【施工管理】济宁市xx大桥混合式叠合梁斜拉桥施工工法.doc

混合式结合梁斜拉桥汽车吊悬臂吊装施工工法中铁十局集团有限公司汪晶 王欣德齐运洪 刘思斌支陆锋1. 前言济宁市太白楼东路洸府河大桥为双塔双索面混合式结合梁斜拉桥，采用塔梁固结、塔墩分离的支座体系。大桥全长1831米，其中主桥长600米，桥宽40米。边跨主梁采用预应力预应力混凝土边主梁结构。中跨主梁为结合梁，上层桥面板为预应力混凝土结构，下层钢梁由边箱、横梁、托架、小纵梁等组成框架结构。本工法是根据该项目的实际施工条件所形成。本桥中跨需小角度斜跨三条铁路线，受铁路线影响,中跨钢梁杆件和预制桥面板没法通过船舶或其它设备运输至桥位处正下方.并且该桥桥面宽达40米，为了满足实际施工的需要，通过和设计单位一同全面分析该桥情况,不断进行结构受力的优化，注重各种施工工况的受力检算，最后成功地创造了一种全新的斜拉桥施工方法，并得到了实践的检验.本工法是运梁车梁上运输构件，汽车吊上桥起吊并悬臂拼装,现浇混凝土湿接缝完成一个节段施工。见图1.1-1。图1.11 斜拉桥结合梁汽车吊悬臂吊装示意2。 工法特点2.1适用于宽幅面结合梁桥梁混合式结合梁斜拉桥在国内为数不多，原有的其中跨都是跨越江河或海峡，其中跨钢梁杆件和预制桥面板可通过船舶运输至桥位处正下方，由桥面吊机起吊并悬臂拼装。这种桥面吊机作业时固定在桥面中央的钢梁上,可沿固定的轨道往前走行，其拼装和拆卸较麻烦，且对桥面很宽的桥梁适应性差.汽车吊不同于桥面吊机,可偏心站位，这样吊装作业时可减小伸臂长度，从而对宽桥的适应性更好.2。2汽车吊作业方便灵活汽车吊免去了桥面吊机的拼装和拆卸麻烦,站位在已施工成型的结合梁段上，使用时方便灵活，不需要在钢梁上设置轨道和锚固装置。2。3降低施工费用桥面吊机从中跨开始施工到主体结构完成一直要在桥上，而汽车吊仅在吊装作业的短时间内需租用上桥作业，可节省施工费用,获得较好的经济效益。3。 适用范围本发明是一种全新的斜拉桥施工方法,是根据实际施工条件的需要做出的。其适用于主梁采用了混合式结合梁结构的斜拉桥。当主梁跨越铁路、公路以及其它不方便通航的区域，可使用此工法。即使其跨越可通航的水道,当和常规的桥面吊机悬臂拼装方案进行综合比选有优势时,也可以考虑使用。4。 工艺原理此施工方法要求其边跨和引桥在中跨开始施工之前先行浇注完成.中跨钢梁杆件和预制混凝土桥面板通过运梁车从地面经引桥和边跨运输到中跨。汽车吊也从地面经引桥和边跨开行到中跨已施工完成的结合梁最前端，起吊运梁车上的构件进行悬拼施工，悬拼完成后汽车吊和运梁车均开下桥。然后施工桥面板湿接缝，形成本节段结合梁结构。中间穿插进行挂设斜拉索的工作，这样周而复始直至斜拉桥主体结构完成。此种施工方法的汽车吊及运输荷载较大，应特别注重主体结构的验算，使其满足各施工工况的受力需要。5。 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程混合式结合梁斜拉桥汽车吊悬臂吊装施工工艺流程如图5。1-1。施工主塔、边跨混凝土连续梁、引桥及引道汽车吊和运梁车经引桥、边跨上桥，悬臂拼装钢梁斜拉索挂设并初张拉汽车吊吊装预制桥面板就位施工中跨湿接缝并进行预应力张拉重复施工第2至第5步，直到中跨合拢施工桥面附属工程，进行荷载试验全桥建成通车图5。11施工工艺流程图5.2操作要点5.2。1整体施工计划1、在塔柱施工完成之前，需将引桥连续梁、边跨连续梁和引道路基施工完成。为中跨叠合梁施工时,从引道运梁做好准备。2、连续梁伸缩缝处需填充沙袋，并在桥面铺设钢板作为行车通道。