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主跨上部钢桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系,节间长度6m,主桁高度8.25-10.0m,高跨比为1/8-1/6.6。
两片桁中心距采用13m,宽跨比为1/5.08,桥面行车道宽11.0m。
该桥跨越规划的三级航道徐洪河,通航净空:
60×
7.0m。
桥梁总布置图
该桥梁主跨主桁架桥梁较宽,同时主桁架杆件受力较大,上下弦杆采用箱型截面,截面宽度500mm,高度均为700mm,最大板厚30mm;
腹杆件除端斜杆采用箱形截面以增加内外刚度外,其余腹板均采用焊接H形截面,截面宽度500mm,高度360~500mm不等,最大板厚30mm。
该桁架梁所有节点全部为M24高强螺栓连结。
桥面系为联合梁,由桥面下纵横钢梁和上面的桥面板结合而成,其钢梁部分仍采用纵横梁体系。
横梁采用工字形截面,上翼缘与纵梁上翼缘的底面齐平,在纵梁腹板上设一对角钢与横梁腹板相连,横向每2m设置一道:
板面板采用钢筋混凝土结构,板厚15cm,与纵、横梁相交处带肋,板厚增至25~28cm,通过剪力钉与横梁`纵梁相连。
由于桁梁较宽,上下平面纵向联结系均采用双X形式,与弦杆在节点处相连,以抵抗横向风力及弦杆变形产生的内力。
在桁梁两端斜杆所在的斜平面设置桥面架,上弦每个大节点设一道横向联结系。
钢桁架桥梁如下图:
二、主跨钢桁架施工方案
(一)、主跨钢桁架总体施工方法:
龙河大桥主跨钢桁梁结构,分布在龙河大桥的2#~3#墩间,由于主跨为66*13m钢箱型桁架结构,总重为700t左右。
跨径和自重都较大,不可能一次性吊装就位。
为此,将主跨钢桁架梁制作成桁架节点,纵向划分若干个钢箱式杆件块体,重量控制在5-8t左右,长度在10m以下;
同时在河中搭置临时支墩四座,铺设安装用贝雷片组合;
然后,在贝雷片组合梁上进行杆件装配拼接施工。
根据现场工况条件和钢桁架梁单体杆件重量及安装的高度,钢桁架梁的总体安装采用50-60t船舶浮吊(吊臂长在30m以上),为主要起吊设备,以25-50t汽车为辅助起吊设备,分区段进行起吊安装。
该工程施工安装由下而上进行。
先桥面两侧主桁架的下弦杆箱梁结构和桥面水平纵横钢桁结构安装。
成型固定后,再进行主桁架上部竖斜腹杆、上弦杆等临时支架的搭设和其它工序的施工。
(二)、主跨钢桁架施工工艺流程:
(三)、水中临时支墩和贝雷桁架施工:
水中临时支架基础为¢60cm钢管群桩承台基础,考虑到航道通航的要求,拟预留净宽24.0m的通航航道,钢管群桩顺河道中心线两侧各设一排(四组群桩),中心间距27m;
每组群桩由6根¢60*0.8cm钢管桩组成。
经过对该地区地质报告的分析和现场的勘察,本工程的土层地质情况为:
-20.0以上为粘土,摩阻力在60Kpa。
钢管桩入河床老土深度8-10m,具体待现场实际施工时再定;
钢管桩基顶部优先考虑设置型钢结构支承平台,型钢平台为工字钢或H型钢为主要受力横梁;
桩基钢管间用16-20#槽钢加固焊接成格构体,使每座墩桩成为一个整体,承担上部荷载。
水中支架基础的钢管桩,采用用打桩船(40t船舶以上)打入。
钢管桩纵向顺桥向间距为2.4m,横向为2.0m。
施工时,由于打桩船占用通航航道,需严格控制过往船舶的通行速度做好通航标识,防止船舶碰撞刚施工完的钢管桩。
根据航道部门的规定,水面以下6-7m必须无障碍物。
根据正常施工情况,所有打入的钢管桩全部拔出。
