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1、港珠澳大桥桥梁工程CB05标九洲航道桥上部结构施工技术 1 主要内容 2 1 港珠澳大桥简介港珠澳大桥于2009年12月15日由李克强总理宣布开工 其全长近50km 造价超720亿元 海中桥隧部分长约35 6km 大桥起点是香港大屿山 经大澳 跨越珠江口 最后成Y字形 一端连接珠海 一端连接澳门 一 工程概况 港珠澳大桥是 一国两制 框架下粤港澳三地首次合作建设的大型跨海交通工程 也是目前世界上最长的跨海大桥工程 大桥建成后 从香港到珠海的车程只需半小时 对香港 珠海 澳门三地经济社会一体化意义深远 3 2 九洲航道桥简介九洲航道桥采用双塔中央索面钢混组合梁斜拉桥 中跨设双向通航航道 桥跨布置
2、为 85 127 5 268 127 5 85 m 全长693m 全桥共6个桥墩 其中206 207 墩为主塔墩 主塔采用 风帆 型的钢混结构 主梁采用钢混组合梁结构 斜拉索采用平行钢丝索 桥式布置见下图 一 工程概况 4 4 施工条件 水文 潮汐 潮流施工区域潮汐类型属于不规则的半日潮混合潮型 实测最大潮差2 25m 2 51m 最小潮差0 04m 0 13m 平均潮差1 06m 1 16m 属于弱潮海湾 潮流呈现往复流运动形式 水流流向 流速 基本为沿槽线走向的周期性往复流 300年一遇垂线平均最大落潮水流流速为1 99m s 一 工程概况 风施工区域年盛行风向以东南偏东和东风为主 季节变
3、化明显 珠海气象站和澳门站年平均风速分别为3 1m 秒和3 6m 秒 最大阵风珠海站44 6m 秒 澳门站为58 6m 秒 台风期为每年6 9月份 5 4 施工条件 施工航道设计最高通航水位 3 52m 设计最低通航水位 1 18m 设计通航净空 40m 在桥位施工期间 原航道不进行封航 仅对航道进行改移 一 工程概况 施工航道净空尺度表 航空九洲航道桥主塔塔顶标高为 120 02m 主塔正对澳门机场飞行起降区 航空限高为 122m 6 5 九洲航道桥上部结构简介 钢混组合梁九洲航道桥为5跨1联组合梁 梁长692 2m 塔梁固结 主梁采用 开口钢主梁 混凝土桥面板 的组合结构 混凝土桥面板在工
4、厂预制并存放至少6个月后在厂内进行钢混组合 组合梁标准横断面如下图示 一 工程概况 7 5 九洲航道桥上部结构简介 钢混组合梁组合梁根据结构特点和架设方案 纵向分13个大小节段 横向左右幅分别制造安装 架设后横向纵向连为整体 纵向划分为S11 S17 S6b S10 S1 S6a GJ 塔梁固结段 M1 M6a M6b M11 HL 跨中2m合龙段 计有20个大节段 4个小节段 一 工程概况 8 5 九洲航道桥上部结构简介 主塔结构 一 工程概况 九洲航道桥206 207 主墩索塔采用钢混组合结构 由塔柱和曲臂组成 安装过程中曲臂不参与受力 下塔柱为混凝土结构 高16 7m 中塔柱及上塔柱为钢
5、结构 高度98 0m 主塔钢塔柱竖向分10个节段 即T0 钢混结合段 T1 T2 T3 塔梁固结段 上塔柱T4 T9节段 上塔柱整体运输及安装 9 5 九洲航道桥上部结构简介 斜拉索 一 工程概况 斜拉索采用中央索面竖琴形 横向有两根索 全桥共64根斜拉索 斜拉索采用直径7mm高强度镀锌平行钢丝拉索 均采用PESC7 451一种规格 单根最长约140m 最重约20t 斜拉索下端锚固于左右幅组合梁之间的钢横梁上 为张拉端 上端锚固于钢塔锚箱 为锚固端 10 主要内容 11 第一阶段 将主航道改移至207 墩侧 主要完成206 墩侧上部结构施工 第二阶段 将主航道改移至204 墩侧 完成全桥上部结
