国道线某段灾后恢复重建工程梁安装专项施工方案

PAGE111PAGE174111国道108线雅安-菩萨岗灾后恢复重建工程（荥经绕城段）T梁安装专项施工方案编制依据和原则（一）、编制依据1、本方案是根据国家和交通部现行有关设计、施工的规范、规则及验标进行编制的。2、本方案根据交通部第一公路工程总公司主编、交通人民出版社2005年11月出版的《公路施工手册—桥涵》（下册）进行编制的。3、本方案还是根据我单位类似工程施工经验进行编制的。4、本方案还是根据本工程施工前现场调查所获取的有关资料进行编制的。（二）编制原则1、按照指标文件及施工合同的各项条款要求，实质性响应业主的指令和要求。2、在满足设计和施工规范要求和基础上坚持技术先进、管理科学、经济实用的原则。3、根据工程实际情况，围绕工程重点，周密部署，合理安排施工顺序。4、实施项目法管理，采用网络计划技术对生产资源及生产诸要素进行优化配置，确保实现成本、工期、质量、安全及社会信誉的预期目标。5、坚持工程施工全过程严密监控，以科学的方法实行动态管理，灵活实施“动静结合”的管理原则。6、做好环境保护，减少因施工对当地带来的一切干扰。二、主要的施工技术方案和施工方法（一）施工技术方案简介本工程大桥一座，中桥二座，三座桥较为分散。受现场条件制约,分为2个场地生产,经河桥场地每次只能生产12片30米T梁,小溪河场地每次能生产9片20米T梁,需安装后才能继续生产.其中经河大桥与小溪河中桥在圆曲线上，曲线半径R=251M，纵向单坡3.7%，单项横坡3%，桥头路基纵坡大于5%，大型安装设备受场地限制，施工时间较长，转场次数多，不适用于本工程施工。故本工程拟采用两副16M高的钢格构式扒杆纵向“钓鱼”法进行梁安装。“钓鱼”安装法应用了斜拉桥应力原理，力学结构使用合理、安全，同时它具备轻便，准备工作较短，转场方便，安装费用相对较省的特点。纵向“钓鱼”架设法不受墩台高度、横坡、纵坡和桥孔下地基、河流水文状态等条件的限制；本法也不需要导梁、龙门吊机等重型设备即可架设30M-40M跨径的桥梁；而且扒杆的安装移动简单，梁在吊着状态可有适当的横移，总的架设速度较快；根据本工程实际情况：我公司认为采用纵向“钓鱼法”架设本工程梁板是合理的。我公司桥梁安装队对各种简支梁板的架设有较丰富的施工经验，已经架设过许多不同形式和不同重量的简支梁板：2001年采用“钓鱼法”成功设过重达144吨福建三明黄沙大桥40MT梁56片；2002年采用同样方法成功设过重达115吨漳州郭坑横跨六条铁路立交桥40M箱梁16片；2003年了采用同样方法成功设过重达138吨重庆市梁长高速公路晏家桥40M小箱梁48片；2008年采用同样方法成功高过重达142吨遂宁市西宁片区1＃桥小箱梁12片。2010年3月采用同样方法成功架设过重达88.9吨自贡东环线35MT梁20片。该桥梁安装队工人素质较好，大多有8-15年的起重经验，主要操作人员都经过正规起重培训。该队自组建以来，从未发生过重大的质量和安全事故。（二）施工方法1、“钓鱼”扒杆系统的布设当0＃、1＃、2＃、3、4、5、6＃墩台施工完成后，然后在0＃和1＃墩上用25T吊车配合人工各立一副高16M的格构式型钢人字形扒杆间的距离为30M，两人字扒杆后抗风绳间的最小夹角为22°′，每个地锚均采用4.0×3.0×4.0MC25片石砼，浇筑每个片石砼地锚时均预埋一根长2.5M的25″工字钢，向桥台方向呈60°倾斜，埋入地锚中2M，露出地锚顶面必须保证50㎝；前抗风绳采用3根Φ28㎜钢丝绳按40M固定。每副扒杆上装配1套8门起重滑轮组，起重滑轮组采用Φ19.5㎜走17线，安装好前后固定钢丝绳，各端采用1台8吨卷扬机作为起重动力；钢绳均采用（6×37＋1）的绳子。地锚、扒杆、抗风绳的承载力验算附后。2.