巴溪洲景观联络桥缆索吊装方案.doc

巴溪洲景观联络桥缆索吊装方案湖南奉天建设有限公司巴溪洲联络景观桥项目经理部2013年10月巴溪洲景观联络桥工程 缆索吊专项施工方案目 录第1章 工程概况21.1 编制依据21.2 工程概述21.3 水文、气象3第2章 缆索吊施工方案42.1 吊装参数42.2 吊装方案的选择52.3 吊装系统总体设计与布置5第3章 缆索吊装系统计算与校核143.1 缆索吊装系统参数初选143.2 主要缆索受力计算143.3 塔架及塔底基础计算223.4 风荷载计算273.5 地锚计算28第4章 缆索吊装系统的安装和试吊354.1 塔架基础及锚碇施工354.2 绳索安装354.3 跑车及吊点安装364.4 缆索系统的试吊检验37第5章 桥梁安装方案395.1桥梁总体安装顺序395.2 拱肋加工395.3 转运码头设置435.4 码头吊装方案445.5 桅杆吊受力校核465.6 拱肋安装方案505.7 主梁预制及安装方案545.8 吊杆安装565.9 缆索吊装系统拆除57第6章 施工进度计划及组织机构596.1 进度计划596.2 组织机构606.3 人力资源配置616.4 主要机械设备的配置616.5 生活设施和临时用电的布置62第7章 质量保证体系64第8章 安全保证体系668.1 安全保证体系668.2 安全应急预案67附录A 主要地锚及绳索附图72A.1 缆索吊装系统地锚布置平面图72A.2 主地锚及卷扬机布置示意72A.3 扣索地锚锚杆布置方式73A.4 锚杆埋置方式74A.3 主要钢丝绳穿绕原理7574第1章 工程概况1.1 编制依据1.1、 巴溪洲景观联络桥施工图纸1.2、公路桥涵施工技术规范（JIJ041-2000）1.3、公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）1.4、路桥施工计算手册1.5、钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28-2012）1.6、钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）1.7、工程索道与悬索桥（周新年，人民交通出版社，2013）1.8、缆索起重机 技术条件 SL 375-20071.9、起重机 设计规范 GB/T 381l -20051.10、起重机械 安全规程 GB 6067-20101.11、起重机用钢丝绳检验和报废实用规范 GB/T 5972-20061.12、公路桥涵 设计通用规范 JTG D60-20041.13、公路桥涵 施工技术规范 JTJ 041-20111.14、市政工程施工计算实用手册（段良策，人民交通出版社,2009）1.2 工程概述巴溪洲景观联络桥工程起点桩号K0+121.5,终点桩号K0+467.0，全长345.5m,设计为城市支路道路等级，设计车速20km/h。巴溪洲景观联络桥设计跨径组成为：引桥（215m+215m）+主桥（50m+180m+50m）。主桥设计为飞燕式提篮拱桥，主跨上拱肋结构为中承式全焊提篮式钢箱拱，拱轴线立面采用悬链线，跨径142m，矢高24.894m，拱肋箱型截面尺寸为1.0m*1.8m，顶底板厚48mm，腹板厚2432mm。两片拱肋通过5道钢箱梁横撑连为一体，拱肋共分为14个节段，每个节段长约21m，最大吊重约37t。吊杆直接承受来自桥面主梁的恒载及活载，是中承式拱肋传力链中重要一环，横桥向采用双侧对称吊杆，全桥共计23对，其中DG1为刚性吊杆，DS2DS12为柔性吊索。主跨下拱肋采用钢筋砼结构，拱轴线采用二次抛物线，拱肋端头截面为1.6m*2.4m矩形。刚架桥面主梁采用预应力砼结构，型截面，标准梁高1.6m,宽9.3m。吊杆区桥面预制主梁宽9.5m，梁高0.65m，梁长5.85m，单片梁重80T，因此缆索吊装系统的最大吊重按80吨重进行考虑。1.3 水文、气象 1）本标段位于长沙市坪塘镇，属亚热带季风气候，四季分明。春末夏初多雨，夏末秋季多旱；春湿多变，夏秋多晴，严冬期短，暑热期长。全年无霜期约275天，年平均气温16.817.2，极端最高气温为40.6，极端最低气温为-12.年平均总降水量1422.4毫米。工程所处河段处于微弯段，较为顺直，水面宽约260m。根据下游长沙市湘江综合枢纽工程的建设进度和蓄水时间，预测河势基本稳定，河线基本无变化，总体平面、断面基本稳定，近期内不会有大的变化。工程修建后，河流的主流线没有大的变化，对河道的冲淤没有影响。正常施工水位29.93m，设计百年一遇洪水位38.86m。2）桥址区域河道演变工程所处河段为处于微弯段，较为顺直，水面宽度约260m。根据下游长沙市湘江综合枢纽工程的建设进度和蓄水时间，预测河势基本稳定，河线基本无变化，总体平面、断面基本稳定，近期将不会有大的改变。