某桥钢管拱吊装施工方案.docx

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某桥钢管拱吊装施工方案

·目录

xxx桥钢管拱吊装施工方案

第一章、编制依据及原则

1.1编制依据

《xxx大桥施工图－主桥部分》；

《混凝土泵送施工技术规程》JGJ-T10-95；

《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005；

《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000；

《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS28-90；

《高强混凝土结构技术规程》（CECS104-99）；

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；

《公路工程质量检验评定标准（土建工程）》（JTGF80-1-2004）

《钢混凝土结构设计施工与验收规范》（CECS28:

90）

《网架结构设计施工与验收规范》（JGJ7-91）

《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）

《钢结构设计施工质量验收规范》（GB50205-2001）

《桥梁用结构钢》（GB/T714-2000）

1.2编制原则

1.2.1全面符合设计文件的原则

严格按照设计图纸及设计文件进行编制。

1.2.2确保施工安全、顺利进行的原则

采用切实可行的安全保证措施，严格执行有关施工安全管理的有关规定和要求，确保施工过程中的行车安全和施工安全，防止质量事故和安全事故的发生，杜绝一切责任事故的发生，做好文明施工。

1.2.3规范施工确保工程质量的原则

严格执行现行的《规范》、《验标》和《施工技术手册》，优化施工组织方案、施工工艺和施工方法，确保单位工程均达到现行《工程质量检验评定标准》的要求。

严格按照项目法施工要求进行施工管理和质量控制，建立健全质量保证体系，强化安全措施，使各项工作落到实处，确保安全、优质、高效、按期地完成本标段的各项施工任务。

1.2.4合理配置资源，满足工程需要的原则

组织精干、高效的指挥机构，以优质、高效、快速施工为目的，进行机械设备配套，合理配置施工队伍、组织工程材料供应。

1.2.5突出重点、统筹安排、确保工期要求的原则

突出重点、统筹安排，科学合理地安排施工进度，组织连续均衡施工生产，做好工序衔接，确保按期或提前完成工程建设。

1.2.6保护环境，文明施工的原则

树立环保意识，严格按国家关于环保的有关规定组织施工，保护好周围生态环境，做到文明施工。

第二章、工程概况

2.1工程概况

xxx大桥主桥为（25m+86m+25m）中承式钢管混凝土系杆拱桥,两侧主、边拱肋的轴线呈抛物线形，主、边拱肋向桥轴中心线倾斜10°,而成”提篮式”拱。

拱肋截面均为蚕茧型,拱肋高1.6-2.6米（拱顶1.6m渐变至拱脚2.6m）,壁厚δ=16mm的钢管和钢腹板焊接组成,内灌C50微膨胀混凝土。

桥面以上共设5道一字型钢横撑,钢横撑采用2cm厚工字型钢。

桥道系：

主跨采用15道横梁，其中有13道预应力混凝土横梁，2道钢横梁（钢横梁与拱肋腹板焊接，兼起横撑作用）；边跨一侧采用7道横梁，其中有1道端横梁、6道预应力混凝土横梁；桥面板采用25cm厚的实心板，在钢横梁处断开，设置60型型钢伸缩缝。

