长寿长江大桥钢梁架设及关键技术研究论文幻灯片

1、2002五公司技术交流会 渝怀线渝怀线长寿长江大桥长寿长江大桥项目经理部项目经理部 2002五公司技术交流会发发表表人人 ：李李德德坤坤 【摘要】【摘要】长寿长江大桥钢梁悬拼跨度达长寿长江大桥钢梁悬拼跨度达192米，位居国内首位。同时由于地形等因素的米，位居国内首位。同时由于地形等因素的影响，使得施工困难很大。中铁大桥局集团影响，使得施工困难很大。中铁大桥局集团五公司积极开展科技攻关，解决了一系列的五公司积极开展科技攻关，解决了一系列的关键技术问题，制订了一套先进的施工方案。关键技术问题，制订了一套先进的施工方案。本文简要地介绍了该方案的相关要点及关键本文简要地介绍了该方案的相关要点及关键技术

2、研究技术研究 。【关键词】【关键词】钢梁架设钢梁架设 方案方案 国内首位国内首位 困难困难 科技攻关科技攻关 2002五公司技术交流会1 1、工程概述、工程概述 长寿长江特大桥是新建铁路渝怀线上跨越长江的一座特大桥，位长寿长江特大桥是新建铁路渝怀线上跨越长江的一座特大桥，位于长寿县境内，中心里程为于长寿县境内，中心里程为DK89+623DK89+623，桥跨布置为，桥跨布置为2x24m+32x24m+332m32m预预应力混凝土简支梁应力混凝土简支梁+(144+2+(144+2192+144)m192+144)m下承式连续钢梁下承式连续钢梁+2+232m32m预应预应力混凝土简支梁。桥梁全长力

3、混凝土简支梁。桥梁全长898.36m898.36m，位于曲线及直线平坡上，桥高，位于曲线及直线平坡上，桥高95m95m，按复线要求一次建成。，按复线要求一次建成。 钢梁主桁桁式采用有竖杆三角形桁式，桁高钢梁主桁桁式采用有竖杆三角形桁式，桁高18m18m，桁宽，桁宽12m12m，节间，节间长度长度12m12m，在中间支点处设有下加劲桁，支点处加高。主桁弦杆在工，在中间支点处设有下加劲桁，支点处加高。主桁弦杆在工厂制造时与节点板焊成整体，安装时与相邻弦杆在节点外用高强度螺厂制造时与节点板焊成整体，安装时与相邻弦杆在节点外用高强度螺栓拼接。主桁上下弦杆及中间支点加劲弦杆均采用箱形截面。斜杆根栓拼接。

4、主桁上下弦杆及中间支点加劲弦杆均采用箱形截面。斜杆根据受力需要分为箱形截面及据受力需要分为箱形截面及H H型截面两种情况。竖杆主要为型截面两种情况。竖杆主要为H H型截面。型截面。 钢梁架设采用从南岸（怀化岸）钢梁架设采用从南岸（怀化岸）9#9#墩往北岸墩往北岸5#5#墩方向单头架设的墩方向单头架设的方案进行。钢梁架设工期（含桥面系施工）仅一年。方案进行。钢梁架设工期（含桥面系施工）仅一年。长寿长江特大桥为渝怀线重点控制工程，工期紧长寿长江特大桥为渝怀线重点控制工程，工期紧, ,技术复杂技术复杂, ,关系到全关系到全线铺架总工期。全桥施工由中铁大桥局集团五公司承担，七公司及桥线铺架总工期。全桥

5、施工由中铁大桥局集团五公司承担，七公司及桥机厂承担钢梁制造任务，施工监测委托桥科院进行。机厂承担钢梁制造任务，施工监测委托桥科院进行。2002五公司技术交流会2施工特点及难点施工特点及难点 (1)(1)桥位两侧施工场地狭窄，地形高差大，桥位两侧施工场地狭窄，地形高差大，主桥钢梁的进场、预拼及存放较困难主桥钢梁的进场、预拼及存放较困难, ,施工施工场地难于布置。场地难于布置。 (2) (2) 第一孔钢梁采用临时支墩半伸臂拼装，临时支墩受力大（竖第一孔钢梁采用临时支墩半伸臂拼装，临时支墩受力大（竖向设计荷载超过向设计荷载超过10001000吨吨/ /桁），且离地面较高，其中桁），且离地面较高，其中

