大跨径曲线梁非对称外倾拱桥创优汇报材料二

XX市XX大桥

施工及质量情况介绍XX股份有限公司XX第五工程有限公司二〇一一年四月一、工程概况1、工程名称：XX市XX大桥

2、工程类别：城市桥梁

3、工程主要使用功能：桥梁

4、工程规模：

XX大桥工程由跨越XX的主桥、南北两岸引桥、引道及附属工程组成，路线设计总长1314.77m，桥梁总长734.5m，两岸引道共长580.27m，设置双向六车道，桥面及路基宽度均为35m。其中主桥为大跨径曲线梁非对称外倾拱桥，单孔跨度300m，由两条倾斜的钢箱肋拱、桥面曲线钢箱梁、倾斜的吊杆及桥面系杆组成。主桥拱肋由钢箱拱肋段和混凝土拱肋段组成，东西两拱肋向外倾斜，但都位于各自的拱平面内。东侧拱肋拱平面与水平面的夹角为69.71559°，西侧拱肋拱平面与水平面的夹角为66.54158°。主墩基础桩基为φ2.5m钻孔灌注桩，桩长39～41m，引桥基础桩基均为直径1.5m的钻孔桩，桩长36.0～45.0m。工程造价51278.62万元。

XX市XX大桥桥型由已故美籍华人、国际著名桥梁大师XX先生创意设计。以其独特的艺术造型和视觉效果使得桥梁与环境交相辉映，充分发挥了桥梁在城市景观中的时代性、标志性及对环境的美化作用，设计使用年限：100年，地震烈度：Ⅵ级，按《地震安全性评价报告》执行。XX大桥为XX市标志性建筑，对景观照明和外表面涂装要求较高。XX市政府组织专家经过多次方案评审和筛选，最后选择具有出色的保光、保色性能的聚氨脂作为XX大桥主体结构的面漆。5、工程开工日期：2005年3月5日6、工程竣工验收日期：2010年3月24日7、全面验收单位：XX国研科技投资有限公司、XX工程监理有限责任公司、XX市勘测设计院、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院、XX市建委、XX市工程建设质量监督站8、工程质量自评等级：合格9、工程质量核定等级及核定单位：合格，XX市工程建设质量监督站10、工程竣工备案单位：XX市建设委员会11、承建单位及承建内容：XX股份有限公司、XX市XX大桥12、参建单位及参建内容：XX第五工程有限公司、XX市XX大桥13、建设单位：XX国研科技投资有限公司XX市城市建设投资发展总公司14、监理单位：XX工程监理有限责任公司15、设计单位：四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院16、质量监督单位：XX市市政工程质量监督站二、工程技术特、难点及新技术推广应用情况1、工程特点XX市XX大桥主桥桥型为大跨度曲线梁非对称外倾式钢箱拱桥，桥梁结构新颖、线形简洁，力系传递分配巧妙，既保证了桥梁造型美观，又确保了三维结构具有高度的稳定性能，属世界首创。XX大桥主桥由两条独自向外倾斜的钢箱拱肋（东侧拱肋倾角69.71559°，西侧拱肋倾角66.54158°）、曲线半径为1500米的桥面曲线钢箱梁、倾斜的吊杆、系杆及肋间平台共同构成一个三维的空间结构体系，承担结构的全部荷载。主梁弯曲、东西拱肋外倾且不对称、桥面以上拱肋间没有任何横向联系，使得XX大桥存在特殊的结构平衡关系：①外倾拱肋的向外倾覆趋势，由不共面的吊索体系横向分力来抵抗；②主梁及桥道系荷载由吊索传递至拱肋承担，同时主梁及桥道系荷载又维持着拱肋平衡；③拱的水平推力传递至肋间平台，由水平系杆、弯曲系杆共同平衡；④吊索体系水平分力对主梁产生的横向力由布置于钢箱梁内的反向弯曲系杆来平衡。