本方案仅对xxx桥钢管拱肋吊装进行描述。

本工程效果图如下图

第三章、人员、机械、仪器设备配备情况

3.1xxx钢管拱拱肋节段吊装施工主要人员投入情况

主要管理人员投入表

岗位名称

数量

姓名

职责

项目经理

1人

负责对实施全过程的控制和管理

项目工程部长

1人

负责工程技术、质量控制和管理工作

项目安质部长

1人

质量控制和管理工作

项目物机部长

1人

负责的材料、机械进场组织工作

合约部长

1人

做好工程计量，并做好工作量统计

钢管拱安装技术负责人

2人

负责钢管拱安装现场施工技术、质量管理工作

质检员

1人

进行检查、监督工程技术、质量管理工作

试验员

3人

负责所有原材料及与工程有关试验工作

测量室

3人

负责钢管拱安装工程施工中的一切测量工作

资料员

2人

负责现场资料整理完全，及时交付资料

施工作业人员

20人

负责钢管拱安装具体施工

xxx主桥钢管拱肋节段吊装、焊接施工投入的施工人员表

序号

岗位

人数

备注

1

起重作业司机

4人

两班、每班2人

2

电焊工

20人

两班、每班10人

3

防腐工

4人

两班、每班2人

6

起重信号工

4人

两班、每班2人

7

合计

32

/

3.2xxx钢管拱施工主要施工机械、仪器投入情况

主要施工机械配备表

序号

设备名称

规格型号

数量（台）

用途

1

电焊机

KR-500

2

钢管拱焊接

ZX7-250

2

NBC-500

4

林肯气饱焊500

1

2

50t汽车吊

QY-50

2

钢管拱吊装

3

轮式装载机

ZL-50

1

备用

4

发电机

10KW

1

施工现场停电后供电

5

千斤顶

100T

4

拱肋节段微调定位

6

手拉葫芦

10T

4

拱肋节段微调定位

第四章、钢管拱节段吊装主要施工方案

4.1钢管拱节段划分

主拱肋分成1、2、3、4及合拢段共计5个节段,边跨拱肋整节段一次吊装到位,每榀拱肋分五个部分：

即1、主拱肋2、边拱肋3、钢横撑4、钢立柱5、拱脚。

主要工程量汇总表

序号

项目名称

单位

数量

1

主拱

吨

181.3

2

边拱

吨

60.8

3

钢管柱

吨

2.5

4

钢横撑

吨

33.5

5

钢横梁

吨

23.9

6

吊杆锚箱

个

26

7

吊杆索

根

26

8

钢管微膨胀混凝土

m3

399

xxx主拱拱肋共2片，各向桥轴中心线倾斜10°，由5道一字式钢横撑连接。

主拱拱肋计算跨径86m、计算矢高21.5m，共分为7个节段，分别为预埋段（2节）、二节段（2节）、三节段（2节）、四节段（1节）、边跨，以上各节段长度及重量见下表。

各节段长度及重量表

节段名称

单节长度（mm）

单节重量（kg）

总重量（kg）

备注

主拱预埋段（1、7）

4488

4552.48

18209.92

全桥共4段

主拱二节段（2、6）

14118

13176.62

52706.48

全桥共4段

主拱三节段（3、5）

23947

21629.75

86519.00

全桥共4段

主拱四节段（4）

14984

11929.18

23858.36

全桥共2段

边拱

20893

15189.99

60759.96

全桥工4段

注：

上表中单片主拱全长100.09m、全重90.65t，边拱全长20893，全重60.759t。

各节段节点所对应的X、Y值见下表：

节段号

X值（m）

Y值（m）

节段号

X值（m）

Y值（m）

节点1

节点1-1

-39.7

2.2

节点4

节点4-1

5.5

20.8

节点1

-39.2

2.7

节点4

7.5

20.5

节点1-2

-37.2

4.6

节点4-2

9.5

20

节点2

节点2-1

-30.8

9.7

节点5

节点5-1

26.8

12.6

节点2

-29.1

10.2

节点5

29.1

10.2

节点2-2

-26.8

12.6

节点5-2

30.8

9.7

节点3

节点3-1

-9.5

20

节点6

节点6-1

37.2

4.6

节点3-1

-7.5

20.5

节点6

39.2

2.7

节点3-2

-5.5

20.8

节点6-2

39.7

2.2

注：

本表为单片主拱相对节点；

各主墩节段节点所在位置及临时支墩立面、平面图见附图一：

根据上图，将节点1、节点6处的临时支撑按如下方法进行施工：

以6#主墩左侧承台为例：

在6#主墩左侧承台上按图示尺寸焊接1根φ559钢管，钢管高2.2m，在距离该钢管中心2.5m的距离外，埋设1块2.4m×2.4m×0.3m预制块，再在预制块上焊接1根φ559钢管，钢管高4.6m（所有钢管底标高均采用承台顶面标高+3.00，实际安装过程中略为调整），在钢管与主拱结

合部填塞方木与楔形垫块，达到支撑效果。

该部分所需材料见下表：

材料名称

单位

数量

备注

预制块

块

4

2.4m×2.4m×0.3m

φ559钢管

m

13

15cm×15cm方木

m

32

楔形垫块

块

16

将节点2、节点3、节点4、节点5处的临时支撑按如下方法进行施工：

每个节点下方为2块间距约4m的预制块（2.4m×2.4m×0.3m），在预制块上各竖立1根φ559钢管，钢管之间视竖立高度确定是否焊接剪刀撑（仅在节点3、节点4处的钢管之间设置），在钢管与主拱结合部填塞方木与楔形垫块，达到支撑效果。