6、3 3、4#4#临时临时支墩总高超过支墩总高超过6060米，自由长度大，还存在抗洪问题米，自由长度大，还存在抗洪问题, ,规模庞大，规模庞大，设计难度大。同时，由于地形陡峭、高差大，更增加了支墩设计难度大。同时，由于地形陡峭、高差大，更增加了支墩的施工难度；的施工难度； 2002五公司技术交流会长寿长江大桥钢梁最大悬拼跨度长寿长江大桥钢梁最大悬拼跨度达达192192米，为国内第一，米，为国内第一，其架设施工主要有以下难点其架设施工主要有以下难点: :(3)(3)架设第二孔钢梁时，为保证抗倾覆系数，需在架设第二孔钢梁时，为保证抗倾覆系数，需在9#9#墩后方拼装墩后方拼装6060米平衡梁。由于南岸

7、无条件设置平衡梁，如此庞大的压重量米平衡梁。由于南岸无条件设置平衡梁，如此庞大的压重量实施起来又几乎不可能，借鉴芜湖长江大桥的成功经验，采用实施起来又几乎不可能，借鉴芜湖长江大桥的成功经验，采用了后锚系统来代替压重这一新工艺，是全桥钢梁安全架设的了后锚系统来代替压重这一新工艺，是全桥钢梁安全架设的“生命线生命线”，施工需严格保证其施工质量。，施工需严格保证其施工质量。 （4 4）第）第2 2、3 3孔钢梁需辅以单层吊索塔架进行架设，吊索塔架高孔钢梁需辅以单层吊索塔架进行架设，吊索塔架高达达6060米，吊索水平距离达米，吊索水平距离达108108米，横桥向跨度仅米，横桥向跨度仅1212米，索力达

8、米，索力达13501350吨吨/ /桁，各项设计参数均创国内记录，设计及施工难度大。桁，各项设计参数均创国内记录，设计及施工难度大。 2002五公司技术交流会（5 5）悬拼跨度达）悬拼跨度达192192米，梁端变形也大，计算挠度达米，梁端变形也大，计算挠度达2.52.5米，给米，给墩顶布置及顶落梁施工带来了困难。由于宽跨比小，对钢梁架墩顶布置及顶落梁施工带来了困难。由于宽跨比小，对钢梁架设的横向稳定也带来了不利影响。设的横向稳定也带来了不利影响。 （6 6）主桁桁式为带竖杆三角形，在支点处还设有加劲弦，节点）主桁桁式为带竖杆三角形，在支点处还设有加劲弦，节点交汇较多，部分杆件拼装时需强行闭合，

9、安装困难。交汇较多，部分杆件拼装时需强行闭合，安装困难。 2002五公司技术交流会3.1 钢梁架设方案钢梁架设方案 3施工方案及总体布置施工方案及总体布置 第一孔钢梁采用临时支墩半伸臂拼装，从第二孔钢梁开第一孔钢梁采用临时支墩半伸臂拼装，从第二孔钢梁开始，采用全伸臂拼装，其中二、三孔钢梁由于跨度较大始，采用全伸臂拼装，其中二、三孔钢梁由于跨度较大(192(192米），需借助单层吊索塔架辅助进行拼装。米），需借助单层吊索塔架辅助进行拼装。 首先在首先在9#9#墩与墩与11#11#台之间搭设栈桥以便运输钢梁，在台之间搭设栈桥以便运输钢梁，在9#9#墩墩与与8#8#墩间拼装墩间拼装4 4个临时支墩在

10、膺架上拼装及半悬臂拼装安装个临时支墩在膺架上拼装及半悬臂拼装安装架设架设144m144m跨钢梁（第一孔），再将单层吊索塔架移至跨钢梁（第一孔），再将单层吊索塔架移至8#8#墩顶墩顶处，悬臂安装处，悬臂安装7#7#与与8#8#墩之间墩之间192m192m跨钢梁（需设置预应力后锚跨钢梁（需设置预应力后锚装置）。接着将单层吊索塔架移至装置）。接着将单层吊索塔架移至7#7#墩顶处，悬臂拼装墩顶处，悬臂拼装7#7#与与6#6#墩之间墩之间192m192m跨钢梁，然后悬臂拼装跨钢梁，然后悬臂拼装6#6#与与5#5#墩之间墩之间144m144m跨钢跨钢梁（不使用吊索塔架），吊索塔架退至梁（不使用吊索塔架），