3、塔柱横梁钢支撑的钢管布置，需考虑车辆通过的宽度，且钢管之间最底层的平联高度应满足运梁车、汽车吊、混凝土泵车的正常通行。5.2。2确定施工方案1、汽车吊选型由于汽车吊是在中跨叠合梁悬臂状态下作业，因此对于汽车吊的性能要求较高。汽车吊即要满足安全吊装钢梁构件的吊重要求，自重又要尽量轻型，以减小桥面荷载对结构的影响。根据工程实际,选用利勃海尔LTM12005型汽车吊。该型号汽车吊自重60t，选用52t配重.2、吊装站位叠合梁一个标准节段需要进行钢梁吊装和预制桥面板吊装，钢梁杆件的重量又从33t到250kg不等.根据每一个吊装物的重量,确定吊车站位、吊臂的长度和角度。依据的原则为满足安全系数要求，尽量减少移车次数。3、施工方案审批一般采用叠合梁结构的桥梁，其桥下多跨河流、公路、铁路。因此中跨方案需经相关部门审批.施工方案应尽早上报主管部门,并通过审批方可实施。5.2.3标准节段施工操作要点1、标准节段施工工序叠合梁施工包括钢梁拼装、桥面板吊装、湿接缝浇注和斜拉索挂设等主要工作。每一个标准节段的施工顺序为：拼装钢梁-吊装外侧桥面板-挂设斜拉索-吊装内侧桥面板-施工湿接缝-斜拉索二次张拉。2、钢梁吊装1）钢梁吊装顺序钢梁吊装顺序为：钢边箱横梁H -小纵梁M-托架T小纵梁N。2）吊车站位及各工况技术参数第一步、 吊装一侧钢边箱 工况1：臂长26.7米，工作半径14米，额定荷载40吨,吊装重量35吨，负载率87。5%.见图5.2。此工况桥面作用载荷有：吊车总重112吨，路基板总重10吨，梁车自重18吨，梁段最大重量35吨，其它工具1吨，总重量176吨.第二步、 吊装另一侧钢边箱此工况与工况1一致，吊车站位与第一步关于桥梁中心线对称。第三步、 吊装横梁、小纵梁及托架按照常规的顺序依次吊装横梁、小纵梁M、托架、小纵梁N.工况2:吊装最外侧一根横梁时，臂长31。3米，工作半径19米，额定荷载26。5吨，吊装重量15.2吨，负载率57。此工况桥面作用载荷有：吊车总重112吨，路基板总重10吨，梁车自重18吨，梁段最大重量15.2吨，其它工具1吨，总重量156。2吨.3、吊装外侧桥面板工况3：吊装最外侧一块桥面板时，臂长31.3米，工作半径24米，额定荷载18.5吨，吊装重量12。2吨，负载率66.此工况桥面作用载荷有:吊车总重112吨，路基板总重10吨，梁车自重18吨,桥面板最大重量12.2吨，其它工具1吨，总重量153.2吨。4、吊装内侧桥面板工况4:吊装最远一块桥面板时,臂长31.3米，工作半径19米，额定荷载26。5吨，吊装重量11。9吨，负载率45.此工况桥面作用载荷有：吊车总重112吨，路基板总重10吨，梁车自重18吨，桥面板最大重量12.2吨,其它工具1吨，总重量152。9吨。6。 材料与设备中跨叠合梁施工主要采用的机具设备及施工材料见表6.1-1.表6.1-1主要机具设备及材料表序号材料设备名称规格型号单位数 量备 注1汽车吊200t台1利勃海尔LTM1200-5型2汽车吊50t台13运梁车60t台1重型专项作业车4千斤顶650t台85千斤顶150台26千斤顶110台28压浆机UB3型柱塞式台19电动扳手ACD6002000N.m台110电动扳手7502000N.m台111电动扳手300750N.m台112电动扳手01000N.m台113钢梁370QEt3794。7614斜拉索PES7t955。215高强螺栓M24套5259016高强螺栓M30套498647。 质量控制7.1工程质量控制标准中跨结合梁施工执行表7。11的标准.