该部分所需材料见下表：

材料名称

单位

数量

备注

预制块

块

16

2.4m×2.4m×0.3m

φ559钢管

m

253

15cm×15cm方木

m

64

楔形垫块

块

32

主拱共需材料见下表（上两表之和）：

材料名称

单位

数量

备注

预制块

块

20

2.4m×2.4m×0.3m

φ559钢管

m

266

15cm×15cm方木

m

96

楔形垫块

块

48

4.2施工条件

4.2.1构件运输

构件制作完成后采用大型平板车运至现场。

运输时每车运一个节段，每个节段必须用钢丝绳帮扎牢固。

构件装卸时吊点处采用橡皮保护，堆放时层间采用木质楔块隔离，防止节段变形及损伤。

运输方法及尺寸见下图：

4.2.2搭设临时支墩

拱肋安装采用拱节分段组装的方法进行，在安装过程中为确保拱肋安装的进行，必须在每个节段的两侧各搭设一个临时支墩，用于支撑每一节拱段，便于拱节段之间的调整和对位。

经综合对比，支墩采用钢管支架进行搭设。

拱肋安装时，支撑拱节的支墩采用直径φ559钢管进行搭设，支墩下平面尺寸为2.4m×2.4m的砼预制块，高度根据图纸设定的尺寸进行具体确定。

通过对钢管支架支墩进行计算。

计算荷载取值每个支撑按极限承受外力50吨（四个钢管可以承受200t以上的力），并考虑自重荷载，通过计算支墩的组合方案为：

立柱：

采用直径为559mm的钢管。

对角撑：

采用I20a工字钢，2根对角的截面形式。

钢管架横撑：

采用I20a工字钢。

各件（钢管与工字钢）之间通过双面焊进行连接，为确保各支墩的纵、横向稳定，在两支墩之间顺桥向采用500×580角钢桁架，将两支墩连接起来。

钢管支架支墩的搭设分作两个阶段进行。

第一阶段在钢管支架支墩由单根钢管组合墩台，组合时采用汽车吊和拨杆滑轮相结合方法进行安装，先一个墩台一个墩台进行组装，再进行各墩台之间的纵向连接。

第二阶段，在安装进行墩台的搭设，安装支墩时采用汽车吊整体吊装的方法进行安装。

先安装两侧的支墩，逐步向里安装相邻的支墩，最终完成中间支墩的搭设。

搭设支墩时，各支墩之间的纵向连接顺次安装完毕。

具体的安装方法及顺序附件图一：

4.2.3安装支撑垫板

钢管拱在出厂前试拼完毕，在各节段接口处安装支撑垫板，支撑垫板与下管的拱胸处接缝呈水平投影距离。

支撑垫板的作用是为了克服各拱肋节段在静定状态下产生的水平推力，见下图

4.2.4安装支墩顶临时固定胎架

由于该拱肋为竖哑铃型，下拱管与支墩连接处为点接触。

为确保拱管的定位和稳定，在支墩顶部设置临时固定胎架。

胎架下设两根分配梁，用20号工字钢双拼组成，用于将拱节受力传至支墩。

每段拱管下设四个支撑垫板;靠近中心的支撑垫板放置垫块;靠近管边的支撑垫板用于放置20吨螺旋千斤顶和倒链葫芦，用于调整拱节对位。

拱节两侧从分配梁上焊接四根立柱，用于防止拱节侧向倾倒，并在腹板处设置调整挡块，用于调整拱节倾斜度。

4.3xxx拱肋吊装总体思路

1、本工程吊装安装工期仅为25天，各工序间连接比较紧密。

2、根据本方案，拱管在桥附近的场地中对接、焊接，吊装和制作施工场地狭小，增大了施工的难度。

3、因本工程的主边拱肋为”提篮式”拱,拱肋向内倾斜,施工三维定位难,而且拱肋临时支架横向受力比较大,对临时支架的要求比较高,要求临时支架不仅要有足够的竖向刚度,还应具有较好的横向刚度,以保证施工阶段拱圈的侧向精度和稳定性。

