菜园坝大桥缆索吊方案广西路桥

1、菜园坝大桥缆索吊方案（广西路 桥）重庆菜园坝长江大桥缆索吊装施工方案1. 概述无支架缆索吊装施工技术在我公司已应用多年，并在大量的桥梁建设上成功 运用，该技术具有安装精度高、受力明确、便于控制调整、材料设备简单、节省 成本、施工安全快速和可靠性高等一系列优点。重庆菜园坝长江大桥使用无支架缆索吊装施工方法，可以最大程度地减少长 江水对施工的影响，同时上部结构施工时具有快速、高效、安全、经济等优点， 应该说是本桥施工的最优方案。由于本桥吊装重量以钢桁架梁重量360t进行控制，设计总吊装能力不小于 360to缆索系统釆用0 70mm密封钢丝绳作为主索，塔架釆用钢管拼装，塔顶主索 鞍为移动式索鞍。主索

2、地锚根据两岸地质、地形采用重力式地锚和桩-重力式复 合地锚。钢箱拱肋安装釆用钢绞线斜拉扣挂工艺，两岸拱肋对称安装。2. 拱肋安装的技术工艺设计要点(1) 拱肋安装前的准备工作 检査构件的几何尺寸、焊接质量、表面防腐及预拼装情况，必须达到设计 规定。 检査按设计或施工方案确定的起吊和扣挂点结构是否满足要求。 检査主墩台的断面尺寸、预埋件位置及其他质量评定情况，并复测拱座起 拱线处高程、跨距，其允许偏差不得超过有关规定。 核对安装程序，使安装作业严格按经审核的施工组织设计进行，确保施工 有条不紊、安全稳妥地进行。 清除拱肋表面及箱内的杂物，并安装好有关测量和监控标志、仪器。 对安装施工设备系统进行

3、负荷运行试验，保证整个施工系统顺利安全运 转。(2) 主拱肋采用无支架缆索吊装、斜拉扣挂悬拼方法施工。结构件型号、 数量等均按有关规定经计算确定，缆索吊机在吊装前必须按规定进行设备试运转 和试吊。试吊过程必须认真进行施工组织设计，试吊实施过程中，要将各方面的 试吊记录认真、准确填写，以备正式吊装时参考使用。(3) 各扣索位置与吊挂的拱肋基本在同一竖直面内，扣塔架上索鞍顶面的 高程应高于拱肋扣点高程，还应进行强度和稳定性验算。(4) 拱肋接头采用先栓后焊。 各段拱肋由扣索悬挂在扣塔架上时，必须设置横向八字缆风，其布置应符 合下列规定：拱肋分段悬拼时，宜在每段端头设置风缆，上下游对称两段拱肋接 头

4、处应设临时或永久横向联接；风缆应待全孔合拢后，才可对称拆除；在河流中 设置风缆时，必须采取可靠的防护措施，防止风缆受到碰撞。拱肋安装合拢横向稳定安全系数小于4 (不考虑非线性)或小于2 (考虑非线 性影响)时，采取措施增加安全系数。双肋或多肋拱桥可先悬拼多段拱脚段至次 中段拱肋，并将两相邻拱肋用永久或临时横联联接，然后安装合拢段，合拢后松 索成拱。每段拱肋设两组或四组扣索，每肋上、下游各一组或两组，分别置于拱 肋端头上节点附近。 扣索采用1860MPaO15.2mm钢较线。吊装前计算好每段拱肋扣索力及相应 的摩阻力，确定每组扣索钢较线数量，并要求扣索安全系数M2。各段的扣点和 吊点位置原则上设

