王沱乌江大桥拱肋吊装施工技术方案

乌江彭水水电站王沱乌江大桥（净跨230m中承式钢管拱桥）拱肋缆索吊装方案（第一章文字部分）重庆市渝通公路工程总公司王沱乌江大桥项目经理部2009年10月目录第一章 概述21、编制依据和原则21.1编制依据21.2编制原则22、工程概况22.1桥梁结构形式22.2工期22.3设计技术标准22.4拱肋及拱上建筑构造23、安装方案总述2第二章 缆索吊机系统设计与施工32.1概述32.2缆索系统设计32.2.1缆索吊机设计主要技术参数32.2.2、缆索系统的组成32.2.3吊重的确定32.2.4锚固系统52.2.5缆索系统52.3缆吊系统的安装62.3.1吊扣塔塔体结构安装62.3.2锚碇系统施工62.3.3主索及跑车系统安装62.4吊装系统试吊62.4.1试吊的目的62.4.2试吊装前的准备工作72.4.3试吊荷载72.4.4试吊加载程序72.4.5试吊组织实施72.5缆索吊机施工注意事项8第三章 扣锚系统的设计及施工83.1概述83.2扣挂系统构造83.2.1吊扣塔83.2.2扣索布置:8第四章 拱肋及拱上构造安装施工104.1拱肋安装104.1.1拱肋节段的制造加工104.1.2拱肋节段的运输104.1.3拱脚预埋段安装104.1.4拱肋安装104.2拱肋合拢114.3拱上构造安装114.4施工注意事项114.4.1缆索吊机使用注意事项114.4.2扣索施工注意事项114.4.3拱肋安装注意事项114.4.4拱上结构安装注意事项12第五章 主拱肋抗风系统布置125.1总述125.2抗风索的选用125.3地锚的设置125.4 抗风索的布置12第六章 施工观测及施工监测126.1拱肋轴线的控制126.2吊扣塔架位移观测控制126.3主索垂度和张力观测126.4锚碇位移观测136.5各阶段扣索索力观测136.6、拱肋各扣点在各阶段的标高控制136.7需要监控单位配合完成的项目131、需要监控单位完成的工作132、施工单位观测项目13第七章 施工设备及人员配备137.1主要机械设备和材料137.2吊装施工人员14第八章 施工质量保证措施15第九章 施工安全保证措施159.1组织措施159.2、各作业班组工作范围及操作注意事项15（1）、起吊落位组15（2）、扣索作业组15（3）、卷扬机组16（4）、抗风作业组169.3测量观测小组169.4安全治安组169.5安全规章制度及措施169.6安全防护措施169.7文明施工及环境保护17第十章 工期计划及安排1710.1吊装工期安排1710.2工期保证措施17乌江彭水电站库区王沱乌江大桥钢管拱肋缆索吊装技术方案第一章 概述1、编制依据和原则1.1编制依据1、王沱乌江大桥两阶段施工图设计2、王沱乌江大桥施工招投标文件3、公路桥涵施工技术规范4、总体施工组织设计5、王沱乌江大桥桥址处现场实际地形、地质情况。1.2编制原则依据上述合同文件、技术规范及总体施工组织设计，并结合我公司现有技术装备、施工能力、管理水平及多年从事技术复杂特大桥施工的丰富经验，同时吸纳专家组的意见，针对本工序在整个工程中的重要地位，以“保质量、保工期、保安全、创精品”为目标，编制本施工方案。2、工程概况2.1桥梁结构形式王沱乌江大桥为净跨230m钢管混凝土中承式桁架拱桥,总长240m，净矢跨比1/5，主拱轴线为无绞悬链线，拱轴系数m=1.543，拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构，单个拱肋断面采用4根80014mm钢管组成拱肋上、下弦杆，截面高4.3m，宽2.2m。水平采用35110mm钢管横向连接两根主钢管.水平腹杆和斜腹杆采用35110mm钢管连接.主拱肋拼装形成后在800钢管、设吊杆和立柱处的横撑管内部都灌注混凝土，采用早强、缓凝、微膨胀C50混凝土。拱肋预制放样时,考虑了在拱顶设置30cm拱顶预拱度,拱脚处预拱度为0cm,拱脚和拱顶之间预拱度按推力影响线分配,考虑预拱度后的拱轴线放样方程为Y=46.824-46.824/(1.536-1)(ch(0.99395(116.407-X)/(116.407)-1)两道拱肋之间设有11道横撑以保证拱肋横向稳定。其中桥面以上为一道钢桁架拱顶横撑,六道钢桁架K撑,桥面以下钢桁架K撑,两道预应力钢筋混凝土肋间横梁，K撑横梁采用50012mm钢管，竖直腹杆及斜腹杆采用35110mm钢管。防腐设计选用长效防腐方案，钢管拱防腐涂装工艺如下：立柱：拱上立柱采用钢管混凝土钢桁架结构，竖向钢管采用50012mm钢管，横连钢管采用37710mm钢管连接，竖直及斜腹杆采用2007mm钢管。