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重庆市巫峡长江公路大桥施工方案

重庆巫峡长江公路大桥工程项目分为主桥和引道工程两部分，其主桥处于三峡风景区，桥址位于长江巫峡入口处，设计为中承式钢管砼双肋拱桥，主跨净跨为460m，位居同类型桥梁世界第一，全桥跨径组合为6×12m（引桥）+492m（主跨）+3×12m（引桥）。引桥为预应力砼连续梁（南岸异形梁为钢筋砼简支架）；桥面为预应力砼π形连续梁；全桥吊杆和立柱间距为12.0m，吊杆、立柱及引桥墩盖梁均设计为预应力砼横梁，桥面与拱肋交汇处横梁为组合截面梁，设计总体布置如下：

图1.1巫峡长江大桥设计总体布置图

1.2工程规模及建设工期

巫峡长江公路大桥由主桥和两岸引桥构成，其主桥为一跨净跨460m钢管砼双肋拱桥；南岸引桥6×12m预应力砼连续梁，北岸为3×12m预应力砼连续梁，全桥共计50个小孔，总长612.2m；桥面净宽15m+2×1.5m（人行道）+2×0.5m（栏杆），全桥工程量为：基础挖石方：22787m3；结构砼：38669m3；结构钢筋：1598T；预应钢材：500T；钢管钢板6800T。建设工期29个月，2004年5月完工。

HDPE高密度聚乙烯双壁波纹管焊接安装施工方案.doc1.3桥位处地质、水文、航运、气象状况

1.3.1工程地质状况

桥位区构造上位于大巴山弧形构造，川东褶带及川鄂黔隆起褶带的交汇部，次段构造受横石溪箱形背斜控制，位于其北西翼，岩性南岸为T1j2龙岩及白云质灰岩地层，北岸为Tj3灰岩地层。因长江的切割，桥位处岸坡岩体应力释放，产生卸载回弹，常使层面及构造裂隙，产生宽张，使部分地表块体产生松动，桥位区地层简单，第四系不发育，基岩裸露，完整岩体地基容许承载均大于2.0Mpa。

表1.1巫峡历年各月大风出现次数及频率表

表1.2巫山县历年各月暴雨出现次数及频率表

根据“全国基本风压分布图”本区域基本风压400Pa，设计基准风速为26.3m/s

1.3.3水文航运资料

该桥处于三峡库区内，因此受三峡大坝的影响，建坝前与建坝储水后，桥位河段的水文条件有极大的改变。

(1)建坝前水文资料：

根据万县水文站资料，推算桥位的频率流量水位为据如下表：

表1.3桥位处水位流量流建资料

(2)建坝后水文、航道资料：

巫山县巫峡长江大桥河段现为Ⅱ级航道，通行轮船见下表：

表1.4现行代表船队、客船表

船队组成（推轮+驳船）

船队尺度（长×宽×高）m

1942KW+3×1000t

1942KW+2×1000t（货驳）

589KW+3×3000t

77×15.4×2.6

84.5×14.0×2.4

87.5×16.0×2.7

表1.5三峡工程建成后汉渝间代表船队、客船

船队组成（推轮+驳船）

船队尺度（长×宽×高）m

126×32.4×2.2

246×32.4×2.8

248.5×32.4×3.0

196×32.6×3.1

196×32.6×3.3

1+4×3000t（油轮）

219×31.2×3.3

84×17.2×2.6

1.4设计采用的技术标准

3）设计洪水频率：1/300

4）设计水位：175.10m（三峡工程规划水位）

5）通航净空：300×18m

6）地震烈度：Ⅵ度，按Ⅶ度设防

7）设计风速：26.3m/s（频率1%，10分钟平均最大风速（10m高度处））

拱肋为钢管砼组成的桁架结构，主跨拱肋拱顶截面高7.0m；拱脚截面高为14.0m，肋宽为4.14m，每肋上、下各两根Ф1220×22（25）mm，内灌60#砼的钢管砼弦杆，弦杆通过横联钢管Ф711×16mm和竖向钢管Ф610×12mm连接而构成钢管砼桁架，吊杆处竖向两根腹杆间设交叉撑，加强拱肋横向连接。拱肋中距为19.70m，两肋间桥面以上放置“K”形横撑，桥面以下的拱脚段设置“米”形撑，每道横撑均为空钢管桁架。拱肋与桥面交接处，设置一道肋间横撑。全桥共设横撑20道。

