港珠澳大桥九洲航道桥施工技术

港珠澳大桥桥梁工程CB05标九洲航道桥上部结构施工技术,主要内容,1、港珠澳大桥简介港珠澳大桥于2009年12月15日由李克强总理宣布开工，其全长近50km，造价超720亿元，海中桥隧部分长约35.6km。大桥起点是香港大屿山，经大澳，跨越珠江口，最后成Y字形，一端连接珠海，一端连接澳门。,一、工程概况,港珠澳大桥是“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作建设的大型跨海交通工程，也是目前世界上最长的跨海大桥工程，大桥建成后，从香港到珠海的车程只需半小时，对香港、珠海、澳门三地经济社会一体化意义深远。,2、九洲航道桥简介九洲航道桥采用双塔中央索面钢混组合梁斜拉桥，中跨设双向通航航道，桥跨布置为（85+127.5+268+127.5+85）m，全长693m。全桥共6个桥墩，其中206、207墩为主塔墩，主塔采用“风帆”型的钢混结构，主梁采用钢混组合梁结构，斜拉索采用平行钢丝索。桥式布置见下图。,一、工程概况,4、施工条件水文潮汐、潮流施工区域潮汐类型属于不规则的半日潮混合潮型，实测最大潮差2.25m2.51m，最小潮差0.04m0.13m，平均潮差1.06m1.16m，属于弱潮海湾。潮流呈现往复流运动形式。水流流向、流速：基本为沿槽线走向的周期性往复流，300年一遇垂线平均最大落潮水流流速为1.99m/s。,一、工程概况,风施工区域年盛行风向以东南偏东和东风为主，季节变化明显。珠海气象站和澳门站年平均风速分别为3.1m/秒和3.6m/秒，最大阵风珠海站44.6m/秒，澳门站为58.6m/秒。台风期为每年6-9月份。,4、施工条件施工航道设计最高通航水位：+3.52m；设计最低通航水位：-1.18m。设计通航净空：40m。在桥位施工期间，原航道不进行封航，仅对航道进行改移。,一、工程概况,施工航道净空尺度表,航空九洲航道桥主塔塔顶标高为+120.02m，主塔正对澳门机场飞行起降区，航空限高为+122m。,5、九洲航道桥上部结构简介钢混组合梁九洲航道桥为5跨1联组合梁，梁长692.2m，塔梁固结。主梁采用“开口钢主梁+混凝土桥面板”的组合结构。混凝土桥面板在工厂预制并存放至少6个月后在厂内进行钢混组合。组合梁标准横断面如下图示：,一、工程概况,5、九洲航道桥上部结构简介钢混组合梁组合梁根据结构特点和架设方案，纵向分13个大小节段，横向左右幅分别制造安装，架设后横向纵向连为整体。纵向划分为S11S17、S6bS10、S1S6a、GJ(塔梁固结段)、M1M6a、M6bM11、HL(跨中2m合龙段)，计有20个大节段，4个小节段。,一、工程概况,5、九洲航道桥上部结构简介主塔结构,一、工程概况,九洲航道桥206#、207#主墩索塔采用钢混组合结构，由塔柱和曲臂组成，安装过程中曲臂不参与受力，下塔柱为混凝土结构，高16.7m、中塔柱及上塔柱为钢结构，高度98.0m。主塔钢塔柱竖向分10个节段，即T0（钢混结合段）、T1、T2、T3（塔梁固结段）、上塔柱T4T9节段。上塔柱整体运输及安装。,5、九洲航道桥上部结构简介斜拉索,一、工程概况,斜拉索采用中央索面竖琴形，横向有两根索，全桥共64根斜拉索。斜拉索采用直径7mm高强度镀锌平行钢丝拉索，均采用PESC7-451一种规格，单根最长约140m，最重约20t。斜拉索下端锚固于左右幅组合梁之间的钢横梁上，为张拉端，上端锚固于钢塔锚箱，为锚固端。,主要内容,第一阶段（将主航道改移至207#墩侧）：主要完成206#墩侧上部结构施工。,第二阶段（将主航道改移至204#墩侧）：完成全桥上部结构施工。,第一阶段改移后航道,航道规划,各阶段航道使用时间表,第二阶段改移后航道,二、上部结构施工顺序,二、上部结构施工顺序,以跨中合龙段为界，206#墩侧上部结构与207#墩侧上部结构平行施工作业。施工顺序以206#墩侧上部结构为例进行说明。总体采用先梁后塔的施工顺序。,S6aS1节段组合梁,S11aS6b节段组合梁,S17S11节段组合梁,M1M6a节段组合梁,M6bM11a节段组合梁,BS8BS1斜拉索,斜拉索ZS1ZS8,上塔柱,主要内容,1、组合梁施工概况,三、钢混组合梁施工技术,九洲航道桥大节段组合梁采用设置临时支墩，利用“天一号”3000t运架一体船运输至桥位处进行架设的方案。组合梁施工技术主要介绍以下三个方面：临时支墩施工技术；大节段组合梁划分、吊装顺序；大节段组合梁的实施性架设技术。,2、临时墩施工技术,三、钢混组合梁施工技术,临时支墩概述临时墩分临时墩1和临时墩2两种类型，临时墩1位于主墩和辅助墩之间，全桥共两个；临时墩2均位于两个主墩之间，全桥共3个。临时墩按小里程至大里程编号为L1、L2、L3、L4、L5（L1和L5为临时墩1，L2L4为临时墩2），全桥5个临时墩为一次性投入。,临时支墩1结构布置图,临时墩1结构主要分为四部分：插打钢管桩、钢管柱、分配梁和三向调整装置。插打钢管桩采用10根200020mm的钢管；钢管柱采用80根100020mm的钢管。临时墩1柱顶分配梁段包括分配梁A(1.6m1.4m箱型梁)、分配梁C(1.2m1m箱型梁)。一个临时墩钢结构用量约1440t。,临时支墩1结构布置,临时墩L1组合梁荷载计算：分别建立组合梁S1S6a、S6bS10整体模型，荷载按照梁体自重自动加载，得出临时墩1墩顶各支点反力如下：。