悬索桥施工组织设计 23页

总体施工方案自锚式悬索桥利用自身的连续加劲梁承受主缆产生的水平力，避免修筑庞大的地锚，在地基条件较差的地区，可以大副度节省投资，其优越性是显而易见的。但是，实际工程中很少采用该种结构，其原因之一在于施工难度较大。主要体现在：在自锚体系形成之前，相对较弱的连续加劲梁的施工是一个十分现实的困难。解决这个问题的办法通常可以采用满堂脚手架或临时斜拉体系两种方法。根据该桥的实际情况，采用满堂脚手架法进行上部结构的施工。其主要施工步骤为：（1）在施工索塔的同时，对地基进行处理，并组拼满堂支架。（2）在满堂支架上组装加劲桁梁，并浇注配重混凝土横梁（3）通过脚手架组装的主缆轨道安装主缆，调空缆线形，并与端横梁锚固。（4）安装吊索，并反复调整索力，达到桥面混凝土和二期横载未上前的数值。（5）脱架，进一步调整拱度，使主缆和加劲梁线形达到此时的目标值。（6）调整鞍座达到此时的预偏值。（7）分段按预定程序完成混凝土结合梁。 （8）完成二期恒载，即进行全面桥面铺装及人行道施工。（9）再次调整鞍座，并最后固定。主要施工方法㈠索塔的施工该桥索塔为门式结构，总高度为：19.927米，其下塔柱的截面尺寸为：1.8×2.5米，中塔柱的截面尺寸为：1.2×2.5米，上塔柱的截面尺寸为：0.8×2.1米，在中塔柱顶部及上塔柱顶部各有一道横梁。由于其塔柱高度较低，因此采用钢管脚手架和大块竹胶版模板进行施工。横梁采用碗扣脚手架作为支架，上立竹胶版模板，进行混凝土施工。混凝土采用输送泵进行输送，钢筋采用汽车吊进行吊装，模板采用倒链滑车进行拆装。⒈塔柱的施工根据塔柱的钢筋布置情况，其水平钢筋较密，给混凝土的施工造成了一定的困难，因此，为满足混凝土的捣固需要，每次的浇注高度不宜太高，每层模板的高度为1.5米，共设三层模板交替进行翻升，模板的翻升采用倒链利用在承台上立碗扣脚手架进行。⑴其工艺流程为：立碗扣脚手架 绑轧钢筋立竹胶版模板浇注混凝土翻升模板⑵、施工注意事项；由于塔柱钢筋较密，因此，在施工过程中应注意混凝土的捣固，并适当配置小直径的振捣棒。在下塔柱的施工中，由于桥的纵梁要穿过塔柱，并且在塔柱上设有支座，因此，在施工到该位置时，要及时安装纵梁的支座，以及钢纵梁。2、横梁的施工横梁的施工方法为，利用碗扣式钢管支架作为支撑，在其上立竹胶版模板，然后绑扎钢筋，一次性浇注混凝土。下塔柱的支撑立于承台及墩顶混凝土上，碗扣支架的布置为：横向30cm步距，纵向为60cm步距，上设方木横梁。其结构详见图（）上塔柱的支撑立于下塔柱上，碗扣支架的布置为：横向60cm步距，纵向为60cm步距，上设方木横梁。其结构详见图（） ⑴、横梁施工工艺流程立钢管支架铺设模板绑扎钢筋浇注混凝土养生脱模、拆架⑵、施工注意事项横梁施工系高空作业，因此，施工时应注意施工安全，按高空作业要求进行高空防护。对支架的非弹性变形要进行消除，可采用预压的方式进行。混凝土的浇注采用从一端分层进行，分层高度以30cm为宜，两层混凝土的浇注间隔时间不能大于混凝土的初凝时间。㈡钢桁梁的施工该桥加劲梁是由8片纵梁及 片横梁组成，纵、横梁皆为由型钢组焊的桁架式结构，桁高为1520mm，其中纵梁的杆件长度为3米，横梁的杆件长度为：5125、4575、6100mm三种，纵、横梁之间采用高强螺栓进行连接。1、钢桁梁的施工⑴钢结构的备料a、本桥钢桁架材料用16mnq，材料的化学成分及机械性能应符合YB（T）10—89中的有关规定。