松岙大桥钢管拱肋吊装方案.docx

1、松岙大桥钢管拱肋吊装方案 松岙大桥钢管拱肋吊装方案 二00六年二月 编 制：付长江、牟友兵、李 超复 核：审 核：第一节 前 言松岙大桥主桥为提篮式钢管混凝土中承式拱桥，主跨为260m，理论矢高48m（考虑了预拱度的影响），成桥后矢高为47.764m，矢跨比为1/5.443。两桁拱肋拱顶处拱轴线中心距离7m，起拱点处拱轴线中心距为20.492m。设计考虑拱肋安装方案为缆索无支架吊装方案。我公司根据现场实际施工条件，制订了详细的拱肋施工技术方案，主要分为三个部分：一、吊装系统的布设；二、吊装方案设计验算；三、钢管拱肋的安装。1、吊装系统的布设：根据施工工况的预测，初步确定主索、扣索、索塔及主地锚

2、的结构形式、尺寸等。2、吊装方案设计验算：根据吊装荷载及荷载组合进行结构验算：一、主索验算；二、扣索验算；三、索塔验算；四、主地锚验算；五、其它结构补充验算资料。3、钢管拱肋的安装：按设计的安装顺序，对安装工艺、操作程序及施工安全进行详细的说明。第二节 缆索无支架吊装系统布置拱肋吊装系统分为主塔（包括塔顶构造）、索（主索、工作索、压塔索、风缆及扣索）和主地锚三大部分。1.索塔a.松山岸索塔高度确定:松山岸索塔设置在桥台前，索塔高度以吊装中跨钢结构为设计控制高度：中跨拱顶到塔脚的高差45.5m骑马滑车高度1m上骑马滑车至三角滑车之间的安全距离3m三角滑车和卸扣高度1.5m捆绳高度3m主索垂度23

3、.42m则索塔高度45+1+3+1.5+5+4.2+23.42=81.97m根据现场拼装的实际情况，利用万能杆件拼装80m，适当调整塔脚基础高度，保证主索标高92.2m。b.岙山岸索塔高度确定:岙山岸索塔设置在桥台前，索塔高度以吊装中跨钢结构为设计控制高度：中跨拱顶到塔脚的高差47.5m骑马滑车高度1m上骑马滑车至三角滑车之间的安全距离3m三角滑车和卸扣高度1.5m捆绳高度5m中段梁从最高点至最低点高度4.2m主索垂度23.42m则索塔高度47.55+1+3+1.5+5+4.2+23.42=85.67m根据现场拼装的实际情况，利用万能杆件拼装84m,适当调整塔脚基础高度，保证主索标高92.2m

4、。C 索塔塔体的组拼索塔采用M型万能杆件组拼成双柱门式索塔，松山岸塔高80米，岙山岸塔高84米，每柱截面为4m4m；中部设一道横梁；两柱之间的中心距离为16m；索塔塔顶顺河向宽度为24m。塔顶分配梁采用I45b工字钢组拼。其布置图详见附后索塔总体布置图。D 索塔塔顶索鞍及塔脚铰脚的布置1）索鞍布置及结构设计 索鞍布置塔顶索鞍包括吊装主索、缆风索（压塔索）、工作天线主索、牵引索、起吊索等索鞍。所有索鞍均采用单轮滚动结构形式的索鞍；在万能杆件吊塔塔顶采用I45b工字钢铺设两层分配梁，由于拱肋内倾，为满足吊装需要，主索索案采用移动索鞍。为此，在塔顶分配梁上在设立一型钢平台，用来安放主索索鞍。扣索索鞍