从台座上起小箱梁（起梁）利用两个50吨电动液压千斤顶在预制场底座上同时横箱梁的一端，在顶之前先将别一端进行支撑，保证在顶梁施工时不会发生侧倾现象，在安装千斤顶时要注意位置的准确性，保证两边受力均匀平衡，梁顶起后，同时用枕木和木板塞在梁底进行保护，包括两边的的斜撑保护。在起梁操作要注意到第一次起梁时的只能顶一次（即不超过15㎝），就必须换顶大梁另一端，同时采用支撑加固。如顶起高度不能满足走板高度，可两端循环顶起。3、纵向运输梁与走板两边必须采用支撑加固，保证T梁不能有倾斜现象，同时把木楔垫好。特别是边梁运输时，由于边梁一边重，一边轻，运输时更要保证加固支撑的稳定性，运梁根据现场地基条件用枕木和15㎝厚木板进行铺设，保证梁体在运输过程中的安全，采用5吨卷扬机穿4门滑轮组进行牵引，牵引钢丝绳与运梁轨道必须保持平行，不能斜拉运行，在弯道行驶时要注意随时改变牵引方向。4、梁“钓鱼法”架设过当第一片梁用运梁小车运至0＃桥墩的格构式钢“人”字扒杆下，再用0＃墩上扒杆的牵吊绳滑车组吊梁的前端，撤走其下面的运梁小车，然后用卷扬机把1＃墩上扒杆牵吊绳车组的收紧，同步放松0＃墩上扒杆的牵吊绳车组，使梁前进。梁前进时注意使梁的前端稍低于后端，禁止梁“昂头”，因为梁“昂头”将使各滑车组和牵吊绳受力骤增，给吊运系统带来危险。梁在前进时要注意梁后端的控制绳控制梁身的稳定，使预制梁下能摆动过在。当T梁前端到达1＃墩时，由1＃墩上扒杆牵吊绳滑车组和控制绳将梁后进到要求的位置停住，将0＃墩上扒杆牵吊绳滑轮组解开，系吊到梁的后端吊点上。再用两幅扒杆的两牵吊绳同时吊起梁的两端，撤走梁后端的运梁小车，最后由两扒杆将梁牵吊到设计位置，将梁准确落位到桥墩上的板式橡胶支座上支撑牢固。第二片梁可以从已安装好的第一片梁上保险通过。第二片梁安装焊接好后，其余各梁可利用已安装好的两片梁作为导梁进行安装。由于本工程落梁高度较大，拟采用移动扒杆的办法使每片梁正吊正落位，避免墩上横移。这个施工过程中，前后滑轮组一定要密切配合，不能对梁及盖梁造成损伤，带两端起吊完成后即可使两组滑轮同时放松，人工配合辅助就位，就位后立即进行焊接加固。（三）架梁设备的应力技术指标梁自重按73.75吨计算，在受力最不利情况下（梁体处于跨中时）按静力学考虑名称受力（T）钢丝绳直径（㎜）单根破断力（TT）钢丝绳根数合计破断力（TT）安全系数后缆绳拉力29.62841.043123.124.16扒杆受压力32.35吊梁滑轮组拉力力43.0519.519.6417333.887.76吊梁主吊钢丝绳绳43.053978.681321.61.838T卷扬机2.6916线滑轮组2.97安全四、安全保护措施1、在安装准备阶段，做细致的设备检查，作好安全的技术交底。2、所有起重索吊品具及常用机具的技术规格选用都必须作计算（带有相应的安全储备）为依据。3、每天开工前必须检查一次起重运输设备。4、每天收工后必须检查一次工具及进行设备保养。5卷扬机必须有安全装置，防护装置。6、所有工序动作必须统一指挥。7、现场施工人员必须戴好安全帽。8、施工人员严禁酒后或穿拖鞋上班。9、高空作业必须戴好安全带。10、每台卷扬机必须设备双道电门开门，预防突然损坏。五、纵向“钓鱼”法架设主要机具设备材料、设备名称单位材料、设备规格格数量附注主扒杆副吊装能力80TT，高度16M2移运小箱梁过墩墩用吊车台起重能力25TT1竖立主扒杆用卷扬机台牵引能力8T、5T的特殊慢慢速卷扬机机各2起吊小箱梁用双筒卷扬机台牵引能力5T双双筒卷扬机机2拖引预制梁用油压千斤顶台50T4起小箱梁螺旋千斤顶台15T2辅助螺旋千斤顶台30T2辅助手动葫芦台5T4辅助手动葫芦台10T4横移小箱梁用走板套承载能力1500T6运输T梁用滑车组8门闭口滑车4吊装预制梁用滑车组4门开口滑车16控制走板和辅助助