工程修建后，河流的主流线没有大的变化，对河道的冲淤没有影响。第2章 缆索吊施工方案根据该桥的结构设计特点及所处的地理环境，拟定采用无支架缆索吊装工艺进行上构主跨施工。基于该桥设计跨径不大，梁体不宽，拟定采取吊塔、扣塔合二为一的方案予以实施。同时，全桥的四个主地锚采用重力式承台和钻孔桩相结合的地锚即桩台组合式锚碇，其他锚碇均采用重力式锚碇。主拱肋分段根据实际情况共分为7段，每段长约21m。基于分段长度超过20m无法由加工厂运输到施工现场，故先在加工厂内分节段预制，现场拼装成吊装节段，运到现场后通过桅杆吊转运到300吨的工程驳船上，然后将钢拱肋横向移送到索塔下进行吊装。本桥工期较紧，为确保按计划如期完成，在进行主墩承台基础施工的同时，即可开始进行缆索吊装系统地锚及塔架基础施工，确保在拱座承台和主跨现浇钢筋砼拱肋施工完毕后完成缆索系统安装，可以顺利进行下一步钢拱肋缆索吊装施工。拱肋安装完成后便可开始主梁和吊杆安装，预制梁也是按照同样的方法通过工程驳船移送到塔架下进行吊装。钢拱肋和预制梁转运点设置在东岸施工便道临靠河岸位置，在拱肋和主梁安装前必须对河道进行清理，确保300吨工程驳船能够靠岸并通航。详见其他类似结构缆索吊的施工示意图。2.1 吊装参数巴溪洲景观联络桥主拱跨度180m，分7个节段吊装，第一节段长度约27m，节段划分方式见图1。其中，第I节段由钢混结合段、A型钢拱肋和B型钢拱肋共同构成；第节段、第节段和合龙段仅由B型钢拱肋构成；主跨预制板梁每节段重量约为80吨。构件重量如下表2-1所示：表21 拱肋分段长度及重量划分序号吊装构件长度(m)重量(t)1第节段27.169492第节段27.040493第节段12.339224合龙段21.376395主跨预制板梁9.5802.2 吊装方案的选择缆索吊装系统系统由主索、跑车、起重索、起重滑车组、牵引索、起重及牵引卷扬机、锚碇、塔架、风缆等组成。根据设计图纸及现场实际情况，拟定采用大型贝雷式桁架拼装塔架，塔底铰接（受力明确），主塔和扣塔合一。该方案具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点，已成功实践于十几个类似工程，因此巴溪洲联络景观桥的缆索吊装系统按此方法予以实施。2.3 吊装系统总体设计与布置由于所有构件中，最大重量为80吨，因此缆索吊装系统额定起重量按80吨设计。由于本桥为提篮式拱桥，若采用单肋吊装单肋合龙施工方案，则裸拱稳定性较差，因此本桥采用单肋左右幅、东西向对称吊装双肋合龙的施工方案予以实施，以增强主拱合龙前后的稳定性。因此，缆索吊装系统采用两组主索，每组主索额定起重量40吨。根据现场条件，索跨分布由西岸至东岸依次为：100m224m100m。整个缆索吊装系统设两组主索，上、下游各一组。每组主索安装两个起重跑车，每组主索额定起重量40t。整个缆索吊装系统设4个塔架，西岸上游、西岸下游、东岸上游和东岸下游各设一个。同岸的两个塔架之间用连接梁连接为一体。塔架由塔顶三角架、塔身和塔底三角架组成。西岸塔架的塔身含16节贝雷桁架，东岸塔架塔身含17节贝雷桁架，每节贝雷桁架由8片贝雷式桁架组成，贝雷式桁架之间由特制骑马螺栓及直角螺栓连接。每个塔架横桥向宽度4.52m，顺桥向宽度2.58m。扣索塔与主塔合一，塔架与基础之间为铰接关系。西岸塔架总高度66.3m，东岸塔架总高度70.3m。两岸塔架塔顶标高均为97.90m，满足航空限高要求。塔架按压杆稳定校核。缆索吊装系统整体布置如图 1所示。缆索吊装系统主要参数取值如下：主跨：224m；最大垂度：18m；主索离拱顶最小距离：10.5m；两吊点距离：15m；两吊点（跑车、吊具及其间钢丝绳）重量：15t；额定净吊重：40t；图 1 缆索吊装系统整体布置图图 2 主视图图 3 A向（顺桥向）视图以西岸塔架为例，结构如图 4所示：图 4 西岸塔架结构图缆索吊装系统的主要部件结构如下：1）主索（承重索）主索共两组，每组由6根56mm麻芯钢丝绳组成。最大吊重时垂度18m。主索通过索鞍支承于塔顶并连接至主地锚处。索鞍设计为松紧可调结构，松开时主索可以在索鞍上滑动，夹紧时主索不能滑动。每组主索上设有2台起重跑车，每组主索设有独立的牵引及起重系统。2）扣索、牵引索和起重索扣索共12组，分别对应12个拱箱节段。每组扣索由2根56mm麻芯钢丝绳组成。每组扣索扣于拱肋扣点处，经塔架两侧的平行轮锚固于主地锚。牵引索采用32.5mm钢丝绳走“2”的方式穿绕，全桥配绞车两台。在两跑车间连四根24mm的短钢丝绳，使两台跑车同步行走。起重索采用24mm钢丝绳，每台跑车动滑轮组有滑轮片5片，因此每个吊点承重钢丝绳10根。全桥配起重卷扬机四台。3）起吊小车跑车支承于主索，并能在主索上行走，跑车和滑车额定重量40t，单根起重索长1000m，共计4根。由于主索跨度较小（224m）根据以往施工经验，不必设支索器。