b本桥供货钢材必须具有生产厂的质量证明书，进厂后的材料应按合同要求和有关现行国家标准进行检验和验收，并做好记录。c焊接材料：手工电弧焊采用低氢型焊条，埋弧自动焊焊丝+焊剂的选用应与本桥的钢材相匹配。d选用的焊条、焊丝+焊剂与钢材焊接后，其熔敷金属的机械屈服强度、极限强度、延伸率及冲击韧性应相当并不低于母材的机械性能，其焊缝焊缝氢的含量应低于5ml/100g。e焊接材料供货应附有生产厂的质量证明书。f高强度大六角头螺栓施工前应按现行国家标准进行检验和验收，并做好记录。⑵钢结构加工 钢结构的加工以委托铁道部宝鸡桥梁厂进行加工，在对本工程钢桁梁的制造、加工、焊接、组装等在满足设备使用性能上制订了工艺文件，制订的工艺文件除遵照设计说明及有关规范及标准外，还作为指导报监理工程师批准。⑶钢结构的组装A、一般要求a组装前，零部件经检查合格，连接接触面和沿焊缝边缘30—50mm范围内的铁锈、氧化皮、油污水份清除干净，坡口表面及不平处用砂轮机磨光顺，并显示出金属光泽。b板材、型材的拼接应在组装前进行，构件的组装应在部件组装、焊接、矫正进行。c定位焊所用的焊接材料应于母材相匹配，定位焊焊缝长度50—75mm，焊脚尺寸一般不大于设计焊脚的一半，并有合格上岗证书的焊工施焊。d埋弧自动焊应在焊缝两端设置引弧板，其材质、坡口型式应与焊件相同。焊毕后用气割切除并打磨平整。e组装顺序应根据结构型式，焊接方法和焊接顺序等因素确定。f构件的隐蔽部位应焊接、涂装，并经检查合格后方可封闭，完全封闭的构件内表面可不涂装。当采用魔夹具组装时，拆除时不得损伤母材，对残面的焊疤应修磨平整。组装后的构件自由边，全部用砂轮机打磨倒棱后方可进入涂装。 焊接连接组装容许偏差，见《公路桥涵施工规范》（JTJ041）。为确保现场安装精度，构件组装好后再进行预拼装，预拼装也可以作为组装。预拼装容许偏差见《公路桥涵施工规范》（JTJ041）。预拼装检查合格后，应标注中心线，控制基准线等标记。分试装：钢梁杆件成品经验收合格后，应在厂内进行钢梁试装，目的是校核桥梁各部分配合、精度、外形尺寸以保证总体工程质量。试装前应按照规范要求对杆件边缘和栓接孔内进行清理和铲磨匀顺。B、试装的技术要求试装应按照试装施工图进行，可采用平面碾转局部试装法。对新设计和新工艺结构，未经试装合格，不得成批生产。成批连续生产的钢桥每生产10—12节间，应试装一次。试装时每拼合一个节间应检查或调整几何尺寸，然后在继续进行。试装时多层板束必须用临时紧固螺栓使板层密贴，使用螺栓的数量不得少于孔眼总数的25%。试装时必须用试孔器检查所有工地孔，应有95%的孔能自由通过较设计孔径小0.2mm—0.3mm的试孔器；100%的孔能自由通过较设计孔径小0.75mm的试孔器，方认为合格。 试装后要有详细检查记录，由工厂技术主管组织鉴定，合格后方可出厂。C、试装的质量标准钢梁试装的主要尺寸容许偏差应符合《公路桥涵施工规范》（JTJ041）的有关规定。试装过程中应检查拼接处有无相互抵触情况，有无不易施拧螺栓处，螺栓头、焊缝是否影响安装。如有这些情况应予以处理。部件上应标注名称、编号、重心和吊点位置等。⑷、钢结构的安装Ａ、施工准备及进场钢结构进场前，应在桥位处平整杆件堆放场地，并设置垫木及派水设施。由于该桥的钢结构的数量较多，所以钢结构的进厂应根据拼装顺序和进度情况分阶段进场。杆件的堆放应注意以下几点：杆件与地面应留有一定的净空，一般为10—25cm。