,组合梁S1S6a整体模型图,S1S6a节段S6a处支点反力为：,组合梁S6bS10整体模型图,S6bS10节段S6b处支点反力为：,临时墩1计算：临时墩主要荷载包括：自重+组合梁荷载+钢管桩波浪力+水流力+风荷载等。临时墩1分配梁梁段最不利工况：将S1S6a第一半幅吊装到临时墩1与墩旁托架上，横移4m至设计位置。,临时墩1分配梁段最不利工况计算：,临时墩1整体受力模型图,临时墩1分配梁段组合应力图（MPa）,临时墩1分配梁段最不利剪应力图（MPa）,结论1：临时墩1分配梁A和分配梁C采用Q345b,，最大组合应力为140MPa，最大剪应力为64.5MPa，满足规范要求。,临时墩1计算：临时墩1标准段钢管柱最不利工况：将S1S6a第二半幅吊装到临时墩1与墩旁托架上，横移4m至设计位置。,临时墩1钢管柱最不利工况计算：,结论2：经计算钢管柱结构稳定满足设计要求。,临时墩1钢管柱轴力图（t）,临时墩1钢管柱最不利剪应力图（MPa）,最大轴力：N=330t,最大弯矩：M=11.3t*m,临时墩1计算：插打段钢管桩最不利工况为：其中S6bS10半幅梁处起顶调节标高，两个S6bS10半幅梁进行横向对接，纵移S6bS10组合梁，与S1S6a进行对接。钢管桩最大轴力N=536t，弯矩M=121.1tm。,结论3：经计算钢管桩结构及整体变形满足设计要求。,临时墩整体变形最不利工况为：将S1S6a第二半幅吊装到临时墩1与墩旁托架上，横移4m至设计位置。,临时墩变形计算模型,经计算临时墩1最大变形为：89mm52370/400=130mm,满足规范要求。,临时墩2除钢管桩长度、分配梁长度与临时墩1略有变化，结构形式均与临时墩1相同，在这里不再另行介绍。,2、临时墩施工技术,三、钢混组合梁施工技术,钢管桩插打施工采用“中铁桩1”号打桩船在临时墩位抛锚定位，吊起钢管桩后喂入自带导向架，进行精确定位后，利用自带D138柴油打桩锤插打钢管桩至设计标高。一个临时墩10根钢管桩插打完成后，安装桩间连接系及桩顶分配梁并按图纸要求焊接牢固。,沉桩精度控制标准：横桥向20cm，顺桥向8cm，垂直度调整至1.5%,2、临时墩施工技术,三、钢混组合梁施工技术,标准段钢管柱施工左右幅钢管柱分开安装，钢管柱标准节段长6米，半幅共6层钢管桩，每一层8根管柱。在后场利用龙门吊将一层钢管柱与横联拼装成整体，层与层之间进行预拼，两层为一个吊装单元件驳船运至墩位处，利用“起重六”号200t浮吊进行起吊安装。,2、临时墩施工技术,三、钢混组合梁施工技术,柱顶分配梁安装钢管柱拼装完成后，还是采用“起重六”200t浮吊吊装左右幅柱顶分配梁，现场焊接成整体。,2、临时墩施工技术,三、钢混组合梁施工技术,墩顶布置墩顶分配梁施工完成后，安装墩顶三向调整装置，完成临时墩施工。三项调整装置通过600t千斤顶调整钢梁上下位置，通过100t水平千斤顶、反力座和滑移板构成滑移体系，通过滑移体系调整钢梁纵、横向位置。,3、大节段组合梁划分、吊装顺序,三、钢混组合梁施工技术,大节段组合梁划分全桥主梁分为二十个大节段+二节合龙段，左右幅各十个大节段+一节合龙段。,M01M6a节段梁重：1389.3t；梁长：61.375m。,M06bM11节段梁重：1518t；梁长67.35m。,S06bS10节段梁重：1396.4t；梁长：61.250m。,S01S6a节段梁重：1274.0t；梁长：59.53m。,S11S17节段梁重：1645.1t；梁长：85.10m。,3、大节段组合梁划分、吊装顺序,三、钢混组合梁施工技术,大节段组合梁吊装顺序运架船不能在同一侧完成一跨左右幅组合梁吊装，吊装第一半副梁后，需要到另外一侧吊装另外半幅梁。,取梁摆放位置的确定原则：上扁担中心线与组合梁段重心重合,组合梁架设施工顺序（仅示组合梁架设）,3、大节段组合梁划分、吊装顺序,三、钢混组合梁施工技术,大节段组合梁吊装顺序：仅示组合梁架设顺序，其它工序施工此处未做说明。,3、大节段组合梁实施性架设,三、钢混组合梁施工技术,组合梁运输,天一号运架船取梁示意,利用台车将组合梁从厂内存梁区纵横移至码头,3、大节段组合梁实施性架设,三、钢混组合梁施工技术,组合梁运输,海上运输线路：经横门东水道（水面宽150m，水深6.8m）帆船水道江海直达水道过桥位顺桥向向澳门方向航线，航程总计25.5海里（48公里）。航速及用时：全程采取5节航速，共需航行时间约5小时。,3、大节段组合梁实施性架设,三、钢混组合梁施工技术,组合梁架设步骤,步骤一（“天一”号桥位处就位，以M6bM11节段梁为例）：当运架船从外海侧行至待架梁孔前约250米时抛自救锚稳住船体后，利用抛锚艇抛三个艉锚及三个艏锚。艏锚或艉锚的两锚间夹角约6570，锚绳长300m。,关键点：在架设组合梁S11S17、S6bS10节段梁时，使运架船中轴线与半幅组合梁重心连接线平行，即运架船中轴线应与桥轴线分别成0.7、0.3角。,“天一号”抛锚就位后状态,3、大节段组合梁实施性架设,三、钢混组合梁施工技术,组合梁架设步骤,“天一号”绞锚就位后状态,步骤二（组合梁桥位处临时绑扎解除及绞锚就位，以M6bM11节段梁为例）：“天一”号在架梁海域锚泊完成后，启动液压系统，松开横向夹持油顶，提升组合梁，使梁底与绑扎托架完全脱离。将组合梁提升至架设高度,利用绞锚机将“天一”号缓慢绞进桥孔位置。