2.2工期建设工期 24 个月，合同竣工日期为2011年8月。2.3设计技术标准1、工程设计设计安全等级：一级，设计基准期100年；2、公路等级：三级公路，双向两车道；3、桥梁宽度：净7.0m+21.25m(人行道)=9.5m;道路路幅:路基宽8.5m,路面宽7.0m；4、汽车荷载等级：公路I级，人群荷载：3.0KN/m25、设计行车速度：40km/h；6、桥上最大纵坡:双向0.5%；7、道路横坡：双向2.0%8、设计洪水位:(1/100)295.38m9、内河I级航道，最高通航水位293.39m双向航宽150m，通航净高10m10、地震烈度：地震动峰值加速度为0.05g，按构造设防；11、船舶撞击作用力:横桥向撞击力550KN，顺桥向撞击力450KN。2.4拱肋及拱上建筑构造主桥主拱肋为钢管桁架拱 ，钢桁拱肋节段按吊装重量控制，从拱脚至拱顶划分为4个扣节段，一个合拢段，全桥共18个节段，最大节段吊装重量为55t。3、安装方案总述对于拱肋安装措施及拱肋安装方案总述如下：1、主拱肋安装采用缆索吊机吊装就位，扣索斜拉锚固定位的施工方法安装，拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每半跨4个节段，待上下游同一节段吊装就位后，安装节段间横撑，即完成一个双肋节段安装，全桥设两套缆索吊装系统，缆索吊扣塔与吊扣塔二合为一，塔与基础之间铰接。2、塔采用万能杆件组拼成双柱门式缆塔，塔高彭水岸为72米,沿河岸74米（仅指万能杆件高度），两柱之间的中心距离为8m，缆塔顺桥向宽度为4m，横桥向宽度为16m。3、塔顶设置工作天线，用辅助工作天线安装拱肋节段间横撑。4、拱肋节段在工地现场制造预拼检验合格后，运至桥位处引桥吊点下待吊，起吊、纵移、就位、测量，临时连接、扣锚。洪渡和彭水两岸对称分别自拱座第一节段开始，向跨中拼装至第四节段。5、拱肋按照监控单位提供的安装预抬置就位，合拢，临时连接，在无应力状态下施焊。6、主拱合拢后，根据设计加载程序对称拆除扣挂系统。完成砼灌注后，按设计要求，对称、均衡地从拱脚至拱顶吊装拱上立柱墩、帽梁和行车道板。第二章 缆索吊机系统设计与施工2.1概述根据王沱乌江大桥实际地形情况，缆索吊装系统施工跨径布置为80m+406m+55m，洪渡岸塔架设于0#桥台台尾，距拱座背墙距离为91米，彭水岸塔架布置于7#桥台台尾，距拱座背墙距离为58.8米，两岸塔顶高程相同。彭水岸后拉索水平夹角为32.2；洪渡岸后拉索水平夹角为32.190。吊装索塔与吊扣塔为同一索塔。缆索吊机主索系统设计为两组（2-556），分别对应于上下游拱肋。安装拱肋节段时，上、下游侧拱肋同步安装。为方便安装拱肋横撑和其他辅助工作，缩短整个上部构造吊装作业时间，缩短吊装高风险期，除设置71t缆吊外，在缆塔上另设置辅助工作天线（上、下游各一组），每组设计吊重5t。缆索吊机布置如图2-1。2.2缆索系统设计2.2.1缆索吊机设计主要技术参数计算跨径：80m406m55m 设计吊重：55t（计算吊重71T）载重控制垂度： 最大索力：根主索（2-556）空索安装垂度： 安装索力：根塔顶最大控制位移： 起升速度：2.5m/min 牵引速度：7m/min起升卷扬机：卷扬机型号：JM8 电机功率：36kW 容 绳 量：（1500/2）m/台 钢丝绳规格：21.5牵引卷扬机：卷扬机型号：JM10 电机功率：45kW 容 绳 量：1500m/台 钢丝绳规格：282.2.2、缆索系统的组成缆索吊机系统主要由塔架支撑系统、锚固系统、绳索系统、天车、机械部分和索鞍等组成。图2-1：缆索吊机总体布置图（单位：m）2.2.3吊重的确定经计算，拱肋节段最大净重量为55吨，在吊装计算中，按拱肋G=55吨控制设计，吊装节段重 P1=5511.2=661.2KN。考虑1.2的吊重不均衡系数，（跑车+吊具重P2=14KN、两台跑车配重P4=30KN组成。起吊索重P3=6KN、1、万能杆件塔架构造缆索吊机塔架主要由M型万能杆件组拼而成的桁架结构，塔架横向为2组4m4m万能杆件双立柱塔柱，塔柱中心距为8m，由万能杆件横联将上、下游塔柱联成整体，形成门形框架， 塔脚与基础铰接，通过风缆来约束塔顶位移。塔顶设工字钢上、下分配梁来支承主、扣索及工作索座滑轮，并将悬索系统传递来的荷载分配到塔顶各节点上。塔架高度均为72m，塔顶横向宽16m。滚动索鞍设置在塔顶上，为放置承重索、起重索、牵引索等。塔架立柱采用4N1，纵桥向均为双排立柱，双排4N1之间采用2N19缀板连接，主面斜杆为2N3，塔顶横杆为4N1及2N1，其它联接系杆件横杆均为2N4，斜杆均为2N5。