港口双层钢桁架连续梁主桥建造技术

1、龙华港双层钢桁架连续梁主桥 建造技术汇 报 内 容一、工程概况及建造范围 二、主桥主要技术参数及特点 三、主桥主要建造难点 四、主桥建造总体思路 五、主桥建造过程中的关键技术 六、主桥现场施工情况简介 七、结束语一、工程概况及建造范围1.1 工程概况龙华港桥是丰溪路（规划滨江路龙水南路）道路新建工程2标中 的桥梁段，位于新规划的上海徐汇区沿江公共开放空间内，它跨越龙 华港，与上海世博园浦东园区隔江相望，是集交通和景观功能于一体 的一座桥梁。桥梁为南北走向，与黄浦江西岸线近乎平行，由主桥和 南北侧引桥组成，全桥长345M。主桥跨径组合：82.5+82.5=165M（双层钢桁架连续梁钢桥）北侧引桥

2、跨径组合：3*30=90M 南侧引桥跨径组合：3*30=90M(预应力混凝土连续箱梁） (预应力混凝土连续箱梁）龙华港桥地理位置图主桥立面图主桥桥面平面图主桥标准段剖面图主桥中墩剖面图主桥边墩剖面图主桥采用全焊接板桁结合形 式，现阶段上层桥面为双向4车 道+人行通道+观光平台共计宽25 米，下层桥面为人行通道净宽为 12.613.6米。主桥钢材采用Q345qD,板厚最 大50mm,钢桁架节点区域部分材 料厚度方向应满足z25性能。主 桥整体投钢量约3700吨。（含观 光平台、人行通道、防撞栏杆等 附件）本工程主要参建单位： 设计施工总承包上海市政工程设计研究总院 钢结构专业分包中船江南重工股份

3、有限公司 钢结构现场安装中交三航局兴安基公司钢结构专业分包施工范围： 主要包括主桥材料采购、主桥安装分段的建造和整体预拼装、主桥的涂装、主桥安装分段的运输到现场、施工过程中按国家相关标准进 行的检测和实验以及现场安装完成后分段大接头的焊接等工作。1.2 施工范围二 主桥主要技术参数及特点2.1 钢桁架梁 钢桁架梁形式选用的是三角桁，线条简洁，节点处相交杆件少，外形能够满足景观效果且符合现代桁架桥梁的发展趋势。主桥两榀钢桁架与桥梁竖曲线平面呈15角 布置，主桥横断面为倒梯形。钢桁架标准节间距设计为11M, 中间平段桁高为7.0M,中间支座处 10.4M,边支座处7.8M，之间圆弧过渡。钢桁架上下

4、弦杆皆为箱型，腹杆截面有工字型、王字型和箱型三 种。桁架节点采用整体节点板形式，节点处桁架腹板采用厚3550mm且 具有Z25性能的钢板，以减少焊接变形和焊接残余应力的影响。2.2 桥面体系上、下层桥面体系采用钢正交异性板和横梁体系，有效增加了钢 桁架平面内的刚度和材料连接的差异性问题。上层桥面板厚14mm,纵 向采用8mmU型加劲,间距600mm。上层桥面沿路脊线向两侧各设有2% 的横坡。下层桥面板厚为10mm，采用10mm扁钢加劲,间距300mm,不 设横坡。上弦杆截面图下弦杆截面图腹杆截面图典型钢桁架节点弧段的节段节头节尾两点标高按竖曲线数值，中间直线连接，把桥梁的 圆弧转化为直线节段，