1.6.1拱肋钢管桁架节段的划分

拱肋钢管桁架顺桥向半跨分为11个节段，全桥共计22个节段，横桥向分为上、下游两肋，肋间由“K”形或“米”形撑相连，全桥共计20道，吊装时为单肋单节段吊安，因此拱肋共计64个吊装节段，最大节段吊装重量为118T（其中肋间横撑最大吊装重量约40T）。

1.6.2拱肋吊装方案

拱肋节段安装采用斜拉扣挂式无支架缆索吊装方案。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每半跨拱肋11个节段（22个吊段）、6个正式扣段，第一扣段含三个节段、第二、三、四扣段含两个节段，其余每一节段为一个扣段，含两个及以上扣段中，第一、第二节段采用临时扣索扣住，待第三节段就位后张拉正式扣索，同时拆去临时扣索，临时扣索采用钢绞线，每岸每肋各设两组，各扣段交换使用。节段为单肋安装，待上下游同一节段吊装就位后，安装节段间连接横撑，即完成一个双肋节段，单肋节段安装就位后，设置侧向浪风索。

由于上下游主拱肋相距较远，所以只能分别利用上下游两套吊装系统进行安装。吊装时，每根主拱肋桁段由该侧四组吊点抬吊；肋间横撑由于重量轻且位置居中，可由内侧两组吊点抬吊。

2）拱肋吊装施工工艺流程

拱肋吊装施工现场布置由起吊安装系统和拱肋扣索系统组成。拱肋扣索系统由扣塔、扣锚及钢绞线扣索等几部分组成，吊装系统由吊塔、吊锚及吊装索缆等构成，其中吊塔放置于扣塔之上，通过铰脚与扣塔相连。吊扣锚均采用岩锚重力式复合结构。现场总体布置如图所示。

图1.2拱肋吊装系统总体布置图

1.7拱上立柱、吊杆横梁及行车道梁吊装方案

主吊装系统也承担着拱上立柱、吊杆横梁、行车道梁的吊装工作。

主拱圈吊装合拢后，应着手进行拱上立柱吊装。拱上立柱最大长度约55m，吊装时应将较长立柱划分为25m左右的节段以便于安装。立柱从工厂制作用船运至桥位处靠岸边位置，由于自重较小（不到15吨），可以用一个或两个吊点从拱圈空隙中起吊，超过拱圈后平移至安装位置并用辅助绳索帮助其安装就位。

吊杆横梁除两道加长横梁需在拱座江心侧预制场（位于拱圈下）预制外，其余均在建始岸预制场制作。利用主吊装系统外侧两组主索（共8根）完成吊杆横梁安装。拱圈下预制的加长横梁可直接吊装到位；其余吊杆横梁从拱圈上部平移至安装位置附近，调整起吊索使之从拱圈空隙穿过，再通过调整起吊及牵引索使之就位。

行车道梁也在建始岸预制场制作，其安装方法类似吊杆横梁。

巫峡长江大桥位于长江巫峡峡口上，地势险峻，地质条件复杂。按《巫山县巫峡长江大桥施工图设计文件》要求，钢管拱节段需采用缆索吊装方案施工，同时吊杆横梁、行车道梁安装均可利用缆索吊装系统实施。

全桥共设两套主索吊装系统。为节约材料、加快施工进度，决定采用四川路桥建设集团专利技术《复合式缆索吊机》，将吊装索塔安置于扣塔顶部，吊装索塔与扣塔之间铰接，以最大限度减小对扣锚系统的干扰。缆索吊装系统设计时将每套吊装系统分为两组，可以方便地组合，便于吊杆横梁、行车道梁及拱肋安装。

