三跨鋼桁頂推施工方案

1、連續(xù)中承式鋼桁拱橋頂推施工初步方案編制：審核：武橋重工集團(tuán)建設(shè)股份有限公司二O一一年四月十一日長(zhǎng)興縣中央大道主橋三跨連續(xù)中承式鋼桁拱橋頂推施工初步方案一、工程概況長(zhǎng)興縣中央大道主橋是一座三跨連續(xù)中承式鋼桁拱橋，上跨杭寧高速，跨度布置為（30m100m30m），由四片鋼桁架拼裝組成2個(gè)主拱肋，每?jī)善麒旒苡善铰?lián)連接形成一個(gè)主拱肋。上弦桿、下弦桿、豎桿、斜桿、系桿、上平聯(lián)、下平聯(lián)采用型鋼或箱梁截面。橋面系采用鋼箱截面形式，由縱向加勁板、局部加勁板、橫隔板、U型肋組成;橋面寬，由機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道、分隔帶組成。主橋全橋鋼結(jié)構(gòu)總重約3886T，主體結(jié)構(gòu)鋼材采用Q345D鋼。二、鋼結(jié)構(gòu)安裝方案

2、總體思路長(zhǎng)興縣中央大道主橋上跨杭寧高速，由于杭寧高速交通繁忙，為確保杭寧高速交通的暢通、施工的安全及杭寧高速保通凈空的要求，采用頂推的施工方案。每半跨在杭寧高速的側(cè)邊現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接，再對(duì)稱向跨中頂推，在跨中合攏，跨中合攏位置基本在杭寧高速的中央分隔帶附近，不影響杭寧高速的交通;但在施工過(guò)程中可能會(huì)對(duì)杭寧高速此橋跨越范圍內(nèi)的護(hù)坡、防護(hù)網(wǎng)、隔離帶、路肩進(jìn)行拆除或加固、占用。頂推關(guān)鍵時(shí)段可能采用臨時(shí)中斷行車。三、頂推方案擬投入本項(xiàng)目的機(jī)具設(shè)備表擬投入本項(xiàng)目的機(jī)具設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量備注1240t汽車吊臺(tái)12150t汽車吊臺(tái)1350t汽車吊臺(tái)24300噸滑車(滾輪)組80540t臥式千斤頂、油泵套

3、86500t千斤頂、油泵套8750t手動(dòng)液壓千斤頂臺(tái)4816-32t螺旋千斤頂臺(tái)8935噸震動(dòng)錘臺(tái)1105T手動(dòng)葫蘆臺(tái)411電焊機(jī)臺(tái)1612全站儀臺(tái)113水平儀臺(tái)114限位導(dǎo)向裝置套815托梁根816連接系結(jié)構(gòu)件噸17起頂支墩塊8四、頂推方案臨時(shí)結(jié)構(gòu)工程量頂推方案臨時(shí)結(jié)構(gòu)工程數(shù)量表名稱單位數(shù)量備注600×12螺紋管管噸鋼管樁基礎(chǔ)300T滾輪小車個(gè)80托梁噸系桿下的托梁滑道噸頂推滑道分配梁I40噸鋼管樁頂部分配梁連接系I20噸鋼管樁頂部分配梁40mm厚鋼板噸中央分隔帶鋼管支撐荷載分散鋼板五、頂推施工方案布置圖頂推施工方案布置立面圖頂推施工方案布置平面圖以上布置圖只畫(huà)了半跨80m，整個(gè)布

4、置圖沿跨中對(duì)稱布置。六、頂推施工方案的施工步驟：1、主橋下杭寧高速公路兩側(cè)的河道采用土方填平，碾壓密實(shí)，作為現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地;2、采用液壓振動(dòng)錘插打600*12的鋼管樁，在四片主桁架下每隔4m插打2根600*12的鋼管樁，橫向間距，鋼管樁的入土深度根據(jù)承載能力要求暫定為30m，鋼管樁在地面之上約8m，每一根鋼管樁的長(zhǎng)度約38m，在杭寧高速公路邊緣外側(cè)的支撐點(diǎn)上加強(qiáng)鋼管樁，每一個(gè)支撐點(diǎn)上布置6根鋼管樁，間距為，再采用I40的雙排工字鋼作分配梁。由于鋼管樁的自由段長(zhǎng)度較大，約8m，將每四根或六根鋼管樁采用I20的工字型做連接系和剪力撐，與鋼管焊接牢固，確保鋼管樁的受力穩(wěn)定性，鋼管樁的布置示意圖見(jiàn)施工布

