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三跨连续中承式钢桁系杆拱桥工程项目扣塔施工方案

1.1主体结构形式 2

1.2总体施工方法 2

3、工艺流程及施工方法 5

3.1、工艺流程及施工步骤 5

JBT 10529-2020标准下载3.2.1、施工准备 8

3.2.2构件制作 8

3.2.3铰梁安装 11

3.2.4塔架安装 12

3.2.5锚箱安装 13

3.2.6风缆安装 14

3.2.7挂索及张拉 14

3.2.8塔吊施工 17

4、施工控制及监测 19

4.1.1索力监测的目的 19

4.1.2扣索施工控制 19

4.1.3压力传感器量测法 19

4.2塔架应力监测（含铰轴、锚箱） 20

4.3塔架偏位监测 20

7.1主要材料计划 22

7.2主要劳动力计划 22

7.3主要机械设备计划表 23

8．质量、职业安全健康、环保证措施 24

8.1质量管理措施 24

8.2职业安全健康管理措施 24

8.3环境保护措施 24

8.4、安全保证体系 25

8.4.1安全保障组织机构与人员配置 25

8.4.2人员配置 25

8.4.3安全保证措施 25

重庆朝天门长江大桥主桥上部结构设计为：190m＋552m＋190m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，双层桥面，上层布置双向六车道和两侧人行道，桥面总宽36m，下层中间布置双线城市轨道交通，两侧各预留一个7m宽的汽车车行道。

主桁两片拱肋间距为29m，拱顶至中间支点高度为142m，拱肋下弦线形采用二次拋物线，矢高128m，矢跨比1/4.3125；拱肋上弦部分线形也采用二次拋物线，与边跨上弦之间采用R=700m的反向圆曲线进行过渡。主桁采用变高度的“N”行桁式，桁拱肋跨中桁高为14m，中支点处桁高73.13m（其中拱肋加劲弦高40.65m），边支点处桁高为11.83m。全桥采用变节间布置，共有12m、14m、16m三种节间形式，边跨节间布置为8×12m＋14m＋5×16m，中跨节间布置为5×16m＋2×14m＋28×12m＋2×14m＋5×16m。全桥布置有上下两层系杆，间距11.83m，上层采用“H”形断面钢结构系杆，下层采用“王”形断面钢结构系杆加体外预应力索，钢结构系杆端部与拱肋下弦节点相连接，下层体外预应力索锚固于节点端部。主桥钢梁采用悬臂安装，在跨中合龙。

主桥上部钢桁梁从两边支点同时向跨中悬臂拼装，先安装边跨主结构所有构件，再安装中跨桁拱和吊杆，中跨桁拱悬拼时在中支点位置上弦杆A15节点处安装扣塔，设置两对扣索控制主桁结构安装时内力。

