北站大桥施工组织设计

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1、(二)主桥上部结构:1 施工方案说明：主桥上部结构施工主要包括钢管拱肋、钢横梁 、钢纵梁的加工及防腐，系杆、吊杆的订购制作，空心板梁的预制，以及所有这些构件的运输、吊装、就位及拱肋砼的顶升灌注等钢构件的加工委托深圳周边有关专业厂家制作，系杆、吊杆在专业预应力的生产单位定购，预应力空心板在场面外租地预制。各种加工件在各项指标符合设计及规范要求后运至现场吊装就位。吊装方案经反复比较，设计成缆索吊装系统。拱肋下方设栈桥结构布置，除满足缆索安装、水平系杆安装、吊装纵横梁，并做作业通道外，还兼确保铁路运营安全的需要，在栈桥的基础上，对桥宽范围内进行封闭防护。缆索吊机跨度 200m，西侧塔架布置均在 3#

2、、4#墩之间，距 4#墩 10m，东侧塔架布置在 6#、7#墩之间，距 5#墩 40m,各种构件的起吊位置均设在 5#墩和东塔架之间，设计吊装重量为33T。缆索吊机试吊合格后，拱肋分段吊装，扣索定位，采用单拱肋合拢的方案，先对称地吊装完一侧拱肋。待两侧拱肋合拢后，吊装 K 型撑和一字形撑，将两侧拱肋连成整体。拱肋合拢后拆出分段扣索，泵送顶港口灌注 C50 号微膨胀钢管砼，砼的泵送由拱顶延伸，每根拱肋的半边分两次灌注，压注时要保证拱脚向拱顶延伸，每根拱肋的半边分两次灌注，压注时要保证拱肋钢管砼的密实度。在泵送拱肋钢管砼的过程中，要严格按施工加载程序进行系杆的张拉，并密切注意拱脚及拱肋的变形。按照

3、全桥均衡加载的原则吊装横梁和加劲纵梁至拱脚对称吊装就位，然后分条由跨中至拱脚对称浇注整体化砼、桥面防水砼和铺筑桥面沥青砼。2、缆索吊装系统21、设计原则：根据该桥单孔主跨 150M，矢跨比为 1：4.5 的特点，结合我单位现有吊装设备，通过比较，决定采用缆索吊机加扣索相结合的方案。设计索道主跨 200M 索道最大垂度过 10.5M，吊装重量33T。因拱肋矢高达 32.8M，所以塔咖啡因要求很宽，设计为 24M才能满足吊装需要。两条拱肋的吊装由一会索道来完成，塔顶须设置移动索鞍，以覆盖桥面宽 23.5M 范围内所有构件的吊运安装。由于塔架相当高，必须保证有足够的强度和稳定性，设计上考虑设两层缆风

4、，经计算由于塔架向跨中推力达 68T，求塔架相当高，必须保证有足够的强度和稳定性，设计上考虑设两层缆风。经计算由于塔架向跨中推力达 68T，塔架相当高，必须保证有足够的强度和稳定性，设计上考虑设两层缆风。经计算由于塔架向跨中推力达 68T，塔架后缆风要特别加强，拟设 8 根 28MM 的缆风索；为保证塔架有足够的稳定性需设 4 根中缆风，考虑到跨中位置是铁路既有线，不能直接拉前缆风索，因而在两塔间设对拉缆风，仅作塔架安装的稳定，吊重时基本不受力。地垅设计为左砼重力式，由于受桥长限制，塔架高，地垅近，且与地面水平夹角大约 35 0 ，增加了塔架向跨中的水平推力，也加大了地垅砼量。跨度定为 200

5、M，立塔位置、吊装场地均布置紧凑，起吊位置均设在主墩和东侧塔架之间。2.2、 设计依据：（） 、缆索吊装平面布置（如图） ；（） 、缆索系统主要钢丝绳的参数（见表） ；缆索规格及形式表 用途项目主索 起重索 牵引索 扣索型号 密封式63716371 6191根数直径（mm）455 219.5 222 146.5单位重量（kg/m）17.8 1.326 1.646 7.637面积 AM(mm2) 2160 141.16 174.27 805.41钢丝直径（mm）0.9 1 3抗拉强度 148 170 170 170破断抗力（Tmax）t262 19.65 26.4 116说明（3） 、缆索吊机设

