扬州市三湾生态公园凌波桥上部结构施工方案

扬州市三湾生态公园凌波桥上部结构施工方案凌波桥主桥采用主跨148m的下承式系杆拱桥，主拱肋采用钢箱截面，两片拱肋间设风撑。主梁采用由边纵梁、横梁、小纵梁组成的钢结构纵横体系，其上设正交异性钢桥面板。1、缆索吊装系统施工1.1缆索系统的组成缆索吊机系统主要由塔架支撑系统、锚固系统、绳索系统、天车、机械部分和索鞍等组成。1.2万能杆件塔架构造缆索吊机塔架主要由M型万能杆件组拼而成的桁架结构，塔架横向为2组4m×4m万能杆件双立柱塔柱，塔柱中心距为8m，由万能杆件横联将上、下游塔柱联成整体，形成门形框架，塔脚与基础铰接，通过风缆来约束塔顶位移。塔顶设工字钢上、下分配梁来支承主、扣索及工作索座滑轮，并将悬索系统传递来的荷载分配到塔顶各节点上。塔架高度均为72m，塔顶横向宽16m。滚动索鞍设置在塔顶上，为放置承重索、起重索、牵引索等。塔架立柱采用4N1，纵桥向均为双排立柱，双排4N1之间采用2N19缀板连接，主面斜杆为2N3，塔顶横杆为4N1及2N1，其它联接系杆件横杆均为2N4，斜杆均为2N5。1.3承重索主索按静力平衡原理进行计算，先假定主索初始垂度，计算重索垂度。初始(空索)垂度(f0)自定以后，空索长度(S0)为定值，在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度S应等于空索长度S0加上由于荷载引起的弹性伸长值ΔS，即S=S0+ΔS。重索长度有两个途径计算：一是按假设重索垂度，以图形几何关系算得S；二是按假设重索垂度，以计算主索内张力得到弹性伸长ΔS算得重索长度S´=S0+ΔS。当S≈S´(在要求的精度内)，则假设重索垂度为所求解，重索垂度求出后，其它需要值即可解出。在塔顶布置2组5ø56mm(6×37S+PPC)的维芯钢丝绳钢索作为主索，公称抗拉强度1700Mpa。单根钢绳破断拉力为164吨。悬索跨度L＝406m，空索垂度f0＝25.39m，矢跨比为L／16，当吊运至索跨跨中时，主索垂度为fmax＝，主索最大张力Tmax＝2551.5KN，拉力安全系数K＝3.21>[3]。张力安全系数满足要求。主索用量5×650×2=6500米。为使悬索受力均匀，主索通过120吨大吨位滑轮串联，使张力自动调整均匀。1.4起重索工作起吊采用∮19.5mm麻芯钢索，滑车组走2～3线布置，采用5t卷扬机做起吊动力。起重索用于控制吊运构件的升降（即垂直运输），其一端缠绕于一岸的卷扬机滚筒上，另一端跨过塔架，缠绕于对岸的主地锚上。起重索选用ø21.5纤维芯钢丝绳（6×37＋PPC，交互捻），采用定7动6走12方式穿绕。一台跑车对应1台8t起重卷扬机。跑头拉力F=4.62t(吊拱肋)，安全系数K=6.06>[5]。起吊卷扬机容绳量应不小于800m。1.5牵引索牵引索用于牵引跑车沿桥跨方向在承重索上移动（即水平运输）。牵引索选采用ø28纤维芯钢丝绳（6×37＋PPC，交互捻），采用走2方式穿绕。吊拱肋时最大牵引力W=5.7t，牵引按来回线布置，滑车组走4线（不含通线），安全系数K=8.3>[5]，工作牵引采用∮21.5mm麻芯钢索，滑车组走1～2线布置(来回线)，采用5t卷扬机牵引。1.6吊扣塔缆风系统缆风系统为平衡主索吊重时产生的水平力而设。吊扣塔纵向稳定因地形限制，河心一侧无法设置前缆风，因而采用通风缆（或称压塔索）作为稳定措施。整套吊装系统在吊扣塔上、下游各对称布置1根Φ47.5钢丝绳作通风缆，4根Φ28钢丝绳作后风缆。1.7拱肋风缆索拱肋风缆绳采用2∮19.5mm(6×37+FC)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破断拉力为39.3吨(双线)。风缆与地面夹角不大于30°，风缆水平投影与桥轴夹角不小于50°，为减小风缆垂度的非弹性影响，风缆初张力按5吨控制。全桥两个肋需32道风缆绳。