4）缆风绳缆索吊装系统的塔架风缆分为通缆风（压塔索）、后缆风（背索）和侧缆风。由于前缆风无适合锚固点，因此采用通缆风方式锚固。侧缆风及后缆风均采用一端固结于塔顶、另一端固结于重力式地锚的方式。塔架每组缆风由8根24mm钢丝绳组成；每段拱肋侧缆风为上下游各布置两根24mm钢丝绳，两根钢丝绳之间没有连通，而是各自独立，目的在于万一其中一根侧缆风出现问题时，另一根侧缆风可以保证拱肋的稳定。5）塔架本工程不必单独设置扣塔，扣索由扣索地锚引出，通过位于塔身的平行轮转向之后，与扣点相连。由于塔底铰接，吊装过程中塔架会发生微小偏移。通过理论分析（详见下文）及以往的多次实践证明，吊装期间，塔架发生的微小偏移并不会对拱箱扣点坐标产生影响。因此，扣塔和索塔合一是可行的。塔身采用4m2.14m贝雷式桁架（弦杆均为20#槽钢）拼装而成，贝雷式桁架之间由特制骑马螺栓及直角螺栓连接。单个塔架结构如图 5所示（图中未画出骑马螺栓及直角螺栓）。图 5 单个塔架结构示意图（单节）6） 地锚主地锚：每个塔架对应一个主地锚，全桥共4个主地锚。主地锚均采用重力式承台和钻孔桩相结合的地锚即桩台组合式锚碇。其中，承台8m长（横桥向）8m宽（顺桥向）3m深，每个承台设置4根直径1.2m、桩长12m的抗滑桩，东西两岸各开挖泥浆池（规格：长*宽*高=4m*3m*1.5m）为桩基施工准备，待桩基施工完毕后采用片石回填至原地面。桩基C30砼共计：4*4*13.6=217.6m2。地锚承台里面布设钢筋骨架与桩头锚固钢筋连成整体，增强地锚的抗拉和抗滑能力。全桥四个塔架C30砼方量为8*8*3*4=768m，土方开挖每边增加工作面0.3m，按1:0.33放坡，开挖土方全部外运处理，借土回填压实满足使用。主地锚钢筋布设图如下：扣索地锚：每段拱肋对应一个扣索地锚，全桥共12个扣索地锚。扣索地锚的布置要求为：（1）扣索地锚、塔架和扣点三者之间成直线，目的在于实现正扣以免扣索对塔架产生侧向力；（2）扣点侧的扣索和扣索地锚侧的扣索与塔架所成的夹角要相等或者近似相等，以免对塔架产生顺桥向的水平推力。扣索地锚尺寸为4m4m3m，地锚顶、底部用16mm螺纹钢铺设钢筋网，网格尺寸为250mm250mm，整个地锚由马凳筋(10mm螺纹钢横纵间距0.5m)连为一体，以防锚杆受力时地锚断裂。地锚采用C30砼,砼共计4*4*3*12=576m3,土方开挖每边增加工作面0.3m，按1:0.33放坡，开挖土方全部外运处理，借土回填压实满足使用。拱肋侧抗及歪拉地锚：在拱肋的吊装过程中，要设置横向稳定系统控制拱肋节段的横向位置，并在必要时用于辅助调整拱肋的内倾角，以便达到内倾8的要求（拱肋起吊前，捆绑方式要预先考虑拱肋内倾角）。拱肋风缆采用224m钢丝绳。地锚顶、底部用16mm螺纹钢铺设钢筋网，网格尺寸为250mm250mm，整个地锚由马凳筋(10mm螺纹钢横纵间距0.5m)连为一体，以防锚杆受力时地锚断裂。地锚采用C30砼,共计5*5*2.5*4=250m3，土方开挖每边增加工作面0.3m，按1:0.33放坡，开挖土方全部外运处理，借土回填压实满足使用。塔架侧向地锚：为保证塔架的侧向稳定性，在塔架的上下游各设置一个侧缆风地锚，塔架侧缆风采用8根24mm钢丝绳。每组侧缆风对应的侧缆风地锚尺寸设计为4m4m2.5m。，全桥共计4个，地锚自重。地锚顶、底部用16mm螺纹钢铺设钢筋网，网格尺寸为250mm250mm，整个地锚由马凳筋(10mm螺纹钢横纵间距0.5m)连为一体，以防锚杆受力时地锚断裂。地锚采用C30砼，共计4*4*2.5*4=160m3，土方开挖每边增加工作面0.3m，按1:0.33放坡，开挖土方全部外运处理，借土回填压实满足使用。塔架基础：钢筋砼基础底宽4.5m，顶宽1.1m，高度2m，塔架滑槽宽度0.5m，长度8m，砼扩散角40度。全桥共计4个塔架基础。塔架基础采用C30砼，全桥砼方量为（1.1+4.5）*2*8/2*4=179.2m3。土方开挖2*4.5*8*4=288m3，全部外运处理。卷扬机基础：主地锚配套的卷扬机地锚设计尺寸为11*3.5*2.5m，扣索地锚配套的卷扬机基础设计尺寸为2.5*3.5*2.5m ，起重机牵引卷扬机基础设计尺寸为6*3.5*2.5m。转扬机结构底部配筋单层双向12300钢筋网片。土方开挖每边增加工作面0.3m，按1:0.33放坡，开挖土方全部外运处理，借土回填压实满足使用。缆索吊地锚及基础砼方量统计表项目单个尺寸（m）全桥数量（个）砼方量（m）备注主地锚8834768主地锚配套卷扬机地锚113.52.54385扣索地锚44312576扣索地锚配套卷扬机2.53.52.512262.5塔架基础（1+4.5）2284176基础断面为梯形，长度为8m塔架侧缆风地锚442.54160塔架侧缆风地锚配套卷扬机地锚2.53.52.5487.5拱肋侧缆风地锚552.54250拱肋侧缆风地锚配套卷扬机地锚2.53.52.5487.5起重及牵引卷扬机地锚63.52.52105合计2857.5第3章 缆索吊装系统计算与校核3.1 缆索吊装系统参数初选缆索吊装系统参数拟定取值如下：主跨：224m；最大垂度：18m；主索离拱顶最小距离：10.5m；两吊点距离：15m；两吊点（跑车、吊具及其间钢丝绳）重量：15t；额定净吊重：40t；3.2 主要缆索受力计算3.2.1主索垂度选择根据路桥施工设计手册，主索垂度可根据施工经验而定，一般可取主索跨度的。