6、一组索道由四根*55 毫米密封式钢丝绳（日产） ，两个跑车组成。（4） 、索道跨度：根据地形条件，即要兼顾地拢重量、距离，又要考虑塔架的足够强度和高度，索道跨度最小距离设 200 米，西侧主塔距墩外地 10 米，东侧主塔外来 40 米，作为起吊拱肋的占距，此跨度减少地拢投资，降低塔高，在既有条件下，是较优化的跨距。（5） 、塔架高度：由拱肋高度 H1=33.5M、桥面与东站地面高度H2=10M、索道垂度 H3=10.5M、索道垂度 H3=10.5M、索具及空间高度 H4=12M 之和确定。H=10+33.5+10.5+12=66(米)2.3、主索计算：（1） 、主索荷载：由两部份组成。 主索均

7、布载荷：是由主索、起重索、牵引索的单位重组成:q=19.3*200/1000=3.86T:G=ql=19.320010003.86t 主索集中载荷：包括跑车、配重、起重索、牵引索、拱肋自重：P11.3t/根， （因设四根主索）考虑吊装时冲击系数1.2：Pm=1.2P=13.6t、最大张力及安全系数：主索 4 密封式钢丝绳，截面积 2160mm2，抗拉强度148Kg/mm2，整条钢丝绳的破断拉力，T262t，安全系数取K3.5，每条钢丝绳的最大张力，Tmax=2623.575t。、主索最大垂度 fmax：H=74.5t(经换称 V=8.73t,得 H)fmax=ql 2/8HPmL/4H=10.

8、5m相对垂度：、主索长度 L：因西端地拢最大夹角 35，最为不利，故仅计算 35地拢，即能保证安全。l=442m，因主索要用绕地拢卡紧，设夹紧卡板每根索每端35 付，共计 280 付，主索长度实际 L550m。2.4、主索带吊机安装：经计算：Ho 3+27Ho256563=0Ho37.5t相应安装垂度 f=7.72m张力：To=37.7t2.5、起重索计算：起重“走 8”布置，有效 n=8（1） 、滑轮组有效系数 6.94（2） 、起重卷扬机的收紧力 y：因索道设两个吊钩，一个吊钩受力：P（P 2P 3P 4）/2=(0.85+33+0.33)/2=17.1t考虑两吊点的不均匀受力及起吊冲击取

9、 1.5y=P=17.16.941.53.7t。（3） 、卷扬机的选用因考虑卷扬机的动力系数 K0.7卷扬机的动力 QY/h=3.7/0.7=5.3t故选用起吊卷扬机为 JJM-8 型，牵引力 8 吨作动力。2.6、起重钢丝绳的选用：安全系数 K56,选用 6371 型 19.5 钢丝绳/2 根整绳破断位力 Tmax=19.64t;KTmax/y=19.64/3.7=5.35安全系数 2 根，每根长 750米。2.7 牵引索计算：（1） 、吊机运行阻力：W=Psin+fPcos=2.66tW1=4w=10.64t,（因主索由四根 55 密封索组成）其中：主索升角 10.74，摩擦系数：滚动轴承

10、取F0.01，每根主索承重力 P13.6t。（2） 、起重运行阻力：W 2不计冲击 y=P/Y=17.1/6.94=2.5tW 22(1- a+b)Y=2(1-0.989)2.5=0.83（3）后牵引索松弛张力 W3W3ql 2/8f=1.6461002/815=0.55t式中：取后牵引索垂度 f=15m;牵引索为 2 根。W 320.551.1t（4） 、牵引索最大张力 WW 1 W 2 W 312.57T,采用牵引索“走 2”，每根索拉力（不讲滑车效率）：TW/26.3T卷扬机动力系数 K0.7故选用 JJM10 型，牵引力 10 吨的卷扬机（5） 、牵引钢丝绳的选用：安全系数 K4才能保