表7.1-1 质量标准标准号名称JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范TB1021298铁路钢桥制造规范GB/ T714-2000桥梁用结构钢GB50206-2001钢结构工程施工及验收规范TB/T 15272004铁路钢桥保护涂装TB-J214-1992铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定GB/ T171011997桥梁缆索用热镀锌钢丝GB/ T18365-2001斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件CJ30581996塑料护套半平行钢丝拉索7.2中跨结合梁施工质量保证措施7.2。1钢梁施工质量控制措施1、钢箱梁拼装前，先进行抗滑移系数试验和高强度螺栓连接副复验。试验和复验应符合铁路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法TB2137-90和钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T123191的规定。抗滑移系数试验结果应满足设计要求，高强度螺栓连接副的扭矩系数作为高强度螺栓施拧的依据.2、高强度螺栓连接副的安装应在桥梁位置调整准确后进行。高强度螺栓、螺母、垫圈必须按生产厂提供的批号配套使用，不得改变其出厂状态。3、安装和施拧高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥,严禁在雨雪天气中施工。应准备防雨用具,以备雨雪天气遮盖螺栓面之用。4、安装时高强度螺栓穿入方向应以施拧方便为准，并力求一致。本桥钢边箱腹板、底板螺栓可由外向里穿入,上翼缘板螺栓由下向上穿入。高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。5、严禁强行穿入螺栓(用锤直接打入)，对于不能自由穿入的孔眼,应用与栓孔直径相同的铰刀或钻头进行修孔或扩孔,不得焰切孔。6、高强度螺栓应按设计螺栓表中列出的板束厚度所对应的螺栓长度使用，不得混用.7、施拧高强度螺栓时,高强度螺栓和扳手的发放、使用要有专人负责并记录,严禁螺栓、扳手混用。8、施拧前，应按生产厂提供的批号，并按每批不少于8套分批测定高强度螺栓连接副的扭矩系数，该批扭矩系数平均值应在0.1100.150范围内,其标准偏差应小于或等于0。010。同时应记录测试环境温度。9、高强度螺栓连接副的拧紧采用扭矩法拧紧，拧紧分初拧、复拧和终拧三步进行.初拧和复拧扭矩值为终拧扭矩值的50。复拧、终拧高强度螺栓分别用白、红色油漆在螺母与垫圈同一部位涂上标记,以防漏拧。10、高强度螺栓连接副的拧紧应在螺母上施拧,拧紧顺序应从节点中央沿杆件向四周进行。11、高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成.12、扭矩扳手使用前必须进行标定，其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±5%。在使用过程中若发现异常情况应及时报告专业人员，由其进行处理。13、施工用的扭矩扳手校正以后，使用者不许改变其扭矩。电动扳手在打开开关后将高强度螺栓拧到规定扭矩时自动关机，不得中途松手停机；手动扳手拧到规定扭矩时，扳手会出现“当”的响声，表示已经到位，在使用时注意平稳加力，不许冲击加力.14、普通螺栓和冲钉倒换高强度螺栓,应在其余高强度螺栓终拧完成后进行,以防结构尺寸发生变化。 