整体吊装偏心钢箱梁拱桥的吊装方案研究

1、整体吊装偏心钢箱梁拱桥的吊装方案研究江 苏 省 交 通 工 程 集 团 有 限 公 司JIANGSU PROVINGIALTRANPORTATION ENGINEERING GROUP CO.,LTD一、选择课题 新阜宁大桥改造工程是在老桥两侧分别傍宽新建一座桥梁，主桥位置新老桥间距1.5米，成桥钢结构处于偏心状态。 由于新桥位置距老桥间距仅1.5米，施工难度很大，县政府工期要求紧，在封航时间受限制、国内尚无对独肋偏心拱梁组合结构桥成功吊装案例的情况下，小组成员通过讨论，提出“整体吊装偏心钢箱梁拱桥的研究”课题。 1、问题的提出1、问题的提出一、选择课题 结构长60.8米，中间部位拱肋高出桥面

2、10米。正桥桥面宽度7.00米，其中跨中8.40m，整个构件重达290吨，且整个结构处于偏心状态。 图1 桥梁三维有限元模型图2 桥梁效果图2、钢箱梁桥吊装分析统计表桥梁结构形式独肋拱梁偏心组合结构国内尚没有此结构无吊装案例可循对称拱梁组合结构此结构较为常见有成功吊装案例 河道等级等级低不通航封航时间不受限制等级高通航封航时间受限制一、选择课题 3、选择课题 小组通过头脑风暴法，提出以下两个课题： 选择课题 1 分部吊装偏心钢箱梁拱桥的研究 选择课题 2 整体吊装偏心钢箱梁拱桥的研究 选择课题一、选择课题 4、课题分析、评估、选择 序号选择课题分 析评 估选定课题可实施性经济性适用范围操作便利

3、性综合得分1分部吊装偏心钢箱梁桥的研究1.先在桥位处拼装支架，分部吊装系杆、中横梁、拱肋、桥面板，拼装成整体，拆除支架。2.河道占用时间约1个月，水上拼装、焊接作业难度大。3.水上拼装支架搭设、拆除需30万元。4.适用于河道通航要求低，封航时间不受限制。5.分部吊装吨位轻，吊装易操作。1分3分3分3分10分不选2整体吊装偏心钢箱梁桥的研究1.在岸边搭设支架，整个钢结构拼装成桥梁，整体吊装就位。2.河道占用时间3小时，岸上拼装焊接易操作。3.岸上支架搭设、拆除需15万元。4.适用于河道等级高，封航时间受限制河。5.整体吊装吨位重，吊装难度大。5分5分3分3分16分选定一、选择课题 5、确定课题整

4、体吊装偏心钢箱梁拱桥的研究一、选择课题 目标值偏心钢箱梁拱桥整体吊装时间3h。 课题目标一次性完成偏心钢箱梁拱桥的吊装 。一、设定课题目标 二、提出各种方案并确定最佳方案 1、 小组通过头脑风暴法，针对整体吊装偏心钢箱梁拱桥的课题提出了各种方案，并用亲和图归纳整理：整体吊装方案系杆二上增加荷载系杆及拉索的承载力足够大偏心结构变平衡结构整体平衡吊装整体偏心吊装浮吊具备多个吊钩整体结构稳定拱肋及系杆二增设多吊点在受力范围之内项 目技术特点经济性工期对其他工序的影响安 全结论 方案一整体平衡吊装方案在没有拱肋的系杆二上增加配重块，平衡整个结构，使整个结构处于平衡状态。1、2台200t浮吊的租金共计8

5、0万元。2、人工、材料费6万元。共计：86万元。1、浮吊就位试吊0.5小时。2、起吊行走2小时。3、落梁、调梁1小时。没有影响。需要在系杆二处增加配重63.8吨。超过系杆二及斜拉索的受力范围。1、施工成本底。2、浮吊行走稳定。3、不安全。结论：不采用方案二整体偏心吊装方案 1、在钢结构端横梁部设置主吊点。2、在主拱顶部、系杆2 上增设分吊点。3、采用多吊点的方式来稳定整个结构。1、浮吊的租金共计110万元元。2、人工、材料费3万元。共计113万元。1、浮吊就位试吊0.5小时。2、起吊行走1.5小时。3、落梁、调梁1小时。没有影响。整个结构稳定，在受力范围之内，安全。1、费用偏高。2、工期满足要