5、在桁构的节点附近。 本桥扣索钢较线下料时按扣索理论长度加上5%8%的富余值控制，一端墩 头与扣挂板相联，通过工作索吊运挂在拱箱接头预埋钢梁两端。另一端先用人工 按顺序拖拉，逐根将钢较线用夹片锚固定在扣索地锚后的锚固端横梁上，然后用 两台YC-25千斤顶对称逐根进行张拉，张拉以拱箱标高为目标函数，索力为复核 指标，从而达到调拱箱标高的目的。(5) 为保证主拱肋吊装过程中的稳定性，采用双肋对称安装施工，并及时 安设临时(或永久)横撑(联)及缆风，齐头并进。(6) 临时横向联结可根据工地现有材料情况和施工要求设置，采用直径为 0 402mm的钢管与型钢作成框架横联。结构横撑亦与拱肋吊装同时安装，以便

6、发 挥作用，减少临时横向联系的数量。(7) 缆索吊设施(塔架、缆索、地锚等)是吊装的主体设备，亦是本桥施 工成败的关键设备，安装前进行施工计算和验算，安装后仔细检査各项设施的牢 固性。而且必须进行超载试吊以检验起重设备各受力部位的工作情况，消除隐患。 施工支架进行强度和稳定性验算，地锚必须验算抗拔、抗滑和抗倾覆稳定 性。采用预应力钢绞线和高强钢丝束作扣索时，其安全系数不小于2。 拱肋稳定性验算拱肋能否整条单段或多段连续吊装合拢，决定于拱肋安装时面内和面外的稳 定性，要求拱肋安装时的稳定安全系数，考虑非线性影响时不小于2,不考虑非 线性时不小于4,若安装时稳定安全系数偏小，可釆用尽快安装肋间永久

7、横联和 增加肋间临时联系，拉设交叉缆风索等措施。 拱肋内力及变形的验算根据确定的施工方案，按实际安装的不同阶段及工况验算拱肋关键断面的内 力和变形，保证在整个安装过程中和安装完成后，拱肋的内力及变形均控制在设 计允许范围内。(8) 拱肋安装合拢需要注意下列问题 由于钢拱肋的变形受温度的影响较大，早晚伸缩量有较大的差异，因此合 拢温度应满足设计要求，控制在15920C之间。 为保证拱肋能顺利合拢，合拢时适当松索微调整拱肋标高与合拢间隙，以 保证合拢接头对接准确。 钢拱肋接头的焊接在拱肋松索前进行。 松索完成体系转换的过程，按照施工计算程序分级，依次对称，均匀进行, 并在整个过程中跟踪观测拱肋轴线

8、和标高的变化，及时调整，使成拱后的轴线、 标高满足设计要求。 松索合拢与合拢后松索对拱肋内力的影响是不同的。松索成拱，仅仅是一 个扣挂体系转换成拱式体系，其扣索对成拱后拱肋的内力不会造成影响，而合拢 后松索，除完成体系转换外，相当于在已成型的拱肋对应位置施加一个与扣索力 大小相等、方向相反的集中力，对拱肋的内力及变形均会有影响，因此施工计算 时进行了考虑，并可以成为调整、控制拱肋应力的一种方法。 拱肋的安装施工过程中，及时掌握桥址处历史气象资料和近期天气预报资 料，避开可能发生的灾害性天气，并采取必要的预防措施确保结构安全。（9）拱肋安装时，要十分重视施工安全，吊点的绑扎要牢固，要为高空作 业

9、人员提供安全绳、护栏、安全网等必要的安全措施。3. 缆索吊装系统简化计算书由于重庆长江大桥主索跨度较大，且构件吊重达360吨，若仅釆用一组缆索 系统施工时，施工十分困难，施工进度无法保障。因此经过认真仔细的分析计算, 拟采用两套吊重分别达180吨的施工索道系统，以确保该桥的施工顺利进行。为 了计算安全，拟取其中一组缆索吊装部分进行施工计算。（1）/I心恭3弐1q u u8 470 （主索）2 424 （起重索）4426 （牵引索）单位重8x28.89 = 231.12kg/m2 x 1.982 = 3.96kg/m4 x 2.768 = 11.07kg/m抗拉强度1470MPa1550MPa1