图2-2：缆索吊机索塔构造图2、铰脚的布置铰脚采用56B工字钢组拼而成。具体构造详见后铰脚构造图。3、塔顶分配梁塔顶设上、下分配梁。两岸上下分配梁结构相同，上分配梁为445b工字钢，下分配梁为456b工字钢(单侧立柱)。下分配梁简支于万能杆件柱头上，上分配梁连续弹性支承于下分配梁上。两岸塔顶分配梁共41t。综合各工况分配梁内力计算：4、吊具拱肋吊装系统吊具包括缆索跑车、起吊滑车组、吊点分配梁、吊点、夹具等结构。全桥共布设两组主索，每组设置两套吊具共计4套。（1）、缆索跑车设计a、承重主索556mm；起吊索21.5mmb、跑车轮直径与主索直径等 关系D=5.28d.c、跑车承受的竖向力T=500KNd、各部位应力安全系数K2.0e、滑车的滑轮内嵌入柱式流动轴承。（2）、起吊滑车组设计a、起吊索直径21.5mmb、跑车轮直径与主索直径等关系D/d=20.c、跑车承受的竖向力T=500KNd、各部位应力安全系数K2.0e、车组滑轮内嵌入柱式流动轴承。图2-3：跑车总体设计图图2-4：起吊滑车组设计图2.2.4锚固系统在两岸索塔后设置主地锚。主要用于主索、扣索、工作索、牵引索、起吊索和索塔后风缆的锚固。两岸主锚碇设计皆采用桩与承台复合式锚碇，锚桩嵌入中风化基岩。为减小塔架的横向水平力，主锚碇相对于主桥轴线对称布置，每岸设置8根直径1.8m的钢筋混凝土锚桩，2.2.5缆索系统缆吊系统缆索主要技术规格见表2-1：项 目主索起重索牵引索缆风索后风缆通风缆型 号637S+PPC637S+PPC637S+PPC637S+PPC637S+PPC根数直径（mm）2-6562-1221.52-2284-2282-247.5单位重量（kg/m）11.071.6382.7682.7687.929钢丝直径d（mm）2.611.31.32.2截面积（cm2）11.781.74272.94522.94528.4347公称抗拉强度（MPa）17001700170017001700钢丝绳弹模（MPa）7.561047.561047.561047.561047.56104破断拉力（t）164284747116规范要求拉力安全系数3-45-64-53.0-3.53.03.5设计计算拉力安全系数3.025.85.11、承重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(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5 56mm(637S+PPC)的维芯钢丝绳钢索作为主索，公称抗拉强度1700Mpa。单根钢绳破断拉力为164吨。悬索跨度L406m，空索垂度f025.39m，矢跨比为L16，当吊运至索跨跨中时，主索垂度为fmax，主索最大张力Tmax 2551.5 KN，拉力安全系数K3.213。张力安全系数满足要求。主索用量56502=6500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。2、起重索工作起吊采用19.5mm麻芯钢索，滑车组走23线布置，采用5t卷扬机做起吊动力。起重索用于控制吊运构件的升降（即垂直运输），其一端缠绕于一岸的卷扬机滚筒上，另一端跨过塔架，缠绕于对岸的主地锚上。起重索选用21.5纤维芯钢丝绳（637PPC，交互捻），采用定7动6走12方式穿绕。一台跑车对应1台8t起重卷扬机。跑头拉力F= 4.62t(吊拱肋)，安全系数K=6.065。起吊卷扬机容绳量应不小于800m。3、 牵引索牵引索用于牵引跑车沿桥跨方向在承重索上移动（即水平运输）。牵引索选采用28纤维芯钢丝绳（637PPC，交互捻），采用走2方式穿绕。吊拱肋时最大牵引力W= 5.7t，牵引按来回线布置，滑车组走4线（不含通线），安全系数K=8.35，工作牵引采用21.5mm麻芯钢索，滑车组走12线布置(来回线)，采用5t卷扬机牵引。4、吊扣塔缆风系统缆风系统为平衡主索吊重时产生的水平力而设。吊扣塔纵向稳定因地形限制，河心一侧无法设置前缆风，因而采用通风缆（或称压塔索）作为稳定措施。整套吊装系统在吊扣塔上、下游各对称布置1根47.5钢丝绳作通风缆，4根28钢丝绳作后风缆。5、拱肋风缆索拱肋风缆绳采用219.5mm(637+FC)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破断拉力为39.3吨(双线)。风缆与地面夹角不大于30，风缆水平投影与桥轴夹角不小于50，为减小风缆垂度的非弹性影响，风缆初张力按5吨控制。全桥两个肋需32道风缆绳。