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1、重庆市巫山县关门崖大桥工程拱箱吊装施工技术方案(文字说明)编制： 复核： 审核： 湖南湘西路桥公司关门崖大桥项目经理部2009年12月重庆市巫山县关门崖大桥拱箱无支架缆索吊装施工技术方案1.工程概况重庆市巫山县关门崖大桥起点桩号K0+121.98，终点桩号K0+252.02，桥梁全长130.04米。桥面宽8m，跨越洋溪河，本桥立面为-0.3%纵坡，平面位于直线上，桥面设双向2%横坡。河岸陡峭，为典型的U型河谷。桥位处覆盖层较薄，其下为角砾岩或灰岩。大桥下部结构两岸主拱墩为C30砼，嵌入中风化整体角砾岩或灰岩内。两岸桥台为重力式U型桥台，基础、侧墙及台身皆为C30细石砼砌MU100块石结构，台帽
2、为C30砼。主桥上部结构采用钢筋混凝土等截面悬链线箱形板拱，主孔计算跨径90米，矢跨比1/5，拱轴系数m=1.988。主拱圈拱箱高1.8米，其中预制拱箱高1.7米，现浇顶板厚0.1米；拱圈顶宽7.6米，由3片1.5米宽中箱及2片1.55米宽边箱构成。设计每片箱肋分五段预制吊装合拢，节段最大吊装净重量40吨。全桥共需预制安装拱箱25段。拱箱节段全部吊装完成，接头焊接完毕后，浇筑纵横接缝及顶板现浇层混凝土，整体化拱圈。拱上采用垫梁、双柱式排架和悬臂盖梁来支承桥面结构，主拱上桥面板为8米跨径钢筋混凝土简支空心板。引桥上部构造采用13米跨径钢筋混凝土预应力简支空心板。拱箱及桥面空心板预制场考虑设置在左
3、岸引道上，通过开挖桥头山体满足预制场的布置要求。拱箱采用无支架缆索吊装系统进行安装，吊装系统布置见下节。2、悬索吊装系统的布置2.1、总体布置(图01)根据该桥实际地形特点，确定吊装索跨为20m+217.04m+18m。两岸利用现有地形，不设塔架，分别在K0+70.98(左岸)和K0+288.02(右岸)位置设置钢筋砼排架垫梁来支承主、扣索座滑轮滑梁，实施时垫梁位置根据现场实测地形及地质情况可进行少量调整，垫梁顶面应与该桩号处桥轴线位置的地面高度基本一致，同时立柱地面以上高度应不大于4米。在两岸垫梁后各设置3根(1.5m)单根抗拉力1159.87KN的钢筋砼主锚桩来进行主索、二扣扣索、工作索及
4、起吊、牵引千斤绳的锚固，左岸主锚桩设于垫梁后20m处，后拉索与水平面夹角14.2257，右岸主锚桩设于垫梁后18m处，后拉索与水平面夹角2.5044。另在每岸桥台基础内埋设5个圆钢锚环，一扣扣索过交界墩顶座滑轮锚固于锚环上。拱箱安装系统采用单组主索并根据所吊箱肋位置在垫梁顶进行横移，主索在主锚碇上的锚固位置不变，所产生的后拉索横向水平分力通过在垫梁后主索上设置夹板并利用滑车组横向牵引来克服。缆索系统总体布置见图号01。2.2、吊重的确定根据设计图纸提供，拱箱节段最大净重量为40吨，在吊装计算中，按拱箱40吨控制设计，计算重量Pmax(40+5)1.254吨，5吨为吊具、配重及施工荷载，1.2为
5、冲击系数。2.3、主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S，即S=S0+S。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S算得重索长度S=S0+S。当SS(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。在垫梁顶布置1组456.5mm(637+1)的麻芯钢索作为主索，公称抗拉强度170kg/mm2。单根钢绳破断拉力为16
6、4吨。悬索跨度L217.04m，空索垂度f08.5m，矢跨比为L25.53，当吊至跨中时，主索垂度fmax14.834m，矢跨比L14.63，主索最大张力Tmax2063.448KN，安全系数K3.183。主索用量4300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，见图(18)(20)。主索按预制场起吊、右岸拱脚段就位、运输构件至索跨跨中共计算三种工况。计算初始数据及计算结果如下：初 始 数 据 吊装跨径 217.04 米 前后两吊点间水平距离(单吊点取零值) 13 米 起吊岸主锚距塔架水平距离 20 米 非起吊岸主锚距塔架水平距离 18 米 两岸塔顶高差(起吊岸