6、求3、安全、稳定性好。结论：采用。、整体平衡吊装与整体偏心吊装的比较二、提出各种方案并确定最佳方案 方案一：整体平衡吊装方案二、提出各种方案并确定最佳方案 本桥为人行桥，配重块较重超过系杆二及斜拉索的受力范围。可能造成系杆二的严重变形或者拉索的断裂。 二、提出各种方案并确定最佳方案 、小组成员讨论把整体偏心吊装方案分为以下两个方案进行分析：整体偏心吊装浮吊必须具备多个吊钩浮吊行走协调性好拱肋及系杆二增设多吊点二台浮吊整体抗倾覆性差中间浮吊需要2个吊钩浮吊行走协调性不好拱肋及系杆二增设多吊点三台浮吊整体抗倾覆性好 两台浮吊行走协调性好、费用低，浮吊行走时倾覆风险较大。 方案一、两台浮吊整体偏心吊

7、装方案 二、提出各种方案并确定最佳方案 能解决方案一的抗倾覆风险，安全、时间短，对航道影响小，现场设备租用费用略偏高。 方案三、三台浮吊整体偏心吊装方案 二、提出各种方案并确定最佳方案 整体偏心吊装的两种方案对比分析项 目技术特点经济性工期对其他工序的影响安 全结论整体偏心吊装方案方案二两台浮吊整体偏心吊装方案1、在钢结构端横梁部设置主吊点。2、在主拱顶部、系杆2 上增设分吊点。3、浮吊具备大小2个吊钩，大吊钩负责承重、小吊钩负责稳固。4、两台浮吊直接起吊安装。1、2台200t浮吊的租金共计80万元。2、人工、材料费3万元。共计83万元。1、浮吊就位试吊0.5小时。2、起吊行走2小时。3、落梁

8、、调梁1小时。没有影响。1、大小吊钩的受力状况不稳定。2、浮吊行走的协调性好。3、整体结构有倾覆的风险。1、施工成本低，工期不满足要求。2、浮吊行走稳定。3、整个偏心结构的倾覆风险较大。结论：不采用方案三三台浮吊整体偏心吊装方案1、两端部和中间设置吊点。三台浮吊起吊安装。2、中间浮吊被动受力，稳定整个结构。3、船舶动力采取以一船为主，三船协作操作的方式，中间浮吊随航。1、分别采用200t、160t和80t三台浮吊租金约110万元。2、人工、材料费3万元。共计：113万元1、浮吊就位试吊0.5小时。2、起吊行走1小时。3、落梁、调梁0.5小时。没有影响。1、中间浮吊被动受力，稳定整个结构，防止倾

9、覆。2、船舶行走一致性难度大。1、费用偏高。2、工期满足要求3、安全、稳定性好。结论：采用。二、提出各种方案并确定最佳方案 二、提出各种方案并确定最佳方案 三台浮吊整体偏心吊装方案作为可行方案。 、确定最佳方案5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题（1）三台浮吊承重分配二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题二、提出各种方案并确定最佳方案 项目方案选择特点分析结论浮吊承重分配 中间浮吊被动受力1、需要在拱顶、系杆2中间设置吊点。2、系杆1中间不设置吊点。两端部以大浮吊起重索直接承重，中间浮吊被动受力，调整拱肋的垂直度，稳固整个结构。 该方案需要多吊点，中间浮吊

10、具备两个吊钩。结论：可行。 中间浮吊主动承重1、需要在系杆1、系杆2中间设置吊点。系杆及拱肋属于受压构件，中间起吊风险大。拱肋倾覆不易控制。偏心结构容易倾覆，系杆拱肋结构不安全。结论：不可行。中间浮吊被动受力浮吊承重分配中间浮吊主动承重整个结构稳固、平稳 拱肋、系杆结构不安全二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题（2）、系杆二及拱肋的挠度控制二、提出各种方案并确定最佳方案 项目方案选择特点分析结论系杆及拱肋挠度的控制跨中增设临时支撑1、支座位置设置2吊点。端部两浮吊正常起吊用。2、跨中设置4个吊点，两道纵向八字千斤索连接

