广州珠江黄埔大桥斜拉桥大吨位钢箱梁架设新技术(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上广州珠江黄埔大桥斜拉桥大吨位钢箱梁架设新技术谢军1，王勇1，梁颖晶1，廖云沼2，郑震2（1.广州珠江黄埔大桥建设有限公司，广东 广州 ；2.中铁大桥局集团第三工程有限公司，广东 广州 ）摘要：本文介绍了广州珠江黄埔大桥斜拉桥的工程概况，根据现场施工环境和本项目建设特点，结合经济因素考虑，因地制宜地设计了大吨位钢箱梁的运输及上岸、塔区梁段的架设、边跨及墩顶梁段的架设及临时锚固墩的设计与施工等方案，为类似桥梁施工提供参考。关键词：珠江黄埔大桥；斜拉桥；钢箱梁；架设技术1工程概况珠江黄埔大桥项目（又称广州东二环高速公路）是京珠国道主干线广州绕城公路东段和珠江三角洲经济区环形

2、高速公路东段线。珠江黄埔大桥北汊斜拉桥主跨383m（跨径布置为3831976362m），为独塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航净高55米，建成通车时是国内同类桥梁中的最大跨径。主塔39#墩处于大濠洲岛防洪堤附近的边滩上，38#过渡墩在北岸集通码头内，临时墩和40#42#墩在大濠洲岛上。主桥桥式图如下：图1 斜拉桥桥型布置斜拉桥钢箱梁共分为52个节段，梁高3.5m、宽41.0m。标准节段梁长16 .0m，重322t，起吊高度约70m。钢箱梁横断面见下图:图2 钢箱梁标准横断面2 钢箱梁运输2.1钢箱梁上岸及运输钢箱梁采用水上运输，上岸时采用两台运梁台车运输一片钢箱梁。从主塔系梁中心线外延30m栈桥作为钢

3、箱梁上岸码头，码头中心线与主塔顺桥向中心线一致，大濠洲岛上沿桥轴线设置16m宽汽车运输道，并在主塔至42#墩每两墩之间设置一个钢箱梁旋转转盘区。钢箱梁在运输船舶上的摆放位置，横断面方向与运输船舶长边方向平行，船头侧在码头靠绑，运输船抛锚固定后，仓内注水使船体沉至河床，保证钢箱梁脱离船体后运输船不浮起。码头与船体间搭设跳板，运梁汽车上船将钢箱梁运送上岸，此时钢箱梁朝向与安装方向成90度角，使钢箱梁可通过主塔根部，上岸后，钢箱梁在转盘区旋转90度（旋转靠运梁车实现），使钢箱梁朝向与安装方向一至，再将钢箱梁运输至起吊位置。主塔至42#墩，每两墩之间的钢箱梁均由运梁汽车将钢箱梁运至该两墩之间的转盘区后

4、才旋转，使钢箱梁可以从桥墩之间通过，钢箱梁上岸及运输平面见下图。 图3 钢箱梁上岸及运输平面图运输主跨其它节段钢箱梁，采用钢箱梁朝向与安装方向一至的方位泊船，并在吊装位置抛锚固定船泊，直接从船上起吊钢箱梁。因斜拉桥主跨38过渡墩所处位置为北岸集通码头内，由于受到河滩潮位及地形的限制，运梁船舶不能直接将J21J24梁段运至设计起吊位置，因此在38过渡墩附近修建了一栈桥，用于存放J21J24梁段。栈桥从38过渡墩中心线向外延伸54.855m。栈桥桩基共采用20根钢管桩，平均桩长约为24m。桩间设连接系，桩顶布设横向分配梁，承重梁采用贝雷片，以上是P43钢轨。在38墩设有与栈桥及千斤顶反力架相连的预

5、埋件。利用桥面吊机按顺序将4片钢箱梁吊上栈桥，然后利用千斤顶和钢绞线拖拉至吊装位。38#墩栈桥结构图如下：图4 38#墩栈桥结构图2.2边跨钢箱梁运输道路边跨钢箱梁运输道路宽16m，沿桥轴线布置，基础采用抛填碎石碾压加固，加固后的承载力不小于0.3MPa，上面铺设C30砼路面。转盘区基础和路面的处理方式同运输道路，并与运输道路水平。2.3运输平板车每个节段钢箱梁采用2辆动力平板运输车运输，型号DYC200，单台车辆额定载重量200t，外轮廓尺寸16.64m，8轴64轮，自重52t。满载车速12Km/h，满载爬坡能力6%，转向模式：直行、斜行、横行、中心回转、八字转向。可以满足钢箱梁运输及转向的