4、本工程施工中存在交叉作业，对安全防护力度要求增加，大大的增加了施工的难度。

5、本工程为拱肋高空吊装对接，大大的增加了拱肋定位的难度，施工测量定位难度大。

鉴于以上原因，以确认现场吊装方案的可行性，及安装过程问题的预见性，熟练并掌握该桥拱肋的安装技术，确保现场安装的顺利完成。

4.4临时支墩的设置位置：

临时支墩的位置根据拱肋节段单元的位置进行确定，每个支墩支撑两个节段。

钢管支架布置图

4.4.1拼装节段的划分

钢拱肋的制作单位划分是根据现场安装工艺方法允许最大的起吊能力和运输条件，综合材料来料的实际情况，依据设计图纸和标准要求进行划分、分段组装的方法进行制造。

吊装节段的划分图如下:

（以合拢段两边对称进行，两对称节段视为同一节段）

各单元节段安装步骤及参数如下：

顺序

第一步

（DZD-5）

第二步

（DZD-1）

第三步

（DZD-2）

第四步

（DZD-3）

第五步

（合拢段DZD-4）

长度

20893mm

4488mm

14118mm

23947mm

14984mm

重量

15189.99kg

4552.48kg

13176.62kg

21629.75kg

11929.18kg

第一步、第二步、第三步、第四步分别在拱肋对称安装

4.4.2钢管架支墩的计算

A、模型简化：

根据节段的长度与重量可知道第四步节段为最不利节段，由于拱肋的曲线相对比较平缓，可以用斜直杆（重心偏在靠左侧0.4处）代替拱肋进行分析。

荷载简化：

自重简化为作用于其上的均步荷载，

支墩的最大反力为F1=21.6*0.6+11.9*0.4=17.72t远小与四个钢管的承受极限荷载。

B、螺旋钢管立柱的计算

螺旋钢管立柱的截面积A=17247.34cm2

截面回转半径i=189.73cm

螺旋钢管立柱的截面抵抗矩W=2325.62cm3

螺旋钢管立柱作为轴心受压构件进行稳定验算，计算长度按上下层钢筋间距确定：

σ=N/φA+Mw/W≤[f]

式中σ──立柱的压应力；

N──轴向压力设计值；

φ──轴心受压杆件稳定系数，根据立杆的长细比λ=h/i，经过查表得到，φ=0.890；

A──立杆的截面面积，A=17247.34cm2；

[f]──立杆的抗压强度设计值，[f]＝170.00N/mm2；

采用第二步的荷载组合计算方法，可得到螺旋钢管立柱对螺旋钢管横向分配梁的最大支座反力为

N=17.72*9.8=174kN；σ=113N/mm2；

螺旋钢管立柱的稳定性验算σ≤[f]，满足要求!

这还没有考虑工字钢对稳定性的提高影响，考虑到横撑与剪刀撑对稳定性的提高影响，支架的安全性大大提高。

4.5拱肋吊装

4.5.1吊装前的准备工作

（1）吊机应进行试吊，各项技术指标应满足设计要求，同时做好签证、办理好许可证；制定详细的检查、操作、维修、控制与调整等实施细则。

（2）测量仪器进行检定校正。

（3）备好钢管拱节段吊装施工作业时用的钢丝绳。

（4）所有参加吊装工作人员，特别是工程技术人员均须认真阅读本桥施工设计图及相应变更设计图、吊机起重曲线及有关操作规程、施工工艺和施工技术交底等。

（5）对所有参加吊装的工作人员进行施工前的技术交底，并做好交底记录；备好各项工程施工的记录表与检查签证。

4.5.2钢管拱节段安装施工工序流程框图

采用由拱脚处先边跨后主跨逐节向中心合拢的吊装顺序，具体实施如下：

4.5.3吊装位置及吊机选择

两台50t汽车吊机采用抬吊的方法将节段垂直起吊至安装处，拱肋下口与已装拱脚上口在下管的拱胸处联接板对位，调整本节段上端高程和横向偏位以及倾斜度，装上插板，穿螺栓，还原拱轴线型，使之与施工设计值相符，抄垫支墩与拱肋垫板间空隙，对该节段进行纠偏和限位。