本工程所有吊装构件均由驳船运至吊点下方起吊，且第段拱箱与塔架相距较远。因此，整个吊装期间，跑车与塔架始终保持较远距离，也即跑车的牵引力不大。根据我们以往的多个施工案例，结合本工程实际情况，垂度取主索跨度的，即主索垂度取18m。此时缆索吊装系统经济性较高。主索垂度取18m时，主索与拱顶最小距离10.5m，吊具起升空间充足。3.2.2主索受力校核每组主索初选6根56mm钢丝绳。钢丝破断拉力Ta=1433KN，查表可得换算系数为0.82, 因此单根56mm钢丝绳破断拉力为117.6t。所以主索道钢丝绳总破断力：Tn=6117.6t=706t单根主索单位重量11.07kg/m，并用根数6，再加上主跨内牵引和起重钢丝绳的重量，主跨内主索单位重量取值g=57.03kg/m。单组主索最大净吊重40t，当跑车运行至主跨的跨中时，主索的张力最大，以下计算该工况下主索的各个受力值。主索的水平张力H可由下述公式计算：式中 fmax主索垂度；a两吊点间距离。主索在索鞍处的垂直分力V可由下述公式计算：因此，当跑车运行至跨中处是主索的张力Tmax可由下述公式计算因此，主索安全系数主索强度满足要求（根据JTG_TF50-2011公路桥涵施工技术规范）。主索拉应力：式中，Q荷载总重；F主索截面总面积；n跑车轮数；安全系数，满足要求。主索接触应力安全系数，满足要求。主索安装初始张力和初始垂度：根据上述最大吊装重量下的主索的线形和张力，可以逆向求出架空缆时的初始张力和空载（安装）垂度。（1）空缆架设时的主索初始张力空缆架设时的主索初始张力的水平分力H0的计算公式为：式中 钢丝绳的换算弹性模量，主索与索鞍固结，因此不考虑边跨主索长度；F所有钢丝绳的面积；Q吊装时总荷载；Q0跑车空载时的重量；G主索（包括起重绳和牵引绳）自重；Hmax主索最大水平分力。由此可以求得安装初始张力H097t，初始安装垂度12.3m。3.2.3 起重索计算起重绳选用24mm(637+1)钢丝绳每组主索的起重跑车共两个，每个跑车的定滑轮组滑轮片6片，动滑轮组滑轮片5片。最大净吊重40t，每个配重块约5t，因此每个动滑轮组受力5片动滑轮组由10根钢丝绳共同承重，起重钢丝绳活头拉力可由下式计算24mm钢丝绳破断拉力因此起重钢丝绳安全系数，满足要求。起重索接触应力安全系数，满足要求。起重索布置方式如下图 6所示。图 6 起重索布置图3.2.4 牵引索计算跑车起重量越大，离塔架越近，牵引绳的受力就越大。本工程中，牵引索的最不利工况为两吊点中心距塔架50m起吊40t拱肋节段。该工况下，跑车运行方向为上坡。为了求解该工况时牵引力的大小，需要求出两吊点中心在距塔架50m时，跑车的升角。升角可由计算机编程解得，并通过几何法验证。牵引索的总牵引力由三部分组成，如图 7所示：图 7 牵引索受力示意图（1） 跑车的运行阻力为了求主索张力普遍方程为式中， 跑车升角；P总重量；f钢丝绳与跑车间的运动阻力系数，此处取0.01；（2） 起重索运行阻力（3） 后牵引索的松弛张力式中，牵引索的换算自重荷载强度，近似取值为牵引索单位长度的重量；x 后牵引索的跨度；f后牵引索的跨中垂度，此处拟定为15m；因此牵引索的总牵引力选用钢丝绳，其破断拉力为T=41.1t，每个方向牵引力由两根钢丝绳共同承受，因此每根牵引绳的拉力。牵引绳的安全系数，满足要求。牵引索接触应力安全系数，满足要求。牵引索安装方式如图 8所示。图 8 牵引索安装方式3.2.5 扣索计算全桥共有12个悬拼节段，2个合龙节段，全桥共设12组扣索，每组扣索分别对应一个拱肋节段。每段拱肋自重约40t，设人员和机具在拱肋上作业时的所产生的施工荷载。东、西两岸及上下游扣索扣挂角度相同，因此扣索受力相同，只需分析其中一岸的扣索受力即可。由于拱肋是逐节悬拼，悬拼后一段时对前一段的扣索索力有影响，以下求出各种工况下扣索的受力值，并求得每段扣索在整个悬拼期间的最大索力。（1）工况1：段拱肋安装完成，、段拱肋未安装工况1条件下，西岸上游第I段拱肋扣索受力如图 9所示。图 9 工况1条件下扣索受力示意图 根据力矩平衡原理，在悬拼状态下， I段保持平衡需满足以下条件 解得（2）工况2：、段拱肋安装完成，段拱肋未安装工况2条件下，西岸上游第I段、第II段扣索受力如图 10所示。图 10 工况2条件下扣索受力示意图图 10中，和分别代表两组扣索的索力。