10、550MPaJjtf* 4T75145x0.88x8326.5 x 0.82 x 2456.5x0.82x4做环应刀=36220.8KN= 535.46KN= 1497.32KN均布荷载：G=gL2 =970.7KN集中荷载：r=1800KN（吊重）P2 =300KN（吊具）P3 = 95KN （起重、拖拉钢丝绳力）P = R +P2+P3 =1800+300 + 95 = 2195KN18x24.7P作用于跨中时主索受最大水平力:Hmax =g + 2P(L厂叭二=970.7 x 420 + 2x 2195（420 -10）x= 11172 kn主索最大张力:11172一 cos 18。=

11、11747 KN主索安全系数：心穿护=3.08牡34可见主索满足规范要求。主索作用在塔顶上的力:V3V4H3 II H4323viva?Hl | H?1厂20已知作用塔顶上的力和夹角函数值为：Hi=Hmax=11172KNTi=Tmax=11747KNB 1=18 , sin B 1=0.309, cos B 1=0.9514=18 , sin 4=0.309, cosB 仁0.951于是作用在塔顶上的分力Vh由下式求得V =Tmax sini =11747 x0.309 = 3630KNV =斗g = 2195； 97().7 = 1572.9KN- 2 2T2=Tisin卩2 =甞=需許0

12、.1347卩少=7.74 cosfh =0.9910H； =T7 cos p9 = 11747 x0.9910 = 11641.3KN 5=6 一卩3邛2。H3=H2t4=t3H4 =H1V4 =T4 sin 卩4 = 11747 x 0.309 = 3630KN北岸垂直力：V + V” =3630 +1582.9 = 5212.9KNH2-Hj = 116413-11172 =469.3KN南岸垂直力：V3+V4 = 3630 +1582.9 = 5212.9KNH3-H4=11641.3-11172=469.3KN塔顶最大压力 V = V + V? + V 匚作=5212.9 +400 =

13、 5612.9KN经验算，主索安全系数K=3.083满足施工规范要求从而通过计算得知主索作用于主塔顶上的垂直力V=56129KN,水平力 H=469.3KNo（2）钢桁架节段吊装时，两组索道均位于桥轴线位置两侧6米左右，此 时每组索道吊重分别180吨（桁架Q=360吨），为安全起见，取其中的一组索道 进行计算。得知一组索道作用于塔顶的垂直压力和水平作用力分别为V =52566KN和 H =4768KN。通过以上计算知，吊装钢桁架节段时，钢塔架受力最大，由于两组索道均位 于主塔顶中部，即两个塔架柱同时分担塔顶的垂直压力，因此在此工况下，钢塔 架受力较为安全。4缆索吊装系统施工本桥钢拱肋安装采用无

14、支架缆索吊装斜拉扣挂悬拼施工工艺，按设计要求 420跨21段吊装合拢（不包括SO, S20预埋节段）。拱肋安装应结合桥梁规模河流 地形及设备等条件采用适宜的吊装机具，各项机具设备和辅助结构的规格、型号、 数量等均应按有关规定经计算确定。重庆菜园坝长江大桥无支架缆索吊装系统主要由以下几个部分组成：A、主索道 主索道体系 起重体系 牵引体系B、主塔架 钢管杆件拼装门式塔架 塔顶索鞍结构 塔架风缆C、辅助工作索 工作索主索体系 起重体系 牵引体系D、锚固体系E、扣挂体系 钢绞线扣索 拱肋扣点支撑结构 扣索锚固张拉端结构F、吊装节段侧向风缆索体系重庆菜园坝长江大桥无支架缆索吊装总体布置图如下:缆索吊装

