一级建造师市政公用工程管理与实务考试必备讲义汇编4650 城市桥梁篇87

xx长江大桥大跨度钢桁拱安装与合龙技术主要内容1、工程背景2、大跨度钢桁拱桥安装方案研究3、大跨度钢桁拱桥合龙方法研究

4、大吨位墩旁托架施工技术研究

5、大吨位多层吊索塔架施工技术研究

6、主要技术创新点7、应用推广1.1工程背景

京沪高速铁路南京大胜关长江大桥是京沪高铁建设重要的控制性和标志性工程,也是沪汉蓉I级铁路干线和南京地铁的过江通道。该工程于2006年7月18日开工建设,总投资45.6亿元,全长9.273公里,主桥为世界首座六线铁路大桥,设计时速300公里,主跨336m。1、研究背景1.2主体结构概况

京沪高速铁路南京大胜关长江大桥钢梁全长1608m，由北向南的孔跨布置为：2联（84+84）m连续钢桁梁和（108+192+336+336+192+108）m六跨连续钢桁拱。1、研究背景1.2主体结构概况本桥为三片主桁构造，桁间距15m，主桁全宽30.0m，按六线标准设计:京沪高速双线、沪汉蓉双线、南京地铁双线。

1、研究背景1.2主体结构概况桥面采用正交异性板与主桁下弦结合、道碴槽板与整体钢桥面结合的型式。钢桥面板由16㎜厚顶板和横梁、横肋、纵梁、纵肋组成。1、研究背景1.3施工技术难点（1）钢梁架设悬臂长度大，施工安全风险高。

