单箱双室钢箱梁吊装施工专项方案.docx
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单箱双室钢箱梁吊装施工专项方案
一、工程概况
1、工程位置
2、工程概量
匝道第联的钢箱梁共3跨，长度为：
23+30+23m，钢箱梁高度为1.3米，宽度为10米；钢结构重量约326t。
匝道第联的钢箱梁共3跨，长度为：
28+48+28m，钢箱梁高度为1.3-2.5米，宽度约10米；钢结构重量约512t。
3、钢箱梁结构
匝道桥的截面为单箱双室，结构特点为盖板（顶、底板）包腹板，其中腹板上下主角焊缝要求全熔透。
在腹板两侧设有悬臂挑梁，箱型桥面的顶底均设有通长纵向加劲肋，横隔板在箱室内按1500—2000mm间距均布。
匝道桥的平面曲线变化范围较小，在宽度方向有等宽节段和变宽节段的区别；箱体底面的横向坡度和匝道纵向（线路长度方向）均有变坡设置。
4、工程难度
4.1、工程安装位置位于立交匝道上方，构件吊装难度大。
4.2、现场施工场地道路进出拥挤，构件进场比较麻烦。
4.3、临时支架难搭设，部分支架搭设的高度高、制作安装均繁琐、工作量大。
同时，构件吊装作业点多，路面回填点也多。
4.4、施工交叉作业点多，现场人机流动负责，施工作业安全措施要求高。
4.5、钢箱梁舱内作业高度有限（1.3米），构件安装和焊接不适人体操作高度，施工难度大。
4.6、现场施工均属高空作业，施工安全要求高。
4.7、工程工期紧、质量要求高。
5、构制作块体拆分
5.1、A匝道钢箱梁
A匝道钢箱梁制作分段示意图，如下图所示
A匝道共3跨，分6节段进行制作和安装（L3梁段分成2个节段）。
主梁与悬臂梁整体制作然后分开发运和安装，每个节段主箱梁1个块体，悬臂梁2个块体。
5.2、B匝道钢箱梁
B匝道钢箱梁安装与制作分段示意图，如下图所示
B匝道共3跨，分11节段进行制作和安装，主梁单体制作与两侧悬臂梁分开，每个节段主箱梁1个块体，悬臂梁2个块体
6、工作内容
6.1、厂内工作内容
1）、钢箱梁原材料的采购、验收，钢箱梁制作、以及其他材料的采购；
2）、钢箱梁下料、加工、单元件制造、总装匹配制造、厂内转运、涂装、存放；
3）、负责完成钢箱梁的运输及防护；
6.2、桥位安装现场工作内容
1）、临时支架制作、安装、拆除。
2）、钢箱梁的现场安装、焊接及最终涂装。
二、编制依据规范
（1）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）
（2）《城市桥梁工程施工与质量脸收规范》（CJJ2-2D08）
（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
（4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
（5）《公路桥涵饭结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
（6）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）
（7）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）
（8）《公路桥梁杭震设计细则》（JTG/TD60-01-2008）
（9）《公路桥粱坑风设计规范》（JTG/TD60-01-2008）
（10）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
（11）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1一2004）
（12）《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）
（13）《铁路桥梁钢结构设计规范》（GB10002.2一2005〕
（14）《铁路钢桥制造规范》（TB10212一2009）
（15）《郑州市南三环中州大道立交匝道钢箱梁施工图》（郑州市市政工程勘测设计研究院）
（16）《低合金高强度结构钢》（GB1591-1994）
（17）《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》（GB10433-2002）
（18）《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T722-2008）
（19）《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB8110-1995）
（20）《碳钢药芯焊丝》（GB/T10045-2001）