如果发生施工的多种困难因素,钢管桩确实不能完全拔出,可采用水下切割,确保钢管桩顶部高程控制在水面以下7m处。
临时安装用贝雷桁架,由于大桥主跨钢桁架梁是杆件式构件现场支架上拼装,为此需搭设拼装用支架纵梁,支架纵梁各由两组贝雷桁架组成。
每道贝雷桁架梁均设置在水中临时支墩的上部,采用四片贝雷片和支撑架组成的单道钢桁架,并且贝雷桁架上下均设置加强弦杆(66m通长布置)。
单根钢管桩地基承载力计算:
主跨66m钢桁架和桥面系钢结构总重700t左右,分左右两道布设临时贝雷桁架承受上部重量,同时考虑66米主跨中间增设四座临时支墩。
以中间支墩6根桩承受24米桁架荷载150t计算(单根桩为25t以上),暂考虑¢600*(6-8)mm钢管桩埋入河床底老土中8m以上,此范围内都为粘性土,容许摩阻力为60Kpa。
=
×
1.88×
6=451kN>
250KN(25t)
式中:
qi—桩侧各层土摩阻力
Up—桩的周长,Up=1.88m
Li—各层土厚度,此处为单一土层,钢管桩埋深6m,满足要求。
贝雷片桁架梁计算内力(按单跨27米,每组由4片组成):
钢桁架重量(27m)重132t
工作人员和上部脚手架等施工荷载重量为24t
贝雷桁架梁重:
8片*4*0.38t/片=12.2t
荷载小计:
132+24+12.2=168.2t/27m=62.2KN/m
最大弯矩计算:
:
M=ql2/8=62.2*272/8=5668KNm
根据公路装配式钢桥贝雷桁架允许内力,片上下加强型贝雷组合支架内力计算:
1687KNm*4=6748KNm﹥5668KNm,安全系数为:
1.20。
安全度满足上部受力要求。
水中支墩立面示意图
说明:
2号墩和3号墩迎水面外侧架设贝雷组合的部分需做基础处理;
①回填土夯实②打群桩,桩径20cm以上,入原状土深3.0米以上③桩上浇筑C20砼(下铺钢筋网片,尺寸为3.0米*2.5米,计四块)
(四)、钢桁架梁杆件的运输和进场:
钢桁梁杆件及节点板在工厂加工完成后,用车或船运输至工地现场,后用履带吊或汽车吊卸车船转运至所需安装的部位。
为了防止运输过程中产生变形,启运前必须按工厂内加工制作的加强方案加固,端口必须加固后方可运输。
为确保构件涂装表面不受污染,对运输车辆和船舶进行检查,清理残留物,并洗舱,防止对构件造成污染。
针对单件10吨以上的货物进行垫底、加固处理,防止在运输过程中货物发生位移,确保运输安全。
在货物与运输车辆和船舶的接触面上垫方形木块,对集重货物进行分力;
防止在运输过程中由于风大、水位颠簸而导致货物碰撞。
整个运输期间,注意收听气象预报,遇有大风、浓雾及任何危及安全的情况时,要驶往安全地点,确保构件的安全。
构件运达桥位后,如因故不能及时起吊,运输车辆船舶应有关部门指定的地点待命。
运输构件运到桥位后,由构件承运方、制造方、总包方共同进行构件的交接验收并签字确认。
钢桁梁钢梁存放场地必须平整,道路畅通,具有良好的排水系统。
存放场防止不均匀下沉导致杆件扭曲和倒塌。
按规定设置库房、油漆及工具库、试验室等。
杆件应分类,按顺序排列堆码在有垫木的固定台座上,杆件底面与地面应留有20cm以上的净空。
杆件支点应设在自重作用下杆件不致产生永久变形处。
同类杆件多层堆放不应过高,各层间垫块在同一垂直线上,整体节点杆件必须是单层、节点板向上存放,斜杆叠放不超过三层,其它杆件最多不得超过五层。
存放时对主桁弦杆、斜杆将其主桁面内的板竖立,纵、横梁应将腹板竖立,单片或多片排列时,应设支撑或用普通螺栓紧固,杆件相互间应留有适当空间,以利装吊作业和查对杆件号。