在拱肋悬拼扣挂时，第I段拱肋和第II段拱肋可视为铰接，此时，和有唯一解，且点处只有轴向力没有弯矩。对于II段，根据力矩平衡原理可得代入相应数值可得，已知、和，可求得II段对I段的内力对于I段，根据力矩平衡原理可得代入相应数值可得， （3）工况3：、和段拱肋均安装完成工况3条件下，西岸上游第I段、第II段和第段扣索受力如图 11所示。图 11 工况3条件下扣索受力示意图第段平衡需满足下式：可求得，然后可求得第段对第段的作用力。同理，可求得第段和第段对第段的作用力最后，可求得第I段扣索索力各段扣索最大索力值如下表所示：表 1 各工况扣索索力值表工况第段扣索第段扣索第段扣索工况121.8t/工况236.6t30.9t/工况324.8t50.1t43.5t索力峰值36.6t50.1t43.5t由上表可知，所有工况中，工况3条件下第段扣索的索力最大，由于每组扣索由两根56mm钢丝绳组成，安全系数，满足要求3.3 塔架及塔底基础计算3.3.1塔架计算 4个塔架高度及结构基本一致，只需验证其中一个即可。图 12 塔架受力图（未标出起重、牵引和缆风对塔架的作用力）如图 12所示，在最不利工况下，塔架在垂直方向受到以下作用力： a) 主索垂直方向分力40t；b) 背索垂直方向的分力128t；c) 第段扣索的垂直分力37t；d) 第段扣索的垂直分力45t；e) 第段扣索的垂直分力24t；f) 塔架自重53t；g) 侧缆风索索力对塔架的垂直分力约30t；h) 牵引索索力对塔架的垂直分力约10t；i) 起重索索力对塔架的垂直分力约10t。塔架底部贝雷式桁架受到压力最大，其值为（1）塔架整体稳定性校核塔架断面由8片贝雷式桁架组成，每片贝雷式桁架由4根20a 槽钢组成弦杆，塔架截面如下图所示：图 13塔架截面该截面的几何参数如下表所示：与贝雷式桁架便桥或龙门吊的组装方式不同，该贝雷式桁架塔架贝雷式桁架两两相互垂直，由特制骑马螺栓和十字螺栓连接，贝雷式桁架与贝雷式桁架之间密贴配合，相互之间存在较大摩擦力，可视为一个整体。因此，贝雷塔架稳定性大大高于贝雷式桁架便桥等结构。另外，虽然贝雷式桁架销孔间隙不可避免，但该塔架的直线度优于贝雷便桥，不存在明显的挠度。塔架稳定性由长细比衡量，由上表可知，x轴向的稳定性差于y轴向，x轴向的回转半径ix=1129mm。偏于安全考虑，不计三个塔架连接梁对塔架稳定性所起的作用。单个塔架的长细比为：贝雷式桁架屈服强度345Mpa，塔架按b类截面考虑，查得稳定系数。因此，塔架许用轴压力整体稳定性满足要求。（2）塔架局部稳定性校核每节塔架由8片贝雷式桁架组成，8片贝雷式桁架共有16根弦杆。再根据可知，塔底贝雷式桁架每根弦杆受力。4m2.14m贝雷式桁架弦杆由两根20#槽钢组成，弦杆稳定系数0.78，每根20#槽钢截面积。因此弦杆许用轴力每个塔架铰接轴为4根直径100mm的插销，共8个剪切面。每个剪切面所受剪切力为剪切应力为局部稳定性满足要求3.3.2塔架基础计算两岸塔架受力相似，因此两岸塔架及塔架基础相同。塔底三角架如所图 14示。图 14 塔底三角架塔架底座受到压力 单个塔架底座与混凝土接触面积为0.4m4.6m=1.84，塔架基础表面混凝土局部压强，满足使用要求。要求塔架基础基底承载能力在200KPa以上，若达不到要求，则采用宕渣换填直至基底承载能力达到200KPa以上（公路桥涵地基与基础设计规范,宕渣承载力容许值为200KPa）。拟定钢筋砼基础底宽4.5m，顶宽1.1m，高度2m，塔架滑槽宽度0.5m，长度8m，砼扩散角40度。基底受到的压力宕渣顶许用承载力可知，满足使用要求。塔架基础截面如图 15所示。图 15 塔架基础截面塔底三角架与塔架基础的装配方式如所图 16示。图 16 塔底三角架与塔底基础的装配方式3.4 风荷载计算3.4.1塔架顺桥向风荷载及缆风索计算时取迎风面积为顺桥方向的塔架迎风面积，不计缆索的风压。塔架迎风面积按外轮廓面积乘以折减系数0.4。顺桥向塔架外廓尺寸为：宽4.53m（单个塔架），高70.3m。风力作用点在迎风面积形心上。顺桥向风力为：其中， k1风压高度变化系数； k2地形、地理条件系数； W0基本风压值，查阅公路桥涵设计通用规范中“全国各气象站台的基本风速和基本风压值”部分，基本风压W0取0.35KN/m2 风力作用点位于形心，也即塔架中部，该风力产生的倾覆力矩为：需要背索提供平衡力为：单组背索使用7条钢丝绳和2条钢丝绳，单根破断拉力各为111.7t和39.0t，因此背索安全系数 （容许）3.4.2塔架横桥向风荷载及缆风索横桥向塔架外廓尺寸为：宽2.6mm，高70.3m，小于顺桥向外廓面积，因此风荷载产生的倾覆力矩也小于顺桥向的倾覆力矩。另外，在横桥向竖直面内，塔架不是铰接的，塔架自重会产生稳定力矩，因此在横桥向，需要侧缆风提供的平衡力小于顺桥向，取。考虑到起吊物有时候需要侧拉，将侧缆风绳安全储备设置为较高值。