11、吊索塔架退至9#9#墩附近拆除。墩附近拆除。 2002五公司技术交流会附图一：附图一： 2002五公司技术交流会图图3.2场地布置场地布置 南岸预拼场设置在怀化岸南岸预拼场设置在怀化岸11#11#台后，面积约台后，面积约64006400m m2 2左右，左右，设置预拼台座和存放台座，预拼场配备设置预拼台座和存放台座，预拼场配备40t40t龙门吊机龙门吊机2 2台、汽台、汽车吊车吊1 1台。由于施工场地较小，仅能存放台。由于施工场地较小，仅能存放5 5孔钢梁。孔钢梁。 钢桁梁杆件由水运至南岸（怀化岸）栈桥码头后，由钢桁梁杆件由水运至南岸（怀化岸）栈桥码头后，由CWQ50/16CWQ50/16型码

12、头吊机起吊，放置于下栈桥运梁平车上，然后型码头吊机起吊，放置于下栈桥运梁平车上，然后经过直、曲线轨道运至经过直、曲线轨道运至9#9#墩处钢梁提升站下，再由提升站墩处钢梁提升站下，再由提升站QLY50/16QLY50/16型吊机起吊至上栈桥运梁平车上，再运至预拼场预型吊机起吊至上栈桥运梁平车上，再运至预拼场预拼。钢梁预拼好后，用运梁平车通过上栈桥及钢梁上运梁道拼。钢梁预拼好后，用运梁平车通过上栈桥及钢梁上运梁道运输至架设点架设。具体布置见附图一：钢梁架设场地布置运输至架设点架设。具体布置见附图一：钢梁架设场地布置图。图。 钢梁第钢梁第1 1、2 2个节间利用个节间利用9#9#墩处钢梁提升站吊机安

13、装，然墩处钢梁提升站吊机安装，然后在其上安装另一台可走行后在其上安装另一台可走行QLY50/16QLY50/16型架梁吊机进行钢梁拼型架梁吊机进行钢梁拼装。吊索塔架拼装用装。吊索塔架拼装用ZSC5012ZSC5012型吊机完成。具体布置见附图型吊机完成。具体布置见附图二：钢梁安装桥上主要大型设备布置图。二：钢梁安装桥上主要大型设备布置图。 2002五公司技术交流会4关键技术研究关键技术研究 4.1 施工监控施工监控 4.1.1 施工监控的必要性施工监控的必要性 主桥钢梁具有悬拼跨度大，宽跨比小，安装应力水平高，主桥钢梁具有悬拼跨度大，宽跨比小，安装应力水平高，挠度大等特点，在施工过程中又辅以临

14、时支墩（单桁受力挠度大等特点，在施工过程中又辅以临时支墩（单桁受力达达1300t1300t）、吊索塔架（塔高）、吊索塔架（塔高60m60m，索力达，索力达1350t/1350t/桁）、临桁）、临时后锚系统（拉力达时后锚系统（拉力达1000t/1000t/桁）等关键设备，构成了全桥桁）等关键设备，构成了全桥钢梁架设的三条生命线钢梁架设的三条生命线, ,另外钢梁安装产生的内应力直接影另外钢梁安装产生的内应力直接影响到成桥后结构受力。为了安全、优质地架设钢梁，非常响到成桥后结构受力。为了安全、优质地架设钢梁，非常有必要在施工过程中对主体结构钢梁及上述辅助结构实施有必要在施工过程中对主体结构钢梁及上述

15、辅助结构实施有效的监测、控制，掌握其在拼装过程中的使用情况及安有效的监测、控制，掌握其在拼装过程中的使用情况及安全度，确保万无一失。全度，确保万无一失。 2002五公司技术交流会4.1.2 施工监控的内容施工监控的内容 ( (1) 1) 施工控制计算；施工控制计算；(2) (2) 钢梁杆件应力测试；钢梁杆件应力测试；(3) (3) 位移测量；位移测量；(4) (4) 后锚索索力测试；后锚索索力测试；(5) (5) 吊索塔架索力测试；吊索塔架索力测试；(6) (6) 临时支墩监测。临时支墩监测。2002五公司技术交流会4.1.3 施工控制计算施工控制计算 本桥施工控制计算利用西南交大编制的本桥施

16、工控制计算利用西南交大编制的“桥梁结构分析桥梁结构分析系统系统”（简称（简称BSASBSAS）程序进行。程序具备考虑结构自重）程序进行。程序具备考虑结构自重、公铁路活载、温度变化、支座位移、施工临时荷载等、公铁路活载、温度变化、支座位移、施工临时荷载等常规功能，并能自动生成结构简图及恒载内力、位移图常规功能，并能自动生成结构简图及恒载内力、位移图，输出各施工阶段和运营阶段的恒载内力和支点反力、，输出各施工阶段和运营阶段的恒载内力和支点反力、位移等。对斜拉索，程序自动处理为轴向受力单元，并位移等。对斜拉索，程序自动处理为轴向受力单元，并按按ErnstErnst公式对弹性横量进折减，以计入拉索几何