用滑车组20T单门闭口口滑车10固定后抗风绳用用滑车组3门闭口滑车16预制梁制动、牵牵引及辅助助用滑车组双门闭口滑车20辅助用滑车组10T单门闭口口滑车20导向及辅助用卸扣个10T10辅助用卸扣个20T10拖引预制梁及辅辅助胜卸扣个50T4吊梁用钢丝绳ｍФ28㎜（6×37＋1）1200做后主抗风绳用用钢丝绳ｍФ39㎜（6×37＋1）新新绳2000做起重绳用钢丝绳ｍФ19.5㎜（66×37＋1）2000做牵引绳、做起起重绳用钢丝绳ｍФ28㎜（6×37＋1）400做后抗风用工字钢根每根2.5ｍ长20预埋在地锚中拴拴主抗风绳绳用顶梁座架组载重170T4顶梁用移梁用钢板块1800×455×9㎜12垫滚筒用枕木根250×15××15㎝300移梁用锚顶材料套1扒杆吊装梁板安全性验算本文通过对扒杆架梁全过程的分析和验算——扒杆格构式骨架强度和稳定性、混凝土地锚的稳定性、钢丝绳和缆风绳的剪破拉力，验证了其安全性。扒杆格构式骨架钢丝绳缆风绳稳定性剪破拉力1架桥器材①扒杆扒杆是由两支型钢格构，在顶端用钢铰组成八字形，钢铰接处挂起起重滑车组，在下设置防滑钢丝绳或横拉杆以承受水平推力。②50t千斤顶4个，用来起吊储存的梁板到轮胎平车上。③卷扬机三台，功率分别为8T两台、5T一台。8T的卷扬机用来带动钢丝绳竖直吊梁，5T的卷扬机用来带动钢丝绳牵引轮胎平车和纵向定位梁板。④手葫芦四个，安全荷载均为：5吨。⑤起重滑车组两对导向滑车组四个。⑥卡环（卸扣）两个，安全承载力50吨。⑦齿条千斤顶两个，安全荷载15吨，用来将图（1）扒杆从盖梁移动到梁板上。⑧钢丝绳3根，其中两根用来竖直吊装梁版，一根用来纵向定位梁板。⑨轮胎平车两个，用来运输梁板。⑩骑马式钢丝绳夹罗干，用来夹住缆风绳。图1扒杆骨架2扒杆纵向“钓鱼”架设受力计算用设在安装孔墩台上的两副人字扒杆，配合运梁设备，以绞车相互牵吊，在梁下无支架，无导梁支托的情况下，把梁悬空掉过桥孔，再横移、落梁，就位安装。一般主扒杆高度不宜小于梁长的1/2，其有效高度不宜小于梁长的30%。2.1牵吊绳张拉力吊梁过程中为了确保安全，在“钓鱼”的前阶段，钢丝绳沿预留孔洞捆着梁体，如图（1）所示。当梁体运输到靠近b墩时，再取回后面的钢丝绳改换后面捆住梁体，如图（2），然后再缓慢将梁移动前行，到盖梁的正上方时再下落到枕木上。这时再将前后钢丝绳改换到吊环上，将梁体精确定位。精确定位时前后方向由卷扬机带动一钢丝绳来调整，左右方向由两个链条葫芦来调整。架桥全过程中，吊绳拉力与梁体轴线方向几乎都保持垂直，不会对梁体产生较大的轴力！图2扒杆“钓鱼”架设图3改换吊绳吊装的梁板中有长为20m、30.34m、30.62m，现在选取30.34m的中板（质量最大）作为计算对象，其体积为29.5m3,实际重力为G=29.5×25×1.05=774.375kN（77.5T）(考虑5%的施工误差)。滑车组质量为2×150kg,Ф17钢丝绳重为：1.048kg/m,其长度为16×10m，则钢丝绳的重量为：1.048×16×10=167.7kg。吊具总重为：M=（2×150+168）×10=468N=4.68kN。图中：a=14.5-2-0.6-=11.9m，b=14.5-2-0.2=12.3m，l=30m，l’=2m，h1=h2=14.5m(1)(2)P——预制梁重力的1/2+吊具重力+冲击荷载K——动荷载系数，对电动卷扬机为1.1；对手动卷扬机为1.0吊装重力为：P=0.5KG+M=0.5×1.1×774.375+4.68=430.586kN因为，故x=0时，T1max=P=430.586kNx=l时，T2max=P=430.586kN当预制梁前端接近B墩，T1牵吊绳解下改系到梁的后端，T2牵吊绳全部承受梁的荷载时：(3)(4)由公式（3）得：由公式（4）得：2.