泰州大桥三塔悬索桥上部结构安装施工关键技术.ppt

泰州大桥三塔悬索桥上部结构安装施工关键技术 报告人 薛光雄 一 工程概况二 猫道设计与施工关键技术三 主缆架设施工关键技术四 钢箱梁安装施工关键技术五 结束语 第2页共64页 泰州长江公路大桥位于长江下游江苏省境内 上游距润扬长江公路大桥约66km 下游距江阴大桥约57km 北接泰州市 南联镇江和常州市 水面宽度约2km 两岸长江大堤相距约2 5km 主桥设计为三塔两跨悬索桥 桥跨组合390m 1080m 1080m 390m 一 工程概况 1 1工程简介 第3页共64页 泰州大桥效果图 1 1工程简介 一 工程概况 第4页共64页 泰州大桥效果图 1 1工程简介 一 工程概况 第5页共64页 1 1工程简介 泰州大桥施工现场照片 一 工程概况 第6页共64页 1 2工程特点 中塔合理刚度设计是三塔悬索桥最主要的设计原则 结构特征指标与两塔悬索桥结构不同 是全新的桥梁结构形式 一 工程概况 第7页共64页 中塔索鞍不预偏 边塔索鞍预偏量达2 365m 猫道需要在双主跨水域施工 双主跨连续钢箱梁结构体系 使得中塔无索区钢箱梁体系转换 钢箱梁合拢段安装施工工艺复杂 主缆长约3107米 需要穿越三个塔顶 主缆施工难度比较大 1 3上部结构安装施工难点 一 工程概况 第8页共64页 1 4工程进展情况 2009 2010 2009年12月开始下部土建工作面逐步移交 1月1日开始全桥第一个北锚下游散索鞍吊装 5月10日完成最后一个南塔上游主索鞍吊装 6月17日与18日两主跨先导索先后过江 7月14日开始猫道承重索架设 7月底中塔塔吊拆除完成 牵引系统架设全面开始 9月20日开始第一根基准索股架设 10月8日基准索股垂度调整完成 一 工程概况 第9页共64页 1月11日最后一根索股架设完成 2011年2月24日开始紧缆 3月18日紧缆完成 3月23日至4月4日 完成空缆线形测量 4月8日开始索夹安装位置放样和安装 跨缆吊机拼装 5月15日开始钢箱梁吊装 9月28日已完成全桥136段梁段吊装 全桥合拢施工完成 8月22日开始主缆缠丝 10月14日缠丝施工完成 目前正在进行主缆涂装和主缆检修道安装施工 2011 1 4工程进展情况 一 工程概况 第10页共64页 一 工程概况二 猫道设计与施工关键技术三 主缆架设施工关键技术四 钢箱梁安装施工关键技术三 结束语 第11页共64页 通过类比和风洞试验 确定采用无抗风缆 制振系统的猫道系统 国内外典型无抗风缆 制振系统猫道设计参数 2 1猫道设计 二 猫道设计与施工关键技术 猫道节段模型风洞试验 第12页共64页 在左右幅对应于主缆中心线下方各设一幅猫道 主跨设置横向通道7道 间距135m 边跨设置横向通道2道 间距约130m 边跨猫道距主缆中心线铅垂方向控制目标距离1 7m 主跨猫道距主缆中心线控制目标距离1 5m 设计宽度4 0m 2 1猫道设计 猫道总体布置图 二 猫道设计与施工关键技术 第13页共64页 按猫道承重索在塔顶跨越形式通常将其分为 分离式 和 连续式 两种构造布置形式 按照三塔悬索桥桥跨特点猫道可为 四跨连续 两跨连续 锚碇和中塔处锚固 四跨分离 三种结构型式 2 1猫道设计 二 猫道设计与施工关键技术 第14页共64页 2 1猫道设计 边跨猫道距主缆中心距离 X坐标为里程 Y坐标为高差 单位 m 中跨跨猫道距主缆中心距离 X坐标为里程 Y坐标为高差 单位 m 三种形式猫道的线形比较 二 猫道设计与施工关键技术 第15页共64页 线形 静力 与索塔的连接关系构造 猫道形式选择四跨连续构造 理由 猫道线形更接近平行于主缆 连续式猫道布置方式理论上不会对主塔产生不平衡力 不需要在中塔塔壁上设置猫道锚固构造 2 1猫道设计 二 猫道设计与施工关键技术 第16页共64页 2 2猫道架设牵引系统设计 猫道架设牵引系统总体布置 猫道架设工程量比较大 以中塔为界 采用全桥四套独立运行的牵引系统进行猫道架设 仅72天完成了国内最长的多塔多跨猫道架设 二 猫道设计与施工关键技术 第17页共64页 对于首次提出和应用的迪尼玛纤维绳先导索过江施工技术 2009年12月9日 在泰州大桥夹江桥 F03标 施工水域进行了先导索过江试验 放索装置反张力标定试验 先导索过江试验流速测量 1 先导索过江工艺试验 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第18页共64页 通过一系列试验 验证了纤维绳先导索水中线形 流速与张力计算理论假定的可靠性 掌握了先导索水中姿态 反张力设置等正式过江施工的具体参数要求 为先导索正式过江施工 总结了规范化的技术要求和工艺 先导索过江试验 先导索过江试验放索装置放索 1 先导索过江工艺试验 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第19页共64页 2 先导索过江施工2010年6月17 18日分别完成北 南主跨先导索过江施工 充分利用双主跨桥跨特点 先导索施工两主跨先后进行 实现了在长江主航道施工 限航不封航 最大限度降低了施工对通航的影响 具有显著的推广应用价值 先导索过江施工流程图 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第20页共64页 先导索过江施工现场照片 塔顶平台先导索放索 2 