17、非线公式对弹性横量进折减，以计入拉索几何非线性的影响。性的影响。计算时依照杆件截面特性，将全桥离散成计算时依照杆件截面特性，将全桥离散成274274个单元，个单元，建立平面模型。按照施工顺序的进行，进行前进分析，建立平面模型。按照施工顺序的进行，进行前进分析，计算出每一阶段的结构状态（几何状态、内力状态），计算出每一阶段的结构状态（几何状态、内力状态），并与实测值进行比较，分析偏差产生的原因，修正计算并与实测值进行比较，分析偏差产生的原因，修正计算参数，为下一阶段的施工提出更为准确的计算结果。参数，为下一阶段的施工提出更为准确的计算结果。 2002五公司技术交流会4.1.4 监测方法监测方法

18、钢梁安装杆件的应力监测采用瑞士产的手持式应变仪，钢梁安装杆件的应力监测采用瑞士产的手持式应变仪，每一测试断面布置八个测点，其中温度补偿两测点，中每一测试断面布置八个测点，其中温度补偿两测点，中性轴两个测点，上下缘对称于中性轴布置四个测点。性轴两个测点，上下缘对称于中性轴布置四个测点。吊索塔架索力监测采用频谱分析法，利用紧固在缆索上吊索塔架索力监测采用频谱分析法，利用紧固在缆索上的高灵敏度传感器，拾取索在环境振动激励下的自振动的高灵敏度传感器，拾取索在环境振动激励下的自振动信号，经过滤波、放大、谱分析，得出缆索的自振频率信号，经过滤波、放大、谱分析，得出缆索的自振频率，根据自振频率与索力的关系，

19、确定索力。，根据自振频率与索力的关系，确定索力。 后锚索力监测采用锚下安装压力环的方法，通过环行测后锚索力监测采用锚下安装压力环的方法，通过环行测力测力计获取可靠的索力值。力测力计获取可靠的索力值。钢梁安装位移监测和临时支墩监测均采用全站仪和水准钢梁安装位移监测和临时支墩监测均采用全站仪和水准仪。钢梁安装主要监测挠度、中线、水平位移等；临时仪。钢梁安装主要监测挠度、中线、水平位移等；临时支墩监测支架变形、下沉量等。支墩监测支架变形、下沉量等。2002五公司技术交流会4.2.1 设计特点设计特点 本桥临时支墩规模庞大，国内罕见。其设计主要有以下特点本桥临时支墩规模庞大，国内罕见。其设计主要有以下

20、特点: :(1)(1) 承受荷载大。其中承受荷载大。其中3 3、4#4#支墩单桁设计反力均超过支墩单桁设计反力均超过10001000t t；(2)(2) 自由度高。自由度高。3 3、4#4#支墩总高度均超过支墩总高度均超过6060米，稳定问题十分突出米，稳定问题十分突出；(3)(3) 同一支墩上、下游侧支腿高低不一，受力不均。最大高差达同一支墩上、下游侧支腿高低不一，受力不均。最大高差达1010米；米；(4) (4) 施工难度大。施工难度大。1 1、2 2、3#3#支墩基础位于陡坡上，如果采用爆破法支墩基础位于陡坡上，如果采用爆破法施工将损坏岩石的整体性施工将损坏岩石的整体性, ,同时周围还有

21、长寿区重点文物保护建筑同时周围还有长寿区重点文物保护建筑- -龙王庙和民房，因此严禁放炮龙王庙和民房，因此严禁放炮, ,仅能人工开挖，工作量巨大。仅能人工开挖，工作量巨大。(5)(5) 支墩顶部布置复杂。由于支点反力大，需设置强大的分配梁体支墩顶部布置复杂。由于支点反力大，需设置强大的分配梁体系才能将巨大的集中力均匀地传到各个柱脚上。此外还要考虑起顶系才能将巨大的集中力均匀地传到各个柱脚上。此外还要考虑起顶千斤顶的布置；千斤顶的布置；4#4#支墩位于水中，存在抗洪问题。支墩位于水中，存在抗洪问题。 4.2 大型临时支墩设计大型临时支墩设计 2002五公司技术交流会4.2.2 技术措施技术措施