,3、大节段组合梁实施性架设,三、钢混组合梁施工技术,组合梁架设步骤,步骤三（组合梁落梁）：调整艏锚、艉锚锚绳，船体对位，对中落梁、吊具回收、起锚、返航。,关键点：落梁时梁底临时支撑加固位置需准确落在墩顶临时支撑垫梁上，平面位置误差控制在10CM以内。,主要内容,中铁大桥局第二工程公司,、施工方案总体概述钢塔T4T9节段及A(一)A(三)节段为桥面以上塔柱整体吊装段，钢上塔柱整体安装段高67.940m，重量为962.738t；吊具及临时支撑等结构重154.179t,整体吊装总重为1116.917t。钢塔柱整体安装分“海上吊装”和“竖转提升”两个阶段。首先利用“正力”2200t浮吊水平起吊上塔柱至梁面，采用T3顶口及滑移轨道进行临时支撑；然后在梁面主塔位置处安装钢管吊架，进行上塔柱竖转提升作业，临时固结后进行塔柱焊接。,四、钢上塔柱施工技术,钢上塔柱T4-T9水平吊装、梁面提升竖转示意图,钢塔柱海上吊装施工,钢塔柱竖转提升施工,四、钢上塔柱施工技术,、施工工艺流程及资源配置,“海上吊装”阶段,“竖转提升”阶段,钢上塔柱安装施工主要施工船舶、机械设备配置表,四、钢上塔柱施工技术,、施工工艺流程及资源配置,“正力”2200t起重船,“正力2200t”起重船,“正力2200t”起重船技术性能参数表,“正力”2200t起重船用于上塔柱（T4T9+A(一)A9(三)）节段整体水平吊装施工。主钩最大起重力2200t，起升高度102m。,四、钢上塔柱施工技术,“华尔辰”1200t起重船,“华尔辰”1200t起重船,“华尔辰”1200t起重船技术性能参数表,“华尔辰”1200t起重船主要用于钢上塔柱提升钢管支架拼装施工。,四、钢上塔柱施工技术,钢上塔柱安装工料机筹备、节点目标及责任分工,钢管支架后场制作钢二负责，预拼及码头单元件拼装架子一队负责，现场所有拼装作业由架子二队负责。,、施工工艺流程及资源配置,四、钢上塔柱施工技术,上塔柱安装主要临时结构有:钢上塔柱竖转提升系统；“海上吊装”及“竖转提升”吊具；塔柱及主梁局部加强；塔柱梁面临时摆放支撑；塔柱安装定位导向及匹配件；塔柱通道爬梯、操作平台等附属结构。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,1、上塔柱竖转提升系统,上塔柱竖转提升系统主要由竖转提升钢管支架和滑移体系（滑道系统、滑移绞及滑座）两大部分组成。上塔柱提升钢管支架钢管支架平面分布8根钢管柱，由左、右幅两个独立支架组成。每个独立支架由“4根1000mm钢管+400mm钢管联结系”组成格构式受压结构。钢管支架从梁面往上主要由垫块、垫梁、柱脚、钢管立柱、分配梁、连续千斤顶及钢绞线组成，其中钢管支架高44.26m，共由56根1000mm5960mm（直径高度）钢管柱节段及8个柱脚、柱头叠加而成。,钢管支架立柱材料为Q345B，壁厚20mm。上下钢管柱节段通过法兰盘连接，法兰上按15度均布24个28mm栓孔，采用M27螺栓栓接。,钢上塔柱提升竖转钢管支架立面布置,钢上塔柱提升竖转钢管支架平面布置,、钢上塔柱吊装临时结构设计,钢管桩支架计算,1、钢管立柱强度计算：钢管桩轴力计算值为416t，弯矩值为132t.m。,钢管立柱轴力计算图,钢管立柱弯矩计算图,3、钢管立柱整体稳定性计算：支架整体变形最大值为63mm，其中整体水平位移为61mm。,钢管立柱整体稳定性计算图,2、钢管联结系强度及稳定性计算：其计算组合应力最大值为连接系采用钢管，其长细比经结算均满足设计要求。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,滑移体系：上塔柱在利用钢管支架提升时，为保证塔柱底口能平顺滑动，在桥面与塔柱底口间布设滑移体系，滑移系统由滑道系统、滑移绞及滑座组成。,钢上塔柱提升竖转滑移系统具体布置,、钢上塔柱吊装临时结构设计,滑道系统计算,滑道梁计算荷载包括：结构自重、单侧滑道150t钢塔后支点荷载。1、2HN588300滑道计算：,建模并计算得到滑道最大挠度10.2mm。,计算得到滑道最大组合应力为：满足设计要求。,计算得到滑道最大组合应力为：满足设计要求。,应力组合计算,剪力组合计算,2、工25b分配梁计算：工25b分配梁从最大挠度、应力组合进行计算，均满足设计要求，具体计算该处不再详细叙述，参见计算书第9节相关内容。,3、贝雷梁计算：贝雷梁从最大变形、贝雷梁弦杆轴力进行计算，均满足设计要求，具体计算该处不再详细叙述，参见计算书第9节相关内容。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,滑移系统计算,1、连接件受力计算：强度计算分析：A断面抗弯：A断面抗剪：，满足要求。,C断面计算截面参数,B断面抗弯：B断面抗剪：，满足要求。,B断面抗弯：B断面抗剪：，满足要求。局部承压：，满足要求。,A断面计算截面参数,B断面计算截面参数,、钢上塔柱吊装临时结构设计,滑移系统计算,2、滑移绞受力计算：钢管规格为1000mm20mm，按钢管进行受弯受剪计算A断面抗弯：剪力值：Q=200/2=100t；弯矩值：M=1000.7875=79t.m。,钢管截面计算参数,抗弯计算：抗剪计算：，满足要求。,3、螺栓计算：剪力为Q=120t，M=1200.65=78t.m最大螺栓的拉力计算值为：单个螺栓抗拉设计值为：采用12.9级M30高强螺栓，按摩擦型计算，单个螺栓预拉力为P=35.5t，单个受拉承载力设计值，单个受剪承载力设计值，共有24个螺栓，则：，满足设计要求。