拱桥的拱箱吊装施工技术方案.docx

1、 拱桥的拱箱吊装施工技术方案拱桥的拱箱吊装施工技术方案 开发区大道工程 XXXX 大桥 拱箱吊装施工技术方案(文字说明)编制：复核：审核：XXXXXXXX建筑工程有限公司 XXXX大桥项目经理部 20010年 3 月 开发区大道工程 XXXX 大桥拱箱吊装施工技术方案 1、工程概况 大道为开发区城市级主干道，分为东西、南北两段，二者交于碾子湾转盘，XXXX大桥位于南北段，跨越 XXXX，主桥结构为净跨 100米的钢筋混凝土箱板拱桥，引桥为 13米简支空心板，桥跨组合为 4 13m(两路)100m3 13m(碾子湾)，桥总长 217.08米。桥梁宽度：单幅桥：4.0m 人行道+14.0m 车行道

2、+1.0m 绿化带=19m；两幅桥间距 3m，全桥宽 41m。大桥下部结构主拱基础为 C25 混凝土实体基础，C40 钢筋混凝土拱座；引桥台为U型重力式桥台，扩大基础，基础和台身皆为 C25 片石混凝土，C30 钢筋混凝土台帽；半幅桥引桥墩为四柱式 C40 钢筋混凝土圆柱墩，墩柱直径 1.2m，C25 混凝土扩大基础；半幅桥交界墩仍为四柱式 C40 钢筋混凝土圆柱墩，墩柱直径 1.5m，基础座落在主拱台顶面。主桥上部结构采用钢筋混凝土等截面悬链线箱形板拱，主孔净跨 100 米，净失高18.18m，净矢跨比 1/5.5，拱轴系数 m=1.756。每幅桥由两个独立的拱圈(拱座连在一起)组成，每个拱

3、圈由 5 个拱箱组成，全桥 4 个拱圈共 20片拱箱，位于拱圈外侧的两片拱箱为边箱，中间的 3 片为中箱。每个拱圈拱背总宽度为 8.14m，拱腹总宽度为8.06m，拱圈总高度 1.9m；其中预制拱箱边箱拱背宽 1.55m，拱腹宽 1.58m，中箱拱背宽 1.44m，拱腹宽 1.58m，预制拱箱高 1.8m，另有 10cm 顶板现浇层。设计每片箱肋分五段预制吊装合拢，节段最大吊装净重量 51吨。全桥共需预制安装拱箱 100段。每个拱圈拱箱节段全部吊装完成，接头焊接完毕后，浇筑纵横接缝及顶板现浇层混凝土，整体化拱圈。拱上采用垫梁、矩形排架柱和悬臂盖梁来支承桥面结构，主拱上桥面板为 7.2米跨径钢筋

4、混凝土简支空心板。拱箱预制场设置在两路岸引桥台尾，预制完成的拱箱通过轨道平车进行纵横移，在两路岸引桥上起吊安装(后吊点位置距塔架应大于 20m)。XXXX两岸为第四系全新统崩坡积土(Q4col)，局部地段基岩裸露，下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组(J2S)粉砂质泥岩及砂岩。桥位区属亚热带湿润气候区，具有夏热多雨、冬暖多雾、空气湿度大、日照偏少等特点。多年平均气温 17.8，冬天最低温度-3.1，夏天最高温度 42.2，区内降雨丰富，降雨多集中在 59月。桥位处 XXXX 勘察时水位 262.19m，最高洪水位272.00m。地下水对混凝土无腐蚀性。2、悬索吊装系统的布置 2.1、总体布置(附图

5、01)根据 XXXX大桥实际地形特点，确定吊装索跨为 80m(两路岸后拉索)+226m(主索跨)+75m(碾子湾岸后拉索)。两路岸塔架设于 A0 号桥台内，索塔中心桩号为K4+845.363m；碾子湾岸塔架设于 A8号桥台台后 13.33m 处，索塔中心桩号为K4+071.363m。在两路岸 A0号桥台后设置预制场，预制好的拱箱节段通过轨道平车纵横移至两路岸引桥上的主索下方待吊。在两路岸塔后 80m 处(预制场后)的左右半幅桥轴线上(与桥轴线横向距离 11m)各设置 4根容许抗拉力约为 100t 的钢筋砼锚桩来进行两路岸主索、二扣扣索、工作索及塔架后风缆等的锚固；在碾子湾岸塔后 75m 处的左

