宁波大桥工程钢桁拱桥施工关键技术

四川川公公路路桥桥梁梁建建设设集集团团有有限限公公司司2016年10月梅山山春春晓晓大大桥桥工工程程钢桁桁拱拱桥桥施施工工关关键键技技术术目录录01工程程概概况况Content03缆索索吊吊装装系系统统04扣挂挂系系统统02总体施工方方法05施工体会01工程概况春晓大桥港湾路春晓东八路洋沙山东六路盐湖路既有梅山大桥规划六横高速宁波北仑宁波梅山岛1工程概况宁波春晓大大桥工程西西起春晓洋洋沙山东六六路与春晓晓东八路交交叉口，终终点位于梅梅山岛盐湖湖路与港湾路交叉叉口，全长长约1.971km。1.1地理位置主桥采用中中承式双层层全焊接钢钢桁架拱桥桥，跨径布布置为80m+336m+80m，上层桥面面宽33m，下层桥面面宽12m。主跨中间间108m范围内设置置下层纵移移桥架，纵纵移打开后后可满足500t级海轮通航航要求。1工程概况1.2桥型布置主桥采用三跨跨连续支承承体系。春春晓主墩采用固定支支座，其余余各墩均采用纵向活活动支座。纵向固定纵向活动纵向活动纵向活动春晓侧梅山侧支座设计转转角1.14°°1工程概况1.2桥型布置每年7月—10月台风影响响频繁；每年11月至次年6月，季风盛盛行，季风风最高可达达10级；1、风环境复复杂1工程概况1.3工程特点2、吊装重量量大采用节段整整体吊装工工艺，最重重节段净重重达338.1t；12#节段338.1t1工程概况1.3工程特点3、构件交汇汇复杂、空空间定位要要求高除了一般中中承式桁架架拱的构件件，如上弦弦拱、下弦弦拱、风撑撑、主梁、、三角区以以外，还有有下挂纵移移桁架式桥桥架，尾端端拱梁段、、三角区拱拱梁段，以以上构件的的拼装精度度直接影响响大桥的成成桥线形及及结构受力力；1工程概况1.3工程特点02总体施工方方法施工中采取取“边支点预降降”（预降45cm，拱脚支座座预旋转0.32°°）的措施进进行结构拼拼装，充分分发挥拱肋肋自身承载载力。因边支点预预降和扣索索轴力压缩缩主拱，主主拱悬臂端端合龙前纵纵桥向回缩缩量通过梅梅山侧拱脚脚（活动支支座）预偏偏9cm来进行补偿偿。边支点预降降45cm预旋转0.32°°拱脚预偏9cm（跨径补偿偿）2总体施工方方法2.1总体施工构构想+4.5cmˉ4.5cm中跨拱肋采采用“固塔少扣索索、无支架架缆索吊装装”工艺进行行安装。2总体施工方方法2.2中跨拱肋施施工三角区节段段采用“钢管贝雷雷支架+浮吊吊装””进行施工。。采用边支点点预降后线线形安装三三角区节段段。2总体施工方方法2.3三角区节段段施工水中引桥上上部钢桁架架梁均采用用浮吊节段吊吊装+滑移安装施工。为减小成桥桥中支点处处负弯矩引引起的砼桥桥面板中的的拉应力，，钢桁架中中支点先顶顶升55cm高度后，再再进行预制制桥面板安安装及浇筑筑湿接缝。。8台400t千斤顶同步步顶升55cm8台400t千斤顶同步步顶升55cm2总体施工方方法2.4水中引桥施施工已安装好的的水中引桥桥节段2总体施工方方法2.4水中引桥施施工03缆索吊装系系统缆索吊装系系统主要由由扣塔、吊吊塔、缆索索系统等部分组成成，采用双双塔三跨方方案，跨径径组合为226m+332m+226m，各设两组组主索、压塔塔索（抗风风索）和工工作索。吊装塔全全高126m，其中吊塔塔高26m，扣塔高100m。主索选用用∅60钢丝绳，中中边跨均为为2×8根，两组主主索中心距距离27.8m，主索垂跨比比L/12，吊机设计计吊重荷载载330t。3缆索吊装系系统3.1总体布置主索2-8Φ60工作索2-2Φ48钢绞线压塔索2×3-8Φj15.243缆索吊装系系统3.1总体布置3缆索吊装系系统3.1总体布置吊塔全高约约26m，横桥向长长度42m，顺桥向宽宽度4m，全部采用用万能杆件件的空间网网格结构。。施工时将吊吊塔塔脚““系梁预收紧紧”（下横梁缩缩短2cm），有效改改善塔架内内力分布。。吊塔与扣塔塔“铰接”，通过塔塔顶2层铰座梁及及铰座连接接，其中下下铰座梁高高度为1.4m，上铰座梁梁高度1m。铰座顺桥向向侧面图3缆索吊装系系统3.1总体布置3缆索吊装系系统3.1总体布置缆索吊装系系统荷载通通过索鞍传传递给塔顶顶纵、横梁梁。根据纵纵、横梁对对塔顶万能能万能杆件件受力分析析计算，主索鞍区域域内杆件承承受较大荷荷载，根据计算算结果采用用异形件替替换相应杆杆件，保证证结构安全全。根据万能杆杆件传力途途径分析，，若塔顶区区域部分杆杆件发生屈屈曲破坏，，缆索吊装装系统荷载载仍可由其其余杆件正正常传递。。荷载数值（t）主索479.36工作索、压塔索97.00牵引、起吊索74.94.00NT29塔顶刚度匹匹配基于悬链线线方程，采采用“分段悬链链线数值迭迭代法”和“塔顶索力力连续算法法”，进行缆索索吊装系统统重载线型型和“施工阶段段”精确计算。。3缆索吊装系系统3.2精确算法运运用空载承重索索线形和内内力调整计计算流程图图中跨重载承承重索线型型及内力计算流程图图3缆索吊装系系统3.2精确算法运运用