钢桁架进场检验,钢桁架的所有杆件和连结板、高强螺栓等配件进场后,应进行复检,按生产厂家提供产品质量检验报告(含扭矩系数)及出厂合格证,并做好记录,不合格产品不得使用。
施工现场根据GB1228~1231-91的规定,对高强度螺栓连接副进行外形尺寸、形位公差、表面缺陷、螺纹参数、机械性能、螺纹脱炭、扭矩系数、标记与包装等检查和复验。
(五)、钢桁架现场安装
在临时支架和临时贝雷桁架全部搭置完成后,即可进行钢桁梁杆件的拼接安装。
安装时根据制作的杆件分段长度和宽度,以及杆件的重量,合理的选用起吊安装设备和索具。
优先采用浮吊进行安装。
由于陆路运输和吊装的限制,该桥梁钢结构安装主要采用浮吊水上吊装。
用浮吊将钢箱梁从运输船只上起吊卸船,安放在临时贝雷桁架上,由端部向中间进行拼接安装。
安装时分区段进行,两道钢桁架分六个区段(具体见区段划分图)。
安装时,根据安装的区段和上下左右先后次序,依次进行各个钢桁架杆件的拼接。
每起吊一块钢箱桁架杆件安放到支架桁架上,随即预定安装位置,并落梁就位,调整纵横轴线,装配固定。
依次进行钢箱桁架梁的接长装配栓接固定。
安装线型高度的调整,水平方位采用手拉葫芦或丝杠移动调整,上下高程调整,采用千斤顶调整。
微调合格,符合设计要求后,随即进行固定,依次逐一进行。
钢桁安装时,必须封闭通航航道,时间为上午4小时,下午4小时的间断封航施工。
日期历时提前告之,具体封航措施,根据水上交管部门和航道部门的要求进行。
设计要求钢桁架设置预拱度(具体要求见图),进行预拱度的设置和调整,可在贝雷支架上利用铺垫木方或小型工字钢的方法(微调用铁锲)。
大桥主跨钢桁架施工安装区段划分示意图:
龙河大桥主跨钢桁架钢结构现场安装施工具体步骤:
1、河中钢管桩和临时支墩搭设,架设一、二、三、四、六区段拼接钢桁架梁用的临时贝雷桁架梁(五区段贝雷桁架梁待一二三区段单片钢桁架安装结束后再架设)。
2、第一区段钢桁架梁的下弦杆(20米长),从支座处向中间进行依次接长;
3、第二区段钢桁架梁的下弦杆(26米长),从一区段向三区段进行依次接长;
4、第三区段钢桁架梁的下弦杆(20米长),从中间二区段向三区段的另一支座处进行依次接长;
5、第四区段钢桁架梁的下弦杆(20米长),从支座处向中间进行依次接长;
6、第六区段钢桁架梁的下弦杆(20米长),从中间五区段向六区段的另一支座处进行依次接长;
7、在一、二、三、四、六各区段间的钢桁架下弦杆件全部安装栓接固定后,随即进行一和四区段间、三和六区段间的下弦纵联平面和桥面系纵横梁结构的拼接安装;
8、下弦纵横桥面部分结构安装完成后,即进行一、二、三区段钢桁架腹杆、上弦杆支架的搭设施工和三区段腹杆、上弦杆的安装。
安装时,先竖腹杆和桁架下弦杆栓接牢固,再斜腹杆连结,最后是上弦杆的连结。
考虑到单片钢桁架安装的稳定性,必要时可拉设2-4道钢丝绳缆索,作为钢桁架的竖向稳定。
9、一二三区段单片钢桁架安装结束后,架设五区段临时用贝雷桁架梁,拼接安装五区段钢桁架梁。
结束后,相继安装二和五区段间的下弦纵联平面和桥面系纵横梁结构。
10、四五六区段钢桁架下弦杆全部安装结束后,随即搭设该钢桁架的腹杆、上弦杆安装用临时支架。
从桁架的一端向另一端,依次拼接安装钢桁架的腹杆杆件和上弦杆杆件,直至该片钢桁架安装结束。
11、两片钢桁架全部安装结束后,再进行钢桁架顶部的横撑结构安装施工,直至全部安装结束。
钢桁架梁的所有杆件在拼装时,部分孔位有毛刺、焊接飞溅,应予以铲除,部分杆件在运输吊装作业时可能局部有变形的但不影响杆件质量的,可用锤击或千斤顶冷作调整,锤击时应垫衬板,不得直接击打钢板,但矫正作业须经监理批准,并作好记录。
缺损严重的,不能采取工地矫正措施的应返厂处理。