,4、焊缝计算：抗弯计算：，满足设计要求。抗剪计算：，满足设计要求。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,2、吊具结构,吊具根据工况，分为“海上吊装”用吊具和“钢上塔柱竖转提升”用吊具。所有吊具均为新制结构。,“海上吊装”用吊具采用2200t浮吊进行海上吊装作业，吊点一侧利用扁担梁的281mm销轴孔直接穿销轴连接钢吊带起吊，一侧采用吊梁方式起吊。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,2、吊具结构,钢拉带：材质为Q345b，厚度60mm钢板加工而成，通过280mm销轴与上塔柱和钢丝绳连接。,钢上塔柱上桥吊点A布置,钢上塔柱上桥吊点B布置,吊梁：箱型梁结构，截面尺寸1200800mm，长度6.0m，由材质Q235B钢板焊接而成，焊缝为hf=12mm连续角焊缝，吊耳材质为Q345b，厚度60mm钢板，与吊梁焊接成整体。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,吊装钢丝绳：上塔柱海上吊装钢丝绳采用直径D=120mm,结构形式为641WS+FC钢丝绳。钢丝绳最小破断力7800KN;抗拉强度等级Ro=1870Mpa；钢丝绳为闭口圆形，周长为14m，安装时绕取销轴一次后两端分别挂在主钩上。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,2、吊具结构,“钢上塔柱竖转提升”用吊具吊具包括提升用连续千斤顶、液压泵站；提升钢绞线；锚箱；三角连接板扁担梁。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,2、吊具结构,560t提升油缸实例,“钢上塔柱竖转提升”用吊具提升用连续千斤顶、液压泵站钢上塔柱竖转提升采用钢绞线液压提升装备，由穿芯式油缸、液压泵站控制柜组成。每个提升点布置1台TX-560J吨穿芯式提升油缸，共4台。每侧布置一台驱动用TX-40P2液压泵站，各驱动2台油缸。提升连续千斤顶、液压泵站采用一台控制柜控制2台液压泵站及4个提升油缸的集中控制模式。,液压泵站实例,、钢上塔柱吊装临时结构设计,提升钢绞线提升钢绞线采用37束规格为7-s17.8高强度低松弛钢绞线，钢绞线长度50m。,锚箱结构及连接方式在提升钢绞线与三角连接板间设置锚箱结构，锚箱与钢绞线采用P锚方式锚固，锚箱与三角连接板采用280mm销轴B连接。锚箱结构采用Q345B钢板加工制作，焊缝均为连续角焊缝，焊高为12mm。计算得知，单个锚箱受力为320t，锚箱抗剪：抗弯：经计算分析锚梁钢箱梁满足设计要求。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,三角连接板及连接方式三角连接板：三角连接板为厚度60mm、材质为Q690D钢板焊接而成的半封闭式结构，与塔柱扁担梁通过销轴A连接，是上塔柱提升竖转过程中的直接承重结构，结构焊缝质量等级为二级。连接销轴：三角连接板销轴共有A、B两钟类型，材质为34CrNi3Mo，销轴A直径为320mm，长度1425mm；销轴B直径280mm,长度880mm,销轴端部设置止动螺母及40mm钢棒。,为适应钢塔竖转提升及安装过程中钢塔面外倾斜，销轴A与三角连接板采取球铰连接方式。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,销轴A受力计算分析,销轴材质：销轴A直径均为320mm，材质为34CrNi3Mo,s685MPa。,销轴螺纹计算：,满足规范要求。,销轴净截面受拉计算：,满足要求。,销轴弯剪计算：,满足要求。,满足要求。,满足要求。,满足规范要求。,对应对应扁担梁孔壁承压计算：,、钢上塔柱吊装临时结构设计,扁担梁为保证上塔柱在梁面提升过程中能顺利竖转至竖直状态，扁担梁设置在上塔柱重心位置以上4.216m处。扁担梁结构：扁担梁为箱型截面结构，与塔柱连接段截面尺寸为3050mm2560mm,中间段截面尺寸为1800mm1140mm，均采用Q345B钢板焊接加工，焊缝质量等级为二级。扁担梁与塔柱采用四根销轴C进行连接。,上塔柱竖转提升扁担梁布置图,、钢上塔柱吊装临时结构设计,对连接扁担梁部位的塔柱壁板进行加强,3、上塔柱与组合梁局部加强,塔柱壁板加强结构,经计算:塔柱提升过程中需对扁担梁连接部位的塔柱壁板进行加强。加强钢板采用Q345qd钢板，加强钢板之间的对接焊缝均为剖口焊，焊缝质量等级为二级。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,上塔柱临时存放位置局部加强经计算塔柱提升至梁面设计位置临时存放时，需对塔柱T7节段临时支撑点位置进行加强，加强钢板采用Q345C钢板，加强钢板之间的对接焊缝均为连续角焊缝，焊高为12mm，焊缝质量等级为二级。,塔柱T7节段加强结构,3、上塔柱与组合梁局部加强,、钢上塔柱吊装临时结构设计,钢管支架立柱支撑部位的组合梁局部加强经计算上塔柱在竖转提升过程中需对支架立柱在S1节段、塔梁固结段梁段对应位置进行加强。