均采用梁上架梁吊机对称悬臂拼装。

因此，桥面吊机是本工程施工最重要的设备之一，能否选择合理的桥面吊机直接关系到整个工程的工期、质量、安全和成本。

2．吊机选择

通过对上海长江大桥钢箱梁与已建或在建的润扬大桥、安庆大桥、南京二桥、南京三桥、苏通大桥等类似桥梁钢箱梁结构及安装施工工况进行比较，拟采用在苏通大桥钢箱梁吊装施工的分离式双桥面吊机，并根据本工程特点进行改造和匹配后用于本工程的施工。

该吊机的主要特点如下：

1）、起吊系统性能可靠、操作方便、施工安全

◆采用钢绞线与液压千斤顶的吊升体系，提升重物安全度高；

◆钢箱梁节段吊装时，两台连续千斤顶的液压设备由中央控制系统操作，并且通过安装于吊升节段上的监控设备，可控制左右吊点的水平，将左右高低差控制在50cm以内；

◆吊机在风速每秒20米（相当于7级风）的环境中，仍可继续进行吊装工作；

◆作为吊具的扁担梁与钢箱梁的吊耳间以钢缆连接，并非以插销方式连接，可避免因吊耳位置偏差或潮汐、波浪影响产生的连接困难；

◆同时可通过扁担梁调整吊升钢梁节段之纵向坡度达3%以上的需要；主要吊升设备连续千斤顶支架可纵向调整±800mm,横向调整±100mm；

◆吊机设计为自行式，通过液压千斤顶来推进轨道梁与桥面吊机，操作方便安全可靠。

◆起吊梁段标准节为15米（苏通大桥为16米），最大起吊重量400吨，最大起吊高度80m。

2）、主体结构合理

桥面吊机主要由主吊架、连续提升千斤顶及卷线架、轨道梁、扁担梁、行走液压千斤顶、锚固系统及工作平台等组成。

桥面吊机主体结构见下图11-1。

图11-1桥面吊机主体结构图

A、主吊架

主吊架是由两个独立的菱形架组成，是支撑连续吊升设备的主桁架。

在钢箱梁吊装时，主吊架后方的支点是以销接的方式与已吊装完成的钢箱梁吊耳连结，前方的支点则直接将力传递至桥面上。

在吊机向前推进时，移除后方的支点的插销，使后方的C型钩与轨道连结（轨道以角钢固定在桥面上），前方的支点则直接压在轨道梁上。

利用装置于前支点处的液压千斤顶以及前支点与轨道间装置的钢制滑板，将吊机向前顶推，直到吊机移至下一个起吊位置为止。

主吊架附平台及梯子以便工作人员上下到吊机设备的位置。

B、连续提升千斤顶及卷线架

连续提升千斤顶以及钢铰线卷线架是主要的吊升设备，其安装于主吊架前端的支座上，支座与主吊架接触面装有聚四氟板，利用液压千斤顶可调整千斤顶纵向与横向位置。

C、轨道梁

在吊机推进时，轨道梁是支撑主吊架的主要构件。

在每一个钢箱梁横隔板的位置都要以垫片的角钢固定，轨道梁的前移是采用同一个推进主吊架的液压千斤顶，当主吊架前后支点的反力直接作用于已完成吊装的桥面时，可以进行轨道梁的推进。

D、扁担梁

扁担梁是连结主吊升设备以及节段的主要构件。

根据不同梁段长度吊装的需要，扁担梁分为两种型式。

第一种型式的扁担梁用于15m节段吊装，其主要由吊钩、主梁、C型夹及支撑架组成：

吊钩支撑在主梁上，其与梁段之间通过钢丝缠绕钢吊耳连接件两圈来连结；主梁用来支撑吊钩，且在吊钢箱梁时，可利用液压千斤顶纵向调整C型夹吊点的位置；C型夹是固定连续千斤顶钢绞线锚环以及在吊升时连结主梁的构件，其与主梁接触面装有聚四氟板以利于纵向移动吊点位置；支撑架是扁担梁下降至钢箱梁上的支撑结构，其配置的钢轮可使扁担梁纵向定位，配置螺杆式千斤顶用于固定扁担梁。