5、置圖;3、在杭寧高速中央分隔帶的附近中跨合攏的位置鋪設(shè)40mm厚的鋼板，作為跨中合攏時(shí)鋼管支撐點(diǎn)的分配板，以分散支撐點(diǎn)的荷載，然后在分配板之上立600*12鋼管并與分配板焊接，再在鋼管頂部布設(shè)I60的雙排工字鋼分配梁，再在分配梁上擺滾輪小車，滾輪向上，滾輪小車反用;4、在杭寧高速兩側(cè)插打的鋼管樁上布置雙排I60的工字型鋼作滑道，為確?；赖膭偠纫?，在每個(gè)I60的工字鋼腹板兩側(cè)各加一塊14mm的縱向鋼板做加強(qiáng)肋板，并與上下翼緣板焊接，在工字鋼縱向每隔2m加設(shè)一塊橫隔板;5、在杭寧高速兩側(cè)現(xiàn)場(chǎng)拼裝半跨80m的鋼桁拱橋結(jié)構(gòu)體系，拼裝的先后順序?yàn)橄葮蛎嫦岛箐撹旒芄敖Y(jié)構(gòu)。從邊跨逐節(jié)段向跨中推進(jìn)，直至半

6、跨結(jié)構(gòu)拼裝全部結(jié)束，相關(guān)的高強(qiáng)螺栓和焊接全部完成，整個(gè)半跨鋼桁結(jié)構(gòu)體系形成一個(gè)整體（不拼裝橋面系以下拱腳鋼桁結(jié)構(gòu)）;6、在四片主桁架系桿下安裝托梁，托梁與系桿間采用螺栓連結(jié)，托梁長(zhǎng)83m，挑出系桿3m當(dāng)導(dǎo)梁使用。托梁采用600mm×600mm箱型截面，由厚度為20mm的鋼板焊接組成，并沿縱向等間距加4塊厚20mm鋼板作為加勁板，以提高托梁的剛度，減小頂推過(guò)程的變形;7、在四個(gè)托梁之下安裝滾輪小車，每隔5m設(shè)置一個(gè)滾輪小車。滾輪小車設(shè)在中橫梁和系梁交接點(diǎn)處，在離跨中19m的位置再加設(shè)2個(gè)滾輪小車，由于頂推到最大懸挑位置19m的時(shí)候，此處的支反力較大，增加滾輪小車，增大接觸面積，減小局部

7、受壓應(yīng)力，以防止局部變形，影響頂推工藝的連續(xù)性或繼續(xù)推進(jìn);8、在邊跨端頭的系桿處各焊接一個(gè)40mm厚度臨時(shí)連接鋼板以及一個(gè)吊耳，以便與油頂相接;9、邊跨端頭系桿處采用4臺(tái)40T油頂（行程2m）同時(shí)向前頂推整個(gè)已拼裝完畢的半跨結(jié)構(gòu)體系，在頂推過(guò)程中跟蹤觀測(cè)滑道的變形，懸挑最前端的撓度以及結(jié)構(gòu)體系軸線的偏位，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修正;10、兩側(cè)頂推到位，托梁搭在中央分隔帶上的鋼管支架上后，開(kāi)始合攏前的準(zhǔn)備工作;11、兩側(cè)半跨結(jié)構(gòu)的軸線和標(biāo)高的調(diào)整，以及預(yù)抬量的設(shè)置，預(yù)抬量按3cm考慮，當(dāng)調(diào)整達(dá)到合攏的精度要求后開(kāi)始合攏，高強(qiáng)螺栓的對(duì)孔、初擰、終擰，橋面系的焊接;12、合攏后，拼裝橋面系之下的鋼桁拱腳