加强钢板采用Q345C材质，钢板之间的对接焊缝均为剖口焊，焊缝质量等级为二级，经计算，局部加强受力计算均满足设计要求。,1/2主梁S1节段局部加强结构图,3、上塔柱与组合梁局部加强,1/2塔梁固结GJ节段局部加强结构图,、钢上塔柱吊装临时结构设计,上塔柱塔柱段与曲臂段进行临时支撑,上塔柱沿高度方向设置两层临时支撑，支撑结构由钢箱梁1、2和支撑杆1、2及撑杆连接系组成。临时支撑结构与塔柱及曲臂间采用栓接。,上塔柱临时支撑布置图,4、钢上塔柱吊装其它临时结构设计,、钢上塔柱吊装临时结构设计,T3节段顶口导向装置设置T3顶口内侧四角处设置初步导向，导向采用箱型结构，高度990mm，其中604mm伸出T3节段顶口，并设置斜向坡度，作为上塔柱下放初步导向。,4、钢上塔柱吊装其它临时结构设计,、钢上塔柱吊装临时结构设计,操作平台及爬梯设置为方便后续扁担梁、吊具拆除等作业，在临时支撑杆2上搭设操作平台，在塔柱提升前安装完成。在桥面至支撑杆2之间设置爬梯，作为人员拆除吊具等上下通道使用，爬梯上下口处分别于临时支撑杆1、2连接，中间采用U型卡环与索导管螺栓连接。,4、钢上塔柱吊装其它临时结构设计,、钢上塔柱吊装临时结构设计,塔柱安装导向及匹配件设置在塔柱焊接制造时在T4节段下口及T3节段上口壁板内侧焊接导向板及匹配件用于塔柱安装过程中精确定位及临时锁定。确保钢塔柱抗风（最大10级）稳定。,匹配件沿塔柱T3、T4节段分界线上下壁板内侧四周布置，共计14组。,4、钢上塔柱吊装其它临时结构设计,、钢上塔柱吊装临时结构设计,上塔柱在整体竖转到位安装过程中，匹配件间钢垫块采用双层铸钢钢锲块结构来调整和控制匹配件，钢锲块的高差可调性（高差调整范围为200215mm）使上塔柱高程精确调整及其安装的垂直度得到保证。,查机械手册，取钢与钢之间摩擦系数=0.4，则根据Ncos=Nsin得知，钢锲块最大非滑动设计角度为=ctg=ctg0.4=22.9,钢锲块设计倾角=8.67=22.9。钢锲块受力满足自锁要求。,4、钢上塔柱吊装其它临时结构设计,、钢上塔柱吊装临时结构设计,微调工装上塔柱在吊装过程中为了有效的控制节段定位及精度调整，在T3顶口设置微调工装。工装主要包括手摇式千斤顶和纵横向水平支撑，支撑安装于“初步导向”顶口向下30cm处。,、钢上塔柱吊装临时结构设计,上塔柱提升竖转系统包括主塔T3顶口临时支撑结构；梁面滑移结构；钢管支架结构。整个上塔柱提升竖转系统安装顺序为：安装T3顶口临时支撑结构安装滑移系统施工内海侧钢管支架2200t浮吊将上塔柱水平吊装至T3顶口及滑移轨道上的临时支撑处施工外海侧钢管支架。,1、主塔T3顶口临时支撑结构安装T3顶口临时支撑结构用于上塔柱水平吊装至梁面后临时摆放，由分配梁C、垫梁C组成，分配梁C结构尺寸为：6008001800mm箱型梁；垫梁C结构尺寸为：6008004300mm箱型梁；抄垫采用100mm厚橡胶板。,主塔T3节段顶上临时支撑结构布置图,、塔柱提升系统及钢管支架施工,2、滑道及滑移系统安装滑道系统安装：滑道系统主要由垫块（箱梁）、贝雷梁及滑道梁等组成。单侧滑道贝雷梁采用4片一组，间距为225mm,双层设置总长48m。贝雷梁在营地码头平板驳船上进行24长整体拼装，水运至施工现场，采用“华尔辰”号整体吊装。,、塔柱提升系统及钢管支架施工,2、滑道及滑移系统安装,贝雷梁顶铺设25b分配梁，25b分配梁顶铺设2HN58830012000mm型钢形成滑道梁，最后在滑道面涂油，完成整个滑道体系施工。以上构件均采用梁面35t汽车吊进行安装。,、塔柱提升系统及钢管支架施工,2、滑道系统及滑移系统安装滑移系统安装：滑道系统作为塔柱在提升过程中辅助受力结构，同时也作为上塔柱水平吊至梁面后T4端的临时支撑点，由滑移绞、滑座及反扣构成。滑移绞为100020mm钢管，钢管局部灌注C30自密实混凝土，与钢塔柱T4底口通过连接件采用12.9级M30高强螺栓连接，连接件之间采用双面角焊缝焊接，焊缝高度10mm。滑座及反扣采用材质Q345B厚度为20mm钢板制作，焊缝采用双面角焊缝焊接，焊缝高度10mm。,滑移系统结构布置图,滑移绞与滑座间填10mm厚聚四氟乙烯板；为防止滑座偏离滑道梁，滑座底部两端焊限位板；反扣与滑座间采用12.9级M30高强螺栓连接形成滑移系统。滑移绞需在“海上吊装”前完成与T4端口安装。,、塔柱提升系统及钢管支架施工,3、钢管支架吊装施工垫块、垫梁、柱脚安装：垫块采用箱型钢垫块形式。垫块布置位置与钢管立柱一一对应。由于梁面存在纵、横坡，钢垫块根据高度不同分为垫块A/A、/B/B四种类型，结构形式均相同。钢垫块底板上开有与梁面剪力钉间距相同的50孔，安装时将梁面剪力钉套入钢垫块内摆放于梁面上，采用在钢垫块箱型内部灌注C30膨胀混凝土的方式，将钢垫块与梁面剪力钉浇筑成整体。钢垫块安装完成后，在垫块顶横桥向布设垫梁A/B，八根柱脚分别安装在垫梁A/B上，垫块与垫梁，垫梁与柱脚间均采用12mm连续角焊缝焊接牢固。,垫块A结构（其余垫块结构详见设计图相关内容),、塔柱提升系统及钢管支架施工,3、钢管支架吊装施工钢管支架整体吊装：钢管支架由钢管立柱和柱间连接系A/B构成，钢管支架单根立柱由1030mm柱脚+7节标准节钢管柱+1230mm柱头组成。根据现场机械设备及施工情况，单侧钢管支架共7层，按2+2+2+1层划分为四个整体吊装单元件，采用“华尔辰”号整体吊装。