施工采用“先拱后梁、以拱承梁，钢箱拱通过斜拉扣挂悬臂拼装”的施工方案，在我国桥梁建设史上尚属首次，其具有施工安全风险大、施工工艺新、施工精度高、技术含量高、施工设备复杂等特点和难点。特别拱肋采用无支架缆索吊装，过程中的结构临时的稳定则通过扣锚索、横向对拉索、侧向缆风索等柔性索体系共同作用来维持，扣索为钢箱拱提供竖向支承，对钢箱拱的稳定和线形调整起主导作用。与常规支架法或缆索吊装法相比，具有更高难度和更多不确定性风险。2、工程施工的主要难点XX大桥主桥采用大跨度曲线梁非对称外倾式钢箱拱桥，其新颖独特的结构和特殊的施工环境形成了工程施工的众多施工难点，具体表现在如下几个方面：(1)大跨度曲线梁非对称外倾式拱桥拱、梁架设技术主桥钢箱拱肋、钢箱梁的架设安装是全桥最为关键和复杂的工序，缺少相应可借鉴、可参考技术手段。结构形成需要大量的临时结构和措施来维持结构的空间平衡，施工期间应考虑通航、风载、温差、结构自身稳定、线形精度控制、体系转换对结构变形的影响等难点都具有很高的施工安全和技术风险。钢箱拱肋节段安装钢箱拱肋节段空中稳定钢箱拱肋安装全景(2)水中大体积承台施施工技术XX大桥主墩承台为水水中大体积承台（（42.4m×38.2×8m）,单个承台混凝土方方量11600m3。水中大体积承台台总体施工技术，，水中深基坑围护护结构施工安全，，水中大体积混凝凝土承台温控防裂裂技术等是整个承承台施工控制难点点。主墩承台基坑开挖挖主墩承台第一层混混凝土浇筑正面图图主墩承台第一层混混凝土浇筑侧面图图(3)外倾式预应力混凝凝土拱肋液压爬模模法施工技术XX大桥预应力混凝土土拱肋为外倾式空空间曲面薄壁结构构，高41m。结构采用等宽变变高的单箱单室截截面，宽度7.5m，高度由顶端的10.1m渐变至承台顶面的的14.621m，壁厚80cm。液压爬模曲线半半径为R=41.677m，爬模水平倾角为为69.71559°；鉴于其集拱座、、拱肋、桥墩等众众多功能于一身，，结构造型奇特，，受力体系复杂，，体内预应力、钢钢筋劲性骨架密集集，其外倾式预应应力混凝土拱肋曲曲面液压自动爬模模法悬臂施工、C60高性能混凝土施工工及线形控制等方方面均有巨大的难难度。西拱肋液压自动爬爬模施工液压自动爬模安装装东拱肋液压自动爬爬模施工(4)外倾式预应力混凝凝土拱肋钢－混连连接段施工技术XX大桥钢-混连接段为连接钢钢箱拱和混凝土拱拱的关键构造，尽尽管其长度不足1.5m，但涉及混凝土拱拱、钢肋拱、钢帽帽、预应力混凝土土小立柱、剪力钉钉、开孔板等复杂杂构造，工序复杂杂，施工难度大，，质量要求极高。。其施工难度大主主要表现在：一是是在保证1#拱肋节段环焊缝焊焊接不烧伤钢帽下下的混凝土的前提提下，如何将钢帽帽空间三维坐标定定位最大偏差小于于5mm是保证钢箱拱肋精精确合拢的关键和和难点；二是在劲劲性骨架、钢筋、、预应力管道密集集的条件下，如何何确保钢-混连接段混凝土浇浇筑密实、施工质质量符合设计要求求是保证钢-混连接段成功的关关键。钢帽梁吊装过程钢帽梁三维控制坐坐标测量钢帽梁安装就位自密性混凝土扩展展度量测(5)超大吨位、索鞍长长距离横移缆索起起重机设计及施工工技术为实现XX大桥外倾式钢箱拱拱、曲线钢箱梁安安全性好、精度高高、速度快的安装装施工，设计最大大起吊重量为220吨、吊装覆盖范围围为110m，节段安装精度允允许偏差为5mm的临时起重设备系系统是施工成败的的关键，也是本工工程最大难点。