重庆朝天门大桥总体施工方案

重庆朝天门大桥总体施工方案重庆朝天门大桥总体施工方案 中港总公司以 BT 总承包方式参与建设重庆朝天门长江大桥 根据中港与重庆市城市投资公司签订的合作协议 设计由城投公司 负责 可委托中港进行管理 中港负责主桥的施工工作 作为主跨 546 米的世界最大跨度的钢桁架拱桥 主桥施工方案的选择对全桥 的工作质量 施工进度 和总体投资均起控制作用 朝天门长江大 桥作为重庆市的门户 是重庆市以后的重要景观工程 工程的安全 进度 质量对重庆市的影响极大 中港作为该项目的 BT 业主 对 该项目的设计 施工负全面责任 必须对主桥的施工方案提前进行 准备 如总体施工方案结构设计 施工机械设备的询价等 以确保 工程的顺利实施 尽管初步设计尚未开始进行 但由于工可推荐方案及市政府均以主 跨 546 米的中承式无推力钢桁架系杆拱桥方案为推荐方案 施工方 案设计暂按主跨 546 米 二边跨均为 140 米的小箱形钢桁架方案进 行 下图为钢桁架拱桥设计方案 二 总体施工方案选择二 总体施工方案选择 钢桁架拱桥主桥全长 826m 主桥结构包括主拱 边拱 主梁 吊杆 吊杆 桥面系及下部结构 主拱为双肋式钢桁架小钢箱肋拱 矢跨比为 1 4 2 的悬链线 单一拱肋宽 2 0m 高 2 0m 单片桁架为 变高截面 高度变化为 74 14m 两肋拱在横向往内侧以 9 1 的斜 度倾斜靠拢 形成空间构架 横向连接采用 9 个空间桁架连接 所 有拱肋桁架弦杆均采用小钢箱截面形式 主拱上下弦杆为 2000 2000 45mm 腹杆采用 800 800 40mm 小钢箱 主梁采用钢 桁架结构 桁架高 12 5m 宽 40 6m 标准节间长 16m 桁架主要构 件为 Q345 钢板组成的箱形截面杆件 杆件间用钢强螺栓连接 桁 架在工厂加工制造 利用缆索吊机安装 吊杆间距 16m 选用高强 钢丝的 PE 护层拉索 拱座基础为 3m 直径桩基础加钢筋混凝土承台 拱座为箱形结 构 墩身为钢筋混凝土空心箱形截面 每墩壁厚 7m 两壁间相距 9m 墩身总宽 23m 高 74 5m 国内外钢桁架拱桥很少 国外也只是在上世纪 30 年代的 70 年 代做了一些 且数量很少 跨度大于 500 米的只有三座 目前同类 型的桥梁中 美国新河桥主跨 518 2 米 跨度最大 1977 年建成 为上承式钢桁架拱桥 另二座跨度大于 500 米的钢桁架拱桥是美国 贝永桥 主跨 504 米 中承式拱桥 1931 年建成 澳大利亚悉尼港 桥 主跨 503 米 中承式公铁二用桥 1932 年建成 其它同类桥跨 度均在 400 以内 修建年代同样较久 目前拱桥施工中常用的方法有缆索吊装法 悬臂拼装法 转体 施工法和支架施工法 后二种施工方案在本工程中很难实施 因而 本桥的施工只能采用前二种方及其组合方法 缆索吊装法在国内拱桥的施工中采用较为普遍 如四川万县长 江大桥 主跨 420 米 武汉睛川大桥 主跨 280 米 浙江省千岛湖南 浦大桥 280 米 等 采用悬臂拼装的项目有澳大利亚悉尼港大桥 主 跨 503 米 万州长江铁路桥 二种施工方法存在的问题及所应做 的准备工作如下 三 缆索法施工方案三 缆索法施工方案 缆索吊装方案的主要设备为跨桥的拼装吊机 通过吊机分别对 称安装主塔二侧的主拱节段 直到合拢 该方案的优点是施工过程 附加给主体工程的临时荷载较小 吊装过程比较安全 施工进度较 快 本桥上 下主拱弦杆长度为 16 20m 最大重量约 130 吨 板厚 45mm 腹杆长度 74 14m 最大重量约 110 吨 板厚 40mm 各类 型杆件断面均较小 长度较大 其受力稳定性较差 缆索吊机拟由缆索运输系统 万能杆件双柱门式轻型索塔 混凝土 锚碇基础组成 拱圈骨架节段由二组天线 四个吊点抬吊 结构设 计时 控制重载垂度 fmax L2 13 索塔纵向允许偏位 h 100 施工总体布置见下图 采用该法施工存在的问题有以下几个方面 1 最重单根杆件的吊装重量约为 140 吨 且最在跨度约为 600 米 如此大跨度的缆索吊机在国内外桥梁施工中尚未使用 对吊机的设 计 加工制作 安装及使用提出了新的要求 尤其是对缆索材料的 性能要求较严格 应尽早进行可行性研究及设计 2 临时扣塔的结构设计及施工过程中的相关技术要求 