支架顶分配梁A/B及横梁作为一个单元件整体吊装。,钢管桩支架安装示意图,、塔柱提升系统及钢管支架施工,中铁大桥局第二工程公司,、塔柱提升系统及钢管支架施工,3、钢管支架吊装施工钢管支架拼装注意事项：钢管支架垫块、垫梁、柱脚单独安装；单侧钢管立柱按2+2+2+1层划分为四个单元件安装；支架顶分配梁A/B作为一个单元件吊装。垫块、垫梁、柱脚安装前均需通过测量精确定位，弹出构件中心十字基准线，严格按基准线进行安装。每一个钢管立柱单元件安装完成后应由测量人员对立柱的垂直度、柱顶位移、柱与柱之间的距离等指标进行测量验收。钢管支架拼装完成后，应对立柱各节点的螺栓进行一次全面检查，补拧，以消除管柱因拼装而产生的过大变形，并将结构的非弹性变形降低到最低限度。分配梁B安装后，需按设计平面位置进行测量精确调整，无误后与支架柱头进行焊接。钢管支架安装完成后，即可进行提升装置的安装，提升装置主要由4台560t连续千斤顶、提升钢绞线、液压泵站及计算机控制柜组成。560t连续千斤顶安装至设计位置后，采用码板与分配梁B焊接锚固。,、塔柱提升系统及钢管支架施工,4、连续千斤顶同步控制系统计算机控制液压同步提升技术：钢上塔柱竖转提升设备采用四台560t连续千斤顶进行提升作业，在提升过程中要求四台千斤顶保持同步作业，钢塔两侧吊点高差要求10mm。为了保证提升作业同步精度控制要求，采用“计算机控制液压同步提升技术”。计算机控制液压同步提升技术具有以下特点：通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度与幅度不受限制；提升油缸锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；提升系统具有毫米级的微调功能，能实现空中垂直精确定位；设备自动化程度高，操作方便灵活，安全可靠。,、塔柱提升系统及钢管支架施工,4、连续千斤顶同步控制系统连续千斤顶同步控制系统：主要由穿芯式油缸、液压泵站和控制柜组成。其中，每个吊点布置1台560吨穿芯式油缸；每侧支架顶作业平台布置一台驱动用液压泵站，驱动2台油缸；采用集中控制模式，梁面布置一台控制柜控制2台液压泵站及4个提升油缸，完成同步提升。,TX-560J吨穿芯式提升油缸,TX-40P2液压泵站,计算机主控箱图片,、塔柱提升系统及钢管支架施工,4、连续千斤顶同步控制系统同步控制措施：荷载均衡：根据每个吊点提升力的大小，通过计算机控制系统对荷载均衡的控制，满足结构整体提升的条件。在提升过程中，计算机控制系统实时监测个点油压，通过压力调节，保证在提升过程中各点载荷差值控制在5%以内。,位移同步：每个提升吊点下面均布置一台距离传感器，在提升过程中距离传感器可以随时测量当前的构件高度，并传送给主控计算机。主控计算机可以根据当前的高度差，来决定相应比例阀的控制量大小，实现位置同步。,传感器组合图片,、塔柱提升系统及钢管支架施工,5、倾斜仪监控设备倾斜仪用来监控钢上塔柱在“海上起吊”、“竖转提升”过程中面外倾斜的角度，不得超出设计要求。仪器型号为BWS4000高精度倾斜仪，双轴倾角量测，精度达0.01。,、塔柱提升系统及钢管支架施工,1、钢上塔柱海上吊装施工工艺流程图,、钢上塔柱“海上吊装”施工,2、钢上塔柱海上吊装船舶驻位“正力”2200t起重船在206#墩外海侧横桥向距离桥轴线74米处抛锚驻位，共抛7根锚，四根艏锚，三根艉锚。靠近临时航道侧的艏锚和艉锚分别栓系与临时墩L3的防撞桩及系船浮鼓上，其它自然抛锚。2200t起重船驻位后，运输船顺桥向距离206#墩围堰外侧5米位置处驻位。,、钢上塔柱“海上吊装”施工,系船浮鼓1,系船浮鼓2,系船浮鼓3,系船浮鼓4,施工船舶驻位：船舶驻位顺序：2200t起重船运输船；2200t浮吊横桥向站位，运输船顺桥向站位，浮吊与运输船垂直。,2200t起重船,运输船舶,3、钢上塔柱海上吊装施工步骤步骤一：拼装滑移系统，完成T3顶口临时支撑结构安装；内海侧钢管支架完成两吊四层拼装。,步骤二：钢上塔柱运输至桥位处，安装吊具、安装倾斜仪等监控设备；船舶按照2200t起重船运输船的顺序，依次于墩旁外海侧抛锚驻位，安装“正力”2200t浮吊吊点钢丝绳；开启倾斜仪设备，进入工作状态，此时2200t浮吊扒杆角度为60，且在整个吊装施工过程中保持不变，上塔柱在整个吊装施工过程中也始终保持水平卧躺状态；,、钢上塔柱“海上吊装”施工,、钢上塔柱“海上吊装”施工,船舶就位及吊点钢丝绳挂设,“正力”2200t浮吊提升前检查,步骤三：2200t浮吊四个主钩同步提升使上塔柱脱离船面，高出运输船约6m，运输船横向绞锚3m后沿澳门侧方向退出；2200t浮吊四个主钩按0.5m/min的速度，继续同步提升，累计提升高度54米后静置。此时水面标高+1.0m，上塔柱底面标高为+55.0m，高出T3顶口抄垫（标高+54.437m）标高0.56米；,、钢上塔柱“海上吊装”施工,步骤四：2200t浮吊按1m/min的速度绞锚前移31米后静置，此时上塔柱位于临时摆放位置正上方0.56米处；2200t浮吊四个主钩按0.5m/min的速度，同步下放钢丝绳，将上塔柱水平摆放至T3顶口及滑移轨道上的临时支撑点上，详见图“上塔柱吊放至梁面水平摆放示意图”；,、钢上塔柱“海上吊装”施工,步骤五：2200t浮吊松钩，拆除钢丝绳，浮吊退出，拆除吊具，安装上塔柱抗风拉缆；安装外海侧钢管支架，安装560t连续千斤顶及提升钢绞线。