11、。3、系杆2与拱肋之间设置临时支撑。系杆2与拱肋是采用柔性拉索连接设置临时刚性支撑解决了系杆2的挠度。该方案需要在吊装前，增加双拼I36b工字钢临时支撑的焊接。劳动强度不大，需要汽车吊配合。结论：构件安全。不增设临时支撑1、支座位置设置2吊点。端部两浮吊正常起吊用。 2、跨中设置4个吊点，两道纵向八字千斤索连接。系杆2与拱肋中间缺少刚性连接，系杆2及拱肋受向上的拉力系杆2与拱肋变形较大。结论：构件变形大。二、提出各种方案并确定最佳方案 设置临时支撑系杆及拱肋的挠度控制不增设临时支撑系杆及拱肋挠度小系杆及拱肋变形较大二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题(3)、

12、浮吊行走的协调性控制二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题项目方案选择特 点分析结论行走的协调性控制三台浮吊并排连成整体1、三台浮吊通过软牵引连成整体。2、每台浮吊设置分指挥各1名，3台浮吊设置总指挥1名。浮吊连成整体后，一台浮吊行走，其它浮吊跟着随行。该方案安全，利于统一指挥。三台浮吊不连成整体三台浮吊直接通过吊具和构件连接，浮吊之间不连接。1、一台浮吊行走，不能带动其它浮吊不行走。2、指挥时需要同时指挥3台浮吊。该方案行走时不利于统一指挥。二、提出各种方案并确定最佳方案 二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题浮吊连成整体浮

13、吊行走的协调性控制浮吊不连成整体便于统一指挥不便于统一指挥二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题（4）、构件的垂直度控制项目方案选择特点分析结论构件的垂直度控制中间浮吊2吊钩起吊1、中间浮吊采用大小两个吊钩起吊。2、千斤索上设置一个滑轮与起重钩连接。1、一吊钩控制拱肋的扭转。2、另外一吊钩保持负荷的均衡。需增加负荷能力为32T的滑轮。安全。中间浮吊1吊钩起吊直接单吊钩连接1、单吊钩的均衡性难控制风险大。二、提出各种方案并确定最佳方案 二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题中间浮吊勾起吊构件的垂直度中间浮吊1勾起吊调整起重索保持

14、垂直 不能保持垂直5、局部应力过大的控制二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题项目方案选择特点分析结论局部应力过大的控制分步骤卸载1、先将一端浮吊就位并卸载1/2；2、中间浮吊完全卸载；3、再将另一端浮吊完全卸载。4、起始端浮吊完全卸载。横梁与系杆连接处得焊缝受力较小。 安全。直接卸载1、一端浮吊完全卸载2、中间浮吊完全卸载。3、另一端浮吊完全卸载。横梁与系杆连接处得焊缝受力较大。操作方便，快捷。有风险。二、提出各种方案并确定最佳方案 二、提出各种方案并确定最佳方案 5、方案实施过程中必须研究解决的主要问题直接卸载局部应力过大的控制分步骤卸载局部应力较大局部应

15、力较小二、提出各种方案并确定最佳方案 最佳方案框图浮吊承重分配多台浮吊整体吊装 应力控制中间浮吊被动受力 分步骤卸载 挠度控制 设置临时支撑统一协调性控制三台浮吊连成整体 垂直度控制中间浮吊2吊钩起吊 对 策 表三、制定对策表 序号关键控制点对 策目 标措 施地点完成时间负责人1流程设计1、制定整体吊装工艺流程1、流程清晰、可操作，员工100%掌握1、制定整体吊装工艺流程。2、制作起吊、行走、就位流程图。3、组织员工学习流程，掌握流程。办公室施工前张永峰2吊装设备的选取1、选取吊装索具的2、选取浮吊1、配备247mm 钢丝绳。2、配备直径10.2cm以上的 卡环卸扣。3、租赁一台200吨位的浮

16、吊一台，160吨位的浮吊一台，80吨位的浮吊一台。1、购买钢丝绳及卸扣。2、市场调研租赁浮吊。市场施工前陈宝凤 对策表三、制定对策表 序号关键控制点对 策目 标措 施地点完成时间负责人3起吊合理布局起吊点：1、两侧浮吊直接采用钢丝绳捆绑系杆上；中间浮吊吊在拱的顶部，稳固整个结构。2、系杆2与拱肋上设置吊点及临时支撑防止上挠。1、挠度控制在18mm内。2、倾覆角度小于5度。1吊点布置：一吊、三吊支座位置设置4吊点。2二吊在5#、7#吊杆对应的系杆2及拱肋位置设置4个吊点，设置两道纵向八字千斤索；3、与拱肋之间设置临时支撑。施工现场 2011年11月张永峰整合三台浮吊1、浮吊之间距离控制在2 米内