15、终拧检查合格的高强度螺栓连接副外露部分和栓接外露面，应按钢箱梁表面处理及涂装工艺的要求，及时进行表面涂装。16、高强度螺栓连接副施工质量的检查应由专职质量检查员进行.17、对复拧后的全部高强度螺栓连接副，用重约0。3kg的小锤敲击螺母对面的一侧,用手指紧按住螺母对边的一侧进行检查，以防漏拧.18、拼接板连接处每一螺栓群检查其总数的5，但不得少于2套.每个节点处抽查螺栓不合格者，不得超过抽查总数的20，否则应继续抽查其它螺栓，直至累计总数有80的合格率为止.对欠拧者要补拧；对超拧者要更换螺栓.19、高强度螺栓连接副的终拧扭矩检查应在终拧4小时后、24小时之内完成。7。2。2斜拉索施工质量控制措施1、成品索的检验斜拉索出厂前按设计要求，对斜拉索有关性能进行检验。斜拉索到达现场后，查验并索取每根成品索的质量保证书，如果进行了非常规试验，需提供检验报告。2、索道管的处理斜拉索锚头外径与索道管的内径相对塔、梁端的索道管进行全面的检查，对索道管内的焊渣、毛刺等进行打平磨光。3、锚垫板的局部处理为满足塔端张拉撑脚布置要求，在锚垫板上开4个M24螺栓孔，用于张拉撑脚的精确定位.7.2.3湿接缝施工质量控制措施1、浇注前，对模板、钢筋和预埋件进行检查，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净.2、严格控制混凝土的均匀性和坍落度.3、浇筑混凝土时，采用振捣器振动捣实。4、结构混凝土浇筑完成后,及时用塑料薄膜洒水养护。待湿接缝砼强度达到设计强度85后，进行预应力的张拉和压浆。7.2.4施工测量控制1、安装过程中,与监控单位密切配合，以保证钢边箱的线型及轴线始终处于正确位置。2、在两侧钢边箱吊装过程中，利用全站仪对钢边箱的前后端中心线进行全程监控测量，直至调整到误差范围以内。3、随着钢梁架设向前推进，本节段钢边箱吊装定位的同时，复测和它相连接的前两节段钢边箱的外腹板，看是否有偏差.确认无误后,用冲钉、普通螺栓定位新吊装的梁段。用同样方法定位另一侧钢边箱，直到该节段拼装完成。4、对第一根横梁的中心线进行精确测量,使之调整到允许范围以内。此时可视为本节段钢梁基本调整到位。 5、用水准仪控制每节段的绝对高程。根据监控指令并通过调整索力控制每节段的标高。架设过程中，两钢边箱各测点的高程值在里程方向要保持对称，以确保全桥顺利合拢.8. 安全措施8.1建立安全保证体系建立以项目经理组长的安全管理组织机构和安全保证体系。严格遵守国家有关安全生产的法律、法规，交通部颁发的有关安全生产的有关规定，杜绝责任一般事故及以上铁路行车事故;杜绝建设工程安全较大及以上事故;杜绝从业人员死亡事故；杜绝责任特种设备、道路交通、火灾爆炸等事故;杜绝机械设备大事故和重大事故。无职工因公死亡事故,无职工重伤事故。8。2临时用电安全措施8。2。1执行安全用电制度，加强用电管理，配电箱必须完好，线路绝缘可靠,临时线上安装漏电保护装置，下班时切断电源，确保用电安全。8。2。2施工所用电气线路和用电设施,应采取防触电措施.8.2。3作业点距低压线、高压线、35千伏高压线应分别大于2。5m，3m，5m。8.2.4焊机的电源开关应设在监护人近旁，便于及时切断电源。8。2.5焊接电缆一般不应有接头，若有应做好绝缘处理。8。2.6用电设备的外壳应有可靠的接地接零安全措施，焊接地线应直接连到工件上。8。2。