6、工况。3钢箱梁架设对于不对称结构斜拉桥的钢箱梁的吊装，非对称段钢箱梁完成在支架部分的拼装后再和主桥合拢，或者采用顶推方式，需要采用大型的吊装设备和大量高墩钢支架。本项目原设计即为此类施工方法，需要搭设长120m，宽约30m，高约60m高的大型钢管支架，费用昂贵。钢箱梁斜拉桥塔区梁段起吊一般采用大型浮吊直接吊装就位，吊装所需场地大，费用高。本桥地处珠江辅航道，桥址处为繁忙的大型船舶修理基地，同时主塔位于浅滩，难以满足大型吊装设备吊装需要。考虑技术经济等原因，需研究新的塔区0#、1#块吊装方法。若能利用桥面吊机，实现塔区0#、1#块钢箱梁的吊装问题，则技术、经济效益显著。3.1塔区梁段架设在横梁前

7、端布置托架2、后端布置托架1、3，托架1上布置立柱，横梁上端的两塔柱间布置一道桁架横梁，步履吊机前支点放置在横梁桁架上，后支点放置在托架1立柱上，如图4，吊梁时横梁桁架下端设临时支腿，步履吊机大部分前支反力通过临时支腿传至主塔横梁，步履式吊机后支反力锚固在托架1上，塔区梁段吊装方案见下图： 图5 塔区下横梁钢箱梁托架图6 塔区梁段吊装示意图3.1.1塔区梁段安装步骤：步骤一:1、安装托架1、2、3及滑道。2、安装步履式吊机前支腿支撑桁架、临时支撑及后支腿立柱。3、安装步履式吊机及后锚固杆。4、步履式吊机调试，确定步履式吊机处于良好状态。步骤二:1、吊装边跨侧DA1块，放置在托架2上。2、解除临

8、时支腿，用导链收起。3、安装拖拉牵引系统，拖拉DA1块至设计位置。步骤三:1、吊装D0块，同步骤二。2、焊接D0块和DA1块之间的接头。步骤四:1、在临时支腿位置，D0块顶面抄垫临时支点抵紧支撑桁架。2、吊装主跨侧DJ1块，放置在托架2上。3、焊接D0块及该DJ1块的接头。步骤五:1、在两侧的DA1、DJ1块上安装临时索，竖向油顶配合临时索将三段钢箱梁调整至设计标高，解除托架1、2的支点；2、步履式吊机整机下落至钢箱梁面。3.1.2钢箱梁就位及调整钢箱梁纵移采用10个200t移位器，钢绞线及穿心式千斤顶实现，滑道上设纵向限位滑条；托架2、3上各布置4台100t油顶，主塔横梁上布置4台500t油

9、顶，用4台100t油顶及4台500t油顶调整调整DA1及D0节段钢箱梁至设计标高，然后焊接，用布置于托架2上的4台油顶调整DJ1梁段至设计标高，然后与D0梁段焊接，钢箱梁纵向调节由给向牵引装置完成，横向调节在三个节段钢箱梁焊接在一起后，在主塔柱上设4台油顶起顶钢箱梁侧面进行调节。3.1.3主要技术细节为保证起吊DA1梁段及钢箱梁落在托架1上时，托架1、3的变形协调，托架1、3上均设锚杆与步履式吊机后横梁进行锚固，并进行预张拉，每根后锚杆预张拉8t；2、托架2前端置8mm的上抬值，保证钢箱梁放在托架2上时，钢箱梁底面大致水平；3.1.4主要技术参数起吊DA1、DJ1梁段：单台步履式吊机前支点反力

10、274t，后支点拉力：129.4t；托架3挠度11mm；锚杆应力186Mpa，安全系数K=4.0 ；起吊D0梁段：单台步履式吊机前支点反力188.9t，后支点拉力：88.9t；托架3挠度46mm；锚杆应力112Mpa，安全系数K=6.7；托架2前端最大挠度4mm；托架1最大挠度8mm；3.2 墩顶梁段安装3.2.1临时墩顶面钢箱梁的安装临时墩顶面的节段钢箱梁为A7节段，长16m，重322t；先用步履式吊机安装临时墩顶梁段，并与前一节段焊接，然后将临时墩丛40#墩附近纵向拖拉至临时墩设计位置，固结临时墩底脚，再安装临时墩与钢箱梁的锁定结构，完成临时墩顶梁段的安装。3.2.2 40#、41#、42