组合式钢索塔结构构图PCL集中控制系统和远远程监控系统大吨位缆索起重机机索鞍结构组合式钢索塔夜景景PCL集中控制系统操作作显示屏(6)非对称外倾式钢箱箱拱缆索吊装、三三维斜拉扣挂施工工技术XX大桥主桥上部结构构采用“先拱后梁梁、以拱承梁，钢钢箱拱通过斜拉扣扣挂悬臂拼装”的的施工方案。拱拱肋吊装节段过程程中空中姿态的调调整、节段如何实实现精确对位连接接和拱肋线形调整整与控制，最终达达到拱肋高精度合合拢的目标是施工工重点和难点。钢钢箱拱面内刚度较较大，面外刚度小小，钢箱拱横向稳稳定性成为全桥施施工中的核心问题题，直接影响大桥桥施工安全和质量量，采取合理措施施保证倾斜肋拱面面外稳定是施工的的关键。钢箱拱肋节段空中中就位钢箱拱肋合拢钢箱拱肋空中姿态态调整钢箱拱肋节段安装装夜景钢箱拱肋节段悬臂臂拼装(7)曲线钢箱梁精确调调整定位技术XX大桥钢箱梁架设采采用“缆索吊机吊吊装，拱肋支承””方案。由于东西西拱肋外倾且不对对称且钢箱梁位于于半径1500m曲线上，如何平衡衡因箱梁两侧的吊吊杆呈非对称形式式布置对箱梁节段段产生的横向水平平力，以及曲线钢钢箱梁吊装过程中中如何进行线形控控制，均是该桥施施工重点和难点。。钢箱梁节段匹配件件精确对位钢箱梁节段空中就就位钢箱梁节段合拢钢箱梁节段安装全全景钢箱梁节段合拢段段施工(8)大跨径曲线梁非对对称外倾式钢箱拱拱桥结构体系转换换技术XX大桥独特的造型使使得结构存在特殊殊的结构平衡关系系。成桥前结构自自身处于不稳定状状态，通过大量临临时结构和辅助措措施保证成桥过程程中结构稳定和施施工安全，成桥过过程中如何通过结结构体系的多次转转换实现成桥状态态，不仅是结构受受力传递的改变，，同时对结构的成成桥线形带来实质质影响，是工程重重点和难点。临时系杆安装永久吊杆在钢拱肋肋内张拉永久系杆张拉临时吊杆张拉3、新技术推广应用用情况XX市XX大桥采用的主要新新技术有：(1)混凝土裂缝防治技技术；(2)自密实混凝土技术术；(3)改性沥青路面施工工技术；(4)拉索施工技术；(5)液压自动爬模技术术；(6)钢结构CAD设计与CAM制造技术；(7)结构安装施工仿真真技术；(8)钢与混凝土组合结结构技术；(9)建筑设备监控系统统；(10)深基坑工程监测和和控制；(11)大跨度结构施工过过程受力与变形监监测和控制；(12)组合式钢索塔结构构应用；(13)非对称外倾式钢箱箱拱无支架安装技技术；(14)曲线钢箱梁安装技技术；(15)大吨位吊重、超长长距离索鞍横移、、固定式缆索起重重机设计施工技术术；(16)大型缆索起重机PLC自动控制技术；(17)外倾式钢肋拱节段段空间姿态精确调调整和定位技术。。4、设计创新的特点点⑴将粘滞阻尼器应用用于拱桥的漂浮体体系主梁，以限制制在地震响应下的的纵向位移；⑵遵从多次应力扩扩散原则，设计应应力均匀、有效过过渡的钢—混凝土连接段；⑶首次采用以HDPE为基料制造的系杆杆转向装置，起到到定位、转向、传传递横向分力的作作用，并允许系杆杆钢绞线在孔道内内滑移；⑷钢箱梁U型加劲肋过焊孔采采用国内罕见的两两次半径过渡方式式，大大削减了钢钢箱梁横隔板过焊焊孔区域的应力峰峰值。三、工程质量情况况XX大桥主墩桩基利用用水中筑岛平台，，采用冲击成孔工工艺；承台深基坑坑采用“钢筋混凝凝土排桩＋旋喷桩桩止水帷幕”组合合围护结构；混凝凝土拱肋为外倾式式空间曲面薄壁结结构，采用液压自自爬模悬臂法浇筑筑。