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广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁吊装施工技术 于 2008年04月20日 发布 点击数:
 
1、前言
1.1 工程概况
珠江黄埔大桥为主跨1108m的单跨加劲钢箱梁悬索桥。其加劲梁采用扁平封闭流线形钢箱梁,为单箱单室全焊结构钢箱梁,桥轴线处梁内净高3.5m,桥面板为2%的双向横坡,全宽41.69m,,12.8m吊索间距,标准梁段设计长度12.8m,总重18713t。
每个标准梁段设2个永久吊点,其横向间距36.5m(主缆下方)。4个临时吊点,其横向间距29.394m,纵向间距6.2m。全桥共划分87个梁段,83节标准梁段b,2个端梁段a、e及两个合拢梁段c、d。标准节段重量约215t,最大吊装节段e重230t。
钢箱梁总体吊装按设计图顺序执行。首先自中跨跨中节段开始,向南北塔对称逐梁段吊装直至合拢段前;然后自钢箱梁靠塔的端梁节段开始按照顺序吊装直至合拢段前;最终吊装2个合拢段。
1.2 技术创新
钢箱梁吊装施工在我公司参建工程工程中较为常见,但悬索桥钢箱梁吊装仅有97年建成的虎门大桥一例。本工程项目与虎门大桥相比,不同点可概括为四点:
①、地位不同:虎门大桥不但是我公司第一座悬索桥,而且是交通部悬索桥施工的样板桥,部颁规范中的悬索桥施工部分即以虎门大桥施工成果为依据。
②、投入的资源不同:虎门大桥是倾我公司全力建设的项目,尤其上构项目,更是汇集了公司大量资源。
③、可参考信息量不同:虎门大桥建设较早,国内同类桥型还比较罕见,所得信息基本靠国外咨询公司提供或自己试验取得。而本工程项目开工时,悬索桥在国内已属常规桥型,相关技术总结较多,部分工序甚至可以实地考察。
④、参建人员素质不同:虽然本工程项目的参建人员素质相对于10年前已经整体大幅下滑,但部分参建人员(其中大部分是第一线作业人员)刚参加了阳逻大桥的悬索桥钢箱梁吊装施工,对工艺较为熟悉。
综合考虑以上因素,选择了降低成本和加快进度作为珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁吊装施工的技术创新点,以虎门大桥钢箱梁吊装施工技术为基础,参照阳逻大桥的成功经验进行改进。
2、工艺过程简述及工艺流程图
2.1 工艺过程简述
钢箱梁吊装方案综合考虑水位及河床地形、缆载吊机性能、吊装顺序及运梁船舶的吃水深度等因素,采取两种吊装方法:
①、常规梁段从运梁船上由缆载吊机直接将箱梁垂直吊装到位;
②、端梁采用荡移法安装,将梁段垂直起吊到桥面高度时,水平拉移就位安装。
缆载吊机为卷扬机式缆载吊机,利用两根装有索夹的主缆做运行轨道,以主缆索夹为承载支点,由两根箱形端梁、一根格构式主梁构成。25t起吊卷扬机南岸侧南塔上横梁,北岸侧布置在47#墩~48#墩之间的陆地上。由导向滑轮引入钢丝绳与机上滑车组相连。行走采用置于塔顶的8t卷扬机进行牵引。
钢箱梁吊装过程实施全程施工监控,及时顶推塔顶主索鞍,控制塔偏在允许范围(24cm)之内。
2.2 工艺流程图
3、施工工艺及操作要点
3.1跨缆吊机安装、调试、行走
3.1.1 跨缆吊机安装
当主缆索夹安装、横向通道拆除、猫道改吊工作完成后,在南、北塔塔顶靠中跨侧主缆上利用座吊进行跨缆吊机的拼装。
根据塔吊起重能力,将跨缆吊机分为行走机构、主梁、端梁、液压系统等部分,在地面进行组拼,按行走机构、端梁、主梁、液压系统、电气系统、卷扬机顺序进行安装。结构安装完毕后,安装液压、电气系统,由已安装于塔下的卷扬机穿入钢丝绳,完成跨缆吊机安装。
跨缆吊机拼装
 