2风缆的拉力这里的风缆拉力不是真正的风缆拉力，S1、S2是两根风缆拉力的合力，吊装过程中拉力分别为：(5)(6)因为a≠b，则S1在时最大，此时x=14.892S2在时最大，此时x=15.1082.3扒杆所受的竖直轴向力2.3.1吊装荷载P产生的竖向力(7)(8)因为，故x=0时，x=l时，2.3.2起重滑车绕出绳对扒杆的压力起重滑车绕出绳对扒杆压力：(9)2.3.3缆风绳初拉力对扒杆的竖直压力缆风绳由于自重会对扒杆产生一个初压力，计算式为：(10)(11)w1缆风绳的自重挠度，m，一一般取l1的3%—5%。型号为Ф28，6×37的缆风绳绳，其长度度重量为22.7688kg/m，q=2.7688kg/mm=2.7768×1102kNN/m，α=arcctg（16/330)=228.0772，l1=16/sinnα=34m，w1=0.004×ll1=1.336m，由（11）式得：：五根缆风绳对扒扒杆产生的的总压力由由（11）得：N3=5×sin228.0772×2..595==6.1kN图4扒杆尺寸示意3典型截面面内力计图4扒杆尺寸示意3.1桥板就位位时受力分分析图5就位时边边梁受力平平衡图6A点的受力力平衡扒杆两肢，每肢肢长度为16m，下脚间间距为4m，两肢夹夹角为2α，α=arccsin((2/166)=7..181oo扒杆尺寸寸示意如图图（3）。板就就位时，横横向必须有有链条葫芦芦的保护，防防止其向两两边滑移。对对梁体进行行受力分析析如图（4）。为了了保证板梁梁精确就位位，图（5）中d=0..45m。Ф=arcctg(22-0.445)/114.5==6.1001o，θ=α-Ф=1.008o，β=α+Ф=13..28266o。由图（4）钢丝丝绳拉力为为：T=PP/cossФ=4300.5866/coss6.1001o=4333.0388kN。链条葫芦芦拉力为：：H=TTsinФ=4333.0388×sinn6.1001o=45..75kkN<500kN（链条葫葫芦的安全全荷载为5t，符合要要求。）图（5）以A点为对象进行受受力分析，在在力的三角角形中由几几何关系有有：，求得：M=4431.113kNN缆风绳对扒杆的的轴向压力力为：故扒杆所受的总总轴向压力力为：N=4331.133+3.007=4334.2kkN3.2典型截面面内力计算算扒杆重力为G==20kkN，垂向分分力G’=Gsiin7.1181oG’=2.5kNN，由扒杆杆自重引起起的弯矩为为：3.2.1扒杆杆截面所受受的压力对顶端截面有：：N0=4344.2kNN对中部截面有：：Ncp=N0+G/22=4444.2kkN3.2.2扒杆杆截面所受受的弯矩对顶部截面有：：M0=0对中部截面风载载引起的弯弯矩:风载：w0——基本风压，风压压为0.3kkN/m；k1——结构体形系数，双双斜腹杆为为1.0；AF——扒杆受风风面的轮廓廓面积。中部截面的总弯弯矩为：4扒杆骨架架强度、刚刚度、稳定定性计算扒杆主肢型钢为为4—L90××8，其截面面特性为：：A’=13.94ccm2，I=1006.477cm4，Z0=2.552cm，i=2..76cmm扒杆的缀条为LL63×66，其截面面特性为：：A1=7.29cmm2，I=27..12cmm4，Z0=1.788cm，i=1.993cm计算组合截面的的有关参数数：图8扒杆一支截面图8扒杆一支截面由中部截面尺寸寸得z0图9一肢截面由端部截面尺寸z0图9一肢截面A=4A’=44×13..94=555.766cm22；4.1顶部截面面整体验算算顶部截面整体验验算满足下下式：(12))γ——截面的发发展系数，因因直接承受受动力荷载载，取1.1；Wx——顶端截面面抵抗矩；；f——钢材抗拉、抗压压、抗弯强强度设计值值，对A3钢取215MMPa。