5、方便了主桥钢结构的加工制作。三 主桥主要加工建造难点1.主桥的空间结构复杂，设计院的施工图纸是通过数学参数表和空间坐 标来表达主桥各分部的空间关系和构件的尺寸。如何在建造周期紧张的 情况下消化、理解、校核并应用这些数据是建造过程中的主要难点。2.主桥为全焊接形式，焊接节点形式多，焊缝质量要求高。如何在建造 过程中保证焊接质量，控制好焊接变形等不利因素对主桥建造精度的影 响是建造过程中的又一难点。3.主桥安装分段的立体建造和整体预拼装是难点之一。4.建造完成的主桥分段体积大、重量重，如何吊运装船和绑扎固定也是 难点之一。整个主桥在设计图上沿桥长方向划分为15个节段，位于桥梁竖曲线圆四 主桥建造的

6、总体思路4.1 现场吊装方案 根据设计院、安装单位和我司共同协商并经专家评审后确定方案，主桥将分成5个分段进行吊装（长度方向分为5段，宽度方向不分段），现场采用1100吨大型浮吊依次进行主桥安装。主桥安装分段划分图4.2 主桥建造总体思路：主桥的建造先分解成以下几个分部分别进行：钢桁架、上层桥面、下层 桥面和独立构件。在车间内先进行不同分部的平面分段（如上、下桥面分 段、钢桁架平面分段）和独立构件的制作（如中横梁、两榀钢桁架间的连 系横梁以及下层桥面与中横梁的连接立柱等），然后在外场装焊平台进行 主桥安装分段的立体建造和主桥的整体预拼装，最后将整体预拼装检验合 格的主桥拆分、装船并驳运至现场进

7、行安装。4.2.1钢桁架建造思路4.2.2主桥桥面分段建造思路4.2.3 主桥安装分段建造和整体预拼装思路上层桥面桥宽方向建造划分图5 主桥建造过程中的关键技术5.1计算机建模校核主桥空间尺寸技术 主桥的计算机建模包括平面建模和三维建模。平面建模钢桁架上弦节点图钢桁架上弦节点参数表节段名称1212345612121112131421222324S8(N8)90.705589.294590.762589.237589.306989.060189.180389.180287.052692.947444.947642.811376.183776.183776.184276.183386.985086

8、.985086.991186.9786S7(N7)90.702589.297590.759389.240789.303789.060489.184489.184287.065292.934845.486742.152876.183476.183476.183976.183086.985186.985186.991486.9791S6(N6)90.612789.387390.662389.337789.403389.170889.289089.288987.440392.559745.749942.753476.174476.174476.174876.174186.988786.988786.

9、993986.9837S5(N5)90.483189.516990.522289.477889.551789.326189.439689.439687.982092.018045.547943.390876.163676.163676.163976.163386.993086.993086.996986.9891S4(N4)90.353589.646590.382189.617989.701189.478089.590189.590188.523591.476545.282943.713876.155376.155376.155576.155186.996286.996286.999186.9

10、934S3(N3)90.223989.776190.242089.758089.851489.629589.740589.740589.064990.935144.967443.978376.149676.149676.149776.149586.998586.998587.000386.9967S2(N2)90.094389.905790.101989.898189.924889.779589.890789.890789.606390.393760.672444.193176.146476.146476.146576.146486.999786.999787.000586.9995a11a1

11、2a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44a12a22a32a42S8(N8)20262155289793620142155289794919192155289710431907215528971056S7(N7)20452162296794120332162296795319392162296710471926216229671060S6(N6)20462128298894820352128298895919532128298810411942212829881052S5(N5)20272111301095920182111301096819542

12、111301010321945211130101041S4(N4)20062108302097019992108302097619522108302010241946210830201030S3(N3)19832109302898119792109302898519492109302810151945210930281019S2(N2)190510443035992190310443035994189010443035100618891044303510081125112511251125b1b2c1c2Lh1h2h3h4S8(N8)609149243004801111015358236073

13、5613587S7(N7)6146486830048011110143575361535553594S6(N6)6102490930038008110113572360835513588S5(N5)6058494830028005110073574360135543580S4(N4)6042496230018003110043578359735573576S3(N3)6030497130008001110013582359435613573S2(N2)6023497730008000110003576359135553570e1e2e3e4f1f2f3g1g2g3g4g5g6g7g8g9g10