拱肋风缆位置根据设计的风缆角度要求放样后确定，锚碇根据具体地质情况可采用锚环(锚环必须采用韧性较好的钢材)或埋置式地垄等形式，根据实际地形设计布置，要求每道风缆锚碇容许抗拉力不小于15吨2.3缆吊系统的安装2.3.1吊扣塔塔体结构安装1、吊扣塔各拼装构件采用汽车转运至索塔前，由索塔上的摇头扒杆起吊组拼。2、索塔基础施工完成后，按照设计图纸，精确放样，安装索塔下铰座和上铰座。下铰座与基础预埋钢板焊接，铰脚安放好调平之后两端用钢管临时支撑，待索塔风缆拉好后，拆除支撑，让铰脚由固接转换为简支。3、吊扣塔万能杆件拼装过程中应设置临时缆风稳定。4、索鞍部分构件根据设计图纸制造。构件的制作和安装将制订专门的工艺规程和验收标准，确保安装质量。5、缆吊扣塔架构造详见缆索吊机施工设计图。2.3.2锚碇系统施工1、按照设计图纸放样出锚碇基坑开挖边线。2、锚碇的开挖采用小间距、小装药、低爆速设计，确保对基坑不造成损害，在接近基底50cm范围内，由人工用风镐修整到位。基底应密实，对局部软弱土层要用片石混凝土作换填处理。3、锚碇混凝土采用一次浇筑完成。4、施工锚碇时，应按设计图纸埋设相关预埋件。2.3.3主索及跑车系统安装用15mm钢丝绳作为主索的临时拖拉索。主索牵引前，先将拖拉索牵引绕过一岸塔顶索鞍，用船将其牵引过河，并绕过另一岸塔顶索鞍，进入另一岸牵引卷扬机。为使主索受力与设计相符，须对主索的安装垂度进行严格控制。主索牵引到位后，一端锚固，用另一端作为调索端，先用卷扬机走线初调垂度，再用自制调索器精确调整至满足设计要求。主索安装时严格控制空索安装垂度为：。主索空索安装完成后用塔顶摇头扒杆吊安装起重跑车及支索器，在利用临时拖拉索安装起重索和牵引索。2.4吊装系统试吊吊装系统安装完成，正式吊装前，应进行以下几方面的工作：1、复核跨径、起拱线标高，放样拱脚对位大样并画线。2、对拱脚预埋件进行检查和校正。3、检测吊装段拱肋的几何尺寸及加工施工质量。4、对吊装系统进行全面检查并进行试吊，以检验吊重能力及系统工作状态。缆索系统的试吊包括吊重的确定及重物的选择、系统观测、试验数据收集整理。2.4.1试吊的目的试吊的目的是为了检查以下几个方面的情况：1、检查加载起吊后至跨中主索的垂度情况与设计是否相符。2、观测主塔受力变形情况、塔架基础、地锚的变形数据和稳定安全情况。3、牵引索、起重索的动作情况，跑车、倒拐滑车、滑车轮组的运转情况，卷扬机组的运行情况等。4、测试指挥系统的调度配合能力。试吊需要检查项目和检查方法1、主索的吊重最大垂度：试吊最大重量节段，跑车运行至跨中，使用全站仪进行悬高测量，参照标高为两岸塔架顶连线标高。2、塔架顶位移情况：分两个测量阶段，一是塔架在风缆初张力作用下的最大位移情况；二是每次加载后塔架位移情况。检查有两种方法：一是从塔架顶两侧边沿横向中轴线放下吊陀，丈量吊陀中心与塔架中心的纵、横方向轴线的距离，计算出塔架两侧的纵、横方向位移量；另一种方法是在塔顶两侧沿桥纵轴方向及上分配梁上沿桥横轴线方向捆绑标尺，用设置于塔架纵横轴线上的经纬仪直接测读塔架位移情况。并将数据汇报指挥小组并制订出调整措施。3、塔架基础沉降量：检查塔架基础的沉降量，在基础施工完成后测量基础顶面标高，记录原始数据备案，塔架及缆索安装完成后测量一次，再与试吊过程中测量基础标高进行比较，计算出沉降量。4、地锚位移量：使用经过计量部门标定好的千分表测量，试吊前在地锚的锚桩后侧安装并固定好千分表，千分表顶杆接触地锚后，记录每个千分表初读数，试吊过程中观测并记录吊运过程中千分表读数。并及时将变化量反馈到指挥小组。5、塔顶结构、塔架杆件、紧固件的局部变形情况：通过目测、敲击、辨别异常声音等手段检查。6、检查塔架顶座滑轮、牵引索、起重索、滑车轮的动作情况，跑车、卷扬机组的行走和运转速度。通过目测和计时试运行等手段检查。7、检查缆索吊装系统设备满负荷运行时，供电系统和用电设备线路能否满足施工要求。通过电表读数和各电路的电压数据检查。8、检查通讯设备是否足够，并能保持清晰的对话。2.4.2试吊装前的准备工作对整套缆索系统的全面检查验收，各关键设备材料检查主要项目如下：(1)、卷扬机安装布置合理、排绳顺畅、锚固牢靠、电线接驳符合安全要求、机械电器运行良好(特别是刹车系统)。(2)、钢丝绳(牵引、起重)钢丝绳质量、磨损、断丝情况、转向的布置、摩擦等，穿索是否正确。(3)、转向滑车、索鞍、跑车、滑车组转动顺畅，与钢丝索联接平顺、固定牢靠。(4)、塔架螺栓的紧固、杆件安装是否正确、线形顺直、初始位移达到设计要求。(5)、缆风索初张力是否符合设计要求、锚固牢固、钢丝绳质量、磨损、断丝情况。(6)、主索主索养护、钢丝绳质量、磨损、断丝情况、锚固、联接可靠(绳卡数量、拧紧情况)、垂度与设计相符。