1、研究背景1.3施工技术难点（2）支座反力大，墩顶布置难度大。安装过程中最大支座反力达8000t，单墩反力约24000t，墩顶布置难度大。1、研究背景1.3施工技术难点（3）杆件重，吊装困难。平弦部分最大杆件重量为58t（ME8ME9杆件），桁拱部分在主墩悬臂4个节间范围内最大杆件重量达119t（MS49MS50杆件），其余部分最大杆件重量达到61t（MS45MS46杆件）。因此，除了研制大吨位拱上爬行吊机外，部分杆件的吊装还需要大型水上起重设备。1、研究背景1.3施工技术难点（4）本桥为三片主桁空间结构，合龙口杆件多，合龙口位移调整难度大。主拱或平弦部分的合龙口杆件多达9根，合龙实施的难度大。1、研究背景1、研研究究背背景景1.4国内内外外发发展展现现状状1）国国外外发发展展情情况况：：国外外大大跨跨度度钢钢桁桁拱拱桥桥，，如如澳澳大大利利亚亚的的悉悉尼尼港港拱拱桥桥、、美美国国的的新新河河峡峡谷谷桥桥等等,采用用悬悬拼拼法法施施工工，，但但均均为为单单拱拱、、双双主主桁桁结结构构。。1、研研究究背背景景1.4国内内外外发发展展现现状状2）国国内内发发展展情情况况：：国内内钢钢桥桥发发展展很很快快，，特特别别是是铁铁路路钢钢桥桥近近年年涌涌现现了了许许多多新新的的结结构构型型式式和和新新的的施施工工方方法法。。①宜宜万万铁铁路路万万洲洲长长江江大大桥桥为为主主跨跨360米单单拱拱、、双双主主桁桁钢钢桁桁拱拱桥桥，，采采用用单单层层吊吊索索塔塔架架辅辅助助单单悬悬臂臂拼拼装装架架设设，，在在主主墩墩墩墩顶顶设设置置顶顶落落、、纵纵横横移移设设施施，，实实现现中中跨跨合合龙龙。。1、研研究究背背景景1.4国内内外外发发展2）国内发展情况：②重庆朝天门长江大桥主桥为跨径190＋552＋190m中承式钢桁连续系杆拱桥。采用吊索架辅助悬臂架设，墩顶设置顶落、纵横移设施，实现中跨合龙。141、研究背背景工程实例例：重庆庆朝天门门大桥（主跨552m,二航局施施工）1.5主要研究究内容（1）大跨度度钢桁拱拱桥安装装方案研研究本桥钢梁梁总重约约8万吨，钢钢梁规模模宏大，，施工投投入的大大型临时时结构和和设备较较多，在在满足施施工安全全和工期期要求的的前提下下，如何何减少大大型临时时结构和和设备的的投入。。（2）大跨度度钢桁拱拱桥合龙龙技术研研究本桥主桥桥为三主主桁六跨跨连续钢钢桁拱，，跨度大大，结构构体系新新，如何何顺利实实现钢梁梁的合龙龙，减少少合龙风风险。（3）大吨位位墩旁托托架施工工技术研研究6/7/8#墩墩顶钢钢梁双悬悬臂架设设施工中中，面临临两大问问题：如如何确保保钢梁在在双悬臂臂架设过过程中的的平衡稳稳定；如如何提高高墩旁托托架的安安装精度度，减少少钢梁合合龙风险险。（4）大吨位多多层吊索索塔架施施工技术术研究6#、7#、8#主墩钢梁梁均采用用双悬臂臂架设，，6#、8#墩钢梁最最大悬臂臂长度168m，7#墩钢梁最最大悬臂臂长度156m。本桥的的吊索塔塔架主要要功能除除了控制制钢梁大大悬臂时时杆件应应力和悬悬臂端挠挠度，更更重要的的是用于于合龙前前调整合合龙口位位移。为为满足上上述功能能要求，，需对多多层吊索索塔架的的设计和和施工进进行深入入研究。。1、研究背景景2.1钢梁架设设方案比比选根据本桥桥钢梁结结构特点点和工期期要求，六跨连连续钢桁桁拱采用用从两侧侧往跨中中架设、、跨中合合龙的总总体方案案。2、大跨度钢钢桁拱桥桥安装方方案研究究2.1钢梁架设设方案比比选336m主跨钢梁梁架设比比选2、大跨度钢钢桁拱桥桥安装方方案研究究2.1钢梁架设设方案比比选336m主跨钢梁梁架设比比选2、大跨度钢钢桁拱桥桥安装方方案研究究2.1钢梁架设设方案比比选336m主跨钢梁梁架设比比选2、大跨度钢钢桁拱桥桥安装方方案研究究2.1钢梁架设方案案比选336m主跨钢梁架设设比选综合比选，主主桥钢梁架设设推荐采用方方案一。