6、构施工 第一阶段改移后航道 航道规划 各阶段航道使用时间表 第二阶段改移后航道 二 上部结构施工顺序 12 二 上部结构施工顺序 以跨中合龙段为界 206 墩侧上部结构与207 墩侧上部结构平行施工作业 施工顺序以206 墩侧上部结构为例进行说明 总体采用先梁后塔的施工顺序 S6a S1节段组合梁 S11a S6b节段组合梁 S17 S11节段组合梁 M1 M6a节段组合梁 M6b M11a节段组合梁 BS8 BS1斜拉索 斜拉索ZS1 ZS8 上塔柱 13 主要内容 14 1 组合梁施工概况 三 钢混组合梁施工技术 九洲航道桥大节段组合梁采用设置临时支墩 利用 天一号 3000t运架一体船运
7、输至桥位处进行架设的方案 组合梁施工技术主要介绍以下三个方面 临时支墩施工技术 大节段组合梁划分 吊装顺序 大节段组合梁的实施性架设技术 15 2 临时墩施工技术 三 钢混组合梁施工技术 临时支墩概述临时墩分临时墩1和临时墩2两种类型 临时墩1位于主墩和辅助墩之间 全桥共两个 临时墩2均位于两个主墩之间 全桥共3个 临时墩按小里程至大里程编号为L1 L2 L3 L4 L5 L1和L5为临时墩1 L2 L4为临时墩2 全桥5个临时墩为一次性投入 16 临时支墩1结构布置图 临时墩1结构主要分为四部分 插打钢管桩 钢管柱 分配梁和三向调整装置 插打钢管桩采用10根 2000 20mm的钢管 钢管柱
8、采用80根 1000 20mm的钢管 临时墩1柱顶分配梁段包括分配梁A 1 6m 1 4m箱型梁 分配梁C 1 2m 1m箱型梁 一个临时墩钢结构用量约1440t 临时支墩1结构布置 17 临时墩L1组合梁荷载计算 分别建立组合梁S1 S6a S6b S10整体模型 荷载按照梁体自重自动加载 得出临时墩1墩顶各支点反力如下 组合梁S1 S6a整体模型图 S1 S6a节段S6a处支点反力为 组合梁S6b S10整体模型图 S6b S10节段S6b处支点反力为 18 临时墩1计算 临时墩主要荷载包括 自重 组合梁荷载 钢管桩波浪力 水流力 风荷载等 临时墩1分配梁梁段最不利工况 将S1 S6a第一
9、半幅吊装到临时墩1与墩旁托架上 横移4m至设计位置 临时墩1分配梁段最不利工况计算 临时墩1整体受力模型图 临时墩1分配梁段组合应力图 MPa 临时墩1分配梁段最不利剪应力图 MPa 结论1 临时墩1分配梁A和分配梁C采用Q345b 最大组合应力为140MPa 最大剪应力为64 5MPa 满足规范要求 19 临时墩1计算 临时墩1标准段钢管柱最不利工况 将S1 S6a第二半幅吊装到临时墩1与墩旁托架上 横移4m至设计位置 临时墩1钢管柱最不利工况计算 结论2 经计算钢管柱结构稳定满足设计要求 临时墩1钢管柱轴力图 t 临时墩1钢管柱最不利剪应力图 MPa 最大轴力 N 330t 最大弯矩 M
10、11 3t m 20 临时墩1计算 插打段钢管桩最不利工况为 其中S6b S10半幅梁处起顶调节标高 两个S6b S10半幅梁进行横向对接 纵移S6b S10组合梁 与S1 S6a进行对接 钢管桩最大轴力N 536t 弯矩M 121 1t m 结论3 经计算钢管桩结构及整体变形满足设计要求 临时墩整体变形最不利工况为 将S1 S6a第二半幅吊装到临时墩1与墩旁托架上 横移4m至设计位置 临时墩变形计算模型 经计算临时墩1最大变形为 89mm 52370 400 130mm 满足规范要求 临时墩2除钢管桩长度 分配梁长度与临时墩1略有变化 结构形式均与临时墩1相同 在这里不再另行介绍 21 2
11、临时墩施工技术 三 钢混组合梁施工技术 钢管桩插打施工采用 中铁桩1 号打桩船在临时墩位抛锚定位 吊起钢管桩后喂入自带导向架 进行精确定位后 利用自带D138柴油打桩锤插打钢管桩至设计标高 一个临时墩10根钢管桩插打完成后 安装桩间连接系及桩顶分配梁并按图纸要求焊接牢固 沉桩精度控制标准 横桥向 20cm 顺桥向 8cm 垂直度调整至 1 5 22 2 临时墩施工技术 三 钢混组合梁施工技术 标准段钢管柱施工左右幅钢管柱分开安装 钢管柱标准节段长6米 半幅共6层钢管桩 每一层8根管柱 在后场利用龙门吊将一层钢管柱与横联拼装成整体 层与层之间进行预拼 两层为一个吊装单元件驳船运至墩位处 利用 起