3.1.2 跨缆吊机调试
为了保证钢箱梁在吊装过程中跨缆吊机的正常工作,在跨缆吊机安装前进行过载试验,以验证跨缆吊机的性能。过载试验在吊机试验架上进行,模拟吊机最不利工况下的工作状态,过载荷载不小于1.1倍最大吊装重量(280t)。
过载试验内容:卷扬机运转、钢结构承载能力、连接件应力、控制系统运转等。
3.1.3 跨缆吊机行走
跨缆吊机在主缆上行走采用“跨步方式”。在塔顶沿纵向各备一台牵引能力5t慢速卷扬系统,作为吊机沿主缆向上行走的动力和向下行走的限制装置,通过滑轮组、导向滑轮和固定于索夹的钢丝绳托辊,连接于卷扬机,另一端锚固在行走系统上。在吊机移动前,收紧卷扬机,解开、收起吊机夹紧和抗剪装置,直至完全悬空,逐渐将吊机荷载转换至行走轮上,操作吊机沿主缆行走一个循环行走,重新落下夹紧装置及抗剪装置至主缆上。
跨缆吊机拼装完成
 
3.1.4 跨缆吊机吊装钢箱梁时的固定
跨缆吊机行走至吊装位置后,利用锁定装置固定在主缆上,锁定装置由三部分组成,分别为:a、通过吊机两端梁承压-夹紧机构夹住主缆;b、拉紧辅助移动卷扬系统;c、在邻近索夹两侧安装调整垫片、抗剪块及顶紧螺栓,顶紧索夹。
3.2 钢箱梁吊装
吊装期间,为保持桥塔受力平衡,在完成阶段梁段吊装后,根据监测监控计算结果,对桥塔主索鞍鞍座进行分次顶推。
3.2.1 航道管制
由于钢箱梁吊装期间,运梁方驳停驳在钢箱梁起吊位置占用航道,吊装前会同航监部门制定周密的通航方案,要求对过往船只限制航速、限制航道通行,以确保钢箱梁运输船安全抛锚就位。在方驳前后方设立通航标志,加强巡逻,确保安全。
3.2.2 标准梁段吊装
a、跨缆吊机定位
跨缆吊机定位位置应保证钢箱梁起吊后与已安钢箱梁梁段间30~50cm间隙,以便钢箱梁顺利垂直起吊。
b、箱梁定位
将钢箱梁定位在跨缆吊机的吊点下方,定位精度不大于50cm,跨缆吊机放下吊具,然后根据跨缆吊机吊具位置,收放定位船锚绳进行精确定位。
c、垂直起吊
①、用销轴将钢箱梁临时吊点与跨缆吊机分配梁销接,经检查,符合安全吊装要求后,同时启动塔顶两台25t卷扬机,使钢箱梁缓慢离开驳船,并利用架在岸边的仪器观察钢箱梁是否水平,以便调整提升设备的运行速度,使得跨缆吊机吊点均匀受力;
②、起动卷扬机,将钢箱梁徐徐吊起,钢箱梁完全脱离驳船后,检查钢箱梁是否水平。确认钢箱梁处于水平状态后,继续驱动卷扬机,将钢箱梁垂直吊装至预定位置(稍高于安装标高);
③、将吊索与钢箱梁永久吊点连接。
④、用葫芦水平拽拉钢箱梁至安装位置、与相邻已安钢箱梁节段临时连接。
⑤、放松吊具,使吊索受力实现荷载转换,完成一段钢箱梁的吊装任务,移动跨缆吊机进行下一节段吊装。
钢箱梁吊装实况
 
3.2.3 端梁吊装
由于端梁成桥位置已部分进入横梁范围,比运梁平驳最靠塔位置还要向边跨偏移约10m;而且端梁未设永久吊索,需要临时固定装置;其中南端梁还是全桥最重的梁段,吊装难度较大。
在编制总体施组时,采用小幅荡移、落地支架接力平移并临时固定的方案。经过综合考虑,决定改为一次荡移到位,临时吊索挂扣的方案。改变后荡移幅度加大,由9.5m增到12m,但可节约两个60m高、载重500吨的落地支架,并可避免对钢箱梁进行额外加固。
1)、荡移系统
荡移到位时,北端梁(a梁)需要195kn的水平拉力,南端梁(e梁)需要235kn的水平拉力。
荡移系统包括拽拉卷扬机、拽拉钢丝绳、动定滑车、定滑车锚固架和转向机构(此项仅a梁有)。拽拉卷扬机型号为5吨,a梁拽拉卷扬机布置在塔顶,e梁拽拉卷扬机布置在南引桥塔侧现浇段上。拽拉钢丝绳为φ21.5钢丝绳,采用3匹绳。动定滑车均采用双轮20吨滑车,a梁动滑车挂在靠跨中的临时吊点上,定滑车及其锚固架挂在塔柱人洞上;e梁动滑车挂在靠边跨的临时吊点上,定滑车及其锚固架锚在南引桥塔侧现浇段上。a梁拽拉钢丝绳转向机构直接利用缆载吊机安装吊架。
 