100％重跨中空索安装50%吊重跨中107%重（14号肋）X=16m123.25％重（12号肋）X=37.5中跨跨中垂度f（m）2814.2724.65

左塔水平力（t）64.92114.8441.18136.6953.22右塔水平力（t）64.92114.8441.18136.6953.22左塔竖向力（t）12.3892.5277.46222.24723.693右塔竖向力（t）12.3892.5277.4623.835.58无应力索长（m）339.761337.379339.102339.038339.497左边跨塔顶水平力（t）56.76212.19235.6236.54149.928塔顶竖向力（t）33.8578.82921.97322.49130.015无应力索长（m）256.264257.455256.594256.578256.365右边跨塔顶水平力（t）56.76212.19235.6231.2945.791塔顶竖向力（t）33.8578.82921.97319.5427.689无应力索长（m）256.264257.455256.594256.674256.427塔顶索力（左塔）66.09315.05441.85242.90858.256塔顶索力（右塔）66.09315.05441.85236.88953.512不平衡水平力（左塔）65.27221.18444.4881.19226.336不平衡水平力（右塔）65.27221.18444.48843.259.432

100％重跨中空索安装50%吊重跨中107%重（14号肋）X=16m123.57％重（12号肋）X=37.5中跨跨中垂度f（m）30.5516.62

左塔水平力（t）59.5312.75436.90232.50848.204右塔水平力（t）59.5312.75436.90232.50848.204左塔竖向力（t）12.3962.5317.46922.25923.705右塔竖向力（t）12.3962.5317.4693.8345.583无应力索长（m）340.745337.982340.085340.025340.486左边跨塔顶水平力（t）52.15310.38631.95333.47945.97塔顶竖向力（t）31.2667.82319.91320.7727.79无应力索长（m）256.331257.713256.661256.632256.425右边跨塔顶水平力（t）52.15310.38631.95327.66141.442塔顶竖向力（t）31.2667.82319.91317.50125.245无应力索长（m）256.331257.713256.661256.749256.496塔顶索力（左塔）60.80713.00337.65039.39853.717塔顶索力（右塔）60.80713.00337.65032.73348.526不平衡水平力（左塔）59.01618.94439.592-7.76817.872不平衡水平力（右塔）59.01618.94439.59238.77654.096L/12L/11采用上述精精确算法计计算出所需需数据。3缆索吊装系系统3.2精确算法运运用通常设计计计算施工阶段验验算