12、重六 号200t浮吊进行起吊安装 23 2 临时墩施工技术 三 钢混组合梁施工技术 柱顶分配梁安装钢管柱拼装完成后 还是采用 起重六 200t浮吊吊装左右幅柱顶分配梁 现场焊接成整体 24 2 临时墩施工技术 三 钢混组合梁施工技术 墩顶布置墩顶分配梁施工完成后 安装墩顶三向调整装置 完成临时墩施工 三项调整装置通过600t千斤顶调整钢梁上下位置 通过100t水平千斤顶 反力座和滑移板构成滑移体系 通过滑移体系调整钢梁纵 横向位置 25 3 大节段组合梁划分 吊装顺序 三 钢混组合梁施工技术 大节段组合梁划分全桥主梁分为二十个大节段 二节合龙段 左右幅各十个大节段 一节合龙段 M01 M6a节
13、段梁重 1389 3t 梁长 61 375m M06b M11节段梁重 1518t 梁长67 35m 26 S06b S10节段梁重 1396 4t 梁长 61 250m S01 S6a节段梁重 1274 0t 梁长 59 53m S11 S17节段梁重 1645 1t 梁长 85 10m 27 3 大节段组合梁划分 吊装顺序 三 钢混组合梁施工技术 大节段组合梁吊装顺序运架船不能在同一侧完成一跨左右幅组合梁吊装 吊装第一半副梁后 需要到另外一侧吊装另外半幅梁 取梁 摆放位置的确定原则 上扁担中心线与组合梁段重心重合 28 组合梁架设施工顺序 仅示组合梁架设 3 大节段组合梁划分 吊装顺序 三
14、 钢混组合梁施工技术 大节段组合梁吊装顺序 仅示组合梁架设顺序 其它工序施工此处未做说明 29 3 大节段组合梁实施性架设 三 钢混组合梁施工技术 组合梁运输 天一号运架船取梁示意 利用台车将组合梁从厂内存梁区纵横移至码头 30 3 大节段组合梁实施性架设 三 钢混组合梁施工技术 组合梁运输 海上运输线路 经横门东水道 水面宽150m 水深6 8m 帆船水道 江海直达水道 过桥位 顺桥向向澳门方向航线 航程总计25 5海里 48公里 航速及用时 全程采取5节航速 共需航行时间约5小时 31 3 大节段组合梁实施性架设 三 钢混组合梁施工技术 组合梁架设步骤 步骤一 天一 号桥位处就位 以M6b
15、 M11节段梁为例 当运架船从外海侧行至待架梁孔前约250米时抛自救锚稳住船体后 利用抛锚艇抛三个艉锚及三个艏锚 艏锚或艉锚的两锚间夹角约65 70 锚绳长300m 关键点 在架设组合梁S11 S17 S6b S10节段梁时 使运架船中轴线与半幅组合梁重心连接线平行 即运架船中轴线应与桥轴线分别成0 7 0 3 角 天一号 抛锚就位后状态 32 3 大节段组合梁实施性架设 三 钢混组合梁施工技术 组合梁架设步骤 天一号 绞锚就位后状态 步骤二 组合梁桥位处临时绑扎解除及绞锚就位 以M6b M11节段梁为例 天一 号在架梁海域锚泊完成后 启动液压系统 松开横向夹持油顶 提升组合梁 使梁底与绑扎托
16、架完全脱离 将组合梁提升至架设高度 利用绞锚机将 天一 号缓慢绞进桥孔位置 33 3 大节段组合梁实施性架设 三 钢混组合梁施工技术 组合梁架设步骤 步骤三 组合梁落梁 调整艏锚 艉锚锚绳 船体对位 对中落梁 吊具回收 起锚 返航 关键点 落梁时梁底临时支撑加固位置需准确落在墩顶临时支撑垫梁上 平面位置误差控制在 10CM以内 34 主要内容 35 36 中铁大桥局第二工程公司 施工方案总体概述钢塔T4 T9节段及A 一 A 三 节段为桥面以上塔柱整体吊装段 钢上塔柱整体安装段高67 940m 重量为962 738t 吊具及临时支撑等结构重154 179t 整体吊装总重为1116 917t 钢塔柱整体安装分 海上吊装 和 竖转提升 两个阶段 首先利用 正力 2200t浮吊水平起吊上塔柱至梁面 采用T3顶口及滑移轨道进行临时支撑 然后在梁面主塔位置处安装钢管吊架 进行上塔柱竖转提升作业 临时固结后进行塔柱焊接 四 钢上塔柱施工技术 钢上塔柱T4 T9水平吊装 梁面提升竖转示意图 钢塔柱海上吊装施工 钢塔柱竖转提升施工 37 38 四 钢上塔柱施工技术 施工工艺流程及资源配置 海上吊装 阶