17、。2、前地锚100%牵引浮吊1、三台浮吊通过软牵引连成整体，锁定好压水箱的连接。2、将三台浮吊与前地锚连接。施工现场2011年11月陈宝凤 对策表三、制定对策表 序号关键控制点对 策目 标措 施地点完成时间负责人3起吊起吊过程控制：吊装能力匹配。吊装中对构件外观保护。建立统一指挥流程。1浮吊仰角控制在60度。2、起吊高度控制支座以上0.2米以内，一吊与三吊起吊高差控制在0.1米内。3、油漆受损面控制在 0.1%范围内。4、起吊指挥统一、口令统一。1、吊装前对设备进行检查。2、调节好仰角，杜绝起重臂碰系杆3。3、包裹缆绳。4、建立指挥组织和指挥长、统一指挥口令。5、试吊。施工现场2011年11月

18、陈宝凤序号关键控制点对 策目 标措 施地点完成时间负责人4行走1、控制一吊、三吊与地锚间受力，控制前行速度与平衡度。2、控制浮吊准确定位1、行走速度控制在10 米/分内。2、一吊与三吊行走距控制在2米内。二吊行走速度与一吊、三吊一致。3二吊钢丝绳上的滑轮自动控制一吊和三吊间受力平衡。4、二吊主吊钩控制系杆和拱肋受力，控制构件倾覆角度小于5度5、浮吊准确停放就位点。1、卷扬机点牵引浮吊。2、将三台浮吊与后地锚连接。3、行走指挥。施工现 场施工时陈宝凤 对策表三、制定对策表 序号关键控制点对 策目 标措 施地点完成时间负责人5落梁就位桥梁构件分步骤卸载，整体落座。1、构件一次性整体准确定位。2、构

19、件落位距离控制在0.1-0.15米范围内。3、构件一次性落位。1、对准支座与梁体限位线2、一吊就位并卸载1/2；3、二吊完全卸载。4、三浮吊全部荷载卸载。5、一吊完全卸载。施工现场施工时黄宝霖陈涛 对策表三、制定对策表 六、按对策表实施：实施一、流程设计观测结果反馈信息反馈收集资料方案可行性研究起吊方案拟定吊装完成观测成果整理试吊行走参数、流程调整浮吊起吊行走（一）、整体吊装工艺流程实施一、流程设计（二）、浮吊起吊、行走、就位流程图1实施一、流程设计（二）、浮吊起吊、行走、就位流程图2实施一、流程设计（二）、浮吊起吊、行走、就位流程图3实施一、流程设计（二）、浮吊起吊、行走、就位流程图4 1、

20、钢丝绳选取 吊重290t钢丝绳强度计算（起吊点4个，用4根钢丝绳吊装） 根据钢丝绳允许拉力计算公式S=P/K 钢丝绳作吊索使用安全系数K=5 钢丝绳允许拉力S=290t/4=72.5KN 计算钢丝绳破断拉力PSK=7255=3625KN 查钢丝绳技术表选用以下标准的钢丝绳： 绳637（股1+6+12+18），抗拉强度1870MPa，直径247mm的钢丝绳 实施一、吊装设备的选取 （一）、索具的选取 2、卡环卸扣的选取 考虑起吊钢管拱肋单体重量在290t，由4根起重钢丝绳吊起，进行计算。 Fg=G/4cos=290KN/4cos60=362.5KN 根据卸扣的允许荷载公式 Fk3.5d2 250

21、3.5 d2 d10.2cm 即取销子为10.2cm以上的卸扣作为吊装联结使用。实施一、吊装设备的选取 （一）、索具的选取 （二）、浮吊选取实施一、吊装设备的选取 项 目规 格 起重臂及桅杆尺寸(米)起重能力（吨）数量（台）备注1#浮吊46.8*25.61601全套，工作自航 锚缆定位变幅调距3#浮吊40*20.62001自航 锚缆定位变幅调距2#浮吊39.0*19.0801自航 锚缆定位变幅调距180KW拖轮1拖浮吊进场、现场拖运23T小舢板3抛锚、收缆另外：起重设备应急备件、钢丝绳、蔴绳充分准备（略）（二）、浮吊选取实施一、吊装设备的选取 1#浮吊 （二）、浮吊选取实施一、吊装设备的选取