100％重跨中空索安装107%重（14号肋）X=16m123.57％重（12号肋）X=37.5中跨跨中垂度f（m）25.812.039

左塔水平力（t）70.4417.57441.33458.487右塔水平力（t）70.4417.57441.33458.487左塔竖向力（t）12.3832.52322.23723.563右塔竖向力（t）12.3822.5233.835.578无应力索长（m）338.959336.874338.234338.691左边跨塔顶水平力（t）61.49414.56340.05554.152塔顶竖向力（t）36.51810.15524.46632.39无应力索长（m）256.196257.239256.518256.302右边跨塔顶水平力（t）61.49414.56335.32350.361塔顶竖向力（t）36.51810.15521.80630.258无应力索长（m）256.196257.239256.6256.358塔顶索力（左塔）71.52017.75446.93663.055塔顶索力（右塔）71.52017.75441.51158.752不平衡水平力（左塔）71.56824.08810.23234.68不平衡水平力（右塔）71.56824.08848.08865.008L/13采用此算法法，可根据据设计矢跨跨比、起吊吊位置和吊吊重，精确确计算出钢钢绳索力，，塔顶不平平衡水平力力、空载垂垂度等参数数，为后续续设计及施施工提供有有力依据。。按照《缆式起重机机型式试验验细则》，计算试吊吊荷载按1.25倍额定荷载载考虑，通通过此精确确算法计算算得出，实实际主索张张力值约为为100％荷载计算算时的1.15倍。3缆索吊装系系统3.2精确算法运运用本桥跨中2号节段重量量为265.3t，靠近塔端端最重12节段重量为为338.1t，吊装系统统吊点自重重65t。经计算吊重荷载位位于跨中时时缆索系统统主索张力力最大，缆缆索吊装系系统设计吊吊装重量根根据2号节段选定定为330t，验算荷载载为403t（按12#节段进行验验算）。

工况索力100％重跨中107%重（14号肋）X=16m123.57％重（12号肋）X=37.5塔顶索力（左塔）60.80739.39853.717塔顶索力（右塔）60.80732.73348.526不同吊重及及位置起吊吊时索力3缆索吊装系系统3.3设计吊重选选取由于本桥拱拱肋节段通通过船舶可可以直接运运输到安装装位置下方方，12#、14#节段可以采用““定点起吊吊”的办法法进行安装装，不在吊吊装跨内顺顺桥轴线范范围移动。根据计算算，12#节段采用“定点起吊吊”方式时索力力小于中跨跨100%吊重时的索索力。3缆索吊装系系统3.4定点起吊运运用根据计算结结果，结合合主索索力力，牵引力力及塔顶不不平衡力，，综合考虑虑现场实际际，选取L/12作为本套系系统的矢跨跨比。序号矢跨比主索索力（t）塔顶不平衡力（t）牵引力（t）100%跨中12#节段14#节段1L/1160.8059.0139.39853.71774.882L/1266.0965.2742.90858.25668.083L/1371.5271.5646.93663.05561.803缆索吊装系系统3.5矢跨比的选选取不同矢跨比比计算数据据表根据计算分分析，吊装装过程中塔塔顶产生的的不平衡力力方向均往往跨中，为为抵消塔顶顶不平衡水水平力，在在边跨布置置2组6束钢绞线抗抗风索，左左右幅对称称布置，中中跨仅布置置通风缆。。塔顶偏位计计算时，先先计算出抗抗风索的等等效弹性模模量。然后换算出出抗风索的的弹性刚度度系数。在不平衡水水平力作用用下塔顶产产生位移，，位移后结结构处于平平衡状态。。缆风索的的张力差与与它索承受受的水平外外力相等。。3缆索吊装系系统3.6抗风索分析析与控制

项目节段号右塔偏位（mm）左塔偏位（mm）右边跨压塔索索力（t）中跨压塔索索力（t）左边跨压塔索索力(t)14#节段吊装+298+7851213012#节段吊装+284-15022342#节段吊装+241-241471847塔顶偏位及及压塔索受受力分析统统计表从上表可以以得出，在在进行14#节段吊装时时，右塔最最大塔偏位位为往春晓晓侧偏298mm，左塔（近近塔处）同同时往春晓晓侧偏78mm，根据该工工况，拟考考虑在吊装装前将2个吊塔分别别往边跨预预偏100mm，保证塔偏偏位在±200mm（L/100）以内，确确保施工安安全。3缆索吊装系系统3.6抗风分析与与控制本桥不设抗抗风索，压压塔索兼做做抗风，后后锚锚固于于墩柱承台台上，锚固固采用在承承台内预埋埋精扎螺纹纹钢锚杆。。塔顶直接接通过设置置锚箱进行行锚固。抗风索后锚锚固系统抗风索塔顶锚固系统3缆索吊装系系统3.6抗风分析与与控制在缆索吊装装系统计算算中，牵引引力的大小小与吊点的的个数和吊吊点跑车滑滑轮数量有有关。本项目采用用单吊点单单轮跑车进进行牵引力力计算，其其计算出的牵引力双双单吊点单单轮跑车约约大50%3缆索吊装系系统3.7牵引力精确确提供牵引力计算算表