塔架侧缆风采用8根钢丝绳，钢丝绳的破断拉力为29.4t，侧缆风与塔架夹角45每根塔架侧缆风初始拉力（预紧力）设置为5t。3.4.3单节拱肋横桥向风荷载及缆风索计算时取迎风面积为拱肋侧面积为迎风面积，拱肋侧面尺寸近似为22m1.8m。横桥向风力为：拱肋每侧分别使用2根钢丝绳作为侧缆风绳，钢丝绳的破断拉力为29.4t，侧缆风与拱肋夹角45每根拱肋侧缆风初始拉力（预紧力）设为5t。3.5 地锚计算3.5.1 主地锚计算每个塔架对应1个主地锚，全桥共4主地锚。由于地锚作为主要受力构件，是缆索吊装成败的关键，为提高地锚的安全储备，将地锚设计为桩台组合式地锚。4个主地锚受力形式及大小基本相同，只需计算其中一个主地锚即可，以东岸上游主地锚为例设计地锚尺寸。 图 17 地锚布置图当采用双拱肋吊装施工方案、第、和段已悬拼且正在吊装合龙段时，主地锚受到的作用力最大，主地锚按此最不利工况设计。该工况下东岸主地锚的受力情况如图 18所示。图 18 东岸地锚侧视图图 19 抗滑桩钢筋图其中，。地锚为桩台组合式地锚，由重力式承台和4根抗滑桩组成。承台尺寸为8m长（横桥向）8m宽（顺桥向）3m深，采用C30砼浇筑，承台自重；抗滑桩每桩长12m，直径1.2m，采用C30混凝土浇筑，采用25mm螺纹主筋，配筋18根。桩基钢筋笼伸入承台与承台形成刚性的整体，形成桩、台、土三者有利的组合共同抵抗索力的作用。以下校核该地锚尺寸是否符合要求。（1）抗滑稳定性a、承台的作用承台与基底的摩擦系数一般取0.350.5（摘自缆索起重机设计，周玉申，机械工业出版社），此处取承台基底摩阻力： 承台受到的基坑坑壁被动土压力： 由于承台埋深超过2m，属深埋式锚碇，可考虑被动土压力所起的抗滑稳定作用。取承台周围土壤的内摩擦角，在正式开挖基坑前，应取样做实验，以确定地锚处土壤的实际内摩擦角。当内摩擦角时，被动土压力其中， 地锚有效长度； 土壤容重； 承台高度。b、抗滑桩的作用根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）7.5.15， 半径的圆形截面受剪承载力可换算为矩形载面计算。换算后矩形截面宽度： ；换算后有效高度： 混凝土（C30）抗拉强度设计值：桩基螺旋箍筋（HPB235）抗拉强度设计值： 同一截面内箍筋各肢全部截面积： 沿长度方向箍筋间距：根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）7.5.4桩截面能提供的最大剪力：仅考虑承台作用时，主地锚的抗滑移稳定性再加上抗滑桩的作用时，抗滑稳定性必定大于2，因此整个地锚的抗滑稳定性是偏于安全的。 （2）上拔力安全系数a、仅考虑承台的作用，则可见，仅承台本身即可满足稳定性要求。b、仅考虑抗滑桩的作用，则单桩承受的垂直力设计值桩周摩阻力单桩自重单桩抗拔稳定性容许可见，即使不计承台的作用，仅靠抗滑桩的作用，也能满足抗拔稳定性的要求。（3）倾覆稳定性验算a、仅考虑承台的作用，则 倾覆力矩 稳定力矩 稳定系数 3.5.2 扣索地锚计算全桥共计12组扣索，每组扣索对应一个扣索地锚。由表 1可知，所有工况中，扣索索力最大值为50.1t（其中，），扣索尺寸根据此最大索力值来设计。拟定扣索地锚尺寸为4m4m3m。地锚自重。地锚顶部用16mm螺纹钢铺设钢筋网，网格尺寸为250mm250mm，地锚底部也应适当铺设钢筋，整个地锚由结构筋连为一体，以防锚杆受力时地锚断裂。以下校核该地锚尺寸是否符合要求。（1）抗滑稳定性地锚与基底的摩擦系数一般取0.350.5（摘自缆索起重机设计，周玉申，机械工业出版社），此处取a、地锚基底摩阻力： b、地锚受到的基坑坑壁被动土压力： 当内摩擦角时，被动土压力其中， 地锚有效长度； 土壤容重； 地锚高度。因此，地锚的抗滑移稳定性容许（根据公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011，下同）。 （2）上拔力安全系数 （3）倾覆稳定性验算 倾覆力矩 稳定力矩 稳定系数 3.5.3 塔架侧缆风地锚计算由于塔架只在顺桥向的竖直面转动，因此，理想状态下塔架不需要侧向力保持稳定，但是，考虑偏载和风荷载的影响，塔架两侧仍需设置侧向缆风来确保塔架的侧向稳定性。每岸的塔架分别在上下游各设置一组侧向缆风索，每组缆风索由8根钢丝绳组成（详见2.4.2节内容），每根钢丝绳预紧力5t。每组侧缆风对应的侧缆风地锚尺寸设计为4m4m2.5m。地锚自重。地锚顶部用16mm螺纹钢铺设钢筋网，网格尺寸为250mm250mm，地锚底部也应适当铺设钢筋，整个地锚由结构筋连为一体，以防锚杆受力时地锚断裂。3.5.4 拱肋侧缆风地锚计算由于扣索与主拱肋基本在同一轴线上，也即采用正扣方式悬拼，因此，扣索对拱肋所产生的侧向力基本可以不予考虑。另外，由于上下游相应的拱肋节段悬拼并调整好轴线和标高之后，便将永久横撑或临时横撑安装上，因此拱肋横向稳定所需的侧向力并不大。