在拱肋的吊装过程中,先把拱肋外侧的卡住部分滑开,等拱肋吊起放在预定的位置后,再把拱肋外侧的卡住部分滑回,并用螺栓拧紧,然后在每节段的跨中的两侧拉起钢丝绳,用千斤顶和倒链葫芦把节段微调到精确的位置后才能焊接。

安装后的示意图如下图

吊装位置及吊机选择

采用两台50吨吊机双向抬吊作业的方式，下图为最大工件最不利吊装位置时的吊装作业示意图：

4.5.4钢管拱节段吊装工况分析

A、安装第一节段即边拱拱脚段

两台50t汽车吊机采用抬吊的方法将节段垂直起吊至安装处，拱肋下口与已装拱脚上口在下管的拱胸处联接板对位，调整本节段上端高程和横向偏位以及倾斜度，装上插板，穿螺栓，还原拱轴线型，使之与施工设计值相符，抄垫支墩与拱肋垫板间空隙，对该节段进行纠偏和限位。

安装后的示意图如下：

B、安装第二节段即主拱拱脚段

中跨拱肋为钢管混凝土结构，为了保证钢管拱肋定位准确，在承台埋设定位结构，定位结构起到定位和将拱肋内力均匀的扩散到承台的作用，定位结构的底面位于拱脚，外露面与承台表面取齐。

主拱分成5段，其中主拱拱脚段为预制节间一，主墩定位结构与承台预埋件劲性骨架支撑按设计要求焊接，焊接质量要符合施工规范要求。

承台定位结构要保证加工精度，定位要保证准确和牢固，防止在浇筑拱脚混凝土过程中定位装置走位。

主拱拱脚段的预制节间一与定位结构表面严格按设计要求焊接，焊缝采用埋弧自动焊或半自动焊，有难于采用半自动焊的范围可以采用手工焊，焊缝要求所有主要构件及连接件满足Ⅰ级焊缝要求，次要构件可要求Ⅱ级焊缝。

所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未溶合、夹渣、未填满弧坑和超出规范要求的缺陷。

焊缝必须进行超声波探伤及X光排片，其质量应满足《钢结构工程施工及验收规范》的质量要求，待主拱拱脚段焊接完毕合格后。

待拱脚和第一节段接缝焊接完成，两台50t汽车吊机采用抬吊的方法将第二节段垂直起吊至安装处，拱肋下口与已装拱肋上口在下管的拱胸处联接板对位，调整本节段上端高程和横向偏位以及倾斜度，装上插板，穿螺栓，还原拱轴线型，使之与施工设计值相符，抄垫支墩与拱肋垫板间空隙，对该节段进行纠偏和限位，使方向和两拱间距满足设计和规范要求。

第二节段安装示意图

C、安装第三节段

待1-2节段接缝焊接完成，两台50t汽车吊机采用抬吊的方法将第三节段垂直起吊至安装处，拱肋下口与已装拱肋上口在下管的拱胸处联接板对位，调整本节段上端高程和横向偏位以及倾斜度，装上插板，穿螺栓，还原拱轴线型，使之与施工设计值相符，抄垫支墩与拱肋垫板间空隙，对该节段进行纠偏和限位，使方向和两拱间距满足设计和规范要求。

第三节段安装示意图

D、安装第四节段

待2-3节段临时固定牢固后，对接焊缝间段焊接完成，两台50t汽车吊机采用抬吊的方法将第四节段垂直起吊至安装处，拱肋下口与已装拱肋上口在下管的拱胸处联接板对位，调整本节段上端高程和横向偏位以及倾斜度，装上插板，穿螺栓，还原拱轴线型，使之与施工设计值相符，抄垫支墩与拱肋垫板间空隙，对该节段进行纠偏和限位，使方向和两拱间距满足设计和规范要求。