（21）《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB5293-1999）
（22）《二氧化碳气体保护焊工艺规程》（JB9186-1999）
（23）《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）
（24）《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ276—2012
三、施工平面图
四、工程工期计划
1、工期总体计划
1）、现场开工日期：
暂定10月18日开始吊装。
实际已甲方通知和现场具备条件为准。
2）、施工工期：
暂定：
35天。
2、施工进度计划
序号
任务名称
工期（天）
开始时间
完成时间
一
匝道安装
14
2013年10月18日
2013年11月1日
1
临时支架制作/安装
2
2013年10月14日
2013年10月15日
2
主梁吊装
3
2013年10月18日
2013年10月20日
3
主梁环缝焊接、嵌补件安装焊接
5
2013年10月18日
2013年10月22日
4
悬挑梁吊装
4
2013年10月20日
2013年10月24日
5
悬挑梁焊接、嵌补件安装焊接
6
2013年10月20日
2013年10月28日
二
匝道安装
24
2013年10月20日
2013年11月12日
1
临时支架制作/安装
5
2013年10月14日
2013年10月19日
2
主梁吊装
7
2013年10月20日
2013年10月26日
3
主梁环缝焊接、嵌补件安装焊接
9
2013年10月20日
2013年10月28日
4
悬挑梁吊装
7
2013年10月26日
2013年11月1日
5
悬挑梁焊接、嵌补件安装焊接
9
2013年10月29日
2013年11月12日
三
临时支架拆除、油漆修补、验收交工
22
2013年10月25日
2013年11月25日
五、施工场地规划
1、道路和吊装场地规划：
1．1、A匝道场地吊车站位和构件运输道路规划
1.2、B匝道场地吊车站位和构件运输道路规划
2、施工场地回填要求
2.1、宽度要求
1）、所有构件进场道路和汽车吊行走道路须回填并用压路机夯实。
回填路面宽度要≧5米，转弯处要﹥9米。
构件运输进场道路两侧7米宽度内不得有障碍物。
2）、构件吊装场地吊车站作业区域要求回填﹥16米×10米。
区域内回填夯实。
同时，经核查吊车站位下方无市政管线或高压线等。
2.2、强度要求
1）、构件进场道路：
构件运输道路须推平回填砂石后夯实处理。
回填前道路淤泥或杂物必须清理干净，管沟或线管沟做加强和回填处理。
回填时进行分层夯实，每次夯填厚度为30cm～50cm。
同时，回填后在道路上方铺设钢板进行保护。
2）、吊车吊装场地强度要求：
吊车吊装时最大压力N=吊车吨位+吊装构件最大吨位=260T+56T=316T。
吊车吊装承载面积（路基箱）S=1.5×1.5×4=9㎡。
吊车吊装场地强度要求﹥P=N/S=316/9=35.11T/㎡。
3）、吊车场地回填后使用前，先对回填场地强度进行试压检测。
检测方法为在回填吊车场地面铺设1.5米×1.5钢板。
钢板上方铺设型材，保持钢板各面受力均匀。
在型材上方堆放沙袋进行试压。
检查场地强度是否满足﹥P=N/S=316/9=35.11T/㎡。
如果不满足则继续回填夯实处理，直至满足强度要求为止。
六、施工流程
1、施工总体流程
根据现场实际情况和施工条件，现场施工总体流程为：
先进行A匝道安装/焊接，A匝道安装结束后再进行B匝道安装/焊接。
2、施工工艺流程
七、临时支架
1、临时支架布置
A匝道临时支架布置图
B匝道临时支架布置图
2、支架材料选型
根据构件分段统计表可知，B匝道L1梁段安装全部构件安装时的搭接处支架受力为最大部位。
GN=77T（含人行走道）。
L1梁段构件全部安装时，支架支撑力F=GN/2=77/=38.5T。
L1梁段主要支撑力由2个支撑钢管支撑。
则平均每根管抗压力N1=F/2=38.5/2=19.25T。
2.1、支撑钢管选型
1）、暂选用材质为Q235的φ351×12钢管作为支撑杆。
2）、钢管支撑抗压强度（P）计算
根据现场实际情况，按支撑管件最长为19米计算。
根据撑杆抗压常用标准：
L/D≤100（L为撑杆长度，D为选用钢构直径）。
19000/D≤100，则计算出钢管直径：
D≥190mm。
因此，暂选现选材质为Q235，φ351x12的钢管可作为支撑强度进行计算。
（1）、钢管支撑抗压力核算：
Pa=
Pa表示欧拉临界力，
钢材弹性模量，
计算杆件截面惯性矩，μ杆件计算长度系数与杆端支撑情况有关，l杆件长度，Α杆件截面面积.