外倾式预应力力混凝土拱肋钢－－混连接段，采用用了“工厂与钢箱箱拱首节段预拼、、进场后设置专用用胎架检查校正、、缆索吊机4吊点整体吊装就位位”的技术及C60高性能自密实混凝凝土施工。XX大桥主桥上部结构构采用“先拱后梁梁、以拱承梁，钢钢箱拱通过三维斜斜拉扣挂悬臂拼装装”的施工方案；；钢箱拱和钢箱梁梁节段吊装采用了了桥梁施工中规模模最大的“大吨位位（4×110t）、索鞍长距离横横移式缆索起重机机”和PLC集中自动控制技术术，实现钢箱拱以以三维方向5mm内的精度完美合拢拢。XX市XX大桥工7个分部工程，13个分项工程均一次次验收合格。桩基基共162根，桩长6370m，经检测全部为Ⅰ类桩。混凝土共113647m3，结构未出现开裂裂、无蜂窝麻面、、外观质量满足设设计和规范要求，，混凝土试块取样样1355组，强度检测合格格率100%。钢筋12138吨，原材料均具有有出厂质量证明书书和试验报告单，，原材料取样860组，力学性能检测测合格率100%，钢筋焊接取样576组和机械连接取样样246组合格率均为100%。钢结构8403.6吨，原材料均具有有出厂质量证明书书和试验报告单，，原材料取样86组，力学性能检测测合格率100%，钢结构焊缝外观观检查无裂纹、无无未熔合、无夹渣渣等缺陷，探伤检检测36550.466m焊缝长度合格率98.5%；超声波检验27021.468m焊缝长度合格率为为99%，磁粉检测3463.53m焊缝长度合格率为为99.9%，射线检测600.6焊缝合格率100%。XX大桥成桥后钢拱肋肋和钢箱梁的横向向和竖向线形误差差都在设计范围内内，梁线形误差均均为0.029/300=L/10345，拱线形误差0.016/300=18750。吊杆索力均匀且且达到设计索力，，平均误差2.3%，系杆索力平均误误差4.6%，满足设计要求，，成桥状态良好。。2010年3月24日工程验收评定为为：XX大桥经过通车试运运行，大桥轮廓清清晰，线条圆顺，，线型美观，结构构尺寸准确，结构构表面光洁，色泽泽一致；结构物强强度和尺寸等各项项指标符合设计要要求，档案资料完完整、规范、真实实、齐全；所有单单位工程合格率100%，该工程综合评定定得分为95.6分，工程质量评定定等级为合格。四、技术资料情况况XX市XX大桥技术资料严格格按照《市政基础设施工程程施工技术文件管管理规定》进行收集和整理。。专人负责技术资资料的及时收集、、整理和汇编，保保证了原始资料齐齐全、数据完备、、记录详实，分类类管理科学。在XX市质量监督站、业业主多次进行资料料检查时，都受到到了高度的赞扬，，并为最终竣工资资料的编制和工程程的顺利移交打下下了坚实的基础。。五、工程亮点1、大跨径曲线梁非非对称外倾式钢箱箱拱桥施工仿真分分析技术主桥桥型为大跨度度曲线梁非对称外外倾式钢箱拱桥，，桥型结构新颖，，属世界首创。为为确保桥梁结构安安全、工程施工实实现“数据化、信信息化”管理，运运用ANSYS、MIDASCIVIL等大型结构构分析软件件对大桥新新颖的结构构和复杂的的施工过程程进行了仿仿真模拟，，建立了主主桥施工仿仿真分析模模型。通过过对混凝土土拱肋悬臂臂浇筑施工工、组合式式钢索塔结结构设计、、外倾式钢钢箱拱吊装装过程、曲曲线钢箱梁梁吊装过程程、全桥结结构体系转转换等过程程进行施工工仿真分析析，为施工工方案的合合理选择、、施工过程程控制、保保证施工安安全、结构构安装质量量提供了坚坚实的理论论依据。