2、大跨度钢桁拱拱桥安装方案案研究2.1钢梁架设方案案比选最后实施方案案：2、大跨度钢桁拱拱桥安装方案案研究2.5全桥钢梁架设设实施情况边跨钢梁架设设2、大跨度钢桁拱拱桥安装方案案研究2.5全桥钢梁架设设实施情况边跨钢梁架设设-192m跨合龙2、大跨度钢桁拱拱桥安装方案案研究2.5全桥钢梁架设设实施情况中跨钢梁架设设2、大跨度钢桁拱拱桥安装方案案研究2.5全桥钢梁架设设实施情况中跨合龙2、大跨度钢桁拱拱桥安装方案案研究3.1钢桁拱合龙技技术研究传统的顶落梁合龙：在钢梁支点点位置设置竖竖向千斤顶，，通过顶升和和落梁，调整整钢桁合龙口口的竖向位移移和转角，按按理论设计长长度安装合龙龙段杆件，合合龙段采用高高强螺栓连接接，合龙精度度要求高。在在本桥有以下下困难：（1）主墩支点达达到8000t/桁，需要特别别研制2500t大吨位千斤顶顶需36台，研制费用用高；（2）主跨合龙前前，两岸钢梁梁为连续梁，，支点高程的的相对变化需需严格控制，，钢梁顶落时时三个墩的千千斤顶（共36台千斤顶）需需同步操作，，操作难度大大，施工风险险高。（3）各墩墩顶钢钢梁的顶落量量较大，支点点处的临时抄抄垫较高，存存在较大施工工风险；（4）三个主桁合合龙口的中桁桁与边桁形状状存在差异，，顶落梁无法法解决三个主主桁合龙口位位移点同时调调整到位的问问题。3、大跨度钢桁拱拱桥合龙技术术3.1钢桁拱合龙方方案研究新的思路：“调索+纵移”的合龙方法：：通过主动调整整索力来改变变钢梁悬臂端端合龙口的位位移和转角，，同时辅以6、8#墩侧钢梁的纵纵移，从而实实现钢梁合龙龙口杆件零应应力合龙。和和传统的钢梁梁架设相比，，省去了在主主墩顶布置大大吨位千斤顶顶设备，取消消了钢梁合龙龙时起落梁的的过程，从而而减少了合龙龙风险，节约约了大量的设设备费用，同同时也解决了了通过顶落梁梁很难将三片片主桁空间结结构合龙口位位移点同时调调整到位的问问题。3、大跨度钢桁拱拱桥合龙方法法研究3.2“调索+纵移”合龙方法实施施步骤（1）192m边跨合龙后，，解除6#、8#墩墩旁托架，，并纵向预偏偏。7#墩钢梁与墩旁旁托架固结，，对称双悬臂臂安装钢桁拱拱。（2）6#、8#墩继续向前架架设钢梁，依依次挂设张拉拉三层吊索。。7#墩两侧对称架架设钢梁，依依次挂设并张张拉三层平索索。（3）6#、7#、8#墩钢梁架设至至合龙口位置置后，调整三三层拉索的索索力，将合龙龙口两侧竖向向位移和转角角调整到位。。（4）依次合龙下下弦、斜杆、、上弦。（5）解除7#墩墩旁托架，，逐步释放三三层拉索索力力，使主跨系系杆合龙口张张开至设计理理论长度，合合龙系杆，全全桥合龙。3、大跨度钢桁拱拱桥合龙方法法研究8#墩合龙口前端位移(mm)上弦下弦系杆转角xzxzxzθ(。）77557055-164540.0287#墩合龙口前端位移(mm)上弦下弦系杆转角xzxzxzθ(。）77497049146-0.028表注：以上位位移量中，x为顺桥向位移移，以向7#墩为正，z为竖直位移，，以往上为正正；θ为杆件转角，，以顺时针向向为正。3、大跨度钢桁拱拱桥合龙方法法研究3.3合龙计算钢桁拱合龙龙计算-合龙口位移移表(调索及纵移移198mm之后)8#墩7#墩3、大跨度钢桁桁拱桥合龙龙方法研究究3.3合龙计算钢桁拱合龙龙计算-钢梁主跨合合龙口示意意图4.1问题的提出出在本桥钢桁桁拱施工中中，若采用用从6/7/8#墩墩顶开始始双悬臂架架设的施工工方法，则则需要设置置墩旁托架架作为起始始节间的施施工支架，，最突出的问问题是：如如何确保钢钢梁在双悬悬臂架设过过程中的倾倾覆稳定，，特别是钢梁梁最大悬臂臂时处在台台风期，需需要确保考考虑台风作作用下钢梁梁双悬臂架架设的安全全。4、大吨位墩旁旁托架施工工技术研究究4.2与钢梁固接接的墩旁托托架大胜关桥之之前的钢梁梁架设，往往往将墩旁旁托架和钢钢梁起始节节间分离设设置。