每个拱肋节段的两侧分别设置一组侧缆风，理想状态下拱肋不需要侧向力保持稳定，但是，考虑偏载和风荷载（2.4t）的影响，拱肋两侧仍需设置侧向缆风来确保拱肋的侧向稳定性。每个拱肋分别在上下游各设置一组侧向缆风索，每组缆风索由2根钢丝绳组成（详见2.4.2节内容），每根钢丝绳预紧力5t。每个拱肋侧缆风地锚尺寸设计为5m5m2.5m，全桥共4个。地锚自重。地锚顶部用16mm螺纹钢铺设钢筋网，网格尺寸为250mm250mm，地锚底部也应适当铺设钢筋，整个地锚由结构筋连为一体，以防锚杆受力时地锚断裂。第4章 缆索吊装系统的安装和试吊4.1 塔架基础及锚碇施工 塔架基础和锚碇施工：根据现场地质情况,换填宕渣确保地基承载力不小于200KPa后浇筑钢筋砼条形基础，缆索吊装系统锚碇及塔架基础混凝土灌注之前按要求准确埋置好各自的预埋件，并保证预埋件的埋设可靠和位置正确。 缆索吊装系统锚碇混凝土灌注之前按要求准确埋置好各自的预埋件，并保证预埋件的埋设可靠和位置正确。 塔架安装：缆索吊主塔与基础之间采用铰接，塔架拼装时塔架设置临时支撑，待塔架拼装完毕再转为铰接，塔架拼装初期汽车吊机配合。随着塔架拼装高度的增加在顶部架设特制摇头杆，通过塔底5T卷扬机提升安装单片贝雷式桁架，摇头杆随着塔架的增高而逐步升高。塔架每拼装12米高度时检查竖直度并及时调整。塔架拼装过程中及时拉缆风索确保塔架施工安全，塔架拼装完成后进行全面检查，其各项误差符合下列要求：塔顶标高：塔顶顺桥向偏移：塔顶横桥向偏移：索鞍安装：塔架拼装完毕并经检查合格后，即可安装塔顶索鞍，索鞍安装后，其弧形表面及挡板光滑，无毛刺，无棱角刃口；穿索时在索鞍与绳索接触面安装四氟板和涂黄油，以减少摩阻和保护绳索。避雷装置安装：塔架高度较高，因此必须设置避雷装置。按照级结构物避雷要求设置，接地电阻小于4。吊塔防雷装置由接闪器、引下线和接地装置等三部分组成。采用22圆钢制作接闪器，其长度为1.5m，每塔的两根立柱上分别设置一根。同时采用16圆钢外套PVC防护管作为引下线，与相应的接地装置（打入深度不小于1.5m）相连接。4.2 绳索安装2.1、缆索穿挂时须先穿挂好导索。缆索穿挂时，严防缆索坠入水中，以免被水底乱石等杂物卡住，并尽量避免受到泥土等污染。先用人工将麻绳牵从东岸牵引至西岸，再用麻绳将细钢丝绳（6.2mm）牵引至西岸，再将24mm的钢丝绳牵引至西岸，利用西岸10t卷扬机收紧24钢丝绳（此时两岸牵引绳均绕过塔顶的牵引轮并两头全部进入卷扬机）；最后利用两岸10t牵引卷扬机来回牵引56mm的主索，直至缆索安装完毕。2.2、 穿挂钢丝绳时主索下方区域禁止人员进出。2.3、 缆索吊装系统缆索系统绳索安装前设计人员及总工程师进行交底，使参加缆索吊装系统绳索安装施工人员对缆索系统的布置、技术要点、绳索种类、功能与作用、型号规格，长度及技术标准与指标等全面了解，以便正确指导现场施工及时解决现场施工中出现的问题。2.4、钢丝绳进场时附有出厂合格证和技术证明书，并对钢丝绳的种类、规格、长度数量及重等进行全面检查。同时对钢丝绳主要力学技术指标进行抽检，检验项目与要求及方法以国家技术监督局发布的GB8918-2006为准。2.5、缆索安装技术要求每组主索的6根钢丝绳应相互平行，垂度误差小于50mm；两对岸的后锚索位于同一平面内，锚扣点位置误差不大于50mm。2.6、缆索穿挂完毕组织一次全面检查，检查内容包括卷扬机，滚筒、电机及刹车是否处于良好状态；缆绳有否损伤和污染，绳索与滑车接触是否吻合；锚固点是否可靠；主索垂度及张弛程度是否一致等。检查结果做详细记录，以便及时处理和备查。4.3 跑车及吊点安装3.1、 成品跑车和吊点在运输和装卸时注意不要碰伤，运抵工地时应有出厂合格证和抽检技术证明书（含探伤合格证书）及产品使用说明书。跑车及吊点进场后组织有关人员对跑车及吊点部件进行全面检查，并做好记录，办理签证。3.2 、跑车安装时其各部尺寸符合设计要求，结构紧固，稳定可靠。同一线上的走行轮对正一致，不能出现倾斜与歪扭现象。轮槽与主索钢丝绳吻合，以保证跑车走行时既不受绳索阻挂，也不磨损钢丝绳；同时又顺畅灵活。3.3、 吊点安装时上下挂架应平行且处于水平状态，钢丝绳的绕向走绳及出头正确，绳索排列有序，无交叉扭结现象，且与轮槽相吻合，起、落灵活不相至磨擦。3.4、 跑车与吊点安装后，对轮系加注钙基润滑脂，钢丝绳子涂油。以实施保护和减少摩阻。3.5、 缆索吊装系统跑车和吊点安装完毕作全面检查，符合要求后即可进行空载走行；确认无误后即可办理验收手续。4.4 缆索系统的试吊检验吊装系统安装完成，正式吊装前，应进行系统试吊，以检验吊重能力及系统工作状态。缆索系统的试吊包括吊重的确定及重物的选择、系统观测、试验数据收集整理。4.4.1试吊前的准备工作对整套缆索系统的全面检查验收，各关键设备材料检查主要项目如下：1、卷扬机：安装布置合理、排绳顺畅、锚固牢靠、电线接驳符合安全要求、机械电器运行良好(特别是刹车系统)。