（2）、由于λ=
和λ=L/ix，回转半径ix由截面特性可查出ix=11.992cm.
（3）、λ=L/ix=1900/11.992=158.44。
（L=19米）
Q235材质钢管E＝2.06
1011Pa，A=127.8cm2。
把A、E、λ代入Pa=
=π2EA/λ2=3.14×3.14×2.06*1011（Pa）×127.8（cm2）÷201.32=3.14×3.14×2.06×107×127.8÷127.82（N）=103.4t。
则Pa=103.4T。
Pa=103.4T＞N=19.25T,安全系数为5.37，满足施工要求。
现采用材质为Q235，φ351×12的钢管做支撑，以增加施工安全性能。
2.2、横梁型钢选型
选用材质为Q235b，型号为40b工字钢做横梁，横梁设计长度为3米。
横梁上方设置距离900mm的4个梁段支点，见下方示意图所示:
1）、横梁最大抗弯强度计算
⑴、最大抗弯强度计算公式：
Mmax=Wf
⑵、40b工字钢截面模量W:
W=1/6H[BH3-（B-b）h3]=1/6×40[14.4×403-（14.4-1.25）×（40-2×1.65）3]=1810.6cm3
型钢抗拉强度标准值：
f=210N/mm2
⑶、单根工字钢梁最大抗弯矩：
Mmax=Wf=1810.6cm3×210N/mm2=380.23KN.m即40b工字钢最大抗弯强度=38T.m。
B匝道L1安装时最大重量为38.5T，在I40b横梁上设置4个支点，同时保证4个支点同时受力均匀，则每个支点受力为FN=9.63T。
各支点与支撑管距离为0.9米。
则最大力矩M1=（38.5/4）×0.9（T.m）=8.67T.m＜38T.m。
满足施工要求。
支撑钢管间的横、纵向连接件用18b槽钢，斜撑连接件用角钢L75×10。
整个临时支撑件焊接成整体组成稳定结构。
19m高支架顶部采用拉缆风绳（两层，每层至少四根）的方法解决其稳定性，底部采用地锚与地面铺设钢板焊接固定。
2.3、支架混凝土浇筑抗压强度要求
1）、最大支架受力点：
B匝道支架有6个支架底部须浇筑混凝土,支架最重压力为B匝道（L4+L2）的支架部位。
L4=66T，L2=37T.
2、压力N=（37+66）/2+支架自身重量（9T）=60.5T.