第四节段安装示意图

E、拱肋合拢段

合拢前，进行不少于72小时的温度观测，由反复升温和降温过程“温度——悬臂端点高程合拢长度”关系曲线分析，为拱助合拢提供温度修正依据。

合拢前通过临时支墩顶的千斤顶，抄楔对拱肋进行线型、标高的调整，并根据需要进行温度修正，确定合拢温度下的合拢口长度，准备拱肋合拢。

（1）、当两半跨拱肋精确定位后，两半跨拱肋前口内装上螺栓，连接拱肋与螺栓，按普通连接办法联接两个拱肋，等待合拢温度合拢。

（2）、按照设计图纸的要求，当达到合拢温度时，迅速穿高强螺栓，装上余量夹片，拧紧高强螺栓，实现瞬时合拢。

此种合拢结构施工方便快捷，能保证在较短时间内准确锁定拱轴线型，实现全拱合拢和第一次体系转换。

（3）、在合拢口螺栓装上包板，每个合拢口包板按对应圆心角120度设置为三块，纵向接缝与管节纵向接缝错开布置。

跨中合拢的工作时间选择在阴天或太阳下山或太阳还没升起的时间段，这样可以尽量的减小或避免因温度的不均衡性带来的误差或偏差，以及次应力的影响，从而达到设计的要求。

xxx大桥主拱边拱平面图（图中空隙为对接位置）

4.5.5横撑安装临时固定结构

横撑在合拢段安装过程中同步进行安装，横撑在安装时，两端短管在制造时与和拱节进行相连。

在安装横撑时，一端采用外耳板临时连接装置;另一端采用内耳板临时连接装置，外耳板侧两筒节之间仅为焊缝间隙，内耳板侧两筒节采用4块包板进行组焊。

4.5.6拱肋吊装施工测量

拱肋吊装施工测量，对每节段的测点坐标进行全过程跟踪观测与控制，随时掌握临时支墩偏位情况。

测量要点：

单拱轴线、上下口高程、前口仰角、上下管开口处里程，2片拱拱间间距。

测量时间：

选在日照没开始和结束后3小时进行测量，消除日照引起的各项数据偏差。

其它要求：

拱肋吊装过程中，吊机吊绳中线与拱肋须在同一铅垂面里，以避免拱肋节段斜吊安装，影响拱肋节段精度。

拱肋吊装时，随时观测临时支墩偏移情况，保持支墩垂直，其允许偏移值不大于±3cm。

在吊装每一节段拱肋时测量部门应及时提供每节段测点实测标高和轴线位置，若因支墩影响发现拱肋旁弯过大时，则暂停吊装，调整后再进行拱肋吊装，后续的拱肋吊装应在前期已架好拱肋段调整完毕后，才能进行。

拱肋合拢后允许偏差：

横向偏位

拱顶小于21mm

高程偏位

拱顶小于7mm

两副拱肋高差

小于7mm

两肋间距差

小于10mm

4.6工地焊接

焊接是桥梁制造中的关键工序，焊接质量的好坏直接决定着产品的质量。

焊接必须遵循《建筑钢结构焊接规程》等规范的要求，严格控制该工序中的每一个环节。

4.6.1焊接材料

①焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极和衬垫等。

②焊接材料应有产品质量证明书，且内容齐全、清晰，并符合相应标准的规定。

必要时，焊接材料应复验后方可使用。

③焊接材料的选用应按《建筑钢结构焊接规程》及本公司合格的焊接工艺评定进行，且不得使用药皮开裂、变质的焊材。

本工程焊接材料选用如下：

埋弧焊用焊材：

H10Mn2、HJ431

手工电弧焊用焊材：

J507

CO2气体保护焊用焊材：

ER50-6、CO2

4.6.2焊接材料的保管和使用

①、焊条、焊丝、焊剂应储存在干燥、通风良好的地方，由专人保管。

②、焊条、焊剂应按规定进行烘干，使用时应置于保温筒中；焊条重复烘干次数不宜超过2次。

焊条及焊剂在烘箱内烘干后，放入100～150℃保温箱中储存，焊工领取焊条时必须带上保温筒，随用随取。

焊条出保温箱后4h内用完，否则，需重新烘焙，但再烘焙次数一般不应超过两次。

使用回收的焊剂，应清除掉里面的渣壳、碎粉及其它杂物，与新焊剂混均后使用。

③、焊丝需去除油、锈、水。

保护气体应保持干燥。

工艺评定所用材料：

母材：

Q345D板材和管材

焊材：

埋弧焊用H10Mn2焊丝、HJ431