15、总体布置图(1)塔架在北岸17#、南岸18#墩墩顶位置各立主塔架一座，见重庆菜园坝长江大桥 主塔图主塔架均釆用800mm钢管拼成门式塔架。根据本桥拱肋中轴线的距离，主 塔架整体设置为对称结构。两岸主塔架宽度为54. 8m,高135。塔架采用分节段拼接安装，拼装阶段需要适当在塔架上设置塔架风缆，完成 塔架架设之后，也应根据塔架高度和受力情况设置腰风缆和塔架顶风缆，以便于 在架设过程和吊装阶段通过这些风缆调整塔架垂直度并增加塔架稳定性。两岸主 塔架顶横桥向两侧各设两道风缆，腰风缆在主塔架中部及塔顶的节点两侧呈“卜” 布置。架设工作索和主索之前，必须测量塔架垂直度并通过塔架风缆索调整塔架至最佳 状态

16、后方能进行缆索架设施工。塔架柱的计算：格构柱的nEA0 =ZAsi + pSAcii=l% i=l=34570 x4+ 3xl(). x 468084.74 x 4 a “2= 419130.8mmxlx = 0.04909d4 + 2002 x0.7854“ )x4 .=0.04909 x804 +2OO2 x 0.7854 x802)x4= 812292505.6cm4Iy=【xAsc =4x0.7854d2 = 20096cm 2L()x = L()y =130mL()y =13000=64.7， |ly 2292505.6入 x =64.7九Ox = Z8格构柱的整体承载力按下式计算:

17、N米卡他吃才=1 一 0.0575、/入米 一16 = 0.5986 = 11= 215x34570 =1058 fcAc 15 x 468084.74NO1 = fcAc(l + ve +e)=15x 468084.74 x(l + Vl .058 +1.058)= 21671.8KN格构柱的界限偏心率为：sb =0.5 +9(_=0.5 +L()5S_ =1.021 +VI .058= 0.813从而(P1 x(Pc =0.598x0.813 = 0.486N： =47mm钢丝绳为主索，设计吊重5t。(4) 缆索架设塔架拼装完成后，首先要进行塔架垂直度的调整，为调整塔架垂直度，除了 使用塔

18、架腰风缆调节之外，还需设置塔架前后风缆，塔架前风缆牵引至对面的拱 座预埋锚环，主塔架后风缆均牵引至地锚的预埋锚环上。通过设置在塔架顶前、 后风缆收紧或放松，让塔架整体受力并使较支座微转动，达到调垂直度目的。调整主塔之后开始架设牵引索、工作索。牵引索直接拖拉过河，通过塔顶并 在塔架脚滑轮转向后进入卷扬机。牵引索安装好后，将工作索牵过塔顶，安装 好工作索跑车和吊具，再将其牵引过对河主塔顶，并进入主地锚收紧固定。架设主索时单根展开并牵引过塔架顶，然后穿跑车，两组工作索同时牵引、 收紧、提升，过对河主塔架顶，进入主地锚锚梁后转向，尾索从前端槽口转出并 使用夹具收紧。最后根据计算好的架设垂度收紧并锚固，

19、主索安全系数M3.0。（5）锚固体系本桥缆索吊装地锚为重力式主地锚和桩-重复合式地锚各2个，布置于主塔后 引桥两侧，塔架缆风及吊装期间的横向缆风索地锚一般受力不大，釆用挖坑埋设 卧石地锚。重力式地锚受力计算要求:抗滑稳定安全检查系数：K1N2.0抗倾覆安全系数：K2N2.0地锚结构形式见下图:r1tT呼;| 114.LOC-65 - :二 r土鼻jAi箏，“ 1二11tCD3耳炉：Ji 力了斡怎目餐MUM .卞皐矢腹怡、彳.幺4,冃/R了少城人畝仃- rf * 6112： |:：|:；3 |:：0I tiz 上:开B、吊装方法钢拱肋节段采用驳船运输到主塔架前的起吊位置，钢拱肋装船时顺船体放 置