(7)、各类地锚牢固，砼、钢筋、结构尺寸、锚固深度等符合设计要求。(8)、对试吊的物件及工具进行检查，检查起重、牵引、跑车、吊点连接、塔架、塔顶、索鞍、卷扬机、转向滑车等各部位运行情况，发现问题及时调整解决。(9)、指挥系统(通讯)、准备工作检查。(10)、缆索系统空载运行试验。2.4.3试吊荷载本缆索吊机试吊荷载为：静载1.2p，动载为1.1P。P为设计吊装重量，P=55t。吊装荷载采用钢材等重物加载，用万能杆件组拼一荷载平台，将重物堆放于平台上。2.4.4试吊加载程序1、试吊时先分级加载（按照0.5P-0.75P-1.0P-1.2P的顺序）进行静载试验，再按0.75P -1.1P的顺序进行动载试验。2、因有两组各自独立的主索系统，除每组分别进行单独试吊外，还须模拟拱肋吊装过程中的实际情况进行两组的组合试吊试验。3、静载试验时每次荷载起吊后持荷时间不得小于1小时，重物离地10cm，且须进行全跨范围内的行走，进行动载试验，同时对两岸吊扣塔监控监测，动力系统（卷扬机）测试，以及各部位结构件的观测，并作详细记录。2.4.5试吊组织实施试吊前邀请业主、监理单位、监控单位，与施工单位共同组成主缆系统试验领导小组。主缆系统试吊运行试验小组总 指 挥副 总 指 挥技术组监测组吊装操作组辅助工作组后勤保障组2.5缆索吊机施工注意事项1、缆索吊机为空中运行的起吊设备，其加工制造和安装质量尤其重要。缆索吊机结构的钢结构、焊接构件、机加工销轴、铸造件滑轮片及一些外购件等，其设计、制造标准，完全与永久结构相同，加工前应严格制定加工工艺和操作细则，并进行技术交底，确保满足设计要求的工艺、精度及技术要求。2、原材料要使用正规厂家的合格产品，要有产品质量证明书、合格证，并按有关规定进行验收。对旧钢丝绳必须详细检查，对其承载力作出评估报告。3、对使用的销轴、铸造件滑轮片等要对其原材料和加工成品进行探伤和验收，对销轴要按设计图纸要求进行调质。4、对外购件（如轴承等）、委托加工件等要有材质说明书、合格证，并检查验收符合设计要求后方可使用。5、对缆索吊机起重跑车、索鞍及分配梁、主索锚头及锚碇预埋件等产品要专项检查验收，并有验评报告。6、现场施工时应深刻领会设计意图，制定安全操作细则并进行技术交底，使缆索吊机的安装工作根据设计图纸及工艺与技术要求，按章有序进行。7、为确保施工安全，在施工过程中，应组织专门人员负责施工观察与通信的联系，及时发现第三章 扣锚系统的设计及施工3.1概述扣锚系统由吊扣塔、扣索、锚索及其锚固系统组成。在拱肋节段上设置扣点，在主地锚上设置扣索锚座。3.2扣挂系统构造3.2.1吊扣塔利用索塔做扣塔，在主索索鞍内侧设置专门的扣索转向索鞍。3.2.2扣索布置:两岸扣索布置如下图所示。图3-1：沿河岸扣索布置示意图扣索布置及扣索地锚构造详见上部构造施工方案设计图。图3-2：彭水岸扣索布置示意图3.2.3扣索、扣点扣索由15.24（）低松弛高强度钢绞线束组成，图3-2：彭水岸扣索布置示意图第一段采用615.24mm钢绞线，破断拉力155吨；第二段采用815.24mm钢绞线，破断拉力207吨。第三段采用1215.24mm钢绞线，破断拉力310吨。第四段采用1015.24mm钢绞线，破断拉力258吨。安全系数均大于2.5一、二、三、四段扣索皆通过塔顶座滑轮锚固于主锚碇上，单肋共计8道扣索，扣索长短采用千斤顶调整。本桥扣挂体系中扣索数量按照静力平衡计算方法的结果配索，按平面杆系结构进行计算。因在拱肋合拢及轴线标高调整完成之前，各分段接头是通过接头连接螺栓进行临时连接；在拱肋合拢及轴线标高调整完成之后，才进行接头的焊接；因而各分段点按头接铰接考虑，扣索与各扣段一起构成一静定结构，按照静力平衡方法的计算结果来配索是比较合理的，并能够保证有足够的安全系数。因而在吊装过程中，各分段点按铰接考虑，扣索与各扣段一起构成一平面静定结构，每道风缆按初始张力5t进入计算，各阶段扣索力见各阶段扣索力计算成果表。扣力汇总表 参数 索号工况一工况二工况三工况四工况五总索力(T)1#扣索12872779-0.040.340.7741.732#扣索17.8943.370.51.0862.843#扣索37.0864.552.32103.954#扣索65.947.773.64选用钢绞线：1#扣索315.242 2#扣索415.242 3#扣索615.242 4#扣索515.242 (安全系数均大于2.5)锚固端采用P型挤压锚。根据拱肋悬拼施工阶段工况受力计算，确定扣索钢绞线的配置。扣索张拉端设置在主地锚上。张拉端由锚板、工作锚具及张拉机具组成。为实现调整索力及拱肋高度的需要，在钢管拱肋端设置锚固固定端，在主地锚侧设置锚固的张拉端。