⑵、单个支墩钢筋笼基础混凝土浇筑面积为：
S=3×3=9㎡.（浇筑厚度根据需要确定厚度）。
⑶、C25混凝土 抗压强度值为16.7N/mm2=1670T/㎡﹥P=N/S=60.5/9=6.8T/㎡。
满足施工要求。
2）、混泥土梁抗压承载力
A匝道有5个支架落在混凝土主梁上，B匝道有3个支架落在混凝土主梁上。
A、B匝道8个支架中，最大受力点为A匝道的L4与L2环口对接处，受力为60T。
（1）、主梁抗压措施：
采用20厚钢板铺装桥梁面，每个支架底部铺设整版钢板面积S=2.5m×2.5m=6.25㎡，钢板上方用5米的40B工字钢焊接加固，同时用钢板把40工字钢与桥面路面垫平。
如下图所示：
⑵、混凝土主梁承载抗压强度要求﹥P1=N/S=60T/6.25㎡=9.6T/㎡。
（3）、经核查原107国道立交桥图纸，（设计图纸C40的抗压强度为26.8N/mm2）因为P2﹥P1，因此混泥土梁抗压承载力满足钢管临时支架施工要求,同时根据评审专家的意见，需要摆放临时支架的桥梁处进行原桥的状态监测预警，例如标高等监测措施等。
八、起重设备
1、吊车设备选用
1.1、吊车站位放样图及综合评估表
1）、A匝道吊车站位放样图及综合评估表
2）、吊车站位点、作业数据统计、吊车选用综合评估表（主箱梁阶段吊装不含悬臂梁重量）
序号
构件编号
吊装重量（T）
吊车作业半径（M）
主臂作业长度（M）
260T汽车起重能力（T）
是否满足
安全系数
1
L1主箱梁
56.00
12
22
73.2
∨
1.3
2
L2主箱梁
32.00
14
23
61.9
∨
1.9
L3-1主箱梁
30.00
18
25
46.4
∨
1.5
3
L3-2主箱梁
30.00
20
26
39.6
∨
1.3
L2主箱梁
32.00
15
23
37
∨
1.2
4
L4主箱梁
56.00
12
22
73.2
∨
1.3
由上表可见，A匝道选用260T液压汽车吊满足施工现场主梁构件吊装要求。
3）、B匝道吊车站位放样图及综合评估表（主箱梁阶段吊装不含悬臂梁重量）
平面站位放样
高度站位放样
4）、吊车站位点、作业数据统计、吊车选用综合评估表（主箱梁阶段吊装不含悬臂梁重量）
吊点
构件编号
构件重量（T）
吊车作业半径（M）
主臂作业长度（M）
260T汽车起重能力（T）
是否满足
安全系数
1
L2-1主箱梁
28.00
14
22.60
61.90
∨
2.21
L4主箱梁
49.00
15
23.00
54.00
∨
1.10
2
L1主箱梁
45.00
14
22.60
61.90
∨
1.38
L2-2主箱梁
28.00
11
22.00
74.00
∨
2.64
L3主箱梁
33.00
14
22.60
61.90
∨
1.88
3
L1主箱梁
45.00
14
22.60
61.90
∨
1.38
L2-2主箱梁
28.00
11
22.00
74.00
∨
2.64
L3主箱梁
33.00
14
22.60
61.90
∨
1.88
4
L2-1主箱梁
28.00
15
23.00
54.00
∨
1.93
L4主箱梁
49.00
15
23.00
54.00
∨
1.10
由上表可见，B匝道选用260T液压汽车吊，满足主梁吊装要求。
因此、构件吊装起重设备选用260T汽车吊，满足现场整体施工要求。
1.2、260T汽车吊性能表
1.3、悬臂梁构件吊装吊车选型
1）、吊装高度最大约H=16米。
2）、吊车作业半径R=10米。
主臂L≥20米。
3）、80T汽车吊R=10米,L=22～24米。
起重能力F=17T＞11.6T（最重悬臂梁的重量）安全系数为1.46，因此选用80Ｔ汽车吊，满足悬臂梁吊装要求。
80T汽车性能表
2、绳索、卸扣选型