7施工现场室外电闸盒和电焊机应设防护棚.8.3吊装作业安全措施8.3.1吊车司机专门训练,经有关部门考核合格，发给合格证，方准上岗操作，严禁无证人员操作起重设备。8.3.2进行起重作业前，吊车司机必须检查各部装置是否正常,钢缆是否符合安全规定，制定器、液压装置和安全装置是否齐全、可靠、灵敏，严禁吊车各工作部件带病运行。8.3。3吊车司机必须与指挥人员密切配合，服从指挥人员的信号指挥。操作前必须先鸣喇叭。如发现指挥信号不清或错误时，司机有权拒绝执行；工作中，司机对任何人发出的紧急停车信号，必须立即服从,待消除不安全因素后，方能继续工作。8。3.4吊车在进行满负荷起吊时，禁止同时用两种或两种以上的操作动作。起重吊臂的左右旋转角度都不能超过45°，严禁斜吊、拉吊和快速升降。8。3.5吊车严禁超载使用。8.3。6工作时吊臂仰角不得小于30°,吊车在吊有载荷的情况下应尽量避免吊臂的变幅,绝对禁止在吊荷停稳妥前变换操作杆。8。3。7吊车在工作时，严禁进行检修和调整。8。3.8停工或休息时，不准将吊物悬挂在空中。8.3。9工作完毕,吊钩和吊臂应放在规定的稳妥位置，并将所有控制手柄放至中位。8.4跨线路施工安全措施8.4.1全面了解、掌握工程所在路局、分局、站段就跨既有线施工制定的制度、措施和要求，并严格遵照执行.加强与运营和设备管理部门的联系、签定有关协议、合同,明确双方责任，主动做好一切配合工作.8.4.2施工前，对相关管理人员、作业人员必须进行跨既有线施工技术、安全技术教育与培训，未按有关规定进行教育与培训并经考核合格,允许从业人员上岗，导致违章作业的追究施工主管负责人的责任。8。4.3安全技术交底应满足行业与相关部门有关安全政策、法规、技规、规程、标准的要求.交底内容包括：工程施工组织设计、安全技术措施、预防预控措施、安全操作规程、安全劳动纪律。8.4。4施工前,向设备管理和使用单位进行技术交底；施工中,要严格执行技术标准、作业标准、工艺流程和卡控措施，严禁超范围作业。8.4。5跨铁路既有线立交桥施工，必须选派满足施工安全要求的防护员、驻站联络员。与行车安全有直接影响的防护员、驻站联络员，必须经过培训考试合格后，持证上岗。8。4。6安全防护人员必备有防护用品如：工具袋、铁路信号灯、三色信号旗（绿色、黄色、红色)、响墩、烟雾信号、对讲机、喇叭等。8.4.7夜间施工，应安排足够的照明器具，照明器具要有安设条件.8。4.8对跨既有线施工作业人员要进行系统的行车知识和规章制度教育，制定和落实各岗位人员的安全生产责任制,做到分工明确，各行其职、各负其责。8.4.9防护员、线路作业及所有在既有线路肩以内作业的人员，一律穿黄色防护服。严禁穿红色衣服、戴红色安全帽在既有线轨道上停留、行走或参加施工.8.5高空作业安全措施8.5.1进行钢梁悬臂拼装时,梁段两侧必须加设防护栏，并挂网防护.并在梁端挂警戒绳，任何非操作人员均不得越界,操作人员施工时设专人防护。8。5。2操作人员在进行高空作业及螺栓施拧时，必须正确使用安全带。安全带一般应高挂低用，即将安全带绳端的钩环挂于高处，而人在低处操作。8。5。3在梁端使用撬扛对桥面板微调时,人要立稳，并系好安全带。撬扛插进深度要适宜,如果撬动距离较大,则应逐步撬动，不宜急于求成。8.5.4凡是从事高处作业的人员必须接受高处作业安全知识的教育,做到持证上岗，无证者一律不得上岗。上岗前依据有关规定进行技术交底。8.5.5高处作业的人员必须经过体检,合格后方可上岗.在作业前必须给他们合格的安全带,安全帽等必备的个人安全防护用具,作业人员必须正确佩戴和使用。8.5。