1）扣塔采取塔吊安装。在主墩顶上下游两侧各安装一台250t.m塔吊，塔吊与主桁及扣塔附着，保证自由悬臂高度不大于30m。

2）桁拱安装到18#节间后，开始安装扣塔。扣塔安装过程中设两对临时风缆控制扣塔垂直度。钢梁安装至26＃节间后，扣塔安装完成。

3）架梁吊机移至Ａ27节点，开始安装第一对扣索并初张拉。

4）继续安装桁拱至32＃节间，架梁吊机移至Ａ33节点，安装第二对扣索并初张拉；

5）继续安装桁拱至中跨合龙，安装临时系杆索并初张拉，拆除部分配重，安装中跨桥面梁系至合龙，拆除临时系杆，拆除扣塔。

塔吊附着力：265KN；

扣索控制内力：边跨内索16100KN/每桁，边跨外索16700KN/每桁，主跨内索14000KN/每桁，主跨外索14300KN/每桁。

扣索使塔架架体结构最大受力：23700KN/每桁。

风缆拉索设计内力：边跨风缆索力850KN；主跨内侧风缆索力870KN；主跨外侧风缆索力1150KN。

1）塔架总高度：98.07m（上层拉索交点到铰轴中心）

2）塔架与主桁连接方式：用直径510mm，材质为35#锻钢铰轴与主桁A15节点铰接；

3）塔架：立柱每桁设4φ800mm×20mm，Q345c钢管，钢管标准长度为6m，法兰盘之间用螺栓连接，钢管中心间距4m×4m，用角钢和缀板连接成格构柱，左右两桁中心距29m。底部通过铰梁与分配梁完成立柱与铰轴之间的连接；顶部设钢锚箱通过分配梁与钢管立柱连接。上下游两侧立柱每隔22m或23米设置4道横向联系梁，顶底层联系梁高8米，中间联系梁高4米。

4）风缆：每桁风缆由2组6φ15.24钢绞线组成，钢铰线极限抗拉强度1860MPa。风缆上端分别锚固在塔架32.806m、68.806m处，下端分别锚固在主桁上弦A4、A5、A19、A20节点上。

5）拉索：边跨内、外拉索每桁均采用4根37φ15.24钢绞线；主跨内、外拉索每桁均采用2根61φ15.24钢绞线，钢铰线极限抗拉强度1860MPa。边主跨内外拉索上端都锚固于塔架顶部锚固梁中，下端分别锚固于上弦杆A2、A3、A25、A31节点上，拉索与主桁之间用钢锚箱连接，拉索上端为锚固端，下端为张拉端。如图2.1。

图2.1扣索系统布置图

扣塔细部构造见《重庆朝天门长江大桥钢梁安装辅助结构拉索塔架施工图设计》图纸。

6）扣塔设计完成后我部委托相关单位进行了仿真分析，分析结果如下：

①扣塔置于主拱桁上进行整体自振模态分析，扣塔主振型表现为顺桥纵向振动明显，结构自振频率小于5Hz；

②根据扣塔扣锚索拉力最大控制值要求，塔偏位限制在H/400范围内；

③扣塔钢管立柱强度及整体稳定性满足规范限值要求；

④扣塔水平腹杆稳定性满足要求；

⑤扣塔顶部顺桥向斜腹杆整体稳定承载力不满足要求，扣塔底部横桥向斜腹杆整体稳定承载力不满足要求；

⑥扣塔底部横联上下弦杆强度及稳定性不满足要求，中部横联端节间上下弦杆强度及稳定性不满足要求；

⑦底部铰梁、铰轴、底部分配梁、顶部分配梁、顶部锚固梁均满足设计要求；

⑧对原设计图纸作如下调整：将扣塔顶部顺桥向和底部横桥向斜腹杆由两组合∠100×10角钢改为两组合∠160×14角钢；底部横联、中部横联端节两组合∠100×10角钢改为两组合∠100×20角钢；上下锚箱应力过大处采取局部加加劲板（如下图）。

3、工艺流程及施工方法

3.1、工艺流程及施工步骤

图3.1扣塔施工工艺流程图

步骤一：安装至18#节间，调整中支点，安装扣塔铰梁，与主桁临时固结。

步骤二：安装至21#节间，安装扣塔至下风缆，解除塔脚临时固结，脱空3#临时墩，将边支点下放至初始安装位置后，调整扣塔垂直度。

步骤三：继续安装主桁和扣塔，安装上层风缆，拆除下层风缆。

步骤四：主桁安装至26#节间，扣塔安装到塔顶，挂设内索，拆除上层风缆，完成内索初张拉。

步骤五：主桁安装至32#节间，挂设外扣索并初张拉。

步骤六：桁拱跨中合龙,解除活动支座临时固定措施,拆除部分配重和边跨临时节间，将边支点下降量调高1.1m,安装临时系杆,并张拉.