,、钢上塔柱“海上吊装”施工,钢管支架安装完成状态,海上吊装完成状态,4、钢上塔柱海上吊装注意事项密切关注气象和海况预报信息，选择风平浪静的天气进行吊装，6级风以上停止作业。吊具安装后，专人对吊点进行逐个检查，严格落实检查签证责任制。统一指令，由现场吊装总指挥王义信根据WBS系统（吊装作业工序分解步骤）按现场实际施工进度统一发号作业指令。严格控制塔柱空中姿态，通过倾斜仪监测数据和测量辅助，监控浮吊四个主钩荷载误差40t，确保左右主钩相对高差20cm，前后主钩相对高差10cm，上塔柱面外倾斜1.3。上塔柱下放时T3支撑点先接触，滑移轨道支撑点后接触，通过导向装置控制上塔柱临时摆放位置误差顺桥向15cm，横桥向5cm。,、钢上塔柱“海上吊装”施工,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤一（吊装系统安装）：安装上塔柱扁担梁至吊装设计位置，并安装销轴C，使之与钢上塔柱连接稳固。,扁担梁与上塔柱连接完成,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤一（吊装系统安装）：,安装提升竖转吊具，主要施工含：锚箱和三角连接板连接；三角连接板与扁担梁连接：将连续千斤顶提升钢绞线与锚箱连接，利用千斤顶将锚箱下放至三角连接板顶面约50cm处，分别下放锚箱使锚箱与连接板销轴孔重合，采用销轴B将锚箱与连接板进行连接；利用千斤顶将三角连接板提升至与扁担梁连接位置，并安装销轴A，使之与扁担梁连接稳固。,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤一（吊装系统安装）：,锚箱与三角板连接,吊具安装完成,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤一（吊装系统安装）：,安装滑移轨道边跨侧30t水平千斤顶，拆除抗风拉揽，钢上塔柱起吊前对所有构件连接部位及吊装结构再次进行系统检查并完成签证工作。,水平牵引千斤顶安装,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤二（试提升）：,试提升前，认真检查整个提升系统的工作情况(连续千斤顶、钢绞线、液压泵站、计算机控制系统、传感检测系统等)；启动连续千斤顶，采用手动方式4台千斤顶同步缓慢提升上塔柱，提升过程中保证上塔柱两侧吊点高差保持在10mm以内，完成油缸的第一个行程250mm；停止千斤顶提升作业并锁定，持荷12小时，观察整个结构和提升系统的情况，同时完成钢管支架螺栓复拧工作，第二天进行钢上塔柱正式竖转提升作业。,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤三（正式提升）：,调整控制系统至自动方式，启动连续千斤顶，保持钢上塔柱两侧吊点高差10mm，4台千斤顶同步缓慢提升上塔柱，同时中跨侧30t水平千斤顶配合作业，通过计算机控制系统使钢上塔柱竖向提升位移与横向滑移位移按比例同步进行。,上塔柱提升翻转施工图,1、钢上塔柱竖转提升施工步骤,、钢上塔柱“竖转提升”施工,步骤三（正式提升）：,在提升过程中拆除钢塔T3节段顶口临时支撑结构，安装中跨30t水平千斤顶；当钢塔沿滑道缓慢滑移至边跨30t水平千斤顶作业状态时，利用中跨水平千斤顶配合4台连续千斤顶继续提升翻转钢塔柱，直至钢塔柱提升翻转至竖直状态并提升至设计位置；,上塔柱提升翻转施工至90度状态,2、上塔柱竖转提升过程关键点（提升位移与滑移铰水平位移关系）,、钢上塔柱“竖转提升”施工,通过建立数学模型，其中A点为滑移铰中心点，B点为提升铰点中心。AB长度为两铰点中心距，为一常量。根据实际运行轨迹可知，A点始终沿水平方向运动，B点始终沿竖直方向运动，且AB长度始终保持不变，X与Y之间程圆曲线关系，A点，B点运动轨迹几何关系及A点，B点运动轨迹几何关系间下图所示。,A点，B点运动轨迹几何关系A点，B点运动轨迹几何关系,取Y竖向位移步长初步确定为0.5m，分析X的水平位移。,竖向位移步长500mm时与水平位移关系表,、钢上塔柱“竖转提升”施工,竖向位移步长500mm时与水平位移关系表,、钢上塔柱“竖转提升”施工,在后期提升过程中（提升高度大于10.9m时），竖向提升一个步长，水平位移太大，难以控制。此时，对上述数据进行修正，以水平位移X一个步长250mm为控制依据，监测竖向提升位移。,水平位移步长250mm时与竖向位移关系表,、钢上塔柱“竖转提升”施工,、钢上塔柱“竖转提升”施工,根据上述数据，对施工过程进行分析，如下：、初始提升阶段（竖向提升量Y在017000mm范围）此时，竖向提升位移大于水平行走位移，且差距不大。根据竖向提升位移，控制水平牵引位移，差距不大于100mm。此时由于处于提升初始阶段，钢绞线自由长度较大，水平位移的偏差对竖向提升角度影响很小，所以误差可以适当放大。、中间阶段（竖向提升量Y在1700023000mm范围）此该阶段时，竖向提升位移与水平行走位移差距不大，即两者速度基本相等。控制两者的提升量，使得提升速度与水平牵引速度相当；同时注意监控上述表格数据，是否对应。、到位阶段（竖向提升量Y在2300029620mm范围）此时，竖向提升位移要小于水平行走位移。