14、g11g12S8(N8)1231235286821803189968519877122115121517785541828574191812871880S7(N7)16416449773817801930S6(N6)19719743865017691902S5(N5)20020043058217781872S4(N4)2002004455551789185868119687002060121717725631806570187612601839S3(N3)1951954695391802184668519866972044121517775541827569186412531828S2(N2)

15、9599592877611202183617136942031557186212361810平面建模的作用通过对钢桁架的二维建模，我们能够把整榀桁架的上、下弦节点单元 图和腹杆图等形成完整的钢桁架平面图，从而使得各节点单元和腹杆的构 造关系一目了然。建模的过程既是对设计院通过精确数学计算得出的参数 数值的校核又是一次钢桁架虚拟的平面预拼装的过程，为以后的钢桁架实 物建造提供可靠的数字依据。二维建模后的钢桁架及对应尺寸图三维建模主桥的三维建模必须与已确定的施工工艺相结合，如主桥的安装分段 接头的位置，主桥桥面分段与钢桁架的接头位置、形式等，建模的过程中 须充分考虑这些工艺因素，以免以后的工作反复

16、。三维建模可先从主桥的 纵、横骨架开始，先由基本的点、线建立主桥的基本框架，后依次按钢桁 架、桁架联系构件、下层、上层桥面直至建立完整的主桥模型。主桥框架轴线及分段位置线图主桥标准节段三维模型图为保证主桥三维立体模型的精确，在建模时尽可能从基本数据出发，尽可能 少利用设计院通过数学方法计算得出各部套施工图中的二维数据，而是充分理解 设计院蓝图中各类数据的起源，由最基本的状态开始进行建模，以求与施工图互 相校对。三维模型建立后我们可以很快得到主桥任何部位、任何状态下的坐标数 据，为获得主桥安装分段的立体建造、主桥的整体预拼装所需的建造和检测数据 打下了坚实的基础。5.2大型整体节点板式桁架节点的

17、制作和主桥焊接变形控制技术主桥结构中两榀纵向的变截面钢桁架的制作加工是本工程技术和质量 上控制的重点。而大型整体节点板式的桁架节点又是钢桁架制作加工中的 难点。装焊完成的典型钢桁架节点图5.2.1 整体节点板式的桁架节点单元的制作桁架整体节点板拼焊钢桁架节点单元装焊流程5.2.2主桥焊接变形控制技术 钢结构的焊接变形是影响钢结构建造精度的主要因素。在借鉴以往多项重大钢结构工程的焊接经验的基础上，针对本工程主桥的首制分段制作进行焊接工艺研究，同时根据首制段的实际构件变形的测量，调整焊接工 艺的各项参数形成适用于本工程主桥焊接施工工艺。焊接变形主要有以下几种：纵向收缩和横向收缩；角变形；弯曲变 形

18、；波浪变形；扭曲变形等。影响焊接变形的主要因素：（一）焊接加热量的影响 焊接线能量；焊接方法；焊接尺寸和焊接位置等。（二）结构刚度的影响 构件的尺寸和形状；胎夹具的影响和装配焊接顺序。建造中控制焊接变形的主要措施：（一）原材料上控制 钢板材料焊接材料（二）设置合理的焊接工艺参数（三）采用适当的工艺方法 反变形法和刚性固定法的应用。（四）采用合理的装配和焊接顺序（五）其它措施 如对施工图纸中的焊接坡口做合理的优化；在焊接长焊缝时应从中间向两端施焊并采用分段退焊法及多人对称焊接法同时运用；根据首制分段的 测量结果在零件切割、加工时预留焊接收缩余量、采用焊前预热及焊后保温 缓冷措施 。5.3主桥安装