步骤七：安装中跨桥面梁系至合龙。

步骤八：拆除临时系杆和所有边跨配重，将边支点调整到设计标高，拆除扣塔系统，安装体外预应力索并初张拉。

1）完成风缆拉板、扣塔铰梁、底部分配梁构件、首批钢管加工。

2）主桁钢梁安装到18＃节间，通过移梁完成主桁结构与P7墩支座的永久连接。

3）上下游塔吊安装调试完成。

4）安装所需的操作平台、吊索具等加工完成。

所有钢构件加工按规范及设计要求，由专业钢结构加工单位加工制作，经检验合格后运输至施工现场。

钢管立柱为φ800×20mm，Q345C焊接钢管，法兰连接，主焊缝均为熔透焊缝，法兰与钢管磨光顶紧，法兰表面机加工刨平。重点控制焊缝质量、磨光顶紧质量，管节椭圆度，与轴线重合率和法兰表面平整度。

①螺栓孔的允许偏差应符合下表1的规定。

②螺栓孔距的允许偏差应符合表2的规定。

表2螺栓孔距允许偏差表

③钢管管节外形尺寸的允许偏差，应符合表3的规定。

表3管节外形尺寸允许偏差表

L/1500且≤5.0

④管节对口拼装时，相邻管节的焊缝必须错开1/8周长以上。相邻管节的管径偏差应符合表4的规定。

表4相邻管径允许偏差表

⑤焊接应符合下列规定：

a焊接前应将焊缝上下30mm范围内铁锈、油污、水气和杂物清除干净。

b焊条等使用前烘干，对于不同材质的材料应采取符合焊接规范的焊接材料。

c应采用多层焊，焊完每层焊缝后，应及时清除焊渣，并做外观检查。

e焊缝处外观允许偏差应符合表5规定。

表5焊缝外观允许偏差表

深度≤0.5mm，累计总长不超过焊缝长度的10％

表面裂缝、未熔合、未焊透

弧坑、表面气孔、夹渣、焊瘤

铰梁与锚箱是主要的连接与传力构件。施工时重点控制焊缝质量(I级焊缝标准)锚头下垫板磨光顶紧情况，栓（铰）孔重合率，孔壁光洁度及摩擦面质量（要求摩擦面做试板，出厂时摩擦系数不小于0.55，安装前摩擦系数不小于0.45）,具体要求如下：

①所有构件均按照图纸中的材质加工。

②构件制作偏差应符合下列要求：

梁的板平面度允许偏差应符合表6要求

④要求有孔部位两面进行抗滑移面处理，到现场安装前抗滑移系数应大于0.45，抗滑移系数试验方法应符合现行行业标准《铁路钢桥栓接面抗滑移系数试验方法》（TBJ2137）的规定。要求按图制作六组试件，试件要求重复利用。

⑤磨光顶紧部位顶紧传力面的粗糙度Ra不得大于12.5μm;顶紧加工面与板面垂直度偏差应小于板厚的1%，且不得大于0.3mm。磨光顶紧处应有75%以上的面积密贴，用0.2mm塞尺检查，其塞入面积不得超过25%。

⑥要求进行焊接工艺评定，施工厂家提交施工组织设计和拼装与焊接工艺设计。

⑥未尽事宜按照《铁路钢桥制造规范》（TB10212—98）执行。

⑦拧高栓前，摩擦面须同批试件作抗滑移试验。

⑧要求的一、二级焊缝必须全部探伤，我部对一级焊缝全部复检，对二级焊缝进行抽检。

铰轴采用φ510mm，35#锻钢，是重要的承力构件。受力比较复杂，施工时，应严格控制锻造质量，确保其化学成份及机械性能满足规范要求。我部已经完成铰轴加工,试验情况如下表：

铰轴化学成份规范值与试验值表

铰轴机械性能规范值与试验值表

抗拉强度(σb)MPa

屈服强度(σs)MPa

①铰梁安装前，检查A15节点及铰梁铰孔尺寸、光洁度、孔轴重合率和加工质量。

②为保证铰轴能顺利通过，在预拼场将铰梁、铰轴和节点一起预拼，待高栓终拧后将铰梁和铰轴拆下来。

③单个铰轴重2.9t，单个铰梁重达17.6t。铰梁由两台250t.m塔吊吊装到位，调整铰梁平面位置、水平度和与A15节点铰孔的重合率，确保孔轴线误差不大于0.25mm，通过4块δ30mm拼接板，用M30高栓将铰梁与A15节点座板临时固结，同时用枕梁将拼接板垫实，将铰轴穿入铰孔，枕梁通过对拉螺杆固定在钢梁上。如下图：