6在雨天必须采取防滑措施，当风速在10.8m/s以上和雷电，暴雨，大雾等恶劣气候条件下不得进行露天高处作业.8.5。7高空操作人员使用的工具、零部件等，应放在随身佩带的工具袋内,不可随意向下丢掷。8。5.8地面操作人员,应尽量避免在高空作业面的正下方停留或通过，也不得在起重机的起重臂或正在吊装的构件下停留或通过.8.5.9构件安装后，必须检查连接质量,只有连接确实安全可靠，才能松钩.8.5。10吊装现现场周围应设置临时栏杆，禁止非工作人员入内。施工人员不得穿硬底皮鞋上高空作业。9. 环保措施9.1防止噪声污染、光污染、粉尘污染，施工现场严格遵守有关规定和要求进行。9。2 按时对有关的环境保护内容进行安排、检查和总结。制定生产岗位责任制时，要有防止污染的要求,严防跑、冒、滴、漏，杜绝资源、能源的流失和浪费。9.3降低消耗定额,提高原料、材料、燃料及水的利用率。9。4 施工垃圾集中堆放并及时清运。10 资源节约10.1认真贯彻国家节能工程的有关要求。10。2研发新设备、新工艺，研发专利设备和施工工艺替代了原始施工方法，节约材料、提高工序.11。 效益分析11。1 经济效益若采用桥面吊机施工,需进行设计、制造和安装，并且从中跨开始施工到主体结构完成一直要停留在桥上。而汽车吊仅需在吊装作业时使用，租赁时间短，可节省施工费用，获得较好的经济效益。11。2社会效益11.2。1施工方法新颖实用混合式结合梁斜拉桥当跨越铁路或公路时,其中跨钢梁杆件和预制桥面板无法运输至桥位处正下方吊装。因此此工法开创了一种新的施工思路.对于所有混合式结合梁斜拉桥,特别是当其跨越铁路、公路以及其它不方便通航的区域时，此方法是一种优选的施工方案。11。2。2汽车吊施工灵活便捷汽车吊可在已施工成型的结合梁段上灵活站位，在吊装范围上有其优越性,特别适合宽幅桥面施工。与桥面吊机相比，不需要在钢梁上设置轨道和锚固装置，施工作业更加便捷.12。 应用实例12.1 工程概况山东省济宁市太白楼东路洸府河大桥工程,位于济宁市城市主干道太白楼东路和河东规划的诗仙路上，西接济宁市老城区，东连济宁高新技术产业开发区，横跨洸府河、日菏铁路及九九集团铁路专线。工程范围包括主桥、引桥、引道及桥头梯道。桥跨布置189.5m引道+（4×30+4×30+4×30+2×40）m预应力砼连续梁+(60+80+320+80+60) m双塔双索面混合式叠合梁斜拉桥+(2×40+4×30+4×30+4×30）m预应力砼连续梁+161。5m引道。边跨主梁采用预应力预应力混凝土边主梁结构。中跨主梁为结合梁，上层桥面板为预应力混凝土结构，下层钢梁由边箱、横梁、托架、小纵梁等组成框架结构。12。1。1钢梁结构本桥钢梁采用370QE，钢边箱采用工厂分节段制造,现场用高强螺栓进行连接。单侧边主箱共31段，其中钢混结合段6.35m，合拢段3.6m，其余节段长10.5m。全桥共使用钢梁3794.76t，M30高强螺栓49864套，M24高强螺栓52590套.12.1。2桥面板结构中跨桥面板分为预制部分和现浇部分。桥面板预制部分分为六种类型,采用C50混凝土；现浇部分采用C50微膨胀混凝土.桥面板C板长589cm，宽306cm,标准厚度为23cm，与钢梁结合部分加厚至36cm。全桥预制桥面板520块，2469m3；现浇湿接缝1140m3。12。2 应用效果济宁市太白楼东路洸府河大桥中跨结合梁自2010年3月开始施工，2010年12月17日顺利合拢。施工过程质量、安全控制良好。桥面线型优美，并在没有施加任何外力的条件下自然合拢。合拢时两侧钢梁的相对误差均在3mm以内.