19、分段的建造和主桥整体预拼装技术 主桥安装分段的建造在外场的重型装焊平台上进行，平台上有一台150T和100T的门座式起重机配合主桥分段的建造吊装工作。外场主桥分段建造平面布置和吊车图5.3.1主桥整体预拼装胎架的设置 主桥的安装分段的建造采用正造的方法，安装分段的建造和主桥的整体预拼装都在整体预拼装胎架上进行。预拼装胎架必须根据结构实体情况，进行坐标转换，然后根据转换的坐标设置胎架，整体预拼装胎架搭设 长度约165M,桥宽方向每榀主桥钢桁架下弦杆底部设置一列。胎架的高度随 桁架下弦杆的线形变化，以主桥中墩下弦杆最低处为基准点作为胎架高度 的最低点（约1450mm）。胎架的间距应对应下弦杆箱梁内

20、的横隔板的间 距。胎架主要材料为20#槽钢、14mm钢板及100*100*10角钢等，胎架间应连 接牢固。整体建造胎架布置图整体建造胎架实景图5.3.2 主桥安装分段的建造和整体预拼装主桥最终在装焊平台上建造成5个现场安装分段。安装分段之间除与中间段相连的两个 分段单边留有100mm加工余量外其余分段车间内都不留余量（整体预拼装胎架搭设时在此两 接头处水平拉开300mm间距）。余量待整桥建造和预拼装完毕，检验测量并和现场测量数据 相互校核后切割多余量。主桥分段的建造由主桥的中墩向两边墩依次进行，建造的过程其实 也是主桥预拼装的过程。主桥安装分段建造的流程示意如下：a. 组装汽车侧钢桁架平面分段

21、b. 组装对应轨道侧钢桁架平面分段c. 组装下层桥面分段d. 组装上层桥面中间分段e. 组装上层桥面边跨分段5.4 主桥安装分段的吊运装船及固定绑扎技术5.4.1吊运装船及运输设备的选择根据对主桥5个安装分段的外形尺寸和重量进行分析，主桥安装分段的装船和运 输采用一台1300T大型浮吊和3条运输甲板驳船来完成。主桥安装分段外形尺寸及重量统计表：主桥安装分段参数表分段编号长（米）宽（米）高（米）分段重量（吨）北二段25.6259.3465北一段49.9258.4821中间段34.02510.6665南二段44.0257.8735南一段30.8259.1534(1) 浮吊的选择及特性 装船用的浮吊

22、选用稳强3号（1300T），主要性能参数：船体参数：载重曲线：负荷状态：船长94米型宽30米型深6.5米吃水4.0米总吨位4842吨净吨位1452吨(2)运输驳船的型号及性能 主桥5个安装分段的运输将采用以下3条甲板驳进行驳运，除驳船外驳1#运输1个安装分段外其余两条驳船各运输两个分段。驳船的型号及性能见下 表：驳船性能参数表船 名种 类吃水 主尺度 （长*宽*深）负 载（吨）重任502甲板驳3.8476.2*23.16*5.0850003600DWT甲板驳2.475.6*30*4.23600外驳1#甲板驳1.575*30*2.830005.4.2安装分段吊耳的设置主桥分段的吊运装船采用1300T浮吊的主钩（双钩）进行抬吊，每个主桥分 段上桥面设置8个吊耳，吊耳位置根据主桥分段的重心位置尽量对称布置，吊耳主 板（厚度取35mm,Q345钢材）顺桥向设置对应主桥钢桁架的腹板位置，吊耳主板两 端各设置横向加劲板一块（厚度取20mm,Q345钢材），吊耳主板两侧各设环形加强 腹板一块（厚度取20mm,Q345钢材）。以分段最重的主桥北一段为例，吊耳结构及 布置如下：吊耳加工过程中工艺关键点：（1） 吊耳设置位置应对应桥面安装分段的硬档，如吊耳主板对应主桥钢桁架的 腹板，吊耳横向加劲板对应主桥桥面下应设置加劲板确保传力。（2）吊耳吊环孔原则上应采用