2.1、卸扣选型
主梁构件吊装最重构件为56T。
吊装时采用4个卸扣吊装，每个卸扣受力为19.72T。
根据卸扣力学性能表，该工程选用4个80T卸扣吊装主梁。
，最大破坏拉力=320T，安全系数约为16倍，满足施工要求。
2．2、吊装绳索选型
主梁构件吊装最重构件为56T。
吊装时采用4均等钢丝绳吊装，吊装角度为60度。
如下图所示：
根据吊装绳索示意图示：
每根钢丝绳受力为F（G）=56/4/sin600=16.17T。
根据多跟钢丝绳吊装不平衡系数要求取K=0.82，则每根钢丝绳的受力为F=16.17/0.82=19.72T,选用6×37直径为60mm钢丝绳进行吊装，最小破坏力为：
156T，则安全系数为7.91倍,满足吊装施工要求。
以上的卸扣、钢丝绳、吊机须开具合格证，性能参数表等证明书，吊装人员的专业资格证等须俱全（复印件作为方案附件）。
九、吊点布置及吊耳设置
1、吊装重量
A匝道钢箱梁结构总重量如下表所示：
梁段编号
L1
L2
L3
L4
左悬臂
主体箱室
右悬臂
左悬臂
主体箱室
右悬臂
左悬臂
主体箱室
右悬臂
左悬臂
主体箱室
右悬臂
重量（T）
10.3
55.5
11.0
5.5
32.0
5.9
10.8
56
11.6
10.1
55.4
10.7
B匝道钢箱梁结构总重量如下表所示：
梁段编号
L1
L2
L3
L4
左悬臂
主体箱室
右悬臂
左悬臂
主体箱室
右悬臂
左悬臂
主体箱室
右悬臂
左悬臂
主体箱室
右悬臂
重量（T）
6.1
44.3
6.3
4.4
27.8
4.5
5.5
32.9
5.7
8.5
48.8
8.7
经过计算分析形心位置，钢箱梁安装吊耳采取顶部板式吊耳，在顶板位置设置4件对称式吊耳。
2、吊点布置
吊耳吊点布置如下示意图（吊耳设置在顶板上）：
A匝道吊耳吊点布置
B匝道吊耳吊点布置
3、吊耳制造采用和遵循规范标准
《郑州市三环线快速化工程中州大道第二标段施工图设计》
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）
《公路桥涵施工技术规范》（JTGF50-2011）
《设备吊耳》（HG21574-1994）
《桥梁用结构钢》（GB714-2008）
《低合金高强度结构钢》（GB1591-1994）
《碳钢焊条》（GB5117-1995）
《磁粉探伤方法》（GB15822-1995）
4、吊耳结构
吊耳为孔形吊耳，设置在钢箱梁腹板处的顶板板面上，主体箱室使用吊耳A，为了防止板孔式吊耳板孔强度不够而吊耳板被撕裂，在此处增加25mm厚的Φ160双面补强板，为增加耳板与钢箱梁间焊缝的强度，在耳板两侧和顶板内侧增加加劲板。
悬臂使用吊耳B。
如下图所示：
主梁吊装吊耳
悬挑梁吊装吊耳
5、吊耳设置部位及数量
吊耳设置在钢箱梁顶板上，共计设置4个临时吊点，近似对称布置（以A匝道L3梁段主体箱室为例）。
吊耳通过与箱梁主体顶板焊接连接，吊耳钢板壁厚为δ=25+25+25mm,r=40mm，R=125mm，材质选用桥梁高强钢板Q345qD，设置在腹板与隔板连接处。
吊绳水平夹角α=60°，四点起吊，吊点平面布置如图所示。
（图中单位为mm）
6、吊耳强度验算
吊点受力分析：
每一吊点采用双股钢绳。
考虑冲击系数和超载系数，则G=（钢横梁
重量）×1.20（冲击系数）×1.05（超载系数）=56×1.2×1.05=70.56t则每股受力P=G/sin60°/4=19.72t，则每个卸扣负荷为19.72t。
为安全起见，每个吊点受力按50t计算，吊耳采用材质为桥梁高强钢板Q345qD，吊耳钢板壁厚为25mm，强度设计值
=170MPa, =200MPa（GB50017-2003）,r=40mm，R=125mm，R（补强）=80mm。
