港口双层钢桁架连续梁主桥钢结构设计

龙华港双双层钢桁桁架连续续梁主桥桥建造造技术汇报内容一、工程程概况及及建造范范围二二、主桥桥主要技技术参数数及特点点三、、主桥主主要建造造难点四四、主主桥建造造总体思思路五五、主桥桥建造过过程中的的关键技技术六六、主桥桥现场施施工情况况简介七七、结结束语一、工程程概况及及建造范范围1.1工程概况况龙华港桥桥是丰溪溪路（规规划滨江江路～龙龙水南路路）道路路新建工工程2标标中的的桥梁段段，位于于新规划划的上海海徐汇区区沿江公公共开放放空间内内，它跨跨越龙华华港，，与上海海世博园园浦东园园区隔江江相望，，是集交交通和景景观功能能于一体体的一一座桥梁梁。桥梁梁为南北北走向，，与黄浦浦江西岸岸线近乎乎平行，，由主桥桥和南北侧引引桥组成成，全桥桥长345M。。主桥跨径径组合：：82.5+82.5=165M（（双层钢钢桁架连连续梁钢钢桥）北侧引桥桥跨径组组合：3*30=90M南南侧引桥桥跨径组组合：3*30=90M(预应力力混凝土土连续箱箱梁）(预应应力混凝凝土连续续箱梁））龙华港桥桥地理位位置图主桥立面图主桥桥面平面面图主桥标准段剖剖面图主桥中墩剖面面图主桥边墩剖面面图主桥采用全焊焊接板桁结合合形式，现阶段上上层桥面为双双向4车道+人行通道道+观光平台台共计宽25米，下层桥面面为人行通道道净宽为12.6~13.6米。。主桥钢材采用用Q345qD,板厚最最大50mm,钢桁架架节点区域部部分材料厚度方向应应满足z25性能。主桥整体投钢量量约3700吨。（含观观光平台、人行行通道、防撞撞栏杆等附附件）本工程主要参参建单位：设计施工总承承包——上海市政工程程设计研究总总院钢结构专业分分包——中船江南重工工股份有限公公司钢结构现场安安装——中交三航局兴兴安基公司钢结构专业分分包施工范围围：主要包包括主桥材料料采购、主桥桥安装分段的的建造和整体体预拼装、主主桥的涂装、主主桥安装分段段的运输到现现场、施工过过程中按国家家相关标准进进行的检测测和实验以及及现场安装完完成后分段大大接头的焊接接等工作。1.2施工范围二主桥主要技术术参数及特点点2.1钢桁架梁钢钢桁架梁形式式选用的是三三角桁，线条条简洁，节点点处相交杆件件少，外形能够满足景景观效果且符符合现代桁架架桥梁的发展展趋势。主桥桥两榀钢桁架架与桥梁竖曲线线平面呈15°角布置，主桥横横断面为倒梯梯形。钢桁架标准节节间距设计为为11M,中间平段桁高为7.0M,中间间支座处10.4M,边支座处7.8M，之之间圆弧过渡渡。钢桁架上下弦弦杆皆为箱型型，腹杆截面面有工字型、、王字型和箱箱型三种。桁架节点点采用整体节节点板形式，，节点处桁架架腹板采用厚厚35~50mm且具有Z25性性能的钢板，，以减少焊接接变形和焊接接残余应力的的影响。2.2桥面体系上、下层桥面面体系采用钢钢正交异性板板和横梁体系系，有效增加加了钢桁架平面内的的刚度和材料料连接的差异异性问题。上上层桥面板厚厚14mm,纵向采用8mmU型加劲,间距600mm。上层层桥面沿路脊脊线向两侧各各设有2%的横坡。下层层桥面板厚为为10mm，，采用10mm扁钢加劲劲,间距300mm,不不设横坡。上弦杆截面图图下弦杆截面图图腹杆截面图典型钢桁架节节点弧段的节段节节头节尾两点点标高按竖曲曲线数值，中中间直线连接接，把桥梁的的圆弧转化化为直线节段段，方便了主主桥钢结构的的加工制作。。三主桥主要加工工建造难点1.主桥的空空间结构复杂杂，设计院的的施工图纸是是通过数学参参数表和空间间坐标来表表达主桥各分分部的空间关关系和构件的的尺寸。如何何在建造周期期紧张的情情况下消化、、理解、校核核并应用这些些数据是建造造过程中的主主要难点。2.主桥为全全焊接形式，，焊接节点形形式多，焊缝缝质量要求高高。如何在建建造过程中中保证焊接质质量，控制好好焊接变形等等不利因素对对主桥建造精精度的影响响是建造过程程中的又一难难点。3.主桥安装装分段的立体体建造和整体体预拼装是难难点之一。4.建造完成成的主桥分段段体积大、重重量重，如何何吊运装船和和绑扎固定也也是难点之之一。