22、2#浮吊 （二）、浮吊选取实施一、吊装设备的选取 3#浮吊 （1）、吊点的设置 分别在系杆一、二端部向内1米处各设置一个吊点，直接采用钢丝绳捆绑，供1#160t浮吊及3#200t浮吊双钩施吊。 2#浮吊在跨中设置吊点。设置于5、7#吊杆横梁位置L1=25=10m，在5、7#吊杆横梁位1、2#系杆设置两道纵向八字千斤索；设4个吊环。千斤索的间距L1=17.65(1-20.207) =10.34m。实施三、起吊（一）、合理布置起吊点实施三、起吊（一）、合理布置起吊点 实施三、起吊（一）、合理布置起吊点吊点验算 FA=1100KN FC=1100KN FB=800KN端横梁：h=112cm b=15

23、0cmI=1/12bh3=17561600cm4W=1/6bh2=313600cm3Qmax=0.37549.3430.4=562.476KN Mmax=0.0749.3430.430.4=3191.8KNmM/W=10.18 MPa=145 MPamax=145/(112150)=8.6 MPa =85MPa（查桥梁施工计算手册支架容许应力表）经验算满足要求（2）、临时支撑设置 在设置的千斤索上设置一个滑轮与起重钩连接。在拱及系杆2对应2#浮吊起吊处设置双拼I36b工字钢临时支撑。 实施三、起吊（一）、合理布置起吊点实施效果检查：经检查，各吊点位置设置准确，临时支撑稳固。避免了因中间吊点少而

24、引起的不稳定，无临时支撑造成的挠度大等。 （1）、三台浮吊连成整体 三台浮吊通过软牵引连成整体，锁定好压水箱的连接。 浮吊的地锚设置稳固。 浮吊与地锚之间通过钢丝绳连接，1#、3#浮吊上设置的卷扬机控制钢丝绳的牵引。（2）、浮吊与吊点连接 两端部浮吊分别为200t和160t，采用钢丝绳直接捆绑系杆1、系杆2，利用20m长两根钢丝绳（637）把端部两吊点连成一起，直接用浮吊的吊钩起吊。中间浮吊拱肋顶部两吊点采用一根钢丝绳（637）连成整体，钢丝绳上设置滑轮与起重副钩连接，系杆2上的两吊点同样与浮吊的主吊钩连接。实施三、起吊（二）、整合三台浮吊 效果检查：各连接部位连接牢固。（1）、测量水深，防止

25、浮吊负重搁浅。（2）、解除钢结构与支架的所有连接。（3）、浮吊仰角控制在60。浮吊与构件连接牢固。（4）、系杆上支座中心线引伸到梁体上、支座实际中心线延长到盖梁的端部。（5）、 航道管制。（6）、吊点处钢丝绳采用麻袋、土工布包裹。（7）、设备检查试机。（8）、通讯畅通。（9）、天气晴朗、风速在3级以下。实施三、起吊（三）、起吊过程控制1、起吊前准备 效果检查：前期各项准备工作到位，适宜吊装。 2#浮吊不直接参与起吊。1#、3#浮吊试吊前，2#浮吊不受力。1#、3#浮吊同时起吊。实施三、起吊（三）、起吊过程控制2、试吊效果检查：钢构件脱离支架0.5-2mm。吊装能力匹配成功。 （1）、起吊 1#

26、、3#浮吊同时起吊，2#浮吊主要是起稳定的作用，不主动受力，防止拱的倾斜被动的受力。 根据两端部的垂尺测量情况及时调整1#、3#浮吊的左右起重索的行程来保持桥梁的平整、垂直度。 根据侧向的垂尺垂尺测量情况及时调整2#浮吊的左右起重索的行程来保持桥梁的平整、垂直度。 实施三、起吊（三）、起吊过程控制3、正式起吊效果检查：浮吊预设角度满足要求，钢丝绳及卸扣满足要求。两端部高差在.m以内。实施效果检查：经检查，起重高度、挠度、在合格范围内。 实施三、起吊（三）、起吊过程控制3、正式起吊（2）、起吊高度 1#、3#浮吊同时调整起重索的行程，提升构件高度。 采取低速航行浮运，两端大浮吊以揽船索点式牵引为主，船舶动力采取以一船为主，三船协作操作的方式，中间3#浮吊随航的办法。初步到位后先将后锚揽落地并安装锚揽钢丝绳，采取调整锚揽力度，达到垂直安装位的上空，准备落梁就位。 实施