6、右半幅桥轴线上仍各设置 4根容许抗拉力约为 100t 的钢筋砼锚桩来进行碾子湾岸主索、二扣扣索、工作索及塔架后风缆等的锚固。两岸一扣扣索利用埋置于塔架基础内的 I32B工字钢进行锚固，每根工字钢锚固一根一扣扣索。两路岸后拉索与水平面夹角为 20.3718；碾子湾岸后拉索与水平面夹角为 22.6570。拱箱安装系统采用 2组主索(左右幅各 1 组，横距 22m)并根据所吊箱肋位置在塔顶进行横移，两组主索可同时进行安装作业。考虑桥梁较宽，主索横移后其后拉索对塔架产生的横向水平力通过塔架自身刚度和设置塔架横向风缆来克服。缆索系统总体布置见附图 01。2.2、吊重的确定 经计算，拱箱节段最大净重量为

7、51吨，在吊装计算中，按拱箱 G=51 吨控制设计，计算重量为 Pmax(G+4+1)1.267.2t，4 吨为吊具(含跑车、起吊滑车、起吊牵引钢绳)，1 吨为配重，1.2为冲击系数。2.3、主索 主索按静力平衡原理进行计算，先假定主索初始垂度，计算重索垂度。初始(空索)垂度(f0)自定以后，空索长度(S0)为定值，在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度 S 应等于空索长度 S0 加上由于荷载引起的弹性伸长值 S，即 S=S0+S。重索长度有两个途径计算：一是按假设重索垂度，以图形几何关系算得 S；二是按假设重索垂度，以计算主索内张力得到弹性伸长 S 算得重索长度 S=S0+S。当 SS

8、(在要求的精度内)，则假设重索垂度为所求解，重索垂度求出后，其它需要值即可解出。在塔顶布置 2组 456.5mm(6 37+FC)的麻芯钢索作为主索，公称抗拉强度170kg/mm2。单根钢绳破断拉力为 164t。悬索跨度 L226m，空索垂度 f09m，矢跨比为 L25.1，按单组钢索吊运 1 段拱箱计算，当吊运至索跨跨中时，主索垂度为fmax18.118m，矢跨比 L/12.47，主索最大张力 Tmax2157.14KN，拉力安全系数 K3.043。张力安全系数满足要求。主索用量 2 4 450=3600 米。为使悬索受力均匀，主索通过 120吨大吨位滑轮串联，使张力自动调整均匀，见附图(2

9、2)(24)。主索按两路岸塔前 20m 起吊(后吊点位置)、碾子湾岸拱脚段就位、拱箱运输至索跨跨中共计算三种工况。计算初始数据及计算结果如下：初 始 数 据 吊装跨径 226 米 前后两吊点间水平距离(单吊点取零值)14.5 米 起吊岸主锚距塔架水平距离 80 米 非起吊岸主锚距塔架水平距离 75 米 两岸塔顶高差(起吊岸低取正值，等高取零值)-3 米 起吊岸主索后拉索与水平面夹角 20.3718 度 非起吊岸主索后拉索与水平面夹角 22.657 度 主索弹性模量 75.6 千牛/平方毫米 安装期与吊运期最大温差(温度升高取正值)0摄氏度(不考虑温度影响)起吊结构重量(包括吊具及动力系数)67

10、2 千牛 主索单位重量.444 千牛/米 主索破断拉力 6560 千牛 主索截面面积 4712.4 平方毫米 拟定的主索跨中安装垂度 9 米 主 索 计 算 结 果 空索情况:空索跨中垂度 F0=9 米 空索初始长度 S0=393.682 米(不含后拉索回头长度)空索后拉索张力(较大岸)T0=319.6522 千牛 起吊岸塔架空索水平力差 H10=15.33738 千牛 起吊岸塔架空索竖直力 V10=165.6321 千牛 非起吊岸塔架空索水平力差 H20=21.22653 千牛 非起吊岸塔架空索竖直力 V20=168.6227 千牛 结构后吊点距起吊岸塔架 20 米时的情况：（两路岸引桥上起

11、吊）1、不计温度影响 后吊点垂度 F1=8.562419 米 前吊点垂度 F2=11.41958 米 跨间主索水平张力 H=1487.219 千牛 主索最大张力 T=1627.451 千牛 起吊岸塔架主索水平力差 H1=-38.44096 千牛 起吊岸塔架主索竖直力 V1=1227.425 千牛 非起吊岸塔架主索水平力差 H2=110.9234 千牛 非起吊岸塔架主索竖直力 V2=685.9646 千牛 结构后吊点距起吊岸塔架 147.6 米时的情况：(碾子湾岸拱脚段就位)1、不计温度影响 后吊点垂度 F1=16.90356 米 前吊点垂度 F2=15.8663 米 跨间主索水平张力 H=19