1、 固定端锚具：采用锚固可靠的P型挤压锚固。构造如下图3.3所示。图3-3:固定端锚固系统构造图2、 张拉端锚具：采用“可调索低应力夹片锚固系统”。如下图3.4所示图3-4:张拉端锚固系统构造图3）扣点在拱肋桁架的上弦上设置吊耳做扣点，利用特制锚具实现拱肋与钢绞线的连接。吊耳强度满足最大扣力要求。由于每段扣索与拱肋桁架相交的角度不同，吊耳板上的锚具支撑板也随之改变。吊耳板承载能力按120T进行设计，以满足吊装过程中可能出现的最大荷载的要求。拱肋扣点构造如下图所示。图3-5: 扣点构造示意图第四章 拱肋及拱上构造安装施工4.1拱肋安装4.1.1拱肋节段的制造加工大桥的钢结构制造加工，技术复杂，质量求高，项目部将组织钢结构加工厂家，依据相关国家及行业标准及设计图纸要求，制订专项的钢结构制造施工组织方案，并进行相应的焊接工艺评定试验，故在此不再详述。4.1.2拱肋节段的运输拱肋节段制造完成后必须进行预拼，经进检验合格后，采用龙门吊将拱肋吊装节段由预制场运至桥位吊点下。为便于施工，所有拱肋吊装节段均采用立位运输，运输过程中采用拉缆风和固定支架等可靠的措施加固稳固。4.1.3拱脚预埋段安装1、施工图设计已考虑每片拱肋对应一个钢支架预埋与拱座上。拱脚预埋段靠定位钢支架支承和定位。2、拱座C50部分混凝土施工时，在混凝土表面上对应的钢支架节点处埋设预埋钢管，用于定位钢支架。3、拱脚预埋段用三维坐标定位方法精确定位，利用缆索吊进行安装。为控制拱脚预埋段的安装精度，安装前必须重新复核全桥测量控制网的精度，由两人独立测量、独立计算进行校对，并将满足要求的测量成果报监理工程师批准后方可使用。4、定位支架和预埋段必须采用钢支撑作加固，确保新浇混凝土产生的侧压力不会使预埋件发生偏移。预埋段安装必须严格控制安装精度，尤其重视保证三片拱肋铰座铰轴的同心度。4.1.4拱肋安装1、安装程序安装两岸第一段拱肋安装第一段拱肋间横称安装两岸第二段拱肋安装第二段拱肋间横称调整一、二段线形安装第三段拱肋安装第三段拱肋间横称，调整一、二、三段线形安装第四段拱肋安装第四段拱肋间横称调整一、二、三、四段线形安装合拢段安装合拢段水平撑。2、拱脚扣段（1#扣段）的安装1）先用缆吊将一岸上游侧拱肋桁片吊运至拱座旁，慢慢将拱肋节段拱脚端上铰轴置于铰座上，借助拱座上预埋件通过链条滑车逐步调整第一节段拱脚端铰轴位置，使其与预埋的拱脚铰座接触密贴。向跨中一端用侧浪风调整拱肋轴线，同时安装扣索，根据设计标高张拉扣索调整安装高程，待力全部交于扣点，拱肋标高、轴线调整满足设计及规范要求后，卸吊钩，然后按同样的方法安下游侧拱肋桁片。2）待标高及拱肋轴线满足设计及规范要求后，用辅助工作天线安装上游侧拱肋间横撑。3、一般扣段（24#扣段）的安装1）一般扣段参照吊装程序与拱脚扣段（1#扣段）的施工方法进行施工。两岸对称分别自拱座第一节段开始，向跨中拼装至第四节段，待整体调整好拱轴线及各控制点高程后，安装合龙段。2）拱肋桁片吊装就位后，吊段下端接头与已安装好的相连段上端接头法兰盘临时用螺栓连接，松下端吊钩，挂扣索和横向调节风缆，张拉扣索。经对标高和拱肋轴线调整至满足设计要求后，卸上端吊钩，围焊节间环焊缝。3）当每一节段中相邻的片拱肋桁片安装就位，标高和拱肋轴线调整至满足设计及规范要求后，在主缆吊安装另一片拱肋桁片时，可同时用辅助天线安装拱肋间横撑。4）按吊装程序，每一组扣索挂好后，均须对该扣索之前的扣索进行调索作业。调索作业根据设计方和监控方现场共同发布的调整索力和拱肋标高、调索顺序，对每一扣索采用对应钢绞线束数的千斤顶、油泵张拉设备，同步作业，对称、分级张拉，同时用频谱分析仪对索力进行测试，以确保调索顺利开展，确保各吊段节间连接焊缝及横联、平联连接焊缝、连接螺栓结构安全。对每一扣段，均进行一次拱肋轴线、拱肋高程的调整，避免拱肋的线形、标高误差累积到最后而造成调整困难，确保其安装精度的有效控制。5）拱肋吊装过程中的稳定措施：拱肋节段起吊就位后上、下游各设一定数量的缆风，以调整拱轴线、保证其悬臂施工阶段的安全稳定性。6）扣索在张拉前，应用20t穿心式千斤顶对每束扣索的每根钢绞线预紧，再张拉至设计张拉力，以确保所有钢绞线受力均匀。4.2拱肋合拢本方案拟采用双肋吊装完成14节段直至合龙，拱肋的合龙采用强迫合龙，临时连接，在无应力状态下焊接合龙段节间环焊缝的方式，合龙前，根据对拱肋内力及线形的监控结果，通过扣索、浪风索对拱肋进行全面线形、内力调整直至满足设计要求。同时进行温度观测，测量合龙长度，切割合龙段余量，安装合龙段就位，临时连接，强迫合龙，在无应力状态下施焊合龙段连接环焊缝，以确保结构内力合线形满足设计要求。