严禁现场不经许可,擅自用火工进行热校正。
吊装索具,考虑该大桥的最大吊重为20t,对所用钢丝绳强度进行计算(起吊点2个,用2根钢丝绳吊装)
根据钢丝绳允许拉力计算公式S=P/K
钢丝绳作吊索使用安全系数K=5
钢丝绳允许拉力S=20t/2=100KN
计算钢丝绳破断拉力P=S*K=100*5=500KN
查钢丝绳技术数据表,选用抗拉强度1670Mpa,6*37股(1+6+12+18),直径32mm的钢丝绳。
当使用一段时间后,钢丝绳断丝根数超过11(同向捻),交互捻超过22根,则不能作为起重主要吊索使用。
卡环卸甲,考虑起吊钢桁架杆件单体块段重量在20t,由2根起重钢丝绳吊起,进行计算。
Fg=G/4cosβ=100KN/4*cos36=309KN
根据卸甲的允许荷载公式[Fk]≈3.5d2309≈3.5d2d≈9.4cm
即取销子为9.4cm以上的卸甲,作为吊装联结使用(取15t以上的卸甲)。
高强度螺栓施拧方法采用扭矩法施工。
施工前应做好施拧工艺性试验。
其内容如下:
1、高强度螺栓的扭矩系数;
2、施拧扭矩及检查扭矩;
3、温度与湿度对扭矩系数的影响试验;
4、板面滑动摩擦系数试验。
高强度螺栓的初拧值,一般可取终拧值的50%,初拧后须对每个螺栓用敲击法进行检查。
终拧采用扭矩法,采用电动扳手,(不能使用电动扳手的部位可用带响扳手)将初拧后的螺母拧紧至终拧值,考虑到螺栓预应力损失及施工误差,实际使用扭矩,应按设计预拉力提高10%确定。
扭矩值可按下式计算:
M=K·
N·
d
M—扭矩值(N·
m)
K—扭矩系数(按试验的数理统计值)
N—螺栓的施工予拉力(N)(设计予拉力的1.1倍)
d—螺栓的公称直径(mm)
上式扭矩系数值,随各种自然及人为因素的变化,应跟踪取得试验资料作相应修改,做好各类螺栓在不同温度、湿度情况下的扭矩系数的试验,施工过程中按工艺要求做好施工记录。
钢桁梁拼装完成后应对其进行详细检查,特别对高强螺栓,应逐个检查到位并做详细记录。
三、施工组织管理:
(一)、施工组织机构
项目部选派具有多年钢结构吊装工程施工经验的有关人员,直接参与和组织该项目施工技术方案的实施,各作业班组施工人员将派遣施工技术水平高、能吃苦耐劳、思想素质较高的人员,以确保该项目顺利进行。
(二)现场施工管理
根据项目管理的特点,制订施工项目管理制度。
对施工项目管理组织、内容、方法、步骤、重点进行预测和决策,形成文件并加以保持。
根据所制定的阶段控制目标和最终目标,从局部到整体进行施工活动和进行施工项目管理,坚持以控制论的原理和理论为指导,进行施工全过程的科学控制,控制施工进度、工程质量、成本、安全等目标,劳动力、材料、设备、资金和技术安全生产要素是施工项目目标得以实现的保证,须对生产要素进行优化配置和动态管理。
召开技术交底会,解决施工中遇到的技术问题。
制定切实可行的施工技术方案和主要施工技术措施,调配、落实各种资源。
积极配合项目监理的工作,严格履行施工承包合同,群策群力,保证该项目能按质量、安全等各项指标顺利完成。
为保证项目施工的顺利进行,拟采取以下管理措施:
1、组织落实施工所需各项资源供应,加强资源管理,减少浪费;
2、做好全体员工的组织、动员工作,让工期、质量的重要性贯彻到每个人;
3、根据总体进度计划要求,研究制定各分部分项工程施工方案,包括施工技术措施、施工进度计划及安全技术措施;
4、建立、完善质量保证体系,强化质量管理工作;
5、建立、健全安全生产制度,做好安全保卫工作;
6、做好生活后勤保障工作,减少施工人员的后顾之忧;