5、直接安放在塔顶分配梁上。索鞍布置详见塔顶索鞍构造图所示。 索鞍结构*a 设计指标及技术标准（以吊装主索受力控制设计）、主索直径56mm；、单索垂直压力T=413KN；、索鞍轮直径D与主索直径之比为：D/=15；、索鞍轮接触应力安全系数K1=2.15;、滑动轴承钢销抗剪安全系数K2=3.0。*b 索鞍结构设计（以吊装主索索鞍为例） 索鞍结构如图2.1所示。图2.1 索塔塔顶索鞍构造图2)索塔塔脚铰脚设计铰脚的布置索塔铰脚布置在桥台台身混凝土内的预埋钢板上，在位置确定后铰脚与预埋钢板焊接相连，索塔铰脚的连接如图2.2所示。铰脚的结构设计铰脚由铰座、铰板、钢销等几部分组成，其结构设计如图2.2所示。

6、图2.2 索塔铰脚设计图E 索塔避雷设施布置两岸索塔高度极大，达84m，因此必须设置避雷设施。按照级结构物避雷要求设置，通路电阻小于4。吊塔防雷装置由接闪器、引下线和接地装置等三部分组成。采用22圆钢制作接闪器，其长度为1.5m，每塔的两根立柱上分别设置一根；同时用16圆钢外套PVC防护管作为引下线，接至地面与相应的接地装置相连接，接地装置采用型钢L10010010打入地中设置，打入深度不小于1.5m 。2 主索每段拱肋采用前后两吊点吊安，由于安装需要将拱肋内倾8,使两吊点不能利用一组天线来吊装，故两个吊点天线分离设置，以利于安装。全部共设置4组主索，对应于两拱肋各两组。每组主索采用2根56m

7、m满充式钢丝绳（CFRC836SW-56mm），两端锚固在两岸主地锚上。3 扣索拱肋扣索均选用钢绞线，钢绞线配置见表2.1“扣索索力汇总表”钢绞线前端锚固在拱肋上，拱肋上焊接相应的扣点，扣点处钢绞线采用YMP挤压式锚具。拱肋后端集中锚固在主地锚上，采用我公司自行开发的“可调索低应力夹片锚固系统”进行锚固。扣索索力根据施工工况用千斤顶进行调整。4 缆索吊装系统风缆布置本吊装系统位于台风区，除设置前后风缆外，还需要设置侧向风缆。拱肋吊装时，需设置侧向风缆来调整拱肋轴线，协助拱肋就位和防止拱肋向侧面倾覆。拱肋风缆选用228的钢索连接到拱肋上下游的地垄上。第三节 缆索无支架吊装系统设计验算一. 验算说

8、明本计算书分四部分对整个吊装系统进行施工验算：1、主索验算；2、扣索验算；3、索塔；4、主地锚验算。（一）主要计算参数：M型万能杆件：编号截面组成界面积cm2栓孔面积cm2回转半径cm自由长度cm长细比容许外力受拉(kN)受压(kN)4N14L1201201093.211.25.2520088136013304N34L1201201066.811.23.72283799457752N52L75758233.72.28283124328196全桥吊装系统用的钢索分两种型号：a)满充式钢索（CFRC836SW-56mm），抗拉强度1960MPa，破断拉力2500KN。b)普通钢索，抗拉强度1550

9、MPa。岩石土力学参数：弱风化凝灰岩容许承载力0=2000KPa，桩周极限摩擦力=150Kpa。C30混凝土设计抗压强度：17.5MPa；弹性模量3.0104MPa。I级钢筋设计强度：240MPa；弹性模量2.1105MPa。II级钢筋设计强度：340MPa；弹性模量2.0105MPa。设计基准风速取：40.5m/s，基本风压：964.8Pa。(二)、吊装系统计算说明1、受力分析吊装工况分为：最重节段(A节段)吊装及合龙段安装。最大吊装重量为583KN，合龙段吊装重量为225KN。主缆索吊装系统以A节段荷载为控制验算荷载。扣索系统的受力分析，将拱肋合拢前的拱肋接头看为刚接。根据计算结果采用不同