整个主桥在设设计图上沿桥桥长方向划分分为15个节节段，位于桥桥梁竖曲线圆圆四主桥建造的总总体思路4.1现场吊装方案案根据设计计院、安装单单位和我司共共同协商并经经专家评审后后确定方案，，主桥将分成5个个分段进行吊吊装（长度方向分为5段，，宽度方向不不分段），现现场采用1100吨大型浮吊吊依次进行主主桥安装。主桥安装分段段划分图4.2主桥建造总体体思路：主桥的建造先先分解成以下下几个分部分分别进行：钢钢桁架、上层层桥面、下层层桥面和独独立构件。在在车间内先进进行不同分部的平面面分段（如上上、下桥面分分段、钢桁桁架平面分段段）和独立构构件的制作（如中横横梁、两榀钢钢桁架间的连连系横梁以以及下层桥面面与中横梁的的连接立柱等），然然后在外场装装焊平台进行行主桥安装装分段的立体体建造和主桥桥的整体预拼装，最最后将整体预预拼装检验合合格的主桥桥拆分、装船船并驳运至现现场进行安装装。4.2.1钢钢桁架建造思思路4.2.2主主桥桥面分段段建造思路4.2.3主桥安装分段段建造和整体体预拼装思路路上层桥面桥宽宽方向建造划划分图5主桥建造过程程中的关键技技术5.1计算机建模校校核主桥空间间尺寸技术主主桥的计算算机建模包括括平面建模和和三维建模。。平面建模钢桁架上弦弦节点图钢桁架上弦弦节点参数数表节段名称α1α2α1'α2'α3α4α5α6β1β2γ1γ2θ11θ12θ13θ14θ21θ22θ23θ24S8(N8)90.705589.294590.762589.237589.306989.060189.180389.180287.052692.947444.947642.811376.183776.183776.184276.183386.985086.985086.991186.9786S7(N7)90.702589.297590.759389.240789.303789.060489.184489.184287.065292.934845.486742.152876.183476.183476.183976.183086.985186.985186.991486.9791S6(N6)90.612789.387390.662389.337789.403389.170889.289089.288987.440392.559745.749942.753476.174476.174476.174876.174186.988786.988786.993986.9837S5(N5)90.483189.516990.522289.477889.551789.326189.439689.439687.982092.018045.547943.390876.163676.163676.163976.163386.993086.993086.996986.9891S4(N4)90.353589.646590.382189.617989.701189.478089.590189.590188.523591.476545.282943.713876.155376.155376.155576.155186.996286.996286.999186.9934S3(N3)90.223989.776190.242089.758089.851489.629589.740589.740589.064990.935144.967443.978376.149676.149676.149776.149586.998586.998587.000386.9967S2(N2)90.094389.905790.101989.898189.924889.779589.890789.890789.606390.393760.672444.193176.146476.146476.146576.146486.999786.999787.000586.9995a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34a41a42a43a44a12’a22’a32’a42’S8(N8)20262155289793620142155289794919192155289710431907215528