4.3拱上构造安装4.4施工注意事项4.4.1缆索吊机使用注意事项缆索吊机使用过程中，除按常规注意事项外，还应重点注意下列事项：1、定期调索。主索非弹性伸长较大，使用中须定期调整主索垂度。风缆也应定期观测调整。2、重点部位的观测检查：1）缆吊使用初期，每次吊重前后以及起吊过程中均须测量观测锚碇位移情况，雨天更应严格执行。待运行正常后，可视情况酌减观测次数。 表5.1抗风索（半跨）的选型表吊装节段抗风索编号抗风索选型（一个单肋节段）第一节段1号抗风索2组219.5mm第二节段2号抗风索2组219.5mm第三节段3号抗风索2组219.5mm第四节段4号抗风索2组219.5mm2）两缆塔顶中心线纵、横向偏移量，无吊重时每半月检查一次；缆吊使用初期，每次吊重前后以及吊重过程中均须观测。3）轨索跨中最大垂度即两轨索跨中垂度差，使用初期，每次吊重前后及吊重过程中均须观测。4）轨索锚头、调索器、精扎螺纹钢筋及锚固螺母，使用初期，每次吊重前检查一次。以后可视情况逐步酌减观测次数。精扎螺纹钢筋要有防护措施，严禁碰电焊和其他物件撞击。5）后锚固、缆风等处销轴每半月检查一次。6）塔柱各节点螺栓，每半月检查一次。7）塔柱索鞍、分配梁连接螺栓、滑轮组、吊钩、小车行走机构、导向轮，每周检查一次。8）主缆、风缆的松紧度及绳夹，每半月检查一次。大风后，应立即检查。4.4.2扣索施工注意事项1、挂索阶段，应对称施工，确保挂索过程中由于索体自重及风力组合产生的不平衡水平力在设计文件的允许范围内。2、扣（锚）索张拉应分级进行，每一张拉阶段完成后观测塔顶水平位移。3、拱肋安装过程中，索塔顶纵、横桥向水平位移、须满足以下要求：纵桥向：；横桥向：4.4.3拱肋安装注意事项1、拱肋的安装严格按照加载程序进行。2、在安装上下游拱桁14节段期间，须在上下游侧布设横向临时缆风，确保拱肋的部对称结构的安全稳定性。3、在拱肋安装的几个主要受力阶段，对塔架、主索、扣索、锚碇进行张力、应力、垂度和位移观测，并作好记录，以指导确保施工安全。4、各扣段安装应设置一定的施工预抬高值，此预抬高值为合拢前各段预抬高值，在各段安装过程中，应注意扣索及起吊滑车的调整，确保施工预抬高值始终不小于设计数值，以便拱顶段的顺利安装；在拱顶合拢段安装并松索完成后，此施工预抬高值消失。5、拱顶段就位合拢时，两岸逐渐对称循环下放拱脚段、第二段-四段扣索，同时缓慢下降拱顶段滑车组，使接头缝慢慢抵紧，尽量避免拱顶段的简支搁置和冲击作用。6、接头焊接应在轴线标高调整完成，松扣(保持10-20扣索力)和接头充分抵紧后进行。7、施工过程中应注意千斤绳的配套使用，千斤绳的安全系数应大于8倍；同时各钢绳的索卡数量应满足规范及起重操作手册的要求，索卡间距应满足规范及起重操作手册的要求；索塔的连接螺栓及钢索的索卡等必须拧紧。8、吊环、倒拐滑车锚环、风缆锚环等应采用韧性较好的钢材，不能使用脆性大的钢材。9、拱肋合拢时的温度按设计要求控制在18左右，不应超过20。10、大风(风力六级以上)及雷雨天气禁止吊装作业。4.4.4拱上结构安装注意事项1、拱上结构安装严格按照加载程序进行。2、拱上立柱墩施工期间的稳定性尤为突出，须布设临时斜撑，缆风确保施工安全。第五章 主拱肋抗风系统布置5.1总述 王沱乌江大桥拱肋为单肋安装、待同一岸上、下游同一节段安装就位后，紧接着安装节段间连接横撑、即完成一个双肋节段单元。其横向稳定措施：单肋安装就位后，布置抗风索辅助横向稳定兼作横撑安装单的调位措施。一个双肋节段单元形成后，结构本身即可保证横向稳定。全桥拱肋抗风索系统布置如下图：5.2抗风索的选用抗风索用21.5mm钢丝绳，固定端与拱肋下弦钢管捆绑连接，或在下弦钢管上捆钢丝绳挂滑车实现连接，收放端钢丝绳捆绑在抗风地锚上，通过手拉葫芦收放进行调整。收放端在用手拉葫芦之前先用卷扬机牵引，使抗风索产生一定的拉力，以克服钢丝绳的部分延伸量。抗风索初张力单根21.5钢丝绳为5吨，抗风索破断拉力安全系数大于3。抗风索（半跨）的选型如下表： 5.3地锚的设置在沿河岸和 彭水岸上下游各设置二个1.8米的桩锚、桩锚嵌岩深度为2米，在桩顶安装32钢筋环。用于手拉葫芦的挂设。5.4 抗风索的布置抗风索为21.5mm 钢丝绳，每一双肋拱肋节段在横撑为安装之前上、下游拱肋节段分别布置交叉八字抗风索。抗风索锚固端设在拱肋节段上，张拉端设在抗风索地锚上。第六章 施工观测及施工监测拱肋安装施工观测主要分为六个方面：拱肋轴线控制；塔架在拱肋安装过程中的偏移控制；拱肋各扣点在各阶段的标高控制；扣索各阶段索力观测；缆索吊装系统主缆垂度及索力观测；锚碇的位移观测。