严格控制竖向提升位移量；严格对应表格数据，控制方式以水平牵引为主，每水平行走一个位移，调整竖向提升高度，使得钢绞线始终处于竖直状态。、水平牵引力控制及策略水平牵引设备采用TX100J型连续提升油缸，穿3根钢绞线，将压力预先设定为2.5MPa（牵引力10吨）。,、钢上塔柱“竖转提升”施工,3、上塔柱竖转提升过程同步提升控制,、钢上塔柱“竖转提升”施工,塔柱竖转提升过程两侧吊点同步控制策略采取“位置同步，载荷跟踪”法,主要通过以下两个方面完成监控：通过行程传感器，检测两侧吊点提升行程，并通过计算机进行实时调节，确保两吊点最大高差不超过10mm，同时通过倾斜仪监测塔柱面外倾斜角度复核。通过压力传感器实时监测油缸提升载荷，并进行超差控制在同一侧的两个提升油缸，压力并联使用，确保四台千斤顶载荷均衡。,检测内容：检测钢塔竖向提升位移。检测方法：利用位移传感器检测钢绞线提升量。检测手段：2台拉绳式位移传感器，精度2mm。,位移传感器,措施一：拉绳式位移传感器监控两侧吊点高差,3、上塔柱竖转提升过程同步提升控制,、钢上塔柱“竖转提升”施工,倾斜仪复核：,倾斜仪监测上塔柱面外倾斜0.08。,措施二：压力传感器时时检测四台千斤顶荷载均衡,3、上塔柱竖转提升过程同步提升控制,、钢上塔柱“竖转提升”施工,压力传感器,检测内容：检测钢塔竖向提升时各点提升荷载。检测方法：利用压力传感器检测提升油缸提升荷载。检测手段：4台压力传感器，精度1%。,4、上塔柱定位安装,、钢上塔柱“竖转提升”施工,上塔柱翻转至竖直状态，继续提升上塔柱，使上塔柱T4节段底口距离已安装节段T3顶口正上方3.3m后停止提升并完成千斤顶锁定，拆除滑移绞、滑座。进行待安装塔柱T4底口与T3顶口平面位置测量，根据测量数据,利用T4底口两台15t水平牵引倒链，完成塔柱接口粗略对齐，测量无误后，继续下放使T4底口顺利滑入T3顶口的初步导向。重心偏离需在T4底口施工水平牵引力详见下表所示。,重心偏离需在T4底口施加水平牵引力表,4、上塔柱定位安装,、钢上塔柱“竖转提升”施工,塔柱底口沿初步导向下滑至距离T3顶口约2cm时，停止下放作业并锁定连续千斤顶，对上塔柱进行垂直度及平面精度测量，根据测量结果，通过提升或回落单侧吊点完成塔柱垂直度精调，在塔柱壁板四周加焊马板，继续下放塔柱至设计标高，打紧钢锲块，安装匹配件螺栓，完成塔柱临时固结。四台千斤顶同步回油卸载50%锁定，保持千斤顶呈受力状态，对塔柱垂直度、平面位置及高程复测合格后，由中铁宝桥进行钢塔T3与T4节段接口焊接施工。,主要内容,五、斜拉索施工技术,九洲航道桥斜拉索采用中央双索面竖琴形布置，两索面横向间距为1.0m。一个主墩共设8组、32根斜拉索，全桥共计64根。最长8#索139.536m，单根最大重量8#索19.7t。斜拉索采用直径7mm高强度平行钢丝拉索，全桥均采用一种规格，即PESC7-451,直径110mm。钢丝标准强度fpk=1770MPa。斜拉索护套采用双层PE护套防护，内层为黑色，外层为彩色。斜拉索在塔端采用钢锚箱锚固，锚点竖向间距6.1m；梁端采用锚管直接锚固于联系两分离式钢梁的箱形横梁上，纵向索距12.5m。,图1-2九洲航道桥斜拉索索体结构图,图1-1九洲航道桥斜拉索布置图,斜拉索进场及验收,斜拉索运至墩位,斜拉索安装,施工准备,中索3#6#索,短索1#、2#索,长索7#、8#索,桥面展索50t汽车吊辅助,塔端挂设采用50t汽车,桥面展索50t汽车吊辅助,塔端挂设采用50t汽车吊6#采用挂索吊架,脱空展索采用35t汽车吊,塔端挂设采用200KN挂索吊架,梁端锚杯后端安装连接套、张拉杆,梁端锚杯后端安装连接套、张拉杆,梁端锚杯后端安装连接套、张拉杆、钢绞线,梁端卷扬机牵引张拉杆副螺母旋至平扣,梁端卷扬机牵引锚杯螺母旋至平扣,梁端卷扬机牵引张拉杆距离锚垫板0.5m,梁下硬性牵引锚杯螺母旋至平扣,钢绞线软牵引张拉杆副螺母旋至平扣,梁下张拉,不符合要求,索力监控,符合要求,全桥调索,附件安装,五、斜拉索施工技术,斜拉索安装工艺流程,五、斜拉索施工技术,斜拉索存放及吊装上桥,斜拉索利用“起重六”200t浮吊上桥，成盘斜拉索起吊时设3个吊点，使用专用的吊装带，避免PE护套损伤。斜拉索上桥后放置于放索盘上。,索体下方设置垫木,3点起吊,斜拉索存放,斜拉索吊装上桥,斜拉索放置于放索盘,五、斜拉索施工技术,斜拉索展索,1#、2#索先进行塔端挂索后采用脱空展索方式进行剩余索体展索。3#8#索采用50t汽车吊配合将索体在桥面上顺直展开后进行塔端挂设。,3#索桥面展索后完成塔端挂设,五、斜拉索施工技术,斜拉索塔端挂设,本桥斜拉索挂设的难点就是塔端挂设，主要原因有：由于航空限高要求(塔顶标高+120.02m，航空限高+122m)，主塔旁无法设置塔吊等辅助起吊设备；本身上塔柱风帆结构造型，导致曲臂侧斜拉索出塔点与塔端锚固点之间水平最大距离达16.851m，需要采用特殊的吊装方式完成斜拉索塔端挂设。,塔端挂索起吊重量表,挂索起吊重量=（塔端锚固点到桥面距离+10m安装长度）单位索重+塔端锚杯及锚杯填料重量。,挂索吊架施工立面布置图（曲臂侧）,挂索吊架施工立面布置图（中跨侧）,挂索吊架系统：针对本桥斜拉索挂设特点设计两套20t级挂索吊架，作为塔端挂索时，斜拉索起吊设备。挂索吊架由塔顶吊架和牵引系统两部分组成，其中塔顶吊架部分在塔柱安装时提前设置在塔顶，牵引系统在施工人员进场后进