④铰梁加工时，在铰孔下做一个托架，用以支撑铰轴，在穿铰轴时保证其中心与铰梁孔中心重合。

⑤当铰轴安装到位后用专制大螺帽将护套头和护套尾替换掉，对铰轴起到限位作用。

⑥在铰梁上安装底部分配梁，局部位置通过塞垫1～2mm钢板调平，保证其中心间距为4000mm，用M22的普通螺栓连接，然后将分配梁与铰梁之间焊接。

①扣塔钢管立柱在工厂加工制作，标准长度6m一节，采用法兰接头连接，钢管中心间距4m，各钢管之间用角钢和节点板连接成格构形式，钢管之间用M228.8级精制螺栓连接，钢管和角钢之间用M22和M27的普通螺栓连接。

②上下游扣塔中心间距29m，每间隔22m用万能杆件设置一道水平联系梁，以提高塔架的整体稳定性。

③整个塔架共设4道联系梁，顶底联系梁高8m，中间联系梁高4m。

④为保证扣塔质量，所有进场钢管必须经过严格检验，其长度、焊接质量、端面平整度、垂直度、栓孔间距等应符合相关规范要求，验收合格后方能使用。

⑤首节钢管立柱安装时用厚1～2mm的薄钢板调整其底部在同一标高，钢管安装由下向上逐节分层进行，用十字交叉法控制立柱的垂直度，上下两个法兰盘之间用薄钢板调整，待垂直度达到设计要求后，用螺栓旋紧，复核钢管立柱垂直度。

⑥每层钢管立柱安装完成后，即安装角钢联结。

⑦扣塔塔架的垂直度控制在1/1000以内。

⑧扣塔首层连系梁高度离钢管底口4m，见下图：

⑨钢管法兰连接螺栓采用8.8级精制螺栓。

⑩在扣塔钢管间设一个爬梯，爬梯宽60mm，用Φ16的圆钢加工，塔架钢管每安装完一节就安装一段爬梯，作为施工和检查通道，每12米安装一个临时平台。

①塔架顶部锚固梁与分配梁，分配梁与钢管立柱间用M22普通螺栓连接，并与钢管顶部焊接。

②扣塔锚固梁支承于塔顶分配梁上，安装前，测量人员应在分配梁上放点，保证锚固梁的腹板与顶分配梁的肋板对应。用M22普通螺栓将分配梁与锚固梁连接，并将分配梁与锚固梁之间焊接。

③为了控制吊装重量，锚固梁在工厂采用分件焊接制作，将单件重量控制在6t以内。各部分之间用φ33高强螺栓摩擦连接，安装时构件各摩擦面摩擦系数不小于0.45。

①扣塔拉索下锚箱用M30高强度螺栓与钢梁上弦节点燕子板栓接，安装前摩擦系数不小于0.45，螺栓轴力360KN，重点控制栓孔重合率。

②在锚头与垫板之间设置球型垫板，可微调钢绞线夹角

①风缆设置位置：上端分别锚固在塔架32.806m、68.806m处，下端分别锚固在主桁上弦A4、A5、A19、A20节点上；

②设计拉力：边跨上下层风缆拉力850KN；主跨下层风缆拉力870KN；主跨上层风缆拉力1150KN；

③与主桁及钢管的连接方式：塔架上风缆锚固梁通过普通螺栓及连接板件与塔架钢管固结。

④风缆采用单根挂索调整后锚固，整体张拉调整索力。临时风缆顶端均为锚固端，与钢梁主桁连接端为张拉端。由于与主桁同步安装，锚固节点位移会影响风缆索力，必须设传感器监控风缆索力，及时调整。

