工字型钢梁节段整体吊装工艺(专利10.12)

1 发发明明创创造的名称 造的名称 工字型工字型钢钢梁梁节节段整体吊装工段整体吊装工艺艺 技技术领术领域 域 适用于工字型钢梁或者组合梁架设施工 现现有技有技术术 1 国外现状 未见同类型钢梁安装工艺 2 国内现状 未见同类型钢梁安装工艺 发发明目的 明目的 武汉二七长江大桥主桥为三塔双索面结合梁斜拉桥 跨径组成为 90m 160m 616m 616m 160m 90m 1732m 对应桥墩编号为 1 7 墩 其中 I 标段包含 1 2 3 墩 3 桥墩为主塔 桥面净宽 29 5m 设双向 2 横坡 纵坡不等 钢主梁标准梁段长 13 5m 由两根工字钢主梁 三根横梁及三根小纵梁组成 横 桥向两根工字钢主梁中心距为 30 5m 斜拉索通过锚拉板与主梁锚固 标准段钢混结 合梁组成图见图图 1 1 2 钢主梁标准横断面结构 以 ZL22 为例 及施工图片见图图 1 1 3 4 I 标段钢主梁划分为七种类型 35 个梁段 塔区无索梁段 0 块 重量最大 为 227 77t 30500 13480 工字工字工字钢钢钢主梁主梁主梁 工字工字工字钢钢钢横梁横梁横梁 小小小纵纵纵梁梁梁 预预预制制制桥桥桥面板面板面板 2 图图 1 1 2 标标准段准段钢钢混混结结合梁合梁组组成成图图 图图 1 1 3 钢钢主梁主梁标标准横断面准横断面结结构构图图 图图 1 1 4 钢钢主梁主梁标标准梁段施工准梁段施工图图 发发明内容 明内容 1 梁段整体吊装 梁段整体吊装 a 梁段整体吊装 梁段整体吊装优势优势 边跨合龙后 结合梁吊装进入单悬拼施工阶段 为加快施工进度 对结合梁吊装 过程工序逐个进行分析 发现结合梁高强螺栓拼装环节可优化 从而节省施工时间 根据对双悬拼施工阶段实际情况的分析 采用桥面吊机吊装结合梁主纵梁 横梁 小小小小纵纵纵纵梁梁梁梁 工字工字工字工字钢钢钢钢主梁主梁主梁主梁 横横横横 梁梁梁梁 索索索索导导导导管管管管 锚锚锚锚拉板拉板拉板拉板 3 以及其余构件 每个构件吊装到位后均要等到高强螺栓初拧后方能松钩进行下一构 件吊装 吊装一个节段平均需 1 5 2 天 方能进行斜拉索安装施工 而采用梁段整体吊装的施工工艺 结合梁可以预先拼装成整体 采用大型浮吊整 体吊装 空中对接时只需进行两边主梁接头高强螺栓安装 且两主梁可同步进行高强 螺栓安装 预计 0 5 天即可完成一节梁段安装 每片梁可至少节省 1 天工期 并且梁段提前预先拼装 减少空中高强螺栓安装时间 降低了施工对天气的依赖 性 尤其是大风天气影响 减少了雨季对高强螺栓施拧影响 并提高了高强螺栓施拧 质量 因此该整体吊装工艺不仅减少了高空作业时间 也降低施工风险 b 梁段整体吊装施工方法 梁段整体吊装施工方法 首先在 3 墩下拉墩平台上搭设拼装托架平台 找平并加固 在托架上测量放样梁 段边主梁位置 进行梁段拼装施工 在高强螺栓安装前 需将梁段进行预拼装 用紧固螺栓定位 经测量验收后 方 可进行高强螺栓施工 第一片梁拼装完成后 1200t 起重船整体起吊安装 继续拼装下一梁段 钢钢梁吊装精度要求梁吊装精度要求 吊装时必须对准高强螺栓孔 才可以安装高强螺栓 螺栓孔 直径 33mm 螺栓直径 30mm 先用冲钉将孔群对位 因此必须吊装过程中 将孔位控 制在 1 2cm 内 才可以施打冲钉 因此对浮吊的吊装稳定性及精确对位要求较高 4 图图 3 3 36 钢钢梁梁陆陆上上组组拼施工拼施工图图 图图 3 3 37 单悬单悬臂臂钢钢梁整体吊装施工梁整体吊装施工图图 