2、水中大体体积承台新新型基坑围围护结构设设计及过程程监测监控控技术主墩基础采采用水中筑筑岛平台施施工，承台台基坑尺寸寸45.2××41.2×9m。深水基础础施工中采采用“钢筋筋砼排桩＋＋旋喷桩止止水帷幕””组合围护护结构方案案，利用排排桩和高压压旋喷桩共共同组成深深基坑支护护结构和止止水帷幕。。基坑开挖挖过程中，，通过对支支护结构的的位移、桩桩身桩内力力、土压力力、基坑渗渗、漏水情情况的实时时监测，指指导基坑施施工进程，，确保基坑坑开挖及承承台施工阶阶段安全。。3、外倾式预预应力混凝凝土拱肋液液压爬模法法施工技术术预应力混凝凝土拱肋为为外倾式空空间曲面薄薄壁结构，，高41m，液压爬模模曲线半径径为R=41.677m，爬模水平平倾角为69.71559°°。针对混凝凝土拱肋曲曲面双向外外倾结构特特点，在结结构内设置置的双层劲劲性骨架作作为承力结结构，为拱拱肋施工混混凝土、模模板、拱肋肋预应力及及钢筋安装装提供支撑撑，在已浇浇混凝土节节段预埋爬爬锥和安装装曲线轨道道，采用液液压自动爬爬模系统分分节段悬臂臂浇筑。通通过对液压压爬模系统统悬臂施工工工况的仿仿真分析和和过程监测测，合理设设置预拱度度，解决空空间曲面结结构爬模悬悬臂浇筑的的难题，保保证混凝土土拱肋线形形流畅，内内实外美。。4、外倾式预预应力混凝凝土拱肋钢钢－混连接接段施工技技术钢-混连接段为为连接钢箱箱拱和混凝凝土拱的关关键构造，，尽管其长长度不足1.5m，但涉及混混凝土拱、、钢肋拱、、钢帽、预预应力混凝凝土小立柱柱、剪力钉钉、开孔板板等复杂构构造，工序序复杂，施施工难度大大，质量要要求极高。。采用了““工厂与钢钢箱拱首节节段预拼、、进场后设设置专用胎胎架检查校校正、缆索索吊机4吊点整体吊吊装就位””，有效保保证了钢帽帽制造精度度和控制了了运输、吊吊装过程中中的变形；；研制了钢钢帽定位的的基准平台台和精确调调整装置，，确保将钢钢帽空间三三维坐标定定位最大偏偏差控制在在5mm以内；研制制了C60高性能自密密实混凝土土，确保在在劲性骨架架、钢筋、、预应力管管道密集的的条件下钢钢-混连接段混混凝土浇筑筑密实、施施工质量符符合设计要要求。5、超大吨位位、索鞍长长距离横移移缆索起重重机设计及及施工技术术主桥钢箱拱拱肋和钢箱箱梁吊装采采用4×110t超大型缆索索起重吊装装。将临时时结构缆索索吊机支撑撑索塔和钢钢拱肋悬臂臂安装扣索索索塔进行行“吊扣合合一，塔底底固结，索索塔由φ813空心管、焊焊接H型钢、万能能杆件等构构成组合门门式空间结结构，索塔塔高度138m、横向宽度度110m。缆索吊机机起重吨位位大、牵引引卷扬机共共32台，且外倾倾式拱肋节节段吊装运运行工况复复杂、安全全操作风险险极大，针针对该系统统，动力设设备采用PLC电气集中控控制系统，，实现数据据的集中管管理、自动动控制和手手动控制相相结合、故故障检测等等多方面的的功能。该该系统抗干干扰能力强强，数据处处理和图形形表现能力力强，通信信网络和调调速性能的的实时性、、可靠性高高、维护容容易等特点点，为吊装装系统的连连续、稳定定、安全运运行提供了了保障。6、非对称外外倾式钢箱箱拱缆索吊吊装、三维维斜拉扣挂挂施工技术术主桥非对称称、外倾式式钢箱拱节节段采用大大吨位、长长距离索鞍鞍横移缆索索起重机4吊点抬吊悬悬拼安装，，三维斜拉拉扣挂系统统。