由（12）得：满足要要求4.2中部截面面整体稳定定性验算4.2.1变截截面构件的的长细比扒杆中间没有等等宽处，L1=0，求得：：图10图10查《路桥施工计计算手册》表15-47，再进行插值，其结果如下表：扒杆计算长度为为：l0’=μl0=1.113×166=18..08m（两端铰铰接时l0=l；下端固固定上端铰铰接时l0=0.77l）。扒杆杆的长细比比λx为：扒杆的换算长细细比为：((13)中部截面按下式式验算弯矩矩作业平面面内的整体体稳定性：：((14)查《钢结构设计计规范》附附表3.2得：φx=0.6625，βmx——等效弯弯距系数，βmx=1..0；γx——截面塑性性发展系数数，γx=1；φx——弯距作用平面内内轴心受压压构件稳定定系数，由由长细比λx而定。欧拉临界力为：：由（14）式得：==1338.433MPa<<f=2115MPPa满足弯矩作用平平面内稳定定性要求。4.3扒杆主主肢型钢单单肢稳定性性验算4.3.1顶顶端截面主肢角钢内力：：计算长度：l00=30ccmimmin=iiy=2.776cm由《钢结构设计计规范》按按b类构件，由由附表3.2查得=00.9699，由（12）式得：图11扒杆一轴线尺寸图11扒杆一轴线尺寸4.3.2中中部截面主肢角钢内力：：由（12）式得：满足要求4.4斜缀条条稳定性验验算一般仅验算斜缀缀条的稳定定性；横缀缀条可不验验算，而采采用和斜缀缀条相同的的截面缀条所受实际剪剪力为：(115)根据《钢结构设设计规范》，计计算剪力为为：(16))fx——钢材的屈服强度度，对Q235号钢取235MMPa；β——斜缀条的的水平夹角角。由式（15）得得：由时（16）得得：两者中较大者进进行计算，单单根缀条的的轴向力为为：根据《钢结构设设计规范》查查得φ=0.8885，由（12）式得：：满足要求4.5焊缝验验算在任何外力作用用下，贴角角焊缝的破破坏主要是是由剪切而而引起的。其其计算式如如下：(117)N——作用于连接构件件的计算轴轴向力；———焊缝厚度度；——各侧焊缝计算长长度之和，手手工焊时每每个自由端端减5mm；——贴角焊缝的容许许剪应力，其其值等于基基本钢材的的永许剪应应力。图12角钢焊接分配系数图12角钢焊接分配系数4.5.1缀缀条的连接接缀条的连接形式式为周边环环焊缝，焊焊缝厚度角角钢相同为为6mm。由于角钢具有不不对称性，为为避免缀条条受到附加加弯矩作用用，焊接时时角尖与角角背的长度度比为k2:k1如图（12），查《结结构设计原原理》表20-2得：k2:k1=0.33:0.77。端焊缝缝长90mm，角尖长24mm，角背长56mm。由（17）式得：：4.5.2主肢肢的连接扒杆一支分为上上下两部分分，中间最最宽通过连接角钢连连接在一起起，连接角角钢的型号与主肢角钢相相同。四主主肢通过缀缀条连接图13扒杆中部连接截面后与连接角钢焊焊接在一起起，焊接形形式为周图13扒杆中部连接截面边环焊缝。连接接角钢再通通过九个螺螺栓连接，由于扒杆中部弯弯矩较小，拉拉力较小，故故不必进行行螺栓连接接验算。下下面仅对主主肢角钢与与连接角钢钢的焊缝连连接进行验验算。端焊焊缝长180mmm，角尖长60mm，角背长140mmm。由（17）式得：：满足要求5混凝土锚锚碇计算桥头地锚埋置在在压实路床床上，采用用混凝土片片石地锚。浇浇注地锚时时尽量将埋埋深，其几几何尺寸为为长4m，宽3m，深4m，混凝土土容重γ=25kkN/m33，则混凝凝土地锚的的重力为：：G=255×4×33×4=11200kN。5.1倾覆稳定定性地基为压实路床床上，地锚锚倾覆时会会绕某一点点o转动（去去掉表皮的的松土和不不稳定的风风化岩50cm），如图图（14）所示。N为被动压压力，在自自身重力能能满足抗倾倾覆要求时时是不存在在的。由重力产生的稳稳定力矩：：M