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1、港珠澳大桥外海三塔斜拉桥施工 创新工艺及关键技术,目录,四、吊装过程风险分析,五、吊装过程监控措施,三、吊装工艺及技术,二、主要设备选型,一、工程概况,四、吊装过程风险分析,五、吊装过程监控措施,三、吊装工艺及技术,二、主要设备选型,一、工程概况,一、工程概述,江海直达船航道桥采用中央单索面三塔钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为110129258258129110994m，两个中跨和次边跨布设斜拉索。钢塔为“海豚”形全钢结构，主塔柱受力部分由下至上共分为Z0Z12十三个节段，其中138#和140#塔总高度均108.5m，139#塔总高度109.756m。钢塔采用工厂制造，整体吊装方案。,一、工程概述,各
2、墩位平台之间间距如下图 ：138#-139#及139#-140#平台间距为210m，137#-138#及140#-141#平台间距85m。,通航孔桥137#-141#平台平面布置图,一、工程概述,综合钢塔吊装高度及施工水域水文条件，“长大海升”起重船是目前国内唯一一艘能够完成该项吊装任务的船舶。,受钢塔整体段运输的条件制约（主塔在下，副塔在上），以及长大海升起重船舶的特点（船长110m）；139、140钢塔顺桥向泊位起吊，138#钢塔吊装时，起重船只能垂直于桥轴线吊装，必须分两节才能实现。,副塔柱,主塔柱,钢塔运输装船示意图,长大海升,长大海升,一、工程概述,138#、139#、140#钢塔构
3、造图,138#钢塔吊装分节示意图,一、工程概述,江海直达船航道桥钢塔吊装分节参数表,一、工程概述,钢塔制造,一、工程概述,钢塔整体段吊装难点和重点： 整体段吊装高度高（高度105m）、吊装重量大（整体段重量达2800T，吊具300T，合计3100T）。类似大型钢塔吊装在国内外属首次，尚无成熟经验可以借鉴； 受主塔结构制约，为适应主塔吊装各种姿态要求，吊具结构设计复杂，吊具与钢塔吊装钻孔匹配精度要求高； 受高空作业环境和海况影响，吊具安装和拆除难度大； 钢塔吊装和吊具拆除所需船舶众多，船舶组织和协作要求高。,四、吊装过程风险分析,五、吊装过程监控措施,三、吊装工艺及技术,二、主要设备选型,一、工
4、程概况,二、主要设备选型,单位：m,船舶参数,“长大海升”起重船,1.“长大海升”起重船,钢塔吊装选用“长大海升”3200T起重船，工作角度4067，额定起重能力3200T，主钩4800t，横向间距24m，前后中心间距5.375m。,二、主要设备选型,“长大海升”起重船起重作业,吊装钢箱梁,吊 装 钢 套 箱,二、主要设备选型,2.“幸运海”平驳船钢塔选用“幸运海”驳船运输，载重量18000T，平驳尺寸125m35m，满载吃水5m。本运输船在甲板上设二道纵向滑轨，滑轨高约1.23m，滑轨设在两道甲板纵桁上，间距3.96m左右，滑轨宽0.8m，滑道长约106 m。塔架对应的甲板进行局部加强，并对
5、塔架稳定性和船舶抗风浪能力进行验算。,装载图,“幸运海”平驳船,二、主要设备选型,卷扬机及滑道布置图,二、主要设备选型,滑靴结构图,二、主要设备选型,“幸运海”平驳船,滑靴结构图,二、主要设备选型,3.“中南898”起重船该船船长76米，型宽26.6米，型深5.6米，2个主勾安全工作负荷300T，1个副勾安全工作负荷300T，臂架仰角70时，副勾起升高度102.5m。用于安装钢塔吊具、配合钢塔吊具拆除。,中南898照片,中南898参数,二、主要设备选型,4.139#和140#钢塔吊具吊具采用抗弯扭性能强、吊装工艺方便的箱式结构,分别连接钢塔及可浮动吊臂，通过A168mm高性能无接头绳圈与起重船