⑤当扣塔安装至36米，当钢梁架设完成21＃节间后，安装扣塔下层风缆，解除塔脚临时固结，脱空3#临时墩，将边支点下放到初始位置，调整扣塔的垂直度。

⑥安装扣塔到70.8m处，安装上层风缆并完成张拉，解除下层风缆。

1）当主桥钢梁架设完成26＃节间后，架梁吊机行走到A27节点后，塔架安装完成后，挂设内扣索，拆除上层临时风缆，完成初张拉；主桥钢梁继续安装至32＃节间，架梁吊机行走到A33节点后，安装外扣索，完成张拉。

2）扣索采用φ15.2低松弛钢绞线，安全系数不小于2.2倍，采用OVM250型平行钢绞线拉索群锚体系。

3）边跨内外扣索单桁由4组37φ15.2钢绞线组成，中跨内外扣索单桁由2组61φ15.2钢绞线组成。

4）每组索的张拉力由监控单位提供，初步计算值见下表：

5）考虑到重庆的特殊气候环境和扣索的使用时间，单根钢绞线采用外包PE护套防腐，拉索整体构造示意图见图。

6)扣塔拉索、锚具由专门厂家按照设计要求及规范标准制作。到场后组织相关部门对其进行验收,并按规范要求取样试验。

7）扣索采用25t千斤顶单根挂索，调整索长和初应力后锚固，用800t千斤顶整体张拉调整索力。

8）单根钢绞线索力的均匀度控制在5％范围内，整体索力均匀度控制在3％以内。

9）扣索的整体张拉原则上只进行一次，后期索力随着钢梁悬臂增大而增大，到达最大悬臂时达到控制索力，施工过程中对索力的增长情况和不均匀性进行监控，若发现异常情况再研究决定是否调整索力。

10）单根钢绞线挂索时的初张拉控制在50KN以内，每次对称挂设两根钢绞线。

11）穿索前，对张拉和锚固端的锚板孔编号，上下锚孔一一对应，防止出现打绞、旋转和扭曲现象。

12）挂索时要求主跨和边跨、上下游两桁对称、同步进行。

13）挂索根据孔道的曲线要求进行，按“先贴先穿”的作业原则，保证索的排列基本按锚具的排列顺序，不允许抢位现象发生，防止出现安全隐患。

14）单根钢绞线在穿挂张拉过程中的应力均匀性是平行钢绞线拉索的重要控制指标，单根钢绞线采用等长控制和等张拉力法控制相结合。以当时测力传感器显示值确定张拉力，首先对穿挂张拉的第1根钢绞线进行临时锚固。在锚固点处设置测力传感器，该钢绞线张拉力按F1=kP/n(式中：k＞1,P为设计索力，n为该索的钢绞线根数)计算；该索其余钢绞线穿挂张拉时按当时测力传感器显示值进行控制，待挂索终了，对第1根穿挂张拉的钢绞线补张拉，张拉力也是以传感器最终显示值为准。

单根钢绞线张拉和测力传感器安装示意图

15）在单根钢绞线张拉完毕后即紧索。安装索夹和减振器，拧紧螺栓，使索体和索夹密贴。

16）整体张拉是为了调整单根索的索力达到监控要求的初张拉力，并将各对应索的索力均匀性控制在3％以内。整体张拉前，对所有锚固夹片进行顶压，保证工作夹片跟进的平整度，利于钢绞线应力增大时可靠锚固；安装夹片防松装置，以随时保持对夹片的压紧力。

17）整体张拉时，当油压表指针初动时以此时油表读数对应的张拉力作为整体张拉的初张力。整体张拉采用800t千斤顶，通过张拉可调式锚具，达到调整索股拉力的目的。当索力达到设计要求时，旋紧锚具螺母，稳压3分钟后千斤顶回油，锚固完成。见下图：