2.2.1主吊装系统选索及布置

主吊装系统主跨径576M，后锚端跨径为164m(巫山岸)及173m(建始岸)，与水平线夹角
。全桥共设两套主索吊装系统，每套系统各种钢绳的规格如下表所示：

表2.2主吊装系统钢索规格表（起吊索走8线）

2.2.2复合式缆索吊机设计参数及计算结果（一套，起吊索走8线）

跨径 576m

主索垂度 空1/16.054 重 1/12.5

设计吊重 118T×1.1+39.84=169.64T

φ56CFRC钢丝主索 2×4根

主索重载安全系数 3.054

φ28牵引索 2×2线

牵引索安全系数 4.702

牵引卷扬机拉力 97.09KN

φ22起吊索 4×8线

起吊索安全系数 5.147

起吊卷扬机拉力 63.14KN

吊塔对扣塔的竖向压力(最大) 约7500KN

吊塔对扣塔的水平推力（包括风力） 约50KN（用平衡索调整）

1）8台10T摩擦式滚筒卷扬机（线速度恒定）—牵引；

2）8台8T摩擦式滚筒卷扬机（线速度恒定）—起吊；

3）8台8T普通中速卷扬机——牵引最不利位置辅助牵引。

2.3.1工作天线的选索及布置

为便于两岸小件物资设备的运输交流，另设置两套工作天线，上下游各一组。主吊装系统主跨径576m，后锚后锚端跨径为164m(巫山岸)及173m(建始岸)，与水平线夹角
。各种钢绳的规格如表2.3所示。

表2.3工作天线钢索规格表

2.3.2工作天线设计参数及计算结果（一套）

跨径 576m

主索垂度 空1/18.085 重 1/14

设计吊重 50.0×1.2+29.84=89.84kN

φ47.5普通钢绳主索 2根

主索重载安全系数 5.100

φ19.5牵引索 1线

牵引索安全系数 4.544

牵引卷扬机拉力 37.83KN

φ19.5起吊索 4线

起吊索安全系数 7.094

起吊卷扬机拉力 27.35KN

1）4台5T普通中速卷扬机—牵引；

2）4台5T普通中速卷扬机—起吊；

拱肋吊装系统吊具包括缆索跑车、起吊滑车组、吊点分配梁、吊点、夹具等结构。全桥共布设四组主索，每组上设置两套吊具共计8套。吊具数量、规格汇总如下表。

表2.4吊具数量、规格汇总表

2.4.2缆索跑车设计

承重主索4Φ56mm；起吊索Φ22mm

跑车轮直径与主索直径的关系D=25d

跑车承受的竖向力T=600KN

各部位应力安全系数K=2.0

跑车结构设计(跑车结构设计如图所示)

表2.1跑车总体设计图

2.4.3起吊滑车组设计

b.起吊绳直径Φ22mm

c.滑车组直径与起吊绳直径之比为D/d=25

d.滑车组采用滚动轴承

各部位应力安全系数K=2.0

起吊滑车组结构设计(起吊滑车组结构设计如图2.2所示)

图2.2起吊滑车组总体设计图

2.4.4吊点分配梁设计

拱肋吊段是由相应的两组缆索上的吊点起吊，吊点间的距离为6.0m；拱肋宽度2.92m（两主管中心距），为确保吊绳垂直受力及各吊点受力均匀，在吊索下部放置分配梁，以调整吊绳间距，保证拱肋两侧自动平衡，便于其安装就位。

分配梁设计依据及技术指标

分配梁为简支梁，梁端力均为F=425KN，间距为L=6.0m

梁中部拱肋提供的力为F，=425KN；间距L=2.92m

分配梁应力安全系数K=2.0

图2.3起吊分配梁总体设计图

2.4.5砼配重块设计

吊点砼配重块的作用是使吊点在没有吊重时，能够自由下降，配重的大小受起吊绳走线数、滑轮组数率及索跨大小等因素控制。配重块放置于每组吊点上。

起吊绳每间隔30m设置一个承索器，那么由于起吊索的松驰而产生的张力T1=gl2/8f。

式中：g—起重绳每延米的重量g=0.0277KN/m

l—相邻两承索器间的距离l=30.m

f—相邻两个承索器间起吊绳的松驰垂度f=1.5m

将数值代入T1计算式中得

SL 322-2013 建设项目水资源论证导则（替代SL 322-2005，印版扫描）T1=0.0277×302/（8×1.5）=2.076（KN）

式中T1—起重索松驰张力T1=2.076KN

η—滑轮组效率系数η=0.98

c—承索器滑轮数c=20

黑龙江省地热能供暖专项规划（黑龙江省生态地质调查研究总院 哈尔滨工业大学2020年11月）.pdf将各值代入T2计算式中得

砼配重件计算重量：G=KT1+T2