6.1拱肋轴线的控制1、在两岸的拱肋轴线上适当高程位置(利用两岸地形条件)各设一个拱肋轴线观测站，观测本岸吊装节段上弦顶面拱肋轴线。 2、拱肋吊装前，在每节段拱肋轴线上顶面贴上用白漆打底划红漆的三角标志。3、需配置J2经纬仪2台，测量人员4人。拱肋轴线观测需在每段拱肋安装及合拢调整阶段进行6.2吊扣塔架位移观测控制塔顶位移过大将使竖直力V产生较大的偏心弯矩，对塔架的整体稳定不利。塔架位移通过风缆进行控制和调整；本桥塔架纵向位移应控制在8cm内，施工过程中应根据塔架位移情况对塔架风缆张力进行调整。塔架位移通过经纬仪进行观测,观测方法和仪器如下： 1、在塔架垂直于桥轴线方向设一个测站和一个后视点，在塔架顶面上下游两侧设一个固定标尺。 2、吊装中用经纬仪架在测站，对好后视，直接读取固定标尺读数，再与初始读数比较，即可得偏移值。 3、测站和后视点的设置要求牢固可靠，标尺编号清楚，便于查找。4、需用J2经纬仪2台，测量人员4人。6.3主索垂度和张力观测主索垂度直接影响主索张力，同时影响牵引升角、牵引力及塔架、锚碇受力。必须控制好安装初始垂度，同时监测吊重最大垂度及主索张力，并与理论计算值进行比较。其测量方法及仪器如下：1、起吊前测量空载时的垂度，起吊后拱肋运至1/2跨时，再测重载最大垂度。观测方法是在岸坡上适当地方确定一控制点，测出控制点标高和距跨中距离，在控制点上置经纬仪，观测主索跑车位置，读出竖直角，即可计算得垂度值。2、主缆索力用频谱分析仪测出。6.4锚碇位移观测锚碇通过锚桩抗剪、托板前缘被动土压力及后锚杆来克服钢索拉力。锚碇前缘土体将产生微小压缩，引起锚碇位移，锚碇位移利用千分表进行观测。6.5各阶段扣索索力观测各阶段的扣索索力用频谱分析仪测出，详细记录、资料整理与计算值对比分析，达到监控目的。6.6、拱肋各扣点在各阶段的标高控制利用红外仪进行拱肋各扣点在各阶段的高程控制测量，具体方法如下：1、拱肋各扣点在各阶段的标高由设计单位和施工监控单位提供，并换算至实际观测点上进行控制。2、全桥需两台电子全站仪，单棱镜2个，多棱镜及镜杆2套，观测人员2 人，记录计算2人，前视2人(每岸各1人)，后视1人。3、在合适位置设置一个高级后视水准点，两套经红外仪都用这个水准仪点作后视高程。后视点到仪器距离大于仪器到后视点的距离。4、在拱肋起吊前，在扣点位置拱肋顶面用红油漆标明扣点的编号，以便查找。5、观测中需盘左盘右各观测一次组成一个测回，取换算高程的平均值。6、记录表上应注明观测时的温度、时间、编号。7、测量方法：红外仪架在任意位置，用水准点高程为后视高程，测前视测点高程。后视水准仪点A高程Ha，镜高a，红外仪与镜高a的高差ha；前视镜高b，红外仪与镜高b的高差hb，求高程Hb。从后视计算 仪站高程：H=Ha+a-ha；从前视计算仪站高程：H=Hb+b-hb；则：测点高程：Hb=Ha+a-ha+hb-b。拱肋标高观测需在每段拱肋安装、调索及合拢索松索过程中进行观测。6.7需要监控单位配合完成的项目拱肋及拱上结构吊装过程中，须对拱肋杆件内力，拱肋控制点高程、拱轴线偏差、扣索索力、吊扣塔偏位及缆索吊机的主要结构等进行全过程的施工跟踪监测和控制。1、 需要监控单位完成的工作1）、拱肋杆件的内力监测；2）、提供拱肋节段安装高程，预抬值。3）、扣索索力监测和控制；4）、吊扣塔杆件应力监测和控制；5）、主索、牵引索、起重绳内力测试及监控等。2、施工单位观测项目1）、拱轴线偏位和拱肋高程观测与控制；2）、扣索索力观测；3）、吊扣塔偏位观测与控制；4）、吊扣塔锚碇位移、绳索受力情况、绳索表观、吊具外观检查与观测；5）、长期和中短期天气预报和实况收集等。第七章 施工设备及人员配备7.1主要机械设备和材料 拱肋吊装施工主要材料、设备计划表 表6-1分部工程名称序号分项工程名称单位数量备注索塔支撑系统1索塔基础土石方开挖m36002索塔基础C30片石混凝土浇注m32883基础预埋件kg1909.34基础钢筋kg1659.25基础预埋锚环kg319.46塔脚用型钢(分配梁)kg40805.287绞座kg65898索塔万能杆件kg9塔顶分配梁kg40927锚固系统1承台基础开挖(挖机台班)小时2桩基础1.8mm1283桩基础钢筋kg232484承台钢筋kg27917.65预埋件6缆风地锚1.8mm3407缆风地锚钢筋kg7268绳索系统1主缆索56(6500m)kg719552压塔索47.5(1300m)kg10307.73工作吊缆主索47.5(1300m)kg10307.74主起吊牵引28(2500m)kg69205主起吊起吊21.5(4000m)kg65526工作吊缆牵引19.5(2500m)kg3317.57工作