6、吊钩连接。,A168mm高性能钢丝绳,139#和140#钢塔吊具图,二、主要设备选型,4.1 139#和140#钢塔吊具验算1、吊具钢结构按许用应力设计法设计由起重机设计规范（GB/T3811-2008）中的4.2.1.1计算载荷和载荷系数，考虑起升冲击系数1和起升动载系数2。1=1.15(海上吊装原因增大)，2=1.4。吊具结构和浮吊柔性连接，取吊装浮吊机构驱动加（减）速动载系数5=1。2、自重振动载荷=1PG，起升动载荷=2PQ。其中PG为吊具自重载荷，PQ是额定起升载荷（吊装模块自重）。选载荷组合B1。3、计算时考虑8级风载荷的作用。4、按起重机设计规范（GB/T3811-2008）中的
7、表G.11：安全系数n=1.34。吊具结构材料基本许用应力=s/1.34，剪切应力= /3。由起重机设计规范（GB/T3811-2008）表25销轴连接：销轴许用剪切应力=0.6,被连接构件许用承压应力为1.4。5、吊装自重计算载荷：1.15300+1.42800=4265t。,二、主要设备选型,0工况 吊具UY80结构等效应力 云图(2800t),0工况 塔身吊具UY80结构等效应力云图(2800t),0工况 钢塔吊具UY80铰轴等效应力云图(2800t),二、主要设备选型,45工况 塔身吊具UY80结构等效应力云图(2800t),45工况 塔身吊具UY80结构等效应力云图(2800t),4
8、5工况 钢塔吊具UY80铰轴等效应力云图(2800t),二、主要设备选型,45工况 钢塔钢结构塔身吊具UY80结构位移云图(2800t),二、主要设备选型,90工况 塔身吊具UY80结构等效应力云图(2800t),90工况 塔身吊具UY80结构等效应力云图(2800t),90工况 钢塔吊具UY80铰轴等效应力云图(2800t),二、主要设备选型,90工况 钢塔钢结构塔身吊具UY80结构位移云图(2800t ),二、主要设备选型,1、吊具端梁吊轴倾斜，吊轴卡板受力计算：吊具总起升载荷：1.15x300+1.4x2800=4265t单侧端梁受力：4265/2=2132.5t吊具按倾斜5计算端梁水平
9、分力：2132.5xsin5=185.9t吊轴轴端采用圆卡限位，尺寸如图， 圆卡剪切应力：185.9x104/(3.14x500x40)=29MPa轴端圆卡选用Q620材质，强度满足要求。,4.2 139#和140#钢塔吊具销轴验算,二、主要设备选型,2、吊轴受力计算 力臂取675mm， =2132.5x104x675/(3.14x7003)x32=427MPa =2132.5x104/3.14/3502=55.4MPa 合成=430.6MPa材料为0Cr2Ni2Mo，屈服强度为590MPa安全系数：n=590/430.6=1.37。,139#和140#钢塔吊具验算,卡板照片,二、主要设备选型
10、,90工况 139、140塔身吊具铰轴等效应力云图(2800t105m gc.st90 放大30倍),3、吊具与主塔连接销轴（300mm）计算由以上计算吊具总起升载荷4265t。连接销轴共8件，考虑载荷不均，按4个销轴计算，每个销轴受力：4265/4=1066.25t,销轴应力计算=1066.25x104/3.14/1502=150.8MPa材料为30Cr2Ni2Mo，屈服强度为635MPa安全系数：n=635x0.6/150.8=2.52,二、主要设备选型,5、138#钢塔Z1-Z12段吊具 吊具采用抗弯扭性能强、吊装工艺方便的箱式结构,分别连接钢塔及一级通用吊具，一级通用吊具通过A168m
11、m高性能无接头绳圈与“长大海升”吊钩连接。,138#钢塔Z1-12段吊具图,高性能钢丝绳,一级吊具,吊具,二、主要设备选型,5.1 138#钢塔塔身整体段吊具验算,钢塔吊具结构等效应力云图(2600t),塔身吊具铰轴等效应力云图(2600t),钢塔吊具结构等效应力云图 (2600t),二、主要设备选型,钢塔钢结构塔身吊具UY80结构位移云图(2600t ),二、主要设备选型,6、138#钢塔塔顶段吊具塔顶段钢塔自重220T,采用梁式结构吊具吊装。挂点位置直接与“长大海升”吊钩连接。,138#钢塔塔顶段吊具图,四、吊装过程风险分析,五、吊装过程监控措施,三、吊装工艺及技术,二、主要设备选型,一、