7、坚持“三会”制度,即月生产计划会、日生产调度会、技术交底会制度,使生产能紧张、有序的进行;
8、加强与监理的联系,协商处理有关工程的各项事宜,特别是要做好与标段内桥梁施工的相互协调工作使得工程顺利进行。
(三)、质量保证措施
建立工程质量管理保证体系,实行质量否决制。
发现不符合施工技术要求,不能满足设计意图的施工方法和操作,令其停止作业,并要求其查找原因,提出改进措施,整改后继续施工。
加强施工质量控制,坚持实行“自检、互检和交接检”三级检查制度,按工序填写质量责任卡,将质量责任落实到班组,落实到操作者个人。
做好质量检测仪器使用前的鉴定工作,完善验收制度。
建立工程质量奖罚制度,工作质量与个人收入和分配相挂钩,并建立工程质量追究制。
坚持质量检测记录制度,以确保质量记录的真实性、准确性、连续性和完整性。
钢结构的现场安装质量检测控制,按《公路工程桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)和《钢结构工程施工验收规范》GB50205-2001进行。
(四)、主要机械设备(计量器具)配置
设备名称
型号、规格
功率
数量
制造厂家
备注
浮吊
60t
80KW
1台
国产
汽车吊
QY(50)
25-50t
1台
国产
电焊机
AX500-600
500A
BX系列
360KVA
2台
钢管支架
¢30-60*8cm
120T
工字钢、槽钢
32#、16—20#
200t
支撑用
气割工具
4套
制作用
千斤顶
20-50T
6台
全站仪
(五)钢结构安装进度管理
由于工期较紧,考虑所有支架,在钢桁架杆件分段到场前,水中支架大部搭置好,并且能满足进场就能安装的要求。
整个安装总工期控制在三个月左右。
具体见钢结构安装进度计划表。
1、针对钢结构安装工程工序复杂的特点,进场速度要快,边进场搭设临时支架,边进行箱梁运输、安装的施工准备工作。
2、统筹安排,精心组织,充分做好交叉流水施工作业的准备,注意工序衔接和穿插配合,确保各分部分项工程有条不紊进行。
确保机械设备安需投入,保证机械设备的满负荷运转。
3、加强技术改造,应用新技术、新工艺;
选择切实可行、经济合理的最佳安装方案。
使工程质量、进度达到预控的目标。
4、安装前,必须进行多工种、多单位的联测和复测,防止出现不符合图纸要求尺寸,而延误工期。
(六)、台风雨季施工措施
由于该工程主要在7-9月施工,处于多雨台风季节,为保质保量按期完成本工程的施工,制定台风雨季时节施工防护措施。
1、掌握气象资料
与气象部门定时联系,定时记录天气预报,随时通报,以便工地做好工作安排和采取预防措施,尤其防止恶劣台风天气突然袭击对施工安装,造成的影响。
2、雨天施工器具材料管理
雨天施工时,对电源装置、焊条等器具材料进行防雨保护,为了保证电焊机能在雨天正常作业,在每个作业区设立机电房,将电焊机等用电设备置入机电房中。
吊车行走路线、构件堆放场地做到排水通畅。
3、防滑、防雨用品
向施工人员提供防滑、防雨用品,除特殊情况外,降大雨时停止高空作业,将高空人员撤到安全地带,拉断电闸。
4、气候恶劣天气下吊装
当台风天气候恶劣,不能满足吊装工艺要求及不能保证安全施工时,停止吊装施工。
同时,注意保证作业面的机械设备安全,设置必要的临时固定防范措施(如支架上拉设缆风绳、高空机械设备扣紧下脚固定装置等)。
雷雨天气吊装时,加强防雨、防雷、防风、防滑及人员操作平台、行走通道等安全设施的检查力度,同时重点检查高空支承架的缆风绳和钢结构机械设备临时固定措施,以确保施工正常进行。
6级风以上和大小雨天气,禁止吊装施工。
(七)、安全生产管理