杆件支点应设在自身重力作用下杆件不致产生永久变形处。同类杆件多层堆放时，各层间垫块应在同一竖直线上；搁置时应将杆件刚度较大的一面竖直；多片排列时，应用支撑及螺栓见杆件彼此联劳。Ｂ、拼装支架的设计与施工 根据设计意图以及场地实际情况，该桥钢结构采用满堂支架进行拼装。支架采用碗扣式钢管支架，其布置见附图（　　　）。在钢结构的节点位置设置支撑垫梁，支撑垫梁的标高根据节点处的设计预拱度进行设置，调整利用碗扣的承托进行。Ｃ、拼装顺序钢结构的拼装顺序为：以两索塔中心、钢桁梁的支座为起点对称向两方向进行拼装，其横向拼装以两ＺＬ—１为主控桁架，横梁、纵梁交替拼装至中间合龙；纵向拼装以套筒的水平位置为拼装控制点，由两塔中心向跨中合龙。Ｄ、拼装作业拼装用的冲钉和粗制螺栓总数不得少于孔眼总数的1/3，其中冲钉占2/3。孔眼较少的部位，冲钉和粗制螺栓总数不得少于6个或将全部孔眼插入冲钉或粗制螺栓。自拼装开始起，即应保证钢梁的建筑拱度及中性心位置正确，如发现不正确时，应检查原因，立即调整。Ｅ、高强螺栓的施拧和注意事项钢桥拼装所使用的高强螺栓长度，必须符合拼装图要求。上螺栓时，必须注意将垫圈孔内的径倒角处与螺杆及螺栓头颈过度圆弧处相配合，不得装反。螺栓穿装方向要正确，主桁节点螺栓向外穿，纵梁上翼缘和上下平联向下穿。 雨天不得施拧螺栓作业。雨后拼装作业时，如栓合板、螺栓尚未干燥，应用高压风吹干再进行。初拧可用人工扳手、风扳或电扳；拧螺栓的顺序为由节点中央开始逐渐向四周边缘进行；大节点板应从板的中央顺杆件向外进行。初拧须使板层达到密贴并使螺栓受到不小于设计轴力20%的预应力。采取松扣复拧办法时，按所拟的施工工艺进行。终拧采用示功扳手按规定扭距施拧，拧完后宜普遍再拧一遍，以防先拧的螺栓轴力下降，并应考虑增加８％的应力松弛损失量。终拧后的螺栓须用油漆在螺母上作标记。经验收合格的螺栓，凡外露部分应立即涂上油漆。板层间用腻子腻成流水坡，防止雨水侵入。终拧后如尚有超过2mm的板缝时，必须用钢板填充间隙。钢板两面间应进行打毛处理。⑸钢梁拼装施工工艺流程施工准备搭设支架、设置预拱度拼装钢梁、打冲钉、上螺栓 钢梁拱度调整更换螺栓，初拧、终拧　　　　　　　　　　　　　不合格螺栓检查拱度复测㈢索鞍的施工索鞍的施工是悬索桥施工中的重点项目，它包括索鞍的安装以及在加载过程中的调整。1、索鞍的安装索鞍部分的安装包括反力托架及预埋底板的安装、以及索鞍的安装两部分。⑴反力托架及预埋底板的安装反力托架及预埋底板为永久结构与临时结构的结合体，它由纵横向的工字钢组焊而成，在施工索塔时进行施工。反力托架及预埋底板皆在地面上进行加工，然后在索塔施工至该位置后用汽车吊分别吊装到位，测量定位后，用型钢进行固定，并按照设计要求与塔柱钢筋焊接。当该预埋件与塔柱的主筋相抵触时，可切割工字钢。 将模板固定并复测其中心线、标高无误后，浇注混凝土，由于预埋底板覆盖整个塔柱，捣固困难，因此，需要在底板上开洞，开洞的位置应错开工字钢。由于该预埋件是索鞍的固定底座，因此混凝土的施工一定要密实。⑵索鞍的安装该桥由于塔柱较低，索鞍的安装采用汽车吊进行安装。根据索鞍的重量及汽车吊的起吊能力，可采用分件吊装的方法，首先吊装底板、然后吊装鞍体，精确调整好位置后，在其横桥向，在反力托架上设置限位挡块，在纵向利用千斤顶进行调整。布置见图（）为减少索鞍调整中的摩擦力，安装时，可在鞍体与其座板间涂二硫化减摩剂。