主拱主跨和 边跨二侧的平衡方案及施工方法 3 杆件时拼装所需的小型设备和施工机具的数量及施工方式 操作 程序及相关要求 4 拼装过程中存在的问题还有边跨及引桥的主梁如何吊运至边跨进 行安装 采用何种设备进行安装等 包括施工便桥的结构设计 5 施工过程中的局部变形调节控制及主拱合拢时的相关技术要求 三 悬臂吊机拼装方案三 悬臂吊机拼装方案 悬臂拼装方案是通过设置在主拱悬臂端的轻型拼装吊机进行主 拱杆件拼装 逐段拼装外伸 直到主拱合拢 为平衡吊机重量和基 础二边的受力 在拱圈的适当位置设置平衡拉杆 由于吊机的位置 在施工过程中是不断变化的 因而在进行施工方案设计时 必须与 设计单位密切配合 将各种可能的施工工况交给设计单位进行设计 复核及施工控制设计 以保证结构的安全和稳定 总体施工方案见 图 3 采用该法施工时同样存在缆索吊装施工中存在的几个需要解决 的技术问题 另外 该吊机支承在已拼装主拱上 对主拱增加了附 加荷载 需与设计协商后进行结构整体设计 对拼装过程中及成桥 后的受力进行综合分析 并进行与缆索法进行总体投资核算 该方案的主要设备为悬臂拼装吊机 一般设计为步履式或移动 式 通过千斤顶或卷扬机牵引行走 吊机的起吊重量 最大悬臂长 度 起吊速度等根据主体结构的形式及各施工单位的经验和习惯决 定 由专业厂家进行设计 制造 经过荷载试验后交付使用 吊机的设计应注意以下几点 1 尽量减少吊机自重等对永久结构产生的安装内力 2 采取相应措施减少永久结构悬臂端的挠度与变形 3 吊机设计时要尽量考虑增加吊装过程中吊机桁架及永久结构 的侧倾稳定性 4 尽量增加主拱桁架整体结构的刚度 防止结构因冲击性震动 而引起晃动 增加施工人员的安全感 5 方便吊装操作与吊机移动 设置相应的安全与防护措施 四 施工安全及控制四 施工安全及控制 主拱的合拢是本桥的关键 对成桥后的受力状态至关重要 各 种可能出现的情况均要考虑 合拢时二侧悬臂各个接点的平面位置 标高 倾角 转角的相应调整方法及其结构处理措施 若需在支座 及拱脚处设置相应的调节装置 应进行专业的工艺和结构设计 因 此在结构设计开始前应编制相应的主桥整体施工方案并提出相应的 技术措施及费用 通过进行结构设计分析后提出最终的施工方案 特别注意施工过程中的质量保证措施和安全保证措施 达到保证工 期 安全可靠 经济适用的目的 碳素结构钢 碳素结构钢 carbon structural steel 碳素钢的一种 含碳量约 0 05 0 70 个别 可高达 0 90 可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类 前者含杂质较多 价格低 廉 用于对性能要求不高的地方 它的含碳量多数在 0 30 以下 含锰量不超过 0 80 强度较低 但塑性 韧性 冷变形性能好 除少数情况外 一般不作热处理 直接使用 多制成条钢 异型钢材 钢板等 用途很多 用量很大 主要用于铁道 桥梁 各类建筑 工程 制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件 优质碳素结构钢钢质纯净 杂质少 力学性能好 可经热处理后使用 根据含锰量分为普 通含锰量 小于 0 80 和较高含锰量 0 80 1 20 两组 含碳量在 0 25 以下 多不经 热处理直接使用 或经渗碳 碳氮共渗等处理 制造中小齿轮 轴类 活塞销等 含碳量 在 0 25 0 60 典型钢号有 40 45 40Mn 45Mn 等 多经调质处理 制造各种机械 零件及紧固件等 含碳量超过 0 60 如 65 70 85 65Mn 70Mn 等 多作为弹簧钢使 用 这类钢主要保证力学性能 故其牌号体现其力学性能 用 Q 数字表示 其中 Q 为屈服点 屈 字的汉语拼音字首 数字表示屈服点数值 例如 Q275 表示屈服点为 275Mpa 若牌号后面标注字母 A B C D 则表示刚才质量等级不同 含 S P 的量依 次降低 钢材质量依次提高 若在牌号后面标注字母 F 则为沸腾钢 标注 b 为半镇静钢 不标注 F 或 b 者为镇静钢 例如 Q235 A F 表示屈服点为 235Mpa 的 A 级沸腾钢 Q235 C 表示屈服点为 235Mpa 的 C 级镇静钢 碳素结构钢一般情况下都不经热