8、結(jié)構(gòu)體系;13、支座安裝及灌漿;14、臨時(shí)結(jié)構(gòu)的拆除;七、施工方案的推演過(guò)程1、樁基、支架及滑道搭設(shè)，如下示意圖:2、80m半跨結(jié)構(gòu)拼裝，拼裝完畢后結(jié)構(gòu)體系示意圖如下：3、頂推過(guò)程，示意圖如下：4、懸挑19M最危險(xiǎn)工況，示意圖如下：5、懸挑19M前端托梁搭在支撐點(diǎn)上，示意圖如下：6、頂推到位合攏前，示意圖如下：7、跨中合攏，示意圖如下：8、拱腳處支架拆除，示意圖如下：9、拱腳處桁架桿件安裝，示意圖如下：10、墩身施工及支座安裝，示意圖如下：11、臨時(shí)結(jié)構(gòu)的拆除，示意圖如下：八、頂推方案受力分析結(jié)果匯總兩個(gè)最危險(xiǎn)工況受力匯總表工況最大組合應(yīng)力（Mpa）懸臂端最大撓度（mm）最大支反力（T）懸挑1

9、9M最危險(xiǎn)工況懸挑19M端部剛好搭在中央分隔帶支撐架上工況190其最大組合應(yīng)力值為，小于材料的允許應(yīng)力200Mpa。前10階鋼管樁基失穩(wěn)模態(tài)特征值表模態(tài)特征值12345678910頂推過(guò)程中，鋼管樁基第一階失穩(wěn)模態(tài)的特征值為21，大于4，滿足受力要求，在受壓過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。拼裝過(guò)程中，吊桿最大軸向壓力為噸，吊桿最大長(zhǎng)度為：，吊桿最大壓應(yīng)力為：pa，最大壓應(yīng)力pa小于允許應(yīng)力=150MPa，應(yīng)力滿足要求，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。九、頂推方案安全注意事項(xiàng)1、所有液壓頂升設(shè)備必須經(jīng)過(guò)檢查、檢驗(yàn)，工作可靠；2、注意靠近高速公路作業(yè)和在高速公路中央分隔帶上作業(yè)安全；3、拱的安裝必須采取高空防墜物措施；4、頂推

10、作業(yè)必須白天進(jìn)行，頂推過(guò)程對(duì)中心支點(diǎn)受力進(jìn)行詳細(xì)觀察、觀測(cè)；5、本工程對(duì)周邊環(huán)境無(wú)污染，無(wú)其他不良影響。十、結(jié)論及建議通過(guò)采用大型有限元軟件MIDAS 2006對(duì)整個(gè)半跨結(jié)構(gòu)頂推的三維受力仿真模擬分析，以計(jì)算結(jié)果來(lái)分析，此頂推方案能滿足受力要求，其最大組合應(yīng)力值為152.4Mpa，小于材料的允許應(yīng)力200Mpa，最危險(xiǎn)工況的最大撓度為，最大支反力為323噸，對(duì)頂推方案上存在的不足提出以下幾點(diǎn)建議：、從受力分析上頂推方案能夠滿足要求，但頂推方案所用的臨時(shí)結(jié)構(gòu)用鋼量比較大，約2077噸，整個(gè)頂推方案成本比較高，初步估算比正常安裝費(fèi)用多1800萬(wàn);、通過(guò)頂推受力的分析可知，由于鋼結(jié)構(gòu)自重較大，橋面系

11、寬度較大，橫向變形加大，主拱有向內(nèi)變形趨勢(shì)，建議在兩內(nèi)側(cè)主桁架之間加兩道桁架風(fēng)撐，增加橫向的穩(wěn)定性和變形，對(duì)其結(jié)構(gòu)的受力比較好和穩(wěn)定性比較高；、行車道比較寬，中橫梁和端橫梁的自重比較大，端橫梁自重約38噸，中橫梁自重約18噸，對(duì)吊機(jī)的起吊能力要求較高，建議將中橫梁和端橫梁進(jìn)行分塊處理，減小起吊重量并且能夠在施工過(guò)程設(shè)橫向的預(yù)拱度，有利于成橋后的橋面的坡度和線形;、頂推在最危險(xiǎn)工況（懸挑19M）時(shí)，懸挑根部支點(diǎn)的支反力比較大，約323噸，按的偏載系數(shù)考慮，懸挑根部每個(gè)支點(diǎn)的樁基的承載能力必須不小于420T，前排支點(diǎn)需用多根鋼管來(lái)共同承擔(dān)這些荷載。頂推方案對(duì)前排支點(diǎn)鋼管樁的要求比較，而且樁的沉降量