第二种型式的扁担梁用于10.9m节块的吊装，其主要由横梁、主梁及吊点装置组成：

横梁是在吊装钢箱梁时支撑钢箱梁的重量，其通过插销与钢箱梁的吊耳连结；主梁用于支撑横梁且与吊点以插销连结，其配置的液压千斤顶用来进行坡度的调整；吊点装置是固定连续千斤顶钢绞线锚环以及在吊升时连结主梁的构件。

3）、与本工程箱梁结构匹配优良

根据以往多座桥梁钢箱梁安装施工的实践经验和监控结果得出，由于桥面吊机自重荷载和被吊梁段荷载的共同作用，已成梁段悬臂端产生如下图a所示的变形；被吊梁段在吊装过程中由于自重影响产生如下图b所示变形；梁段精匹配时，两止推板平齐并相互抵紧，待梁段精调完毕，两梁段叠加后变形如下图11-2所示。

焊接前，需用码板将接缝位置板面码平，由于斜腹板位置梁段钢度较大，在码平过程中产生以吊点为中心的扭转变形（由于底板无临时匹配件，不能产生反力矩），因此，变形越大，施工越困难，质量越难保证。

另外，从上图不难看出不同桥梁钢箱梁宽度及吊点间距对变形的影响幅度也不同，对于钢箱梁横桥向吊点和吊机轨道纵轴线相对集中状态其变形较大，对于横桥向吊点相对分散状态其变形较小；桥面吊机自重荷载越大，其变形也越大。