20、，运输船将钢拱肋运至桥位下，与定位船平行驳接。运输船定位之前，将主索 吊具放下一定距离，以吊具作为初步定位的参考点。定位船将运输船牵引，使运 输船在吊点下方顺桥向布置，接着定位船的船尾摆转方向至横桥向，与运输船垂 直成“T”形布置，然后定位船抛锚，通过调节定位船与运输船之间的连接锚索 长度，使运输船上的拱肋基本上正对拱轴线，最后运输船抛锚固定，完成定位过 程。钢拱肋定位之后，两个吊点放下，将待起吊的钢拱肋用钢丝绳捆绑，钢丝 绳与钢拱肋接触处垫上橡胶或麻布之类的柔软物，避免钢丝绳刮伤钢拱肋表面。 捆绑钢拱肋还应注意尽量使节段起吊时重心稳定，钢拱肋平稳起吊，而且始终使 对接端低于另一端。钢拱肋节段

21、起吊到一定的安全高度后，运输到拱肋对接的相应位置，同时垂 直提升（或放下）到对接接头就位，校调对接接头直至达到精度要求，再通过法 兰螺栓连接固定，同时将扣索收紧，逐步调整相对位置，调整好标髙轴线，然后 逐渐松吊点，张拉扣索，使钢拱肋逐步转换为扣挂体系，使扣挂好的钢拱肋完全 符合设计要求。（3）扣挂体系扣挂体系由每一吊装节段的钢绞线扣索、拱肋扣点支撑结构、扣索锚固横梁、 吊装节段侧向风缆索和扣索锚固张拉端结构共同组成。本桥钢拱肋扣索拟在塔架上设置张拉平台和锚固横梁进行张拉锚固，扣索均 采用Oj15. 2mm钢绞线，锚固端用P型挤压锚具，设置于吊装的钢拱肋节段端头附 近的扣点结构和塔架上锚固横梁上

22、，并使用千斤顶张拉调整索力，通过起重索的 放松和扣索千斤顶张拉收紧，实现拱肋安装由缆索起重绳垂直力到扣索钢较线扣 挂受力的转换。扣索下料长度的计算按：理论长度+富余长度=下料长度，本桥 扣索富余长度取20m30m。拱肋节段扣挂系统的受力按平面杆系结构进行计算，同时使用几种不同的电 算程序计算、复核，确保计算结果无误，并力求计算时各种边界条件尽量合理、 接近实际状况，本桥扣索力安全系数M2.0。根据扣索力结果、扣点结构的设置和扣索材料的应力等级1860MPa,确定每 节段采用的扣索钢绞线数量。每节段钢拱肋吊装前预先完成相应的扣索布置，扣索在地锚一端套上夹片锚 具，并分束摆放，不得交叉缠结，另一端

23、安装好夹片锚具和锚垫板。扣索通过卷 扬机和人工配合牵引，通过扣塔并到达拱肋，准备在拱肋就位安装后套入扣点钢 横梁进行张拉。扣索在牵引过程中注意使用排索器具整理，以免相互缠绕。钢拱肋扣索力表工况1节段2节段3节段4节段5节段6节段7节段8节段9节段10节段说 明124.65第一段安装53.6021226.49第一段端头临时横梁2t361.2743.46第二段安装89.27 It460.9945.4第二段端头临时横梁2t550.0383.1760.3889.44 lt+HC 1/2= 100.44 It643.1370.5692.7460.8第四段安装77.481742.9370.3692.016

24、3.94第四段端头临时横梁2t835.2161.3574.7199.7275.16第五段安装74.99193561.0774.529&4979.17第五段端头临时横梁2t1025.094&5762.046&99119.9121.276.718t+HC2/2=87.7181111&6340.5552.5760.1192.5153.591.58第七段安装58.2651121&4340.352.359.6292.76150.297.87第七段端头临时横梁2t1311.783242.9847.1481.94116.9106.6137.5第八段安装58.298（1411.5231.6842.6146.7