12、99.318 千牛 主索最大张力 T=2057.085 千牛 起吊岸塔架主索水平力差 H1=105.6675 千牛 起吊岸塔架主索竖直力 V1=991.4585 千牛 非起吊岸塔架主索水平力差 H2=100.9827 千牛 非起吊岸塔架主索竖直力 V2=1276.493 千牛 结构吊运至跨中时的情况:1、不计温度影响 跨中主索最大垂度 F=18.11788 米 跨间主索水平张力 H=2116.986 千牛 跨中主索最大张力 T=2157.14 千牛 主索安全系数 K=3.041063 起吊岸塔架主索水平力差 H1=94.76692 千牛 起吊岸塔架主索竖直力 V1=1165.202 千牛 非起

13、吊岸塔架主索水平力差 H2=135.6241 千牛 非起吊岸塔架主索竖直力 V2=1185.15 千牛 (1)、考虑主索弯曲作用应力 构件运输至跨中时主索张力最大，按此阶段控制计算。Tmax/AnV 其中：主索最大张力：Tmax2157.14KN。塔顶座滑轮位置主索受到的垂直作用力最大：V=1185.157KN。钢索截面积：An4712.4 mm2。钢索弹性模量：E75.6 KN/mm2。塔顶主索滑轮数量：n2 4=8。代入上式得到：Tmax/AnV 0.85752 103MPa。主索钢丝公称抗拉强度：max1.7 103MPa。则、考虑主索弯曲作用应力安全系数 K1.2(不计冲击系数)max

14、/1.2 1.7 103/0.85752 1032.382。可见，考虑主索弯曲作用应力安全系数基本满足要求。(2)、考虑主索接触作用应力 Tmax/AnCeE/D 其中：钢丝直径：2.6 mm。滑轮直径：D=450 mm。钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.04 2d/D。钢索直径 d56.5mm。代入上式得到：Tmax/An(0.104+0.042d/D)E/D0.5033 103MPa。则、考虑主索接触作用应力安全系数 Kmax/1.7 103/0.5033 1033.382 考虑主索接触作用应力安全系数满足要求。2.4、工作索 考虑到吊运扣索、检修滑车及运送小型机具的需要，在左右

15、幅桥塔顶主索侧各布置 1 根47.5mm(6 37+FC)工作索，公称抗拉强度 170kg/mm2，破断拉力为 1175KN，工作索安装垂度 f06.5m，按最大吊重 80KN(含配重及冲击系数)进行控制，吊重索跨跨中垂度 fmax15.423m，最大张力 Tmax330.285KN，拉力安全系数 K3.563。工作索用量 2 450=900 米。工作索按吊篮位于两路岸塔前 15m、碾子湾岸塔前 11m 及索跨跨中共计算三种受力工况，计算初始数据及计算结果如下：初 始 数 据 吊装跨径 226 米 前后两吊点间水平距离(单吊点取零值)0 米 起吊岸主锚距塔架水平距离 80 米 非起吊岸主锚距塔

16、架水平距离 75 米 两岸塔顶高差(起吊岸低取正值，等高取零值)-3 米 起吊岸主索后拉索与水平面夹角 20.3718 度 非起吊岸主索后拉索与水平面夹角 22.657 度 主索弹性模量 75.6 千牛/平方毫米 安装期与吊运期最大温差(温度升高取正值)0 摄氏度 起吊结构重量(包括吊具及动力系数)80 千牛 主索单位重量.07943 千牛/米 主索破断拉力 1175 千牛 主索截面面积 843.47 平方毫米 拟定的主索跨中安装垂度 6.5 米 工 作 索 计 算 结 果 空索情况:空索跨中垂度 F0=6.5 米 空索初始长度 S0=393.18 米(不含后拉索回头长度)空索后拉索张力(较大岸)T0=78.66521 千牛 起吊岸塔架空索水平力差 H10=4.28049 千牛 起吊岸塔架空索竖直力 V10=37.39632 千牛 非起吊岸塔架空索水平力差 H20=5.64951 千牛 非起吊岸塔架空索竖直力 V20=38.15236 千牛 结构吊点距起吊岸塔架 15 米时的情况:1、不计温度影响 吊点垂度 F=6.125391 米 跨间主索水平张力 H=203.4259 千牛 主索最