先导索过江施工 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第21页共64页 先导索过江开始 2 先导索过江施工 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第22页共64页 过江牵引 先导索牵引到达中塔与过渡索连接 2 先导索过江施工 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第23页共64页 过渡索提升先导索 先导索回牵过渡索到南塔顶 2 先导索过江施工 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第24页共64页 6月18日 南主跨先导索施工从牵引过江开始 到先导索达到通航净空要求 仅用时27分钟 交通船实测牵引力280kgf 降低了对牵引设备能力的要求 先导索漂浮于水面 不受水下障碍物限制 2 先导索过江施工迪尼玛纤维绳先导索过江施工技术具有以下特点 施工速度快 牵引力小 不受水下条件限制 迪尼玛纤维绳先导索过江施工技术 采用新材料 新工艺 新技术将复杂的施工工艺得到简化 通过流速测量 拉力传感器等使施工过程全程处于受控状态 施工安全快速 二 猫道设计与施工关键技术 2 3先导索过江施工 第25页共64页 主跨猫道承重索采用托架法间接架设 2 4猫道架设施工 对于托架设计 增加了侧向限位滚轮设计 减小了猫道承重索与托架型钢的摩擦 降低了空中牵引难度 二 猫道设计与施工关键技术 第26页共64页 主桥成桥采用1 9垂跨比 猫道承重索张力较小 易变形 面网下滑不畅 采用分段下滑法铺设 其他猫道架设施工工艺为传统两塔悬索桥成熟技术 主跨猫道面层分段下滑铺设 架设完成的猫道 二 猫道设计与施工关键技术 2 4猫道架设施工 第27页共64页 一 工程概况二 猫道设计与施工关键技术三 主缆架设施工关键技术四 钢箱梁吊装施工关键技术三 结束语 第28页共64页 泰州大桥主缆由6跨组成 单根主缆长约3107m 重约7964 55t 由169股91丝预制平行索股组成 单股重量约47t 两根主缆中心距34 8m 主缆构造示意图 西堠门大桥主缆模型 三 主缆架设施工关键技术 3 1主缆概况 第29页共64页 索股架设采用双线往复门架拽拉式牵引系统 牵引卷扬机安装在南锚后 存索区和放索装置位于北锚后 索股架设牵引系统总体布置 三 主缆架设施工关键技术 3 2索股架设牵引系统布置 第30页共64页 索股架设牵引系统现场主要机具及布置图片 南锚牵引卷扬机布置 北锚存放索场布置 索股托滚 被动放索机构 三 主缆架设施工关键技术 3 2索股架设牵引系统布置 第31页共64页 中塔门架导轮组 猫道门架及导轮组 边塔门架导轮组 牵引系统拽拉器 三 主缆架设施工关键技术 3 2索股架设牵引系统布置 第32页共64页 1 新型索股形状保持器的设计传统的形状保持器一般为V型保持器和插片保持器 传统主缆索股形状保持器 传统的主缆索股V型形状保持器和插片保持器相邻布置 形状保持效果不理想 在日照情况下迎光面和背光面存在温差导致主缆索股的扭转 多层索股相互挤压 横向限位能力不足等因素 导致插片扭曲 三塔悬索桥索股架设 调索时中塔首先入鞍固定 其它工序与传统两塔悬索桥施工过程类似 下面对提高主缆架设质量和施工效率的一些工艺改进和技术措施给予说明 泰州大桥主缆索股新型形状保持器 三 主缆架设施工关键技术 3 3提高主缆索股架设质量的技术措施 第33页共64页 2 塔顶索股支撑滚筒设计通过增加托滚数量 特制托滚支架 降低支撑高度 增大竖向支撑弯曲半径 并且与猫道滚筒间设置平滑过渡 使得主缆经过的竖向曲线更加平滑 索股与支撑托滚间的压强降低 减少了索股断带和散丝 提高了索股架设质量 泰州大桥主缆索股架设索鞍处支撑滚筒布置 三 主缆架设施工关键技术 3 3提高主缆索股架设质量的技术措施 第34页共64页 3 索股上锚通道和后锚头上锚系统设计上锚通道平缓通道布置 减少断带发生几率 后锚头上锚系统设计为轨道小车式 减少长滚筒式设计的施工成本 避免架空索道式设计不能连续通过锚块小门架的弊端 该设计既减低了施工投入 又提高了施工效率 泰州大桥索股上锚通道和后锚头上锚系统设计 三 主缆架设施工关键技术 3 3提高主缆索股架设质量的技术措施 第35页共64页 4 提高主缆索股架设质量技术措施的实施效果 通过一系列工艺改进 索股牵引速度平均超过20m min 全长超过3100m的主缆索股2 5小时完成 最快一天完成8根 上下游各四根 索股架设 在冬季白天仅8小时的有效作业时间内 通常可轻松完成上下游各3根索股架设施工 三 主缆架设施工关键技术 3 3提高主缆索股架设质量的技术措施 第36页共64页 一 工程概况二 猫道设计与施工关键技术三 主缆架设施工关键技术四 钢箱梁安装施工关键技术三 结束语 第37页共64页 泰州长江公路大桥钢箱梁横断面采用单箱三室构造 两侧边室为风嘴兼检修道 宽1 75m 钢箱梁顶面宽为36 7m 含检修道 梁高3 5m 全桥共划分136个梁段 标准梁段128个 特殊梁段8个 标准梁段长16m 最重梁段重约309t 4 1钢箱梁概况 四 钢箱梁安装施工关键技术 第38页共64页 跨缆吊机主要技术参数 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 