25、880.92117.9100.9146.9第八段端头临时横梁2t152.1920.0729.331.1555.99108.514.96218.1189.966.903t+HC2/2=77.903t161.9719.792&9930.7155.7210716.24212.3199.6第九段端头临时横梁2t17-1.4515.524.1924.1650.7387.4526.77144.228&246.09第十段安装29.709118-1.8115.0623.723.550.1385.7626.99139.1291.555.4拱顶段安装23.8481/8通过以上扣索力表中可选择每节段的最大受力配置扣

26、索数量。扣索数量按照（取10条）（取10条） （馭2条） （耽2条） （取16条） （他）条） （脫4条） （恥8条） （恥6条） （聊条）余数进1,单数进1,取双数的原则。配索如下:第1节段第2节段第3节段第4节段第5节段第6节段第7节段第8节段第9节段第10节段60.99x1.2 0 . n= 10 =8483.17x1.2 m 咕 1()92.74x1.2 M | n3=jo = 111 门 99.72x1.2 n4 = - W =12119.9x1.2 “ . i】5= = 14.4153.5x1.2 1Q A n6=- T(r=18-4106.6 x 1.2 1O q n7 =q=

27、12821&1X1.2n8 =币一=26.2291.5x1.2 x=()=35“55.4x1.2 从n10 = 6安置在钢箱拱肋上的扣点结构由焊接钢板和型钢横梁构成，扣点结构固定座 端面为钢板，钢板上设有与型钢横梁栓接的螺栓孔。扣索与扣点结构固定座端面 垂直。扣挂点钢横梁梁由两根槽钢组成，中间3cm5cm空隙，扣索钢绞线从空隙穿 过，套上夹片锚具锚固于钢横梁的锚垫板上，见下图。扣挂点结构图扣索牵引进入塔架上张拉平台锚固在钢横梁上，并根据施工各工况的需要进行张拉。张拉平台和锚固端钢横梁见下图:锚固端钢横梁张拉平台拱肋安装阶段，各扣挂节段适当设置横向侧风缆，主要作用是增加吊装拱肋 的横向稳定性，并

28、起到左右约束拱肋和左右调控拱轴线的作用。横向侧风缆在拱肋上、下游对称设置，可直接捆绑在拱肋上，但要在捆绑处 支垫枕木或其它柔软织物保护。(4) 拱肋轴线、标高的调节拱肋轴线、标高是吊装拱肋的控制指标，是一个复杂的控制过程。在整个吊 装过程中，测量技术人员进行跟踪观测，使用扣挂系统调整标高和横向侧风缆对 轴线进行调整。风缆的锚固端与手拉葫芦连接，并通过手拉葫芦进行调控拱肋轴 线。扣索调整是为了使拱肋标高符合设计要求，调整方法：吊装第一段，扣索收 紧并张拉，使张拉力等于第一段扣索力计算结果，吊装第二段之前，根据第二段 对第一段的作用力计算第一段的预抬量。预抬量计算方法：扣索调整量的目标函 数是安装

29、的标高，以实际张拉力与计算值为校核进行计算。经计算、校核后进行 第一段扣索的张拉、收紧并到达预抬标高。用同样方法吊装其它节段。扣索收紧、张拉的同时，测量小组对整个过程进行跟踪观测，以检验计算结 果是否符合实际情况，并将观测数据反馈到指挥台，使吊装节段准确、快速完成 对接就位。(5) 钢拱肋接头处理钢拱肋就位后，逐步调整相对位置，调整好标高轴线，进行对接试拼，检查 拱肋的间隙和错边情况。一般对接的间隙要求控制在3mm左右，错边量小于0.2 倍壁厚。钢拱肋由于制作时的焊接收缩和温度影响，可能存在钢拱肋接头的间隙问 题。这个问题的处理方法一般在钢拱肋制作时就要考虑，即以合拢温度15209 换算钢拱架制作在不同季节和时段因温度变化产生的线膨胀或收缩值，同时也应 实测了解对接焊缝收缩情况，来调整安装大段的长度。拱肋接头形式均要满足设计以及焊接工艺评定的要求。本桥大段接头焊接方 法拟采用二氧化碳气体