11、#墩顶梁段的安装墩顶梁段安装步骤：步骤一：在40#、41、42#墩顶面布置托架；步骤二：步履式吊机站在墩顶梁段的前第二个节段上，吊装墩顶梁段，并将墩顶梁段放在托架上，此时墩顶梁段往架设方向纵向偏位50cm放置，并操垫稳妥；步骤三：吊装墩顶梁段的前一节段，并与对应梁段焊接，挂索、张拉；步骤四：步履式吊机前移至墩顶梁段的前一节段，起吊墩顶梁段，调整墩顶梁段的纵、横向位置与墩顶梁段的前一节段匹配，焊接墩顶梁段与匹配梁段，挂索张拉，完成墩顶梁段的安装；墩顶梁段安装方案见下图：图7 墩顶梁段安装3.3主要技术特点在39#墩码头无起重设备的情况下，用轮胎式运输台车实现了钢箱梁的上岸，38#墩侧岸滩附近的钢

12、箱梁，仅设置简易的码头栈桥，巧妙地利用步履式吊机吊装钢箱梁离船，并拖拉至吊装位。钢箱梁的运输选用可以旋转的轮胎式运输台车，钢箱梁顺梁长度方向运输上岸，然后在岛上旋转，再运送至吊装位，临时墩及40#42#墩间梁段的运输，均顺钢箱梁长度方向运输，通过桥墩后，再旋转至与吊装方位吻合，然后运输至吊装位，解决了钢箱梁因宽度太宽，无法通过主塔根部和40#42#墩的问题，减小了临时墩门架的净空，减少了运输道路的面积。针对主塔位于岸滩，桥位处水域面狭窄（上、下游均有船坞），墩顶0#、01#钢箱节段梁重量大（约300t）、架设高度高，约70m，难以采用大型水上吊装设备等特点，在主塔横梁上设置前、后端托架及步履式

13、吊机的支承结构，利用步履式吊机在主跨侧起吊塔区梁段，然后纵向拖拉至设计位置，解决了塔区梁段的安装难题。钢箱梁临时锚固墩的设计方案，满足了钢箱梁在最大悬壁阶段的各种受力工况；临时墩的安装时间约30天，采用整体拼装，滑移就位的方式，减少了钢箱梁大悬壁状态的时间，降低了安全风险，缩短了工期，同时解决了临时墩墩顶梁段的安装问题。边跨钢箱梁及墩顶钢箱梁，采用变幅的步履式吊机悬壁架设，减少了按传统的架设方法需设置的大规模的落地支架，取得显著的经济效益，并降低安全风险。4 临时墩设计、施工与整体滑移为减少钢箱梁的最大悬壁长度，在距主塔柱120m位置设置临时墩，将钢箱梁竖向、横向进行锚固，临时墩承受的主要荷载

14、：竖向力：700t（向下），310t（向上），横向力：40t，顺桥向位移：57.6mm；基本风压：500Pa为了完成临时墩墩顶梁段的安装，临时墩在40#墩附近，距离临时墩设计位置47m处制安，在临时墩顶节段钢箱梁安装完成后，由牵引系统纵移临时墩至设计位置，固结临时墩底脚，安装临时墩与钢箱梁的锁定结构，完成临时墩的安装；临时墩为门架结构，见图示，每侧立柱下设4根1.5m的桩基础，柱桩，桩长22m，承台厚3m，分两层灌注，第一次灌注1.5 m，当临时墩纵移至设计位置后，再灌注第二层1.5m，将临时墩底脚固结在承台上；门架结构每侧由4根1.0m，=10mm的钢管组成，钢管间设纵、横向联结系，共5道，