2 吊装工艺 总体施工工艺见流程图图图 2 梁段拼装成整体 梁段构件运输进场 整体起吊 主梁精确对位 高强螺栓连接 斜拉索安装 5 图图 2 梁段吊装施工流程梁段吊装施工流程图图 施工方法施工方法 3 1 结结合梁拼装合梁拼装 结合梁构件由武船重工通过驳船运至施工现场 采用现场 80t 起重船进行梁段拼 装 每次预拼一榀梁 首先在 3 墩下拉墩平台上搭设托架 找平并加固 在托架上进行钢梁拼装施工 见图 3 第一榀梁拼装完成后 用 1200t 起重船起吊安装 80t 浮吊在拼装平台进行第 二榀梁拼装 注 1 中间的垫梁设两个限位板 端头设一个限位板 2 主纵梁应尽量布置在平台大梁附近 以减小平台变形 3 胎架顶面应超平 确保拼装对位准确 大样 大样 图图 3 下拉墩钢梁拼装布置图下拉墩钢梁拼装布置图 3 2 钢钢梁整体吊装梁整体吊装 3 2 1 设备选择设备选择 6 1 起重船 起重船选选型型 根据塔区梁段的起吊重量 吊幅 吊高及吊装现场的自然条件进行综合分析后 采用 镇航工 818 1200t 起重船实施吊装工作 镇航工 818 起重船主要性能见表表 2 船 型见图图 4 图图 4 镇镇航工航工 818 起重船起重船图图片及起重性能示意片及起重性能示意图图 镇镇航工航工 818 起重性能参数表起重性能参数表 表表 2 主钩参数副钩参数 角度 主钩高度 m 主钩吊重 t 主钩跨度 m 副钩高度 m 副钩吊重 t 副钩跨度 m 6055120026 761 040031 2 5047 672236 053 030041 2 403942244 043 715049 2 302915051 0338056 2 25t 卷扬机 6 台单根锚绳 1000m霍尔锚 10t 2 只 8t 2 只 7t 1 只 备 注 1 主钩两对 600 2 1200t 副钩两对 200 2 400t 扒杆底 1 2m 吊 1200t 时干舷 3m 船型 86 28 6 3m 主钩钩头长 4 1m 副钩钩头长 3 3m 主钩间距 3 8m 副钩间距 4 5m 2 表中起吊高度为钩头以下至甲板的距离 说明 1 船体尺寸 86m 28m 6 3m 2 最大起重能力 主钩两对 600t 2 1200t 副钩两对 200t 2 400t 7 2 起重能力富裕量 起重能力富裕量计计算算 侧侧面取梁面取梁 梁段 ZL34 前端顶面标高为 58 84m 最大重量 140t 起重船起吊能力富裕量检 算水位按 17 5m 起吊高度 h 58 84 17 5 0 5 41 85m 吊装工况示意见图图 5 图图 5 梁段吊装示意梁段吊装示意图图 起重船吊臂倾斜角度为 60 时 主钩吊重为 2 600t 副钩吊重为 2 200t 起吊高 度 水面以上 55 3 58m 41 85m 当钢梁吊离至梁顶距离水面 41 85m 高度 超高起吊 0 5m 时 钢梁边缘至浮吊扒 杆边缘的富裕宽度为 b 7 85m 起重船满足施工要求 3 2 2 钢钢梁起吊梁起吊 1 起重船平面布置 起重船平面布置 起重船停靠在拼梁处江侧 抛锚定位 然后四点起吊 起重船抛锚布置图见图图 6 8 镇航工818 2 锚位置 1 锚位置 3 锚位置 4 锚位置 大桥局辅助墩 大桥局4 主墩 二航局3 主墩 图图 6 镇镇航工航工 818 抛抛锚锚示意示意图图 2 钢钢梁起吊梁起吊 钢梁通过起重船 2 个副钩 2 个主钩四点起吊至江侧已拼钢主梁处 再起钩 进 行梁段初定位 等待作业指令 3 2 3 钢钢梁安装梁安装 