拱肋节节段吊装就就位后用扣扣索扣挂于于组合式钢钢索塔上；；东西两拱拱肋间设置置临时横向向对拉索，，抵消大部部分拱肋面面外分力；；设置少量量侧向缆风风索，抵消消剩余的少少量拱肋面面外分力；；在扣索、、临时横向向对拉索、、侧向缆风风索的共同同作用下，，保持拱肋肋悬拼施工工的结构稳稳定，同时时利用三维维斜拉扣挂挂系统进行行拱肋线形形的控制与与调整，实实现钢箱拱拱肋以三维维方向5mm内的精度完完美合拢。。7、外倾式钢钢箱拱节段段空间姿态态精确调整整及定位技技术由于XX大桥钢箱拱拱为外倾式式结构，钢钢箱拱节段段吊装就位位过程中需需要进行多多次姿态调调整。钢箱箱拱节段姿姿态调整过过程中因结结构重心改改变导致4吊点受力变变化且不均均匀，易造造成索力超超限发生吊吊装安全事事故。为确确保施工安安全和钢箱箱拱节段精精确就位，，研制出钢钢箱拱吊装装的专用吊吊具、节段段翻身工艺艺以及空间间姿态调整整定位等技技术，形成成了创新性性的超大吨吨位外倾式式钢箱拱节节段空间姿姿态精确调调整及定位位技术。8、曲线钢箱箱梁精确调调整定位技技术曲线钢箱梁梁节段吊装装采用2组缆索吊机机抬吊安装装，空中精精确定位采采用“工厂厂匹配制造造，链条葫葫芦微调、、临时匹配配件定位””的技术方方案。吊装装过程拟采采用外侧永永久吊杆和和“×”字形临时吊吊索维持节节段空间稳稳定和线形形调整，解解决曲线钢钢箱梁节段段安装过程程中自身空空中悬浮等等不稳定结结构状态问问题。在线线性和索力力调整过程程中，采用用“以施工工过程仿真真分析为理理论基础、、先分段后后整体、分分步逼近控控制目标””的钢箱梁梁线形控制制与调整技技术，实现现主梁安装装过程线形形和体系转转换完成后后成桥状态态下线性均均与设计理理论线形一一致，整体体吊杆索力力和单根吊吊杆索力最最大偏差均均满足设计计索力偏差差要求。六、效果和和获奖情况况1、效果XX大桥建成后，，已成为XX市标志性建筑筑，对进一步步完善西南出出海通道枢纽纽城市和区域域性核心城市市功能，加快快推进北部湾湾经济区开发发建设，推动动XX市经济发展和和社会进步具具有十分重要要的意义。中中国工程院院院士范立础评评价：“XX大桥创造了中中国桥梁史上上的诸多第一一，作为国际际桥梁设计理理论与实践的的一次重大突突破，必将在在世界桥梁建建设和创新史史上写下浓墨墨重彩的一笔笔。”过程中中每一项技术术的突破及工工程的进展都都得到了社会会各界的关注注，新华社、、中央电视台台、广西电视视台、四川电电视台、人民民网、新浪网网、中国日报报（美国）、、星洲日报（（马来西亚））、广西日报报、等上百家家媒体报道了了相关内容。。建建设过程中中，坚持科技技攻关与工程程施工同步，，研究并成功功运用了多项项技术，实现现了在保证大大桥建设安全全与质量前提提下，减少资资源投入，缩缩短施工周期期，节约施工工成本的目标标，环境经济济效益、社会会效益显著，，共节约施工工成本不低于于3300万元。2、获奖情况（1）QC成果奖（5项）：a.XX大桥第2QC小组荣获2007年度“四川省省优秀质量管管理小组”称称号；b.XX大桥3QC小组荣获2009年度“四川省省工程建设系系统优秀质量量管理小组””称号，荣获获2009年度“全国优优秀质量管理理小组”称号号；c.XX大桥3QC小组荣获2010年度“四川省省优秀QC小组”称号；；d.XX大桥施工班组组荣获2010年度“四川省省质量信得过过班组”。（2）科技成果（（4项）：a.《大跨径曲线梁梁非对称外倾倾式钢箱拱桥桥关键施工技技术》荣获2009年XX股份公司科技技进步特等奖奖；