2、钢丝绳(牵引、起重)：钢丝绳质量、磨损、断丝情况、转向的布置、摩擦等，穿索是否正确。3、转向滑车、索鞍、跑车、下挂转动顺畅，与钢丝索联接平顺、固定牢靠。4、塔架：螺栓的紧固、杆件安装是否正确、线形顺直、垂直度达到要求。5、缆风索：锚固牢固、钢丝绳质量、磨损、断丝情况。6、主索：主索养护、锚固、联接可靠、垂度与设计相符。7、各类地锚牢固，砼、浆砌片石质量达到设计要求。8、对试吊的物件及工具进行检查，检查起重、牵引、跑车、塔架、塔顶、索鞍、卷扬机、转向滑车等各部位运行情况，发现问题及时调整解决。9、指挥台指挥系统（通讯）、准备工作检查。10、缆索系统空载运行试验。4.4.2试吊设计方案1、根据有关技术规范规定和本桥的实际情况，按0%G70%G100%G110%G确定。2、加载程序及观测：试吊按重量分四次进行完成。（1）0%试吊空载： 0%G试吊重物，跑车空载行走完索跨全程回到起吊处。（2）70%试吊：70%G试吊重物，试吊拱肋行走完索跨全程回到起吊处放下。（3）100%试吊：100%G试吊重物，试吊拱肋行走完索跨全程回到起吊处放下。（4）110%试吊：110%G试吊重物，采用拱肋加砂包，行走至索跨跨中（最不利位置），回到起吊处将重物放下。4.4.3 试吊的目的（1）检查加载起吊后至跨中主索的垂度情况与设计是否相符。（2）观测主塔受力变形情况、塔架基础、地锚的变形数据和稳定安全情况。（3）牵引索、起重索的动作情况，跑车、滑车轮组的运转情况，卷扬机组的运行情况等。（4）测试指挥系统的调度配合能力。4.4.4试吊需要检查项目和检查方法1）主索的空索安装垂度：架设主索后，主索吊具运行至跨中，使用全站仪进行悬高测量，参照标高为塔架顶标高。2）主索的吊重最大垂度：试吊最大重量节段，两组吊具运行至跨中，使用全站仪进行悬高测量，参照标高为塔架顶标高。3）塔架垂直度和扭转角度：测量两项指标，分两个测量阶段，一是安装后塔架垂直度和扭转角度；二是每次加载后塔架垂直度和扭转角度。检查方法是：从塔架顶两侧边沿横向中轴线放下吊陀，吊陀采用圆钢自制,重量约5Kg,丈量吊陀中心与塔架铰中心的纵、横方向轴线的距离，计算出塔架两侧的纵、横方向倾斜量和扭转角度，将数据汇报指挥小组并制订出调整措施。4）塔架基础沉降量：检查两岸塔架基础的沉降量，在基础施工完成后测量基础顶面标高，记录原始数据备案，塔架及缆索安装完成后测量一次，在试吊过程中每一次荷载等级变化均需要测量基础沉降量。5) 地锚位移量：使用全站仪坐标测量，试吊前在地锚上标记控制点后,然后测量初始坐标,试吊过程中观测并记录每一次荷载等级变化时控制点坐标。并及时将变化量反馈到指挥小组。6) 塔顶结构、塔架杆件、紧固件的局部变形情况：通过目测、敲击、辨别异常声音等手段检查。7) 检查塔架顶索鞍、横移系统、牵引索、起重索、滑车轮的动作情况，跑车、下挂、卷扬机组的行走和运转速度。通过目测和计时试运行等手段检查。8) 检查缆索吊装系统设备满负荷运行时，供电系统和用电设备线路能否满足施工要求。通过电表读数和各电路的电压数据检查。9）检查通讯设备是否足够，并能保持清晰的对话。第5章 桥梁安装方案5.1桥梁总体安装顺序根据设计文件，结合本工程实际，确定本桥施工流程如下：图 20 施工流程5.2 拱肋加工本桥主拱肋系全焊钢结构，技术要求很高,我公司委托湖南宁乡万成钢构有限公司进行生产（运距75km）。根据设计图纸和现场实际情况拟定钢拱肋采取分7段进行吊装施工，全桥共14段。由于拱肋节段长达21m，如果全部在工厂制作，无法运输到现场。如果全部在现场制作，则制作质量又难以保证。因此我们准备采用如下方案：将拱肋节段再分成短节段在工厂制作，每节段加工10m左右，每节段接缝位置进行错开布设，以确保钢箱拱整体焊接质量；每段检测合格后，运输至施工现场进行加工拼装，将短节段焊接成21m的悬拼节段；然后通过两台75吨吊车将钢拱肋转运到吊装码头，利用桅杆吊转运到工程驳船上。该方案能最大限度减少现场工序，确保钢结构加工质量。拱肋加工和拱上焊接质量是本项目质量关键所在，必须由具有相应资质和成熟加工经验的钢结构加工单位完成加工并在加工场内完成预拼装、拱上施焊。在加工过程中，我们将派专业质检工程师驻钢结构加工现场，对加工质量进行全过程的严格控制，同时对工期进行监督，以确保制作质量及精度。具体工艺如下：5.2.1工厂制作场的布置钢箱拱在工厂采用分段制作，制作场地用砼硬化抄平。制作场地布置主弦杆煨弯台两座，钢管桁架拼装底胎两座（边段拱肋与中段拱肋各一座），并组装两台设计起吊重量大于最大节段吊重的场地龙门吊，龙门吊行走系统采用自行式双轨平车，起吊系统由5t电动卷扬机和滑轮组组成。5.2.2大样台测设根据设计图纸坐标换算出拱肋钢结构每节段下料尺寸，在制作场地上设置拱钢架底胎两座，地胎水平布置，按