建立安全管理网络,设专职安全员检查,督促安全施工。
进入施工现场必须戴好安全帽,按规定在脚手架上设置安全护栏,从事高空作业时必须系好安全带。
吊构件时严格遵守起重吊装作业规定。
特别是在安装时,一定要采取必不可少的安全防范,设置醒目的限位作业标志线等安全防护设施,防止汽吊吊臂端部进入不安全区域而工作。
施工用电,设置安全触电保险装置,机电工经常检查机械电气设备,
确保安全无事故。
不断完善各种规章制度及操作规程,经常召开安全会议,加强安全防护教育,杜绝一切质量安全事故发生。
1、做好以下施工准备
(1)落实高空作业、道路通行交通安全保障措施;
(2)落实施工机械设备、安全设施、设备及防护用品进场计划;
(3)落实现场施工人员,并进行相关安全教育;
(4)制订针对整个工程的安全保证计划,应急措施预案。
2、持证上岗
参与本工程的施工管理人员、特种作业人员必须持证上岗,施工前由项目部安全监督部门进行检查确认,登记备案。
3、对施工设备、安全设施(或设备)、防护用品进行检查验收
本工程使用的机械设备、安全设施(设备)、防护用品的安全技术性能对本工程的安全施工有重要意义。
每项作业必须有专人对相关设备和防护措施进行认真检查,并严格按照规定的程序履行,消除隐患,确保各项设备具有良好的安全技术状况,安全可靠。
4、安全用电技术措施
现场的供电线路、设备安装维护以及拆除必须由专业人员进行;
对于移动机具及照明的适用应实行二级漏电保护,并定期进行检查、维护、保养;
高空起重作业,原则不允许夜间作业。
特殊情况下,夜间作业,必须并设置足够的施工照明设施。
做好电气设备的防潮、防漏电措施,确保安全作业。
5、起重机作业施工安全措施
起重安装作业是此工程施工中的重要项目,参加起重安装作业的所有人员均持证上岗,起重设备进行定期检查、保养,经常组织人员查验绳索磨损和配用情况,严禁带病或超载作业。
严格按照技术交底书要求选用钢丝绳、吊具等辅助设备。
在起吊过程中,无关人员不得靠近起吊现场,吊机驾驶和指挥人员密切配合。
吊机每天工作前进行检查。
特别是制动系统必须有效,吊具及索具完好。
起重作业前对所有的设备进行认真的检查、维修和保养,确保其良好的安全技术状况;
作业人员均持证上岗,并选派具有丰富经验的人担任起重指挥;
施工前,根据设计要求,将钢管拱肋安装过程中的安全作业程序进行细化,对施工人员进行详细的技术交底和安全交底。
作业人员的登高和进出入钢管拱肋内的设施的设计、制造、安装,报请专业工程师检查验收后投入使用。
6、施工工序的安全保证措施
建立每周及每项作业岗前安全交底例会制度,对于一周内的安全情况总结,对于已发出整改通知的安全隐患整改情况进行通报,对下一周主要作业的安全进行强化。
安全例会参加人员:
项目经理、技术负责人、安全主管、安全员现场作业负责人,同时邀请监理工程师参加。
建立天气情况收集、预报、记录制度,项目部负责天气资料的收集、预报工作。
负责联系有关部门,落实在恶劣天气到来之前,处理好现场的有关事宜。
现场观察制度,施工时专门设置现场观测人员,主要观测内容:
天气变化,航道通行情况,施工区域内作业情况。
及时向项目部反馈现场情况,杜绝无关车辆、人员进入施工起重作业现场。
警示标志设置制度,对于所有施工区域,均设置明显的警示标志。
特别是预留通行航道,按规定设置信号,专用红灯和交通管制标志等,防止意外发生。
分项工程安全交底制度,开工后依据相关的操作规程、现场情况对于每个分项工程进行书面的安全技术交底,确保安全
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