971056S7(N7)20452162296794120332162296795319392162296710471926216229671060S6(N6)20462128298894820352128298895919532128298810411942212829881052S5(N5)20272111301095920182111301096819542111301010321945211130101041S4(N4)20062108302097019992108302097619522108302010241946210830201030S3(N3)19832109302898119792109302898519492109302810151945210930281019S2(N2)190510443035992190310443035994189010443035100618891044303510081125112511251125b1b2c1c2Lh1h2h3h4S8(N8)6091492430048011110153582360735613587S7(N7)6146486830048011110143575361535553594S6(N6)6102490930038008110113572360835513588S5(N5)6058494830028005110073574360135543580S4(N4)6042496230018003110043578359735573576S3(N3)6030497130008001110013582359435613573S2(N2)6023497730008000110003576359135553570e1e2e3e4f1f2f3g1g2g3g4g5g6g7g8g9g10g11g12S8(N8)1231235286821803189968519877122115121517785541828574191812871880S7(N7)16416449773817801930S6(N6)19719743865017691902S5(N5)20020043058217781872S4(N4)2002004455551789185868119687002060121717725631806570187612601839S3(N3)1951954695391802184668519866972044121517775541827569186412531828S2(N2)9599592877611202183617136942031557186212361810平面建模的的作用通过对钢桁桁架的二维维建模，我我们能够把把整榀桁架架的上、下下弦节点单单元图和和腹杆图等等形成完整整的钢桁架架平面图，从而使使得各节点点单元和腹腹杆的构造造关系一一目了然。。建模的过过程既是对设计院通过过精确数学学计算得出出的参数数数值的校校核又是一一次钢桁架架虚拟的平面预拼装的的过程，为为以后的钢钢桁架实物物建造提提供可靠的的数字依据据。二维建模后后的钢桁架架及对应尺尺寸图三维建模主桥的三维维建模必须须与已确定定的施工工工艺相结合合，如主桥桥的安装分分段接头头的位置，，主桥桥面面分段与钢钢桁架的接头位置置、形式等等，建模的的过程中须须充分考考虑这些工工艺因素，，以免以后的工作反复复。三维建建模可先从从主桥的纵纵、横骨骨架开始，，先由基本本的点、线建立主桥的的基本框架架，后依次次按钢桁架架、桁架架联系构件件、下层、、上层桥面面直至建立立完整的主主桥模型。。主桥框架轴轴线及分段段位置线图图主桥标准节节段三维模模型图为保证主桥桥三维立体体模型的精精确，在建建模时尽可可能从基本本数据出发发，尽可能能少利用用设计院通通过数学方方法计算得得出各部套套施工图中中的二维数数据，而是是充分理解解设计院院蓝图中各各类数据的的起源，由由最基本的的状态开始始进行建模模，以求与与施工图互互相校对对。三维模模型建立后后我们可以以很快得到到主桥任何何部位、任任何状态下下的坐标数数据，为为获得主桥桥安装分段段的立体建建造、主桥桥的整体预预拼装所需需的建造和和检测数据据打下了了坚实的基基础。