拱肋风缆位置根据设计的风缆角度要求放样后确定，锚碇根据具体地质情况可采用锚环(锚环必须采用韧性较好的钢材)或埋置式地垄等形式，根据实际地形设计布置，要求每道风缆锚碇容许抗拉力不小于15吨2、拱肋安装方案2.1对于拱肋安装措施及安装方案总述如下：2.1.1主拱肋及安装采用缆索吊机吊装就位，扣索斜拉锚固定位的施工方法安装，拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，待上下游同一节段吊装就位后，安装节段间横撑，即完成一个双肋节段安装，全桥设两套缆索吊装系统，缆索吊扣塔与吊扣塔二合为一，塔与基础之间铰接。2.1.2塔采用万能杆件组拼成双柱门式缆塔。2.1.3塔顶设置工作天线，用辅助工作天线安装拱肋节段间横撑。2.1.4拱肋节段在工地现场制造预拼检验合格后，运至桥位处引桥吊点下待吊，起吊、纵移、就位、测量，临时连接、扣锚。2.1.5拱肋按照监控单位提供的安装预抬置就位，合拢，临时连接，在无应力状态下施焊。2.1.6主拱合拢后，根据设计加载程序对称拆除扣挂系统。完成砼灌注后，按设计要求，对称、均衡地从拱脚至拱顶吊装拱上立柱墩、帽梁和行车道板。2.2拱脚拱段的安装2.2.1先用缆吊将一岸上游侧拱肋桁片吊运至拱座旁，慢慢将拱肋节段拱脚端上铰轴置于铰座上，借助拱座上预埋件通过链条滑车逐步调整第一节段拱脚端铰轴位置，使其与预埋的拱脚铰座接触密贴。向跨中一端用侧浪风调整拱肋轴线，同时安装扣索，根据设计标高张拉扣索调整安装高程，待力全部交于扣点，拱肋标高、轴线调整满足设计及规范要求后，卸吊钩，然后按同样的方法安下游侧拱肋桁片。2.2.2待标高及拱肋轴线满足设计及规范要求后，用辅助工作天线安装上游侧拱肋间横撑。2.3、一般拱段的安装2.3.1一般拱段参照吊装程序与拱脚拱段的施工方法进行施工。两岸对称分别自拱座第七节段开始，向跨中拼装至第一节段，待整体调整好拱轴线及各控制点高程后，安装合龙段。2.3.2拱肋桁片吊装就位后，吊段下端接头与已安装好的相连段上端接头法兰盘临时用螺栓连接，松下端吊钩，挂扣索和横向调节风缆，张拉扣索。经对标高和拱肋轴线调整至满足设计要求后，卸上端吊钩，围焊节间环焊缝。2.3.3当每一节段中相邻的片拱肋桁片安装就位，标高和拱肋轴线调整至满足设计及规范要求后，在主缆吊安装另一片拱肋桁片时，可同时用辅助天线安装拱肋间横撑。2.3.4按吊装程序，每一组扣索挂好后，均须对该扣索之前的扣索进行调索作业。调索作业根据设计方和监控方现场共同发布的调整索力和拱肋标高、调索顺序，对每一扣索采用对应钢绞线束数的千斤顶、油泵张拉设备，同步作业，对称、分级张拉，同时用频谱分析仪对索力进行测试，以确保调索顺利开展，确保各吊段节间连接焊缝及横联、平联连接焊缝、连接螺栓结构安全。对每一拱段，均进行一次拱肋轴线、拱肋高程的调整，避免拱肋的线形、标高误差累积到最后而造成调整困难，确保其安装精度的有效控制。2.3.5拱肋吊装过程中的稳定措施：拱肋节段起吊就位后上、下游各设一定数量的缆风，以调整拱轴线、保证其悬臂施工阶段的安全稳定性。2.4拱肋合拢本方案拟采用双肋吊装完成1-7节段直至合龙，拱肋的合龙采用强迫合龙，临时连接，在无应力状态下焊接合龙段节间环焊缝的方式，合龙前，根据对拱肋内力及线形的监控结果，通过扣索、浪风索对拱肋进行全面线形、内力调整直至满足设计要求。同时进行温度观测，测量合龙长度，切割合龙段余量，安装合龙段就位，临时连接，强迫合龙，在无应力状态下施焊合龙段连接环焊缝，以确保结构内力合线形满足设计要求。3、主梁安装方案3.1主梁概述主梁采用钢结构体系，是由钢结构梁格与桥面板组成的整体。钢梁格由两根钢系梁、端横梁、中横梁、小纵梁组成，钢主梁材质为Q345qC，其技术标准符合《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）。桥面板采用正交异性钢桥面板。本桥钢加劲梁采用工厂预制节段，现场连接成整体的施工方式。根据构造及施工架设的需要划分节段，避免钢结构局部变形过大或损伤。3.2主梁吊装方案3.2