因此，通常当钢箱梁宽度小于40米，横桥向吊点距离小于20米的情况下，采用整体式桥面吊机所用材料较少，自重较小，如整体式桥面吊机悬拼施工图所示。

当钢箱梁宽度大于40米，横桥向吊点距离超过20米的情况下，采用分离式桥面吊机所用材料相对较少，自重较小，同时，支点和锚固点增加一倍，单点荷载相对较小。

图11-2钢箱梁吊装节段变形示意图

分离式桥面吊机悬拼施工效果图11-3所示。

整体式桥面吊机悬拼施工图（南京三桥）

分离式桥面吊机悬拼施工效果图（苏通大桥）

图11-3分离式桥面吊机悬拼施工效果图

由于本工程钢箱梁较宽，为48米，横桥向吊点距离达29.8米。

分离式双吊机比传统的整体式单吊机更为适合，大大减小了钢箱梁吊装过程中的变形、悬臂挠度，便于钢箱梁的拼接、匹配。

目前国内长江上几座特大型钢箱梁结构斜拉桥的上部结构施工参数汇总如下表11.1所示。

上部结构施工参数汇总如下表11.1

序号

项目

钢箱梁宽度（m）

横桥向吊点距离（m）

桥面吊机形式

备注

1

安庆长江大桥

30.0

12.5

整体式

已建

2

南京长江三桥

37.271

15.20

整体式

已建

3

润扬长江大桥

37．4

16．4

整体式

已建

4

苏通长江大桥

41.0

20.8

分离式

在建

5

上海长江大桥

48.0

29.8

分离式

拟建

4）、桥面吊机组装、行走、拆除安全方便

A、桥面吊机组装

桥面吊机的组装分两步进行，即：

第一步，在改装厂将主吊架、连续千斤顶与卷线盘、扁担梁分别组装成整体（单元体）。

第二步，在索塔区梁段（0#块段）上组装整个吊机，组装的主要步骤为：

·吊装轨道梁至桥面并按照施工组织设计中设计好的位置予以固定。

·吊装主吊架至桥面并固定于轨道梁上。

·吊装连续千斤顶与卷线盘组并固定于主吊机架上。

·安装其它设备。

·将连续千斤顶钢绞线束之锚环下降至运输驳船的位置，将其与扁担梁之吊点连结。

梁段上组装桥面吊机由塔吊配合。

B、桥面吊机行走

吊机设计为自行式，通过液压千斤顶来推进轨道梁与桥面吊机向前行走，操作方便、安全、可靠。

当完成梁段拼缝焊接并对该梁段上的斜拉索进行第一次张拉后，桥面吊机即可前移，前移工作流程见下图11-4。

图11-4桥面吊机前移工作流程图

C、桥面吊机拆除

主跨合龙段吊装完成后，将桥面吊机从桥面拆除，采用汽车吊，由汽车或驳船运离现场。

拆除的顺序为：

扁担梁→连续千斤顶、卷线盘与其它设备→连续千斤顶与卷线盘之支架→主吊架→轨道梁。

单台桥面吊机一个班组两天即可拆除。

3．吊机改造

上海长江大桥为分离式钢箱梁，梁宽、标准节段长度和纵、横隔板位置均有异于苏通大桥，因此，须对其局部作针对性的技术改造。

A、起重量：

上海长江大桥钢箱梁需桥面吊机安装的有标准节段梁（E型）和中跨合拢段（J型）两种，其中标准节段梁长15米，重280.7吨，中跨合拢段长10.9米，重217.01吨。

而苏通大桥桥面吊机安装的钢箱梁标准节段长16米，起重量达450吨。

因此，在不改变吊机的起吊、锚固系统主要受力构件的情况下，即可满足本工程钢箱梁安装的需要。

B、吊幅：

根据招标文件中钢箱梁结构图中纵、横隔板位置，结合桥面吊机的支点、锚固点及钢箱梁吊点布置原则，上海长江大桥钢箱梁安装时吊幅分两种情况，一种为标准节段（E型）梁安装时，吊机前支点位于第二道横隔板位置，吊幅约为13.4米，另一种为中跨合拢段（J型）梁安装时，吊机前支点位于第三道横隔板位置，吊幅约为13.5米，现有的苏通大桥桥面吊机安装钢箱梁时最大吊幅为14.2米，最小吊幅13.36米。

因此，在不改变吊机主体结构的情况下，只适当调整吊机顶部的连续千斤顶、卷绳盘的位置即可。

C、起吊高度：

上海长江大桥钢箱梁最大起吊高度约55m，现有的苏通大桥桥面吊机可起吊80米，满足施工要求。

D、吊机轨道梁布置以及吊机前支点和前、后锚固点位置的确定：

待吊梁段吊点应设在钢箱梁纵隔板对应处，防止局部变形过大甚至造成破坏。

吊机轨道梁将吊机自重和待吊钢箱梁重力产生的荷载直接传递到已安装钢箱梁，其作用力主要包括吊机前支点对钢箱梁的压力和锚固点对钢箱梁的拉力各，其中前支点的总压力约660吨，单个支点近165吨，锚固点的总拉力约280吨，最大单点拉力达70吨。

因此，支点和锚点均应设在钢箱梁横隔板对应位置，减小箱梁的变形，并且单台吊机轨道关于箱梁纵隔板对称布置，以保证桥面吊机的主吊千斤顶与待吊梁吊耳在同一直线上。

吊机平面布置及相应段面结构见下列图11-5～图11-9。

吊机轨道平面布置图（标准节吊装）

吊机轨道平面布置图（中跨合拢段吊装）

图11-5吊机平面布置图

图11-6钢箱梁横断面图

图11-7标准节段吊装状态纵立面图

图11-8吊点、轨道、前支点断面图

图11-9主跨合拢段吊装立面图

E、后锚梁改造

从上述“吊机轨道平面布置图”中可以看出，上海长江大桥桥面吊机的前支点和前锚固点的距离为15m，比苏通大桥短1m（苏通大桥为16m），苏通大桥桥面吊机最大起重量为450t，最大起吊高度80m，仅需对该桥桥面吊机做少量的改造，即可满足本工程的使用要求。

将委托专业厂家进行改造设计和改造加工。

4、吊机的工作时间安排

苏通大桥上部结构钢箱梁安装计划于2007年6月底完成，上海长江大桥上部结构钢箱梁安装计划于2008年8月开始，两者时间差约14个月，完全满足桥面吊机的拆除、改造、运输、安装、调试及试吊工作的时间要求。