大胜胜关桥主墩墩墩旁托架架如仍然采采用此种思思路，则墩墩旁托架结结构比较庞庞大，且钢钢梁架设过过程中的倾倾覆安全不不满足规范范要求的1.3.4.2与钢梁固接接的墩旁托托架新的思路是是，将墩旁旁托架与主主桥钢梁连连接为整体体，在安装装过程中，，托架作为为钢梁的一一部分，共共同受力。。这样，将将安装过程程中的倾覆覆稳定难题题转化成结结构受力，，托架立柱柱根部和承承台顶固接接，具备抵抵抗拉压功功能。同时时，在墩顶顶起始四节节间安装过过程中，托托架和钢4.2可调钢梁空空间位置的的墩旁托架架4、大吨位墩旁旁托架施工工技术研究究4.2可调钢梁空空间位置的的墩旁托架架4.2可调钢梁空空间位置的的墩旁托架架4.2可调钢梁空空间位置的的墩旁托架架4.3墩旁托架的的安全验算算墩旁托架是是本桥钢梁梁架设的生生命线，控控制着全桥桥的施工安安全，而7#墩墩旁托架架更是全桥桥安全控制制中的重中中之重。在在墩旁托架架设计中，，除了考虑虑施工过程程的不平衡衡荷载，还还要重点考考虑台风的的影响。经过计算，，6#、8#墩旁托架立立柱最大受受压约1800t，最大受拉拉500t，7#墩立柱最大大受压约2500t，最大受拉拉1000t。5.16/8#墩吊索塔架架的设计与与施工吊索塔架高高度68.5m，单桁中心心立柱受力力约3500t/桁，前后吊吊索每桁（（共三桁））设置三层层。5、大吨位多层层吊索塔架架施工技术术研究5.26/8#墩吊索塔架架的设计与与施工5、大吨位多层层吊索塔架架施工技术术研究吊索均采用用高强平行行钢丝，钢钢丝强度为为1770MPa，外包PE保护层。第一、二层层拉索容许许应力［σ］≤0.50Rb。第三层拉索索容许应力力［σ］≤0.45Rb。5.37#墩平索设计计、施工三个方案：：5、大吨位多层层吊索塔架架施工技术术研究5.37#墩平索设计计、施工方案一为双双层吊索塔塔架方案。。本方案的的优点为拉拉索索力较较小，相应应地，索的的工程量也也相对较小小，但缺点点是多了一一台吊索塔塔架的工程程量，并且且受塔架安安装的影响响，7#墩钢梁架设设工期增加加两个月。。方案二为单单层平索方方案。本方方案的优点点是省去了了一台塔架架，7#墩钢梁架设设的工期也也最少；缺缺点是6/8#墩的拉索和和塔架工程程量增大，，6/8墩钢梁的架架设工期加加长，工期期安排不合合理；其中中最主要的的缺点是7#墩仅有一层层拉索，竖竖向位移和和转角无法法同时调整整到位，钢钢梁合龙困困难。5.37#墩平索设计计、施工方案三为三三层平索方方案。本方方案的优点点是省去了了一台吊索索塔架，加加快了工期期，钢梁合合龙口竖向向位移和转转角的调整整较为方便便，合龙风风险可控。。5.37#墩平索设计计、施工实施方案：：5.37#墩平索设计计、施工5、大吨位多层层吊索塔架架施工技术术研究（1）大跨连续续钢桁拱桥桥安装技术术六跨连续钢钢桁拱采用用从两侧往往跨中架设设、跨中合合龙的总体体方案。钢钢梁在可调调墩旁托架架上悬臂安安装，通过过6/8#墩上设置多多层吊索塔塔架拉索，，7#墩上设置多多层水平拉拉索来调整整钢梁内力力和位移，，直至合龙龙。本桥钢梁安安装方法已已获国家发发明专利（（ZL200710053009.9）。（2）大跨度连连续钢桁拱拱合龙技术术提出了“调索+纵移”的钢梁合龙龙方法，本本合龙方法法不需要顶顶落梁，节节省了大量量大吨位竖竖向千斤顶顶的费用。。本合龙方法法已获国家家发明专利利（ZL200710053007.X）。6、主要技术术创新点（3）大吨位墩墩旁托架施施工技术通过研究，，本桥摒弃弃传统的墩墩旁托架，，设置上托托架、下托托架和上下下托架分离离口的新型型托架型式式，将墩旁旁托架与主主桥钢梁结结合，解决决了钢桁拱拱双悬臂架架设过程中中的稳定，，并使托架架具有水平平、竖向位位移可调功功能，解决决了钢梁的的偏差调整整问题，保保证了钢梁梁合龙的精精度。（4）大吨位多多层吊索塔塔架施工技技术为控制钢梁梁大悬臂时时杆件应力力和悬臂端端挠度，架架设过程中中6#、8#墩各设吊索索塔架一座座，7#墩