⑶索鞍安装的精度要求索鞍安装的精度要求：纵向与主缆中心线容许偏差10mm横向与索塔中心线容许偏差5mm底面标高容许偏差5mm2、鞍座的顶推调整悬索桥施工过程中，桥上的荷载是变化的，而不同荷载的作用，会使不同跨径内主缆的线形产生变化。因此，塔顶所受相邻跨径主缆的水平拉力也在变化，只有通过跨径和矢高的调整和控制，也就是索鞍位置的变控，才能得到新的平衡。因此须设置专门的主索鞍顶推装置，以克服主索鞍回位过程中与座板间的摩擦力，使主索鞍能顺利回到设计位置。 ⑴主索鞍顶推装置设计主索鞍在架设完毕所受摩擦力的计算：根据主缆及塔顶在全桥在全桥恒载加完后的受力计算，塔顶单侧主索承受的竖直压力为：740T鞍体与座板间涂二硫化钼减摩剂，摩擦系数η=0.07，则塔顶单侧推力为：51.8T⑵施工方法用于顶推的千斤顶鉴定后吊上塔顶安装；根据施工的不同阶段，设计要求的顶推量进行顶推；主索鞍回位后，拆除千斤顶、割除反力托架。3、鞍座施工工艺流程安装反力托架及预埋底板安装索鞍安装顶推装置调整鞍座合格索定鞍座㈣主缆的施工 1、主缆的加工该桥主缆采用OVM7mm451根镀锌高强钢丝成型主缆拉索，并用高密度聚氯乙烯防护，两次挤塑一次完成。主缆的加工委托柳州预应力厂进行加工。2、架设准备⑴布置架缆系统A、利用碗扣钢管搭设主缆走行支架，并在支架上设置滚筒，滚筒的间距为3m。支架的布置图祥见图（）B、在索鞍位置、两端横梁的锚口位置设置临时提升架。并安装主缆提升用的倒链滑车。C、在三多路一端，设置主缆的放线支架，在信义路一端安设牵引卷扬机。⑵索盘运至工地。⑶各索鞍安装就位，按设计要求调整偏量，并临时固定，保证在主缆架设过程中不变位。⑷布置控制测量网，检测桥塔、索鞍平面位置和高程，以及实际跨距及偏差。⑸调整滚轮的标高。⑹各索鞍槽清扫干净。2、主缆架设⑴主缆的架设程序 主缆前端锚头引出前端锚头与牵引系统相连主缆牵引两端与横梁锚固解除临时拽拉装置中、边跨矢度测量、调整锚跨拉力调整完成一根主缆的架设⑵主缆的牵引A、主缆的牵引程序索盘吊放在放线架上用吊车将索前锚头引出前锚头与卷扬机的牵引索相连 主缆的牵引及转换将前端锚头用手动葫芦悬挂与端横梁锚固将后端锚头用手动葫芦悬挂与后端横梁锚固完成一根主缆的牵引B、主缆牵引注意事项牵引过程中有专人跟踪主缆前端锚头，避免锚头与滚筒相撞。牵引过程中，应派专人检查，防止主缆扭转。主缆牵引至转换位置前，应放慢牵引速度，先用手动葫芦将锚头提起，转换牵引绳。⑶锚头的锚固利用端横梁处的临时支架，借助手动葫芦将锚头引入到横梁的锚固孔内，拧上螺栓。放松手动葫芦，使拉力由锚头传到端横梁。安装主缆张紧倒链。⑷调整主缆矢度 主缆架设后，为满足主缆的线型要求，需进行矢度调整。主缆的矢度调整作业，原则上在夜间温度影响小的时间段进行。主缆的调整程序为：A、根据跨长、索鞍预偏量、索塔偏移、外界气温、主缆的表面温度等的测定值，计算出调整量。B、在塔顶安装手动葫芦。C、根据调整量，在主缆上作好标记，通过收放手动葫芦，调整中跨垂度值，调整好后，用固定装置临时固定。测定边跨垂度值，通过手动葫芦进行调整。㈤安装索夹索夹用铸钢作成两个半圆形，水平间隔3米，用高强螺栓紧固与主缆上。1、索夹的定位为确定索夹在主缆上的准确位置，首先应在夜间温度均衡和主缆摇摆最小时准确确定主缆的竖向中心线，且测量时，解除主缆与支撑的连接，使其处于不受约束的状态。然后，测量定位，定出索夹的准确位置。2、索夹的安装⑴利用主缆安装支架，在索夹的位置设置工作平台及手动葫芦支架。