10、的扣索。索塔受力包括：主索、起吊索、牵引索、扣索、风荷载等。风荷载：吊装期间，最大风速按40.5m/s考虑，基本风压取965Pa。吊装避开台风季节。2、索塔验算索塔采用万能杆件拼装，塔高80(84)m，采用门形塔架，两立柱断面分别为4m4m，立柱间设置两道横撑（包括塔顶）。塔脚与基础预埋钢板铰接。根据索塔受力情况，两组吊装系统的作用力分别作用于索塔两立柱上，分别对两立柱在各工况作用下进行整体稳定性验算（压杆稳定分析）、单肢杆件稳定性及强度验算。验算结果：万能杆件所受最大压应力98MPa。（三）、主地锚计算说明根据两岸的地质状况，岸采用桩锚。桩锚采用嵌岩桩设计，根据基岩顶面力距进行配筋验算。二、

11、吊装系统主吊装系统主跨径310。14m，后锚端跨径为120m(松山岸) 与水平线夹角33.09。后锚端跨径岙山岸:102.3m、与水平线夹角29.97。全桥两幅拱肋，设置两套主索吊装系统，每套系统各种钢索的规格如下表所示：主吊装系统钢索规格表 名 称项 目主 索起吊索牵引索缆风索（压塔索）型 号满充式钢丝绳（CFRC836SW-56mm）637+1637+1637+1根数-直径256824228247.5每沿米重() ()()()()()()14.981.9822.7687.929截面积()1667210.87294.52843.47钢丝直径1.23.01.11.32.2抗拉强度（MPa）19

12、60155015501550破断拉力（kN）2500326.8456.51305.0张力安全系数3.35.593.0141 主索。如图3.1（主索计算简图）所示。图3.1主索计算简图1) 荷载分析作用于主索的作用由两部分组成：一是集中荷载；一是均布荷载。集中荷载由吊装节段重P1=1.2583/2=350KN，考虑1.2的吊重不均衡系数，吊具重P2=3KN、起吊索重P3=6KN、配重P4+=25KN组成。控制设计荷载：P=P1+ P2+ P3+ P4 =350+3+6+25=384KN均布荷载由主索重G1、起吊索重G2、牵引索重G3、分索器重G4组成：g=g1+g2+g3 = 149.82+19

13、.82+27.68 =347.1N/m2) 设计荷载受力分析主索垂度取L/13，则此时主索最大垂度为23.86m。由索鞍处主索弯矩平衡得：由Hmax=(PL/4+gl2/8)/f =(384310.14/4+0.347310.142/8)/23.86 =1423KN上式中为两吊点间距离,x为吊点距索塔距离。如图3.2所示。图3.2主索计算示意图则主索最大张力： Tmax= Hmax/cos=1427KN上式中=tan-1（23.86/310.14）=4.56主索张力安全系数：K=225000.9/ Tmax=3.2（满足要求）主索应力验算i)主索在跑马滑车作用下弯曲应力： 式中：，主索弹性模量

14、，主索最大张力， Tmax=1253KN，集中荷载，P=384kN，主索截面积，F=21667=3334mm2，跑车轮数，n=4则: =341+528.5 = 869.5MPa则：K=1960/869.5=2.252.0 (满足要求)ii)主索在索鞍处的接触应力：= 801MPa则：K=1960/801=2.452.0 (满足要求)主索安装张力及安装垂度。吊点空载时作用于主索的集中荷载根据索结构张力方程： 其中对线接触索上述公式假设钢索在索鞍上不发生滑移，若考虑锚跨端主索滑动对主跨端的影响，则：Ek=115310.14/(120+310.14+102.3)=67GPa主索截面积。H=1423KN；P=385kN；G=310.14g=108KN；解得H0=267kN对应空载垂度为：f=gl2/(8H0)=0.347304.52/(8196) = 15.63m对应空载相对垂度为： f/L=1/19.852 起吊索1)荷载分析起吊索仅受到集中荷载P（不含吊具重）的作用，考虑吊装拱