12、對(duì)整個(gè)頂推方案的影響比較大，建議增大懸挑根部支點(diǎn)的承載安全系數(shù)；、由于橋梁凈空高度只有，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，高速公路通行凈空高度必須不小5M，頂推方案中的托梁占掉了一部分通行凈空高度。為保證交通通行的安全，建議將橋梁整體抬高50cm;十一、頂推方案受力計(jì)算書(shū)附件（見(jiàn)后）頂推方案受力計(jì)算書(shū)一、模型介紹長(zhǎng)興縣中央大道主橋是三跨連續(xù)中承式鋼桁拱橋，頂推方案全過(guò)程的受力分析采用MIDAS 2006大型有限元軟件進(jìn)行三維仿真分析，所有桿件采用梁?jiǎn)卧孛娌捎脤?shí)際截面尺寸，橋面系的端橫梁、中橫梁、次梁、縱梁、邊縱梁采用剛度等效換算成梁?jiǎn)卧珮虻娜S模型示意圖如下:三維模型示意圖計(jì)算中采用半跨三維模型，取杭寧高

13、速左側(cè)80m半跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算、分析，左側(cè)最大懸挑19M，由于右側(cè)頂推的工況沒(méi)有左側(cè)頂推工況危險(xiǎn)，所以就只以左側(cè)半跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。二、MIDAS驗(yàn)算模型計(jì)算結(jié)果本模型的驗(yàn)算采用MIDAS 2006大型有限元程序計(jì)算。下面是最危險(xiǎn)的2種工況的最大組合應(yīng)力、懸臂前端的最大撓度及懸挑根部最大支反力、樁基穩(wěn)定性、吊桿穩(wěn)定性的分析結(jié)果。（1）懸挑19M最危險(xiǎn)工況分析結(jié)果、組合應(yīng)力結(jié)果示意圖如下：組合應(yīng)力結(jié)果示意圖桿件最大應(yīng)力為：，最小應(yīng)力為：-86Mpa ;最大應(yīng)力，小于材料允許應(yīng)力=200MPa，應(yīng)力滿足要求。、最大懸臂端撓度結(jié)果示意圖如下：懸臂端撓度結(jié)果示意圖懸臂端最大撓度值為：。、最大支反力結(jié)果

14、示意圖如下：最大支反力結(jié)果示意圖頂推過(guò)程中，支反力最大值為：噸。（2）懸挑19M前端剛好搭在中央分隔帶支撐架上工況分析結(jié)果、組合應(yīng)力結(jié)果示意圖如下：組合應(yīng)力結(jié)果示意圖桿件最大應(yīng)力為：，最小應(yīng)力為：-115Mpa ;最大應(yīng)力，小于材料允許應(yīng)力=200MPa，應(yīng)力滿足要求。、最大懸臂端撓度結(jié)果示意圖如下：最大懸臂撓度結(jié)果示意圖懸臂端最大撓度值為：。、最大支反力結(jié)果示意圖如下：最大支反力結(jié)果示意圖懸臂根部支反力最大值為：190噸。兩個(gè)最危險(xiǎn)工況受力匯總表工況最大組合應(yīng)力（Mpa）最大懸臂撓度（mm）最大支反力（T）懸挑19M最危險(xiǎn)工況懸挑19M端部剛好搭在中央分隔帶支撐架上工況190（3）鋼管樁基穩(wěn)定性分析鋼管樁基穩(wěn)定性分析三維模型示意圖如下：鋼管樁基穩(wěn)定性分析三維模型示意圖前10階