15、中心间距11m，门架两侧钢管间设联结系3道，中心间距22m；临时墩顶面设计3层分配梁，以保证临时墩立柱承受竖向荷截的均衡，同时满足钢箱梁运输时通过临时墩所需的空间要求；临时墩与钢箱梁底面的耳板销接，临时墩顶面座板与最顶面一层分配梁用锚杆锚固，并设置剪力键，以满足临时墩各种受力工况；临时墩结构见下图： 图8 临时墩结构临时墩的设计方案，即满足了承受各种工况荷载的需要，又解决了墩顶梁段的架设问题，同时适应钢箱梁运输的需要，在40#墩附近制安，也满足了塔吊附墙的条件。为了便于临时墩的整体滑移，在临时墩底部设置行走轮，施工过程中先在条形基础上铺设钢轨，在每个临时墩钢管桩底部下安装2台行走轮箱，每个行走

16、轮箱设计承载力为55T，临时墩的行走采用4台50T的千斤顶分别顶推行走轮箱，千斤顶通过拉板钩住预埋于条形基础的预埋件固定。在临时墩顶推施工前调整钢轨平整度控制在2mm，顶推前在钢轨上涂黄油以减少摩擦，顶推施工中采用统一指挥，控制多点顶推的同步性。其中采用行走轮箱和多点同步顶推技术值得借鉴和推广。5 桥面步履式提梁吊机180t桥面吊机(亦称180t步履式架桥机)，是为广州珠江黄埔大桥主桥工程而设计制造的架桥机，主要用于钢梁的吊装施工，每一节段钢箱梁均采用两台180t桥面吊机施工。广州珠江黄埔大桥钢箱主纵梁间距18.8m，两台桥面吊机站位于钢箱主纵梁附近，两台桥面吊机中心距18.8m。架桥机结构件

17、的材料采用Q345B，卷杨机采用变频电动机和硬齿面减速器驱动。为了便于钢箱梁的对位，除起升机构、变幅机构外，在吊具上设置有纵向调整装置，即在顺桥向通过左右两水平油缸的作用，使悬吊的钢箱梁能绕吊具中心轴旋转，实现钢箱梁纵向位置调整，其横向调整靠两台起升绞车分别动作来实现。两台吊机的操作采用联动台集中控制，联动台布置在其中一台的司机室内，两台吊机的起升能实现同步控制。吊机主要技术参数： 起重量为180t (不含吊具重量)，架桥机自重为105t(单件最大重量: 12t)，抗风能力在满负荷起重状态为8级，整机运行方式为步履式(油缸顶推，步履过程中不带载)。起升高度为桥面下65m、桥面上1m。6 结语本

18、桥利用设置在索塔横梁两侧的托架、索塔两侧塔柱之间的支撑横梁、主塔下横梁一侧托架的立柱后续桥面吊装所需的桥面吊机四者巧妙结合，通过吊装和拖拉方法完成塔区0#、1#块钢箱梁的吊装。该方法思路新颖灵活，丰富了斜拉桥钢箱梁架设方法。设计变幅步履式吊机，解决了钢箱梁吊装的过墩难题，采用悬臂拼装方式完成了全部钢箱梁的吊装，避免了常规的岸上钢箱梁吊装的支架施工方法，该方法是国内钢箱梁吊装机械的一大进步，技术经济效益显著，为类似桥梁提供参考。研究方案是通过设计变幅式步履式吊机（可变化幅度约为10m），有效解决了钢箱梁吊装的过墩难题，也为边跨梁段全部悬拼创造条件。临时墩（60m高）的整体拼装后滑移就位。经方案优

19、化，考虑最大单悬臂状态对台风敏感，必须尽快结束最大单悬臂施工，因此，必须尽快完成临时墩的就位问题。常规方法是箱梁起吊后就地拼装，但时间久，施工风险大。本桥采用临时墩拼装后顶推就位的方法，快速解决了临时墩就位问题，降低大悬臂安全风险。利用现有的运运梁台车，解决了大吨位钢箱梁的上岸和岛上运输问题，提供了一种全新的桥梁预制结构“江-陆联运”方法，为解决类似桥梁岸上运输问题提供了宝贵参考。该桥钢箱梁的运输及上岸方法、塔区梁段的架设、边跨及墩顶梁段的架设、临时锚固墩的设计与整体滑移为同类型桥梁的施工提供了一个典型的范例，并取得了显著的经济效益。作者简介：谢军（1966.10）：男，广州珠江黄埔大桥建设有限公司，工程部经理，路桥高级工程师；联系电话： ； Email：专心-专注-专业