钢梁采用四点吊 吊点布置的前端和后端横梁上 与浮吊四个吊钩连接 可进行 每个吊点高程调节 钢梁吊点布置见图 7 图图 7 钢钢梁吊点布置梁吊点布置图图 待安装梁段初步定位完成后 开始缓慢移船 将待安装梁段主纵梁拼接板插入到 9 已安梁段 并用 5t 倒链进行微调 当主纵梁端头到位后 通过 4 个吊钩来调整梁段横 向以及纵向坡度 并用顶部倒链收紧 待坡度调整快到位时 用小一号冲钉临时施打 将主纵梁固定 待孔位基本到位后 将小冲钉及时替换为精确定位冲钉 冲钉施打 50 后 应分部均匀 尤其是边角区域 开始进行高强螺栓施工 高强螺栓终拧完成后开始 松钩退船 做下一梁段吊装准备 注意事注意事项项 1 在主纵梁高强螺栓施拧前 对钢梁前端轴线进行观测 若有偏差 采用浮吊调 节 2 若吊装过程中 待安装钢梁腹板与已安装腹板难以精确对位 可采用临时高栓 进行施拧连接 调整偏差 3 在吊装节段钢梁前 主纵梁的节点板已临时固定在吊装梁段 可起到上下 左 右限位作用 但在对位时应确保浮吊移动缓慢 不得因船舶上下摆动或移动过猛而造 成节点板损坏 4 对于大风天气 若节段钢梁难以稳定 应禁止起吊 避免钢梁受损 具体施工步骤见下图 9 步骤一 10 副钩 主钩 准备工作 1 镇航工818抛三根后锚缆 三根前锚缆 2 待安装梁段横梁 小纵梁拼装完成 主纵梁拼接板挂在梁端 步骤一 1 镇航工818浮吊铰锚缆移至下拉墩处 将节段钢梁从拼装平台提升 旋转90 落在临时胎架上 2 重新将钢梁吊点与浮吊吊耳连接 11 步骤二 副钩 主钩 步骤二 1 镇航工818浮吊铰锚缆移至待安装梁段下 进行高 程 轴线 坡度粗定位 2 在待安装钢梁端头带倒链 固定已安装梁段端头 慢慢收紧倒链 使得两节梁段间隙减少 3 待顶口调整到设计缝宽后 用浮吊主钩吊装节段 坡度 使底口达到设计缝宽 12 步骤三 副钩 主钩 步骤三 1 采用直径较小的冲钉将粗定位调整腹板栓孔到精确位置 然后立即 施打定位冲钉 并将较小冲钉替换为定位冲钉 2 待冲钉施打50 后 安装腹板高栓 并进行底板及顶板孔对位 3 底板 顶板冲钉达到30 后 将腹板高栓进行初拧 并安装底板 顶板高栓 4 待腹板高栓初拧后 替换腹板冲钉 并完成初拧 5 底板 顶板高栓初拧完 替换底板 顶板冲钉 并完成初拧 同时 腹板进行高栓终拧 6 完成剩余高栓终拧 镇航工818浮吊松钩 并返回下拉墩准备下一 节段吊装 7 在镇航工818浮吊在拼装节段钢梁时 80t浮吊在下拉墩进行下一节 段钢梁拼装 8 在斜拉索安装同时 80t浮吊将12榀桥面板转移到驳船上 等待桥 面吊机安装桥面板 图图 9 钢钢梁拼装示意梁拼装示意图图 吊装工艺有两种 1 采用纵向吊装工艺 13 纵向吊装船体是横向长江上 可满足四点吊装 调坡能力强 但受合龙口宽 度影响 安装最后几个节段无法满足吊装要求 2 采用横向 侧向 吊装工艺 横向 侧向 吊装工艺受梁宽影响对浮吊吊高要求较高 而且须采用双钩吊 装才能满足调坡要求 整体吊装优点 1 该整体吊装工艺减少了桥面吊机对主梁结构内力控制影响 2 该工艺实现了整节段拼装 在高强螺栓连接工字梁领域采用桥面吊机散拼 安装的传统工艺上 进行了大胆创新 3 传统工艺采用桥面吊机散拼安装工字型钢梁 在 6 级大风天气下 吊装无 法进行 雨季天气下 高强螺栓安装也不能施工 而采用散拼安装工字梁时 受高空作业影响 速度缓慢 一个节段至少需要 1 5d 时间 因此受天气影 响较大 整节段吊装工艺 可提前在胎架上进行节段拼装 整体安装节段