22、根据现场实际地形地质情况及各临时支墩的设计反力，除根据现场实际地形地质情况及各临时支墩的设计反力，除3#3#支墩支墩采用挖孔桩基础、支架为钢管柱外，其余采用挖孔桩基础、支架为钢管柱外，其余3 3个支墩均采用扩大基础个支墩均采用扩大基础、万能杆件支架。、万能杆件支架。1 1、2 2、3 3支墩之间设支墩之间设2 2道万能杆件平联。道万能杆件平联。支架顶均设有分配梁、钢垫块等，为了调节钢梁架设过程中的节支架顶均设有分配梁、钢垫块等，为了调节钢梁架设过程中的节点高程，在点高程，在3 3、4#4#支墩上每桁下还布置了支墩上每桁下还布置了4 4台台500500吨千斤顶。吨千斤顶。本桥采用万能杆件及钢管柱

23、两种常备构件作材料，因地制宜，设本桥采用万能杆件及钢管柱两种常备构件作材料，因地制宜，设计出计出4 4个临时支墩。既满足了受力要求，又利于安装及拆除，减小个临时支墩。既满足了受力要求，又利于安装及拆除，减小了投入，创造了一定的效益。了投入，创造了一定的效益。2002五公司技术交流会 长寿长江大桥架梁用吊索塔架是一台庞大的专用设备，长寿长江大桥架梁用吊索塔架是一台庞大的专用设备，它受力它受力 大、精度高、结构复杂。塔架各项设计参数均创国大、精度高、结构复杂。塔架各项设计参数均创国内之最内之最, ,主要技术指标如下主要技术指标如下: : 4.3 吊索塔架设计吊索塔架设计 计算高度吊索距支点水平距离

24、吊索索力吊索倾角吊索初张力横桥向跨度顺桥向跨度60米108米1350吨/桁29.055650吨/桁12米17.6米2002五公司技术交流会吊索塔架高吊索塔架高60m60m，为钢梁跨度，为钢梁跨度192m192m的的1/3.21/3.2，与斜拉桥相比高度较，与斜拉桥相比高度较大。吊索塔架由三部分组成：主结构，即中心立柱、支承座及垫大。吊索塔架由三部分组成：主结构，即中心立柱、支承座及垫座；张拉系统，即吊索、锚箱、塔顶拉板、钢梁节点拉板；辅助座；张拉系统，即吊索、锚箱、塔顶拉板、钢梁节点拉板；辅助结构，即主、副万能杆件系统和走行机构。结构，即主、副万能杆件系统和走行机构。中心立柱的横截面为中心立柱

25、的横截面为6 6根焊接根焊接H H形钢及连接缀杆组成的格构式压杆形钢及连接缀杆组成的格构式压杆，缀杆采用万能杆件。主结构各部分之间均采用精制螺栓连接，缀杆采用万能杆件。主结构各部分之间均采用精制螺栓连接，万能杆件部分采用粗制螺栓连接。万能杆件部分采用粗制螺栓连接。吊索塔架共用了吊索塔架共用了4 4组拉缆：前方组拉缆：前方2 2组和后方组和后方2 2组。每组拉缆受力为组。每组拉缆受力为1350t1350t，由，由6 6根吊索组成。每根吊索均含根吊索组成。每根吊索均含77高强钢丝（高强钢丝（b b=1670MPa=1670MPa）9191根，设计索力根，设计索力225t225t。吊索采用。吊索采用

26、PESM7-91PESM7-91型冷铸型冷铸锚具，吊索两端均为该型的张拉端锚具。吊索索长计算按斜拉索锚具，吊索两端均为该型的张拉端锚具。吊索索长计算按斜拉索的长度计算公式进行计算，需考虑拉索弹性伸长、垂曲及钢梁架的长度计算公式进行计算，需考虑拉索弹性伸长、垂曲及钢梁架设坡度、挠度等因素的影响。吊索上端通过上锚箱与塔顶顶部拉设坡度、挠度等因素的影响。吊索上端通过上锚箱与塔顶顶部拉板销接板销接, ,下端通过下锚箱与钢梁节点拉板销接。下端通过下锚箱与钢梁节点拉板销接。万能杆件系统与中心立柱连接组成完整的吊索塔架结构，同时也万能杆件系统与中心立柱连接组成完整的吊索塔架结构，同时也与走行结构结合，成为可走行的吊索塔架结构。走行机构分与走行结构结合，成为可走行的吊索塔架结构。走行机构分4 4个个支点，由车轮、轮箱、分配梁和主梁四部分组成，为套箱结构，支点，由车轮、轮箱、分配梁和主梁四部分组成，为套箱结构，车轮直径车轮直径700mm700mm，轮压设计值为，轮压设计值为25t25t，整台吊索塔架走行重量按，整