5.2大型型整体节点点板式桁架架节点的制制作和主桥桥焊接变形形控制技术术主桥结构中中两榀纵向向的变截面面钢桁架的的制作加工工是本工程程技术和质质量上控控制的重点点。而大型型整体节点点板式的桁架节点点又是钢桁桁架制作加加工中的难难点。装焊完成的的典型钢桁桁架节点图图5.2.1整体节点板板式的桁架架节点单元元的制作桁架整体节节点板拼焊焊钢桁架节点点单元装焊焊流程5.2.2主桥焊接接变形控制制技术钢结构的焊焊接变形是是影响钢结结构建造精精度的主要要因素。在在借鉴以往往多项重大钢结结构工程的的焊接经验验的基础上，针对本本工程主桥桥的首制分分段制作进行焊接工工艺研究，，同时根据据首制段的实际构件件变形的测测量，调整整焊接工艺艺的各项项参数形成成适用于本本工程主桥桥焊接施工工工艺。焊接变形主主要有以下下几种：纵纵向收缩和和横向收缩缩；角变形形；弯曲变变形；波波浪变形；；扭曲变形形等。影响焊接变变形的主要要因素：（一）焊接接加热量的的影响焊焊接线能量量；焊接方方法；焊接接尺寸和焊焊接位置等等。（二）结构构刚度的影影响构件件的尺寸和和形状；胎胎夹具的影影响和装配配焊接顺序序。建造中控制制焊接变形形的主要措措施：（一）原材材料上控制制钢板材材料焊接材料（二）设置置合理的焊焊接工艺参参数（三）采用用适当的工工艺方法反反变形法法和刚性固固定法的应应用。（四）采用用合理的装装配和焊接接顺序（五）其它它措施如如对施工图图纸中的焊焊接坡口做做合理的优优化；在焊焊接长焊缝缝时应从中中间向两端施焊焊并采用分分段退焊法法及多人对称焊接法法同时运用用；根据首首制分段的的测量结结果在零件件切割、加加工时预留留焊接收缩余量量、采用焊焊前预热及及焊后保温温缓冷措措施。5.3主桥安装分分段的建造造和主桥整整体预拼装装技术主主桥安装分分段的建造造在外场的的重型装焊平台上进行行，平台上上有一台150T和100T的门座式式起重机配配合主桥分分段的建造造吊装工作作。外场主桥分分段建造平平面布置和和吊车图5.3.1主桥整体预预拼装胎架架的设置主主桥的安安装分段的的建造采用用正造的方方法，安装装分段的建建造和主桥桥的整体预拼装都都在整体预预拼装胎架架上进行。。预拼装胎胎架必须根根据结构实实体情况，进行坐坐标转换，，然后根据据转换的坐标设置胎胎架，整体体预拼装胎胎架搭设长度约165M,桥桥宽方向每每榀主桥钢钢桁架下弦杆底底部设置一一列。胎架架的高度随随桁架下下弦杆的线线形变化，，以主桥中中墩下弦杆最低低处为基准准点作为胎胎架高度的最低点（（约1450mm））。胎架的间距应应对应下弦弦杆箱梁内内的横隔板板的间距。胎架主主要材料为为20#槽槽钢、14mm钢板及100*100*10角钢等，，胎架间应应连接牢固。整体建造胎胎架布置图图整体建造胎胎架实景图图5.3.2主桥安装分分段的建造造和整体预预拼装主桥最终在在装焊平台台上建造成成5个现场场安装分段。安装装分段之间间除与中间间段相连的的两个分段单边留留有100mm加工工余量外其其余分段车间内都不留留余量（整整体预拼装装胎架搭设设时在此两两接头处水平平拉开300mm间间距）。余余量待整桥建造和预拼拼装完毕，，检验测量量并和现场场测量数据据相互校校核后切割割多余量。。主桥分段段的建造由由主桥的中墩向两两边墩依次次进行，建建造的过程程其实也也是主桥预预拼装的过过程。主桥桥安装分段建造的的流程示意意如下：a.组装汽车侧侧钢桁架平平面分段b.组装对应轨轨道侧钢桁桁架平面分分段c.组装装下下层层桥桥面面分分段段d.组装装上上层层桥桥面面中中间间分分段段e.组装装上上层层桥桥面面边边跨跨分分段段5.4主桥桥安安装装分分段段的的吊吊运运装装船船及及固固定定绑绑扎扎技技术术5.4.1吊运运装装船船及及运运输输设设备备的的选选择择根据据对对主主桥桥5个个安安装装分分段段的的外外形形尺尺寸寸和和重量进进行行分分析析，，主主桥桥安安装装分分段段的的装装船船和和运运输采采用用一一台台1300T大大型型浮浮吊吊和和3条条运运输输甲甲板板驳驳船船来来完完成成。。