11、证安全。选用 6191 型 21 的钢丝绳，整绳破；断拉力：Tmax=26.4tKTmax/2Q=26.4/（26.3）=4.24索数 2 根，每根长800 米。2.8、塔架计算：（1） 、塔架自重与受力经计算：V200269469T（2） 、塔架稳定计算：a、 当主索道是最大吊重， ，两付工作索又都同时工作，是塔架受力最不利的情况。此时，主塔向前（即跨中）的水平推力H68T，全靠 6 根背缆风的张力来平衡，使主塔保持稳定，使塔顶偏值控制在 H/150 内。b、 杆件受力计算：起吊分别在两条拱轴平面上， “门型”塔架由两组立柱的受力。 （W1W2）/2100t主索道、工作索吊具及绳索对塔架产生

12、的垂直：V=269T塔架总的正压力V100+269+119=488t，考虑未计索鞍等设施重，V按 500t 计算。一组立柱由四片桁架组成：每片桁架受力F500/4125t，每片桁架由两支立柱组成，每支立柱受力 F125/262.5t 每支由两根 N1、N2 组成，截面形式为“” ，考虑折减系数，查表得知容许受压F=68.8t，则F=125/2 f68.8t（安全） 。为保证塔架稳定，另加两根（机动用）后缆风，即吊装时装在拱肋中线的塔顶后。C、铰支计算：本塔架设计 8 个铰支，每组立柱由 4 个铰支组成，因为每片桁架受力 F100t，计算铰支轴容许剪力大于桁架受力即可。铰支轴由 45优质碳钢制造

13、，直径 14cm，容许剪应力1000Kg/cm 2，铰轴截面积 S154cm 2，有两个剪切面承受抗剪。则每根铰轴容许剪力为：F=2S=10002154=308000=308tF=100(t)F=308t(安全)（3） 、塔脚砼欺要基础设计：每塔 2 基础，尺寸：长宽高1020.612m 3在砼圬工：12448 m 3，C25 砼。钢筋网；采用钢筋铺网间距 100mm，其计 2t。2.9、地垅验算：地垅拉力：T=473t地垅最大夹角 =35H=Tcos=387.5t;V=Tsin=271.3t设计地垅砼 g1=250m 32.3t/m3=575t压片石 g2=70 m 32t/ m3=140t

14、容重：含 1=2.3t/ m 3, 压片石：2=2t/ m 3地垅总重：G=575+140=715t（1） 水平分力 H 的稳定系数： 5.16.)(5.021 VGLbK其中：f=0.5,地垅与土壤摩擦系数h6m,地垅被动土接触高度;b=7m，地垅被动土的宽度;（2） 、抗垂直分力 V 的稳定系数：K2 5.16G（3） 、抗倾复系数：K3 5.16CTbG其中：b地垅重心力矩；C地垅拉力力矩；2.10、扣索设计：2.10.1、扣索拟定用主索塔架和扣索塔架，地锚单独设立，两个地锚设在主桥拱肋轴线方向，中心距 18.5 米，要保证扣力方向与拱肋中线在一条直线上，使塔架受力状况较好，扣索地锚独设

15、，便于操作施工。2.10.2 扣索计算：（西端）设 1=15,2=20,3=20。X2=21;y1=16.24;s1=22.44;h1=28;x4=42;y=26.87;s2=17.2;h2=46;x6=63;y3=32.175;S3=10.55;h3=52;Sin15=0.2588;cos20=0.342Cos15=0.9659;cos20=0.9397（1） 、当中段合拢时：T3=69.7tC 点反力：Rcx=-67.3t; rcy=-34.5t; T2=21.84tB 点反力：Rbx=-98t; Ray=-62t; T1=10.94tA 点反力：Rax=-98t; Ray=-93.3t（2） 、当第三段悬挂时：T3=34.8tC 点反力：Rax=-33.6t; Rcy=-26t; T2=32.35t;B 点反力：Rbx=-64t; Rby=-50; T1=16.85tA 点反力：Rax=-80t; Rby=-79.2t;（3） 、当第二段悬挂时：T2=21.4tB 点反力：Rbx=-20.1t; Rbx=-27.7t; T1=27.75tA 点反力：Rax=40.2t ，R