2吊装设备 第39页共64页 泰州大桥钢箱梁吊装总体上以一个标准制造节段为吊装单元的 小节段 吊装方式 润扬大桥双吊机大节段吊装 西堠门大桥小节段吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 2吊装设备 第40页共64页 钢箱梁吊具设计 根据钢箱梁临时吊点布置 A A B F梁段吊装时 采用重心可调式平衡吊具 纵向扁担梁与钢箱梁临时吊点采用柔性索具 无接头环形钢绳 连接 泰州大桥A A B梁段吊装吊具 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 2吊装设备 第41页共64页 特殊梁段C C D E梁段 处于索塔附近需要荡移施工 采用稳定性好的钢吊带 劲性梁吊具吊装 泰州大桥C C D E梁段吊具安装示意图 图中为E梁段 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 2吊装设备 第42页共64页 吊机试验 钢箱梁重量大 吊装高度高是悬索桥施工最重要的吊装作业 为确保吊装安全 目前施工现场已经完成跨缆吊机的全面试验和检测 试验分为空载试验和加载试验两部分 在专门设计的模拟主缆试验架上进行 为确保试验结果的可靠性 试验委托交通运输部西安筑路机械检测中心实施 跨缆吊机模拟试验跨缆吊机桁架变形测量缆吊机桁架应力测试 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 2吊装设备 第43页共64页 钢箱梁共分为8类136段 除南跨中两个梁段整体吊装外 其他每个制造梁段为一个吊装节段 全桥135个吊装节段 钢箱梁安装工程数量表 梁段划分及吊装方法 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 3梁段划分及吊装方法 第44页共64页 经过对跨中和桥塔开始吊装的比较研究 由两个跨中向桥塔方向对称吊装 施工过程中吊索索力 匹配件受力 钢箱梁轴力等绝对数值较小且较为均匀 因此确定吊装顺序由南北两主跨跨中梁段开始 4个工作面向索塔方向对称吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 4钢箱梁吊装顺序确定 第45页共64页 猫道改吊是将猫道悬挂于主缆之上 使钢箱梁吊装过程中放松猫道后 控制猫道与主缆间距离相对不变 便于作业 猫道改吊示意图 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 5猫道改吊 第46页共64页 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 6标准垂直起吊钢箱梁吊装施工流程 第47页共64页 33 34号吊索对应梁段大节段吊装施工 南主跨起始段吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 7跨中4 62号吊索梁段垂直起吊安装 第48页共64页 33 34号吊索对应梁段小节段吊装施工 北主跨起始段吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 7跨中4 62号吊索梁段垂直起吊安装 第49页共64页 普通梁段吊装 4 62号其他吊索对应梁段小节段垂直起吊安装施工 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 7跨中4 62号吊索梁段垂直起吊安装 第50页共64页 普通梁段吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 7跨中4 62号吊索梁段垂直起吊安装 第51页共64页 边塔附近梁段吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 8边塔附近梁段安装 第52页共64页 边塔附近梁段吊装 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 8边塔附近梁段安装 第53页共64页 中塔附近特殊梁段安装施工 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 9中塔附近梁段安装 第54页共64页 中塔处第二个合拢段安装合拢空间分析 边塔处合拢段为常规工艺 中塔处第二个合拢段施工较为复杂 预偏牵引力主要克服焊接收缩量和升温的梁长增加 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 10合拢段安装 第55页共64页 合拢段安装施工方法及施工流程 边塔附近合拢段安装施工 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 10合拢段安装 第56页共64页 合拢段安装施工方法及施工流程 中塔第一个合拢段施工 四 钢箱梁安装施工关键技术 4 10合拢段安装 第57页共64页 中塔合拢段安装施工预偏牵引系统设计 在中塔和C梁段弹性索锚箱上安装两台185t索股千斤顶及北塔引桥卷扬机滑车组同时作用 使合拢空间大于合拢段长度约30cm后 再垂直起吊合拢段 四 钢箱梁安装施工关