荡移系统示意图
 
2)、临时吊索
临时吊索采用可调式方案,包括临时索夹、主绳体系和锚固体系。其中主绳体系又包括动定滑车、主绳、转向滑车和抽紧卷扬机等构件。施工顺序如下:
安装临时索夹→安装转向和锚固机构→穿绕主绳→挂定滑车→改装塔顶平台→动滑车下放→(端梁起吊)→连接动滑车和临时吊点→(端梁荡移)→抽紧主绳并锚固→(缆载吊机卸载~端梁环焊缝焊接)→抽紧主绳并解除锚固→拆除临时吊索→加固塔顶平台
3)、吊具改装
由于端梁临时吊点间距和重心均与常规梁段不一样,其中e梁还比常规梁段重15~20吨,所以在吊装端梁时,放弃扁担梁吊具,改用钢丝绳吊具。
吊具包括中吊带(靠近中跨侧)、边吊带(靠近边跨侧)、端卡环、中卡环和滑动轴承等构件。滑动轴承与动滑车挂轴匹配,承载力不小于80吨,每个动滑车设3个,安装在扁担梁吊耳原先位置。吊带为φ48钢丝绳,两端插套环。中吊带穿过中间的滑动轴承,两端用端卡环(40吨)与端梁中跨侧临时吊点连接;边吊带先穿过中卡环(80吨),再穿过外侧的两个滑动轴承,最后两端用端卡环(80吨)与端梁边跨侧临时吊点连接。中卡环用2φ36钢丝绳(吊具千斤绳)反挂在边跨侧的端卡环上。
3.2.4 合拢梁段吊装
在梁段b40、n40架设完成后,对合拢段的实际长度进行测量,将长度和测量时的温度提交设计院和监控单位,进行复核。按标准梁段的吊装方法,吊装合拢梁段b39和n39。吊装合拢段之前,借助北边跨、南边跨引桥砼箱梁面牵拉卷扬机,将近塔处与合拢段相邻钢箱梁部分节段拉移50cm。待合拢段吊装就位后放松卷扬机张力,并将已拉开的钢箱梁节段逐渐推回原位。再将合拢梁段与相邻梁段临时连接固定,至此整个钢箱梁吊装工作全部完成。
 
合龙段吊装
 
3.2.5 钢箱梁临时连接
箱梁吊装过程中,随着梁段不断地吊装就位,上下缘开口不断变化,在吊装初期,箱梁节段上缘顶紧,下缘开口,随着梁段不断地吊装就位,下缘开口不断地减小,直至闭合。因此临时联接需要不断地调整连接螺栓,保证相邻节段能够牢靠地联结。
3.2.6 钢箱梁检查车安装
钢箱梁检查车根据主梁结构形式,采用悬挂式吊车方案,位于钢箱梁底部,检查车主要由桁架和驱动机构所组成。本桥配置两台检查车。检查车悬挂在标准梁段下方随标准梁段同时吊装完成。
安装方法:在岸上将检查车拼装成整体,移至平驳工作船上,将检查车分别运输至两梁段下,通过跨缆吊机调整钢箱梁高度,利用手拉葫芦辅助,将检查车安装在梁底检查车轨道上,并临时固定,两梁段安装到位,即完成钢箱梁检查车的安装。
3.3主索鞍的顶推
主索鞍在钢箱梁节段吊装的过程中,应逐步向塔顶中心顶推。以使塔柱两侧主缆的水平力接近相同,使塔顶纵向位移控制在允许范围之内。根据设计图,单个主索鞍最大顶推力2×500t。
主索鞍的顶推时间、顶推量应根据设计和监控单位的要求而确定。
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