12、工程概况,三、吊装工艺及技术,139#和140#钢塔吊装工艺流程,138#钢塔吊装施工工艺流程,三、吊装工艺及技术,1.吊装前清淤疏浚 “长大海升”吊装3200T时，船首吃水6.2m，因此疏浚后水深应确保低潮时达到7m要求。设计最低通航水位为-1.18m，则疏浚后底标高为-8.18m。 疏浚宽度方向为138-140#墩桥轴线以南250m，138-140#墩桥轴线以北50m。疏浚长度方向为138#墩横桥向中心线以东50m，140#墩横桥向中心线以西50m。,清淤疏浚范围,三、吊装工艺及技术,2. Z0节段安装,Z0节段效果图,Z0节段螺杆定位支架,Z0节段螺杆图（定位架拆除后）,三、吊装工艺及技
13、术,2. Z0节段安装Z0节段重500T，采用“长大海升”3200T浮吊吊装，Z0节段吊具用一级通用吊具与浮吊连接。Z0安装就位后，以东西两侧提前安装的钢管（内灌砼）为基础，采用4台650T三维千斤顶对Z0节段进行精确调位。Z0节段临时固定后对该预留空隙进行灌浆处理。待水泥砂浆（ M50 ）强度达到要求后，外圈50根锚杆进行第一次张拉，张拉力为3500KN。桥面铺装等二期恒载施加完成后进行第二次张拉，张拉到4000KN。内圈24根锚杆在整体段吊装前张拉至4000KN。,Z0节段安装侧面图,Z0节段安装立面图,三、吊装工艺及技术,3.钢塔导向设计与安装(整体段)在Z0节段外腹板外顶面4个角栓接定
14、位导向钢板进行钢塔的平面定位。导向结构采用5cm厚钢板焊接而成，加劲板采用4cm钢板，与整体段交汇处设置2mm的间隙。单面用56根10.9级M24螺杆连接。,三、吊装工艺及技术,3.钢塔导向设计与安装（塔顶段）在Z11节段外腹板外顶面4个角栓接定位导向钢板进行钢塔的平面定位。导向结构采用5cm厚钢板焊接而成，加劲板采用4cm钢板，与整体段交汇处设置2mm的间隙。单面用56根10.9级M24螺杆连接。,三、吊装工艺及技术,139#、140#钢塔吊点设置在Z10节段底部以下0.86m（距离钢塔顶部36.76m），吊具连接轴组件中心线紧贴钢塔侧面。与钢塔重心偏差距离：高度方向21.55m，顺桥向1.
15、37m。,吊点与重心位置关系,吊具结构与吊点布置图,4.钢塔吊装,4.1 139#、140#钢塔整体段吊点设置,三、吊装工艺及技术,4.2 138钢塔塔身整体段吊点138#钢塔吊点设置在Z8节段底部已下0.86m（距离钢塔Z1节段底部53.5m）。吊具连接轴组件中心线紧贴钢塔侧面。与钢塔重心处于竖直线上。,吊点与重心位置关系,吊具结构与吊点布置图,三、吊装工艺及技术,第一步：在幸运海驳船甲板上安装吊具临时支撑钢管（三维调节千斤顶预置在钢管里面），中南898号浮吊就位，吊臂70度角起吊吊具（用副钩起吊2、2和3、3吊点）,4.3 吊具安装,吊具安装吊点布置图,吊具安装示意图,三、吊装工艺及技术,
16、第二步：浮吊铰锚前移，使吊具重心尽量靠近钢塔（钢丝绳距副塔边缘1m左右处），将吊具落于钢管支撑，转换吊点，将898的大臂仰角调为60度，副钩起吊吊点1、1 ，主钩通过临时吊具起吊吊点4、4。,三、吊装工艺及技术,第三步：起吊前拆除支撑钢管法兰板螺栓。同时起吊吊具及钢管法兰板以上的节段（包含上部扁担）。横移吊具并下放吊具到主塔上12根枕木上,解除起吊钢丝绳。,三、吊装工艺及技术,第四步：三维千斤顶顶升吊具，使枕木与吊具分离，拆除12根枕木。调整千斤顶，使吊具精确定位，安装吊具与主梁连接的8根销轴。,第五步：安装端梁及卡板，拆除临时钢管支撑。,三、吊装工艺及技术,5.钢塔运输,钢塔运输船自中山基地码头出发，经横门东水道，至淇澳岛东侧，由横门东水道1#浮处转向南下，航行至港珠澳大桥施工桥址。海上行驶总行程约29海里。,