100%重

X=10m100%重

X=20m100%重X=10m，2.5t偏拉力单轮跑车前/后轮牵引力4.868/2.8784.075/2.2924.953/2.934前/后轮爬坡斜率0.608/0.3230.483/0.2520.622/0.330双轮跑车间距0.5m前跑车前/后轮牵引力2.436/2.0022.039/1.6472.392/1.963前跑车前/后轮爬坡斜率0.608/0.4720.483/0.3750.593/0.461后跑车前/后轮牵引力1.441/0.861.148/0.6501.412/0.844后跑车前/后轮爬坡斜率0.323/0.1870.252/0.1400.316/0.183单吊点单轮轮双吊点单轮轮双吊点双轮轮T=6.739T=7.746K1=0.608K2=0.323K1=0.608K2=0.472K3=0.323K4=0.187牵引力比②②大约50%①②③本项目自主主设计了一一套自行式式承索器并并且已成功功使用，该该承索器通通过跑车运行推推力和配重重块的自重重力达到承承索器自行行移动的效效果，已申请国家家发明专利利。3缆索吊装系系统3.8自行式承索索器运用主索后锚直直接利用永永久承台，，在承台内内预埋锚杆杆，通过锚锚固钢箱进进行锚固。。3缆索吊装系系统3.9主索锚固系系统设计3缆索吊装系系统3.10吊点、吊具具设计拱肋起吊共共设置8个点点，单单个吊点配配重荷载为为5t。每2个吊点通过过吊具合并并为一个起起吊吊点。。由于船舶运运输的限制制，14#节段运输姿姿态与安装装姿态不相相符，故在在14#节段上设置置临时吊点点，起吊至至已安装梁梁段上后进进行吊点的的转换，然然后完成后后续安装。。3.1114#节段吊装3缆索吊装系系统04扣挂系统扣塔柱采用用φ820××12（16）Q345B钢管作为主主承重结构构，每半幅幅塔采用6根钢管，钢钢管间用万万能杆件联联接，构成成格构体系系。扣塔通过主主墩承台及及墩柱上的的预埋钢板板固结，其其它节段间间用螺栓进进行联接。。4扣挂系统4.1扣塔设计扣塔设计时时考虑台风风影响，设设计风荷载载按100年一遇风速速（40.3m/s）进行加载载，为增强强扣塔系统统的受力性性能，单侧侧扣塔设置置三道万能能杆件横梁梁和两道钢钢管剪力撑。4扣挂系统4.1扣塔设计4扣挂系统4.1扣塔设计扣锚索塔顶顶锚固采用用锚梁上焊焊接锚箱的的形式，锚锚梁布置时时考虑下层层三根钢管管均匀受力力。4扣挂系统4.1扣塔设计根据受力分分析，为保保证扣塔立立柱钢管受受力均匀，，将吊塔置置于中跨侧侧钢管立柱柱上。已拼装好的的吊、扣塔塔4扣挂系统4.1扣塔设计倾覆力矩抗倾覆力矩力大小(t)力臂(m)系数M力大小(t)力臂(m)M节段2265.3154.591.353316.2

0节段3201.1142.991.337382.14桥架25842.9911092.45节段4220.1132.071.337789.76梁重134539.1352636.57节段5210121.191.333084.05桥板82030.71225183.84节段6233.5110.311.333485.21拱重47520.429703.775节段7216.599.4151.327980.35锚杆240079.94191856节段8245.388.8571.328335.61配+压1363.374.819102001.19节段9235.277.6291.323735.84

节段10281.666.6271.324390.81

节段11279.955.8891.320336.33

节段12338.145.0161.319785.88

节段13290.234.4911.313012.07

节段14287.124.2171.39038.511

节段15116.315.0821.32280.248

节段16233.78.3141.32525.876

风120451.37020

梁重87715.6781.317874.49

桥架1087.8381.31100.455

合计

392473.8

3924