7、低取正值，等高取零值)-4 米 起吊岸主索后拉索与水平面夹角 14.2257 度 非起吊岸主索后拉索与水平面夹角 2.5044 度 主索弹性模量 75.6 千牛/平方毫米 安装期与吊运期最大温差(温度升高取正值) 0 摄氏度(不考虑温度影响) 起吊结构重量(包括吊具及动力系数) 540 千牛 主索单位重量 .444 千牛/米 主索破断拉力 6560 千牛 主索截面面积 4712.4 平方毫米 拟定的主索跨中安装垂度 8.5 米 主 索 计 算 结 果 空索情况: 空索跨中垂度F0= 8.5 米 空索初始长度S0= 256.6125 米(不含后拉索回头长度) 空索后拉索张力(较大岸)T0= 31
8、2.3085 千牛 起吊岸塔架空索水平力差H10= 4.897429 千牛 起吊岸塔架空索竖直力V10= 130.608 千牛 非起吊岸塔架空索水平力差H20=-2.628216 千牛 非起吊岸塔架空索竖直力V20= 56.09152 千牛 结构后吊点距起吊岸塔架 25 米时的情况:(预制场起吊) 1、不计温度影响 后吊点垂度F1= 8.272924 米 前吊点垂度F2= 10.19949 米 跨间主索水平张力H= 1523.849 千牛 主索最大张力T= 1616 千牛 起吊岸塔架主索水平力差H1=-42.59636 千牛 起吊岸塔架主索竖直力V1= 935.0219 千牛 非起吊岸塔架主索
9、水平力差H2=-1.720321 千牛 非起吊岸塔架主索竖直力V2= 165.2047 千牛 结构后吊点距起吊岸塔架 149 米时的情况:(右岸拱脚段就位) 1、不计温度影响 后吊点垂度F1= 13.38049 米 前吊点垂度F2= 12.42452 米 跨间主索水平张力H= 1873.236 千牛 主索最大张力T= 1915.583 千牛 起吊岸塔架主索水平力差H1= 43.10965 千牛 起吊岸塔架主索竖直力V1= 699.7939 千牛 非起吊岸塔架主索水平力差H2=-40.51717 千牛 非起吊岸塔架主索竖直力V2= 484.2585 千牛 结构吊运至跨中时的情况: 1、不计温度影
10、响 跨中主索最大垂度F= 14.83389 米 跨间主索水平张力H= 2032.567 千牛 跨中主索最大张力T= 2063.448 千牛 主索安全系数K= 3.179146 起吊岸塔架主索水平力差H1= 32.39443 千牛 起吊岸塔架主索竖直力V1= 862.727 千牛 非起吊岸塔架主索水平力差H2=-17.33549 千牛 非起吊岸塔架主索竖直力V2= 370.3897 千牛 (1)、考虑主索弯曲作用应力构件运输至跨中时主索张力最大，按此阶段控制计算。Tmax/AnV其中：主索最大张力：Tmax2063.448KN。垫梁座滑轮位置主索受到的最大垂直作用力：V=862.727KN。钢索
11、截面积： An4712.4 mm2。钢索弹性模量：E75.6 KN/mm2。 塔顶主索滑轮数量：n4。代入上式得到：Tmax/AnV1.0393103MPa。主索钢丝公称抗拉强度：max1.7103MPa。则、考虑主索弯曲作用应力安全系数K1.2max/1.21.7103/1.03931031.962。可见，考虑主索弯曲作用应力安全系数基本满足要求。(2)、考虑主索接触作用应力Tmax/AnCeE/D其中：钢丝直径：2.6 mm。滑轮直径：D=450 mm。钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.042d/D。钢索直径d56.5mm。代入上式得到：Tmax/An(0.104+0.042d/D)E/D0.488103MPa。则、考虑主索接触作用应力安全系数Kmax/1.7103/0.4881033.482考虑主索接触作用应力安全系数满足要求。2.4、工作索工作索的计算原理和方法与主索相同。考虑到吊运扣索、检修滑车及运送小型机具，在塔顶布置了1根47.5mm(637+1)工作索，公称抗拉强度170kg/mm2，破断拉力 117.5t，工作索安装垂度f06.5m，按计算重量8t进行控制，