张拉完成后安装防护罩，并灌入防腐油脂。

1）根据扣塔的布置情况，满足塔吊的最小吊距和最大吊重要求，塔吊中心到单桁主梁中心距离为6.3m，塔吊布置位置见图3.10。

2）塔吊基础施工结合主墩支座垫石施工一起考虑，与垫石砼一起浇筑。

3）在浇筑基础前应根据塔吊基座要求预埋相应的构件。

4）塔吊最大附着力为265KN。塔吊在钢梁以下部分附着在钢梁竖杆上，加工专门的抱箍与竖杆相连，抱箍与竖杆间垫衬胶皮，避免损伤杆件，为防止钢梁杆件应力过大，塔吊附着点应设在节点附近，在钢梁以上部分附着于塔架钢管上，附着点也应设在钢管有连接角钢的部位，附着框直接与钢管连接板焊接。

5）根据钢梁和塔吊受力的要求，首道附着高度为27.89m，次道附着高度为51.89m，以后每道附着高按24m或27m增加。塔吊附着见图3.11。

6）为保证塔吊节段的正常顶升，钢梁安装到14＃节间时就开始安装塔吊首节、套架和大臂等，以满足塔吊自身旋转。

7）塔吊施工时须保证垂直度在1/1000内，因此扣塔安装过程中钢梁位移不能过大，同时必须保证塔架的垂直度。

8）当钢梁安装到18＃节间，完成中支点纵移后，开始塔吊顶升并安装扣塔。

10）扣塔安装完成后，拆除下游塔吊，上游塔吊降至标塔。待需要拆除扣塔时，将上游塔吊顶升到原来高度，拆除扣塔系统，拆除塔吊。

图3.10塔吊基础平面布置示意图

图3.11塔吊附墙及拉杆图

4.1.1索力监测的目的

1）测量单根钢绞线的索力不均匀性和增长情况；

2）监测每组索的索力均匀性；

3）监测上下游两桁索力的不均匀性

4.1.2扣索施工控制

1）对称挂索、对称张拉。

3）严格控制扣索初张拉力（由监控单位提供）。

4）每安装一个节间，对扣索索力的变化情况进行监测。

4.1.3压力传感器量测法

由于扣塔拉索工程工期长，季节温差、日照温差变化大，索力较大，以及环境、工况变化等因素都对索力控制增加了难度。因此，在施工过程中，通过跟踪测量扣索索力以获得在施工各个阶段控制值，确保拉索在施工过程中安全，保证拱的质量。

当整束扣索穿挂张拉完成之后，传感器显示值即代表着该索所有钢绞线的平均值，测量人员可根据以下工况进行：

单根张拉并整体微调之后，测量所有扣索在工况下的应力值，报监控单位；

联测时配合拱轴线进行索力测量，测量值报监控；

阶段调索或拱肋合龙前索力测量，测量值报监控单位以指导下一步施工；

拆索前后工况的变化，亦需要进行扣索索力测量。

4.2塔架应力监测（含铰轴、锚箱）

1）利用传感器、应力应变仪对塔架应力进行监测。

2）定期对塔架应力进行监测，在最大悬臂时应加大监测频率；认真、如实对监测结果进行记录，分析监测数据，确保结构安全。

3）当塔架应力出现异常变化时油库新建工程场平石方爆破施工方案，应立即暂停施工，查明原因。

4）应力应变仪在使用前应进行校核；施工过程中，加强对传感器的保护。

1）塔架采用全站仪监测。

扣塔扣索两端设置有减振器，并将同侧同桁扣索用麻绳连接，防止拉索由于风力产生共振影响扣塔系统的稳定性；同时为避免中部因大风使钢绞线相互拍打严重，影响扣塔安全，在索体每5～10m设置一道钢质索箍。

扣塔施工进度计划应结合主桥安装进度一起考虑，扣塔具体施工进度计划见下表。

扣塔系统主要材料计划表

旋喷加固施工方案7.3主要机械设备计划表