1）、吊耳耳板孔强度校核
拉曼公式校核吊耳板孔抗剪强度
耳板孔抗剪强度满足要求。
2）、吊耳板与构件间焊缝强度校核
吊耳在受力最大时为拉伸状态，按吊耳受拉伸校核焊缝强度，在焊缝形心的剪应力作用下需要对正面角焊缝（作用于垂直焊缝长度方向）和侧面角焊缝（作用于平行焊缝长度方向）受力分析。
如下受力示意图：
（
为正面焊缝的强度设计值增大系数，取1.22）
正面角焊缝应力：
侧面角焊缝应力：
按角接头综合正应力（
）和侧应力（
）焊缝校核
焊缝强度满足要求。
7、吊耳加工与焊接工艺要求
耳板N1与钢箱梁采用开50°的双面坡口预留2mm的钝边，全溶透焊缝，焊缝按照《公路桥涵施工技术规范》（JTGF50-2011）磁粉探伤检验焊缝质量，检测等级为Ⅰ级，吊耳板焊缝应为连续焊，不应有夹渣、气孔、裂纹等缺陷，虽然焊缝的强度计算满足要求.但由于吊耳板与顶板焊接处产生的焊接应力及连接面较小产生的应力集中，使用吊耳时也不可能在设计的理想状态下受力等原因，可能造成顶板局部变形或将母材撕裂等不良后果。
因此，应有以下有效安全措施：
1）、对焊缝进行焊后热处理，以消除焊接应力，进行焊后热处理。
2）、在吊耳板与顶板之间焊接加劲板，增大了焊缝受力面积，同时也加强了局部稳定性。
十、施工安装
施工现场由甲方提供"三通一平"和提供各36×18米构件存储场地，临时仓库一间与办公室一间。
施工区域在钢箱梁节段吊装时要求全封闭，严禁通车和行人。
钢箱梁采取工厂分段加工，现场高空组装焊接的方法进行施工。
钢箱梁安装时施工现场先安装临时支墩管桩。
钢箱梁节段运输至现场后，采用汽车吊直接就位。
吊装因为有临时支墩钢结构支架在已存在的桥上，所以要随时监测原桥的状态。
1、整体安装工序与目的
整体安装工序：
先安装A匝道再装B匝道，先完成主梁吊装定位、焊接，再进行悬臂梁吊装焊接。
该安装思路目的：
减少构件运输和构件吊装中州大道路面的占有时间、减少大型汽车吊设备使用台班、免除构件平面二次倒运。
同时，可以展开多个工作面，有利于工程工期赶进。
2、梁段构件安装顺序
2.1、A匝道梁段构件安装顺序
2．2、B匝道梁段构件安装顺序
3、施工安装工艺流程图
3.1、A匝道安装工艺流程图
STEP1：
临时支架制作安装
STEP2：
楔形支座安装和临时固定
STEP3：
L4主梁吊装、调整后与支架牙板焊接固定
STEP4：
依次按L2-2、L3、L2-1、L1顺序吊装主梁、调整后与支架牙板焊接固定，对接环口用临时码板焊接固定。
STEP5：
主梁对接环口焊接，舱内环口嵌补件安装/焊接
STEP6：
悬臂梁安装、焊接，悬臂梁嵌补件安装焊接。
STEP7：
桥梁整体面前涂装、支架拆除、油漆修补、交工验收
3.2、B匝道安装工艺流程图
STEP1：
临时支架制作安装
STEP2：
楔形支座安装和临时固定
STEP3：
主梁吊装、主梁、调整后与支架牙板焊接固定，环口采用临时马板焊接固定。
STEP4：
主梁对接环缝焊接、嵌补件安装焊接。
STEP5：
L1梁段安装、焊接。
STEP6：
悬臂梁安装、焊接，悬臂梁嵌补件安装焊接。
STEP7：
桥梁整体面前涂装、支架拆除、油漆修补、交工验收
4、安装准备工作及人机投入计划
4.1、安装准备工作
1）、完成施工安装技术和安全交底。
做好安装基础基线测量及复核工作。
经监理单位认可后方可进行构件安装。
2）、检验运输至现场节段制作尺寸等。
做好支墩和支架安装控制标高、基线、沉降观测点相关工作。
3）、吊机所行走的路线和支车的位置必须压实平整好，确保吊装路线顺利通行，吊装工作范围内的障碍物必须预先清除。
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