主桥桥安安装装分分段段外外形形尺尺寸寸及及重重量量统统计计表表：：主桥桥安安装装分分段段参参数数表表分段编号长（米）宽（米）高（米）分段重量（吨）北二段~25.625~9.3~465北一段~49.925~8.4~821中间段~34.025~10.6~665南二段~44.025~7.8~735南一段~30.825~9.1~534(1)浮吊吊的的选选择择及及特特性性装船船用用的的浮浮吊吊选选用用稳稳强强3号号（（1300T）），，主主要要性性能能参参数数：：船体体参参数数：：载重重曲曲线线：：负荷荷状状态态：：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)运输输驳驳船船的的型型号号及及性性能能主桥桥5个个安安装装分分段段的的运运输输将将采采用用以以下下3条条甲甲板板驳驳进进行行驳驳运运，，除除驳驳船船外外驳驳1#运输输1个个安安装装分分段段外外其其余余两两条条驳驳船船各各运运输输两两个个分分段段。。驳驳船船的的型型号号及及性性能能见见下下表：：驳船船性性能能参参数数表表船名种类吃水

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安装装分分段段吊吊耳耳的的设设置置主桥桥分分段段的的吊吊运运装装船船采采用用1300T浮浮吊吊的的主主钩钩（（双双钩钩））进进行行抬抬吊吊，，每每个个主主桥桥分分段上上桥桥面面设设置置8个个吊吊耳耳，，吊吊耳耳位位置置根根据据主主桥桥分分段段的的重重心心位位置置尽尽量量对对称称布布置置，，吊吊耳耳主主板（（厚厚度度取取35mm,Q345钢钢材材））顺顺桥桥向向设设置置对对应应主主桥桥钢钢桁桁架架的的腹腹板板位位置置，，吊吊耳耳主主板板两两端端各各设设置置横横向向加加劲劲板板一一块块（（厚厚度度取取20mm,Q345钢钢材材）），，吊吊耳耳主主板板两两侧侧各各设设环环形形加加强强腹腹板板一一块块（（厚厚度度取取20mm,Q345钢钢材材））。。以以分分段段最最重重的的主主桥桥北北一一段段为为例例，，吊吊耳耳结结构构及及布布置置如如下下：：吊耳耳加加工工过过程程中中工工艺艺关关键键点点：：（1））吊耳耳设设置置位位置置应应对对应应桥桥面面安安装装分分段段的的硬硬档档，，如如吊吊耳耳主主板板对对应应主主桥桥钢钢桁桁架架的的腹腹板板，，吊吊耳耳横横向向加加劲劲板板对对应应主主桥桥桥桥面面下下应应设设置置加加劲劲板板确确保保传传力力。。（2））吊吊耳耳吊吊环环孔孔原原则则上上应应采采用用镗镗孔孔，，若若采采用用气气割割方方式式，，则则孔孔眼眼应应当当打打磨磨光光顺顺，，孔孔边边应应倒倒圆圆角角，，以以免免吊吊装装过过程程损损坏坏吊吊装装器器具具。。（3））吊吊耳耳主主板板与与主主桥桥的的全全熔熔透透焊焊缝缝焊焊后后应应进进行行100%超超声声波波探探伤伤，，其其余余角角焊焊缝缝应应进进行行磁磁粉粉探探伤伤抽抽检检，，确确保保焊焊缝缝质质量量。。5.4.3安装装分分段段的的装装船船装船船流流程程5.4.3主桥桥安安装装分分段段绑绑扎扎及及固固定定安安装装分分段段吊吊装装前前在在运运输输驳驳船船上上必必须须设设置置牢牢固固的的垫垫墩墩，，垫垫墩墩的的高高度度根根据安安装装分分段段的的下下弦弦线线型型设设定定。。垫垫墩墩设置在在甲甲板板驳驳船船上上横横舱舱壁壁位位置置，，垫垫墩墩下下方需需放放置置20cm厚厚钢钢板板，，钢钢板板四四周周烧焊若若干干块块七七型型压压板板使使得得钢钢板板与与甲甲板板驳驳位位置固固定定，，垫垫墩墩与与20cm钢钢板板也也应应焊焊接接牢固固。。垫垫墩墩与与主主桥桥分分段段下下弦弦通通过过放放置置硬硬木木块块调调节节使使得得安安装装分分段段平平稳稳的的搁搁置置在垫墩墩上上。。每每个个安安装装分分段段采采用用至至少少5道道ø24mm的的双双股股钢钢丝丝绳绳进进行行绑绑扎扎，，钢钢丝丝绳通通过过12t的的花花篮篮螺螺丝丝调调节节松松紧紧，，钢钢丝丝绳两两端端通通过过10t卸卸扣扣与与设设置置在在驳驳船船甲甲板板两两端端的的20mm厚厚的的眼眼板板连连接接。