⑵利用汽车吊将索夹调至平台的临时支架上。 ⑶利用手动葫芦吊装索夹于主缆上。穿螺栓拧紧并用扭力扳手均匀紧固。2、螺栓的紧固用高强螺栓将索夹紧箍于主缆上，靠索夹与主缆间的摩擦力传力，对高强螺栓须分阶段施拧，确保索夹螺栓的夹紧力。索夹螺栓的紧固按三种工况进行：一是安装索夹时；二是安装钢桁梁后；三是桥面恒载完成后。这三种情况都会使主缆截面缩小，均需用扭力扳手紧固并检查，紧固时，要上下两排螺栓同时拧。3、防护由于在索夹安装的位置，主缆的防护已剥除，因此，在索夹安装完毕后，对该位置的主缆应进行防护处理。㈥吊索的施工索夹及钢桁梁安装完毕，即可进行吊索的安装。安装时，用手动葫芦将吊索吊起，将其下端穿入钢梁的套管中，上端与索夹销接，下端套上锚固螺帽，根据设计要求进行张拉。㈥配重混凝土横梁的施工在钢桁梁拼装完成后，在支架上进行边跨配重横梁的施工。钢横梁一并打入到混凝土中。配重横梁的施工工艺流程 搭设支架立模板绑扎钢筋浇注混凝土养生拆模㈦桥面板的施工桥面板的施工过程是对结构进行加载的动态的过程，施工的顺序直接影响其结构的受力和变形，因此应重点控制。控制的主要原则是：一要尽量均衡加载，索的受力平衡，二要控制由于结构变形造成桥面板混凝土开裂。1、桥面板施工顺序第一次加载，以1/4跨为起点，中跨向跨中进行浇注，边跨向桥台方向进行浇注。浇注时，边中跨相同长度的混凝土宜同步拆架。第二次加载，以1/4跨为起点，向塔中心方向浇注，拆架时，两塔处要同步。2、桥面板的施工工艺流程 搭设支架立模板绑扎钢筋浇注混凝土养生同步拆架上部结构的施工控制㈠施工控制的必要性本桥为自锚式悬索桥，目前国内还未见到该种结构的实施，该结构属于高次超静定结构，在结构上具有以下特点：一加劲梁水平力与主缆水平力平衡，如主缆张拉力过大则引起加劲梁内力超限，造成加劲梁局部失稳，甚至全桥跨塌。加劲梁拼装线形、主缆架设线形对吊索的安装起着关键作用，同时直接关系到成桥线形及主缆架设线形及加劲梁内力，必须检测、计算、控制加劲梁拼装线形及主缆架设线形。在施工过程以及体系转换中，个别吊索应力过大，容易引起加劲梁局部应力过大，因此，应严密检测吊索拉力。 基于以上特点，同时所采用的施工方法和安装程序与成桥线形和结构恒载内力有着密切的联系。另一方面，在施工阶段随着结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形也随之不断变化，因此需对悬索桥的每一个施工阶段进行详细的分析验算，并和施工检测的结果进行对照，对施工进行有效的控制。因此建议甲方在上部结构的施工中，应组织有资质和经验的单位进行上述工作，以确保该桥的施工质量。㈡施工控制内容1、主梁、主塔各施工阶段应力、温度监控计算与监测；2、主缆、吊索索力监测；3、主缆、主梁各施工阶段线形测量；4、主塔各施工阶段偏移监控计算及测量，索鞍在各施工阶段相对于主塔顶的偏移量监控计算及测量；5、主缆、吊索无应力验算。上部结构主要施工设备上部结构主要施工机具设备表 序号名称规格数量（台）备注1汽车吊25T1安装索鞍2汽车吊8T2拼装加劲梁3卷扬机5T2牵引主缆4手动葫芦5T4锚固主缆、穿吊索5手动葫芦10T4调整主缆6千斤顶60T4调整索鞍7电动扳手YJ—2410拼钢梁、装索夹8电焊机4焊接钢筋9插入式捣固器φ503混凝土施工用10插入式捣固器φ303混凝土施工用11平板振捣器2桥面混凝土施工12钢筋机械2套13木工机械2套模板施工14钢管脚手架