自锚式悬索桥施工组织设计

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自锚式悬索桥施工组织设计

第一章编制范围、依据及原则……………………………3

第二章工程概况…………………………………………..4

DBJ43/T 201-2017标准下载第三章施工总体规划………………………………………..7

第四章施工准备……………………………………………..11

第五章主要工程项目的施工方案及施工方法……………..13

5.4.1锚锭横梁支架施工……………………………….28

5.4.2钢箱梁支架施工…………………………………29

5.4.3索鞍安装…………………………………………35

5.4.4主缆施工…………………………………………36

5.4.5索夹安装…………………………………………54

5..4.6吊杆安装与张拉…………………………………..56

5.4.7防腐施工……………………………………………58

第六章管理目标……………………………………………..63

第七章质量保证措施及质量保证体系…………………….65

第八章工期保证措施…………………………………………75

第九章降低造价措施…………………………………………78

第十章安全生产保证措施…………………………………..80

第十一章环境保护措施……………………………………..84

第十二章文明施工保证措施………………………………..86

第十三章社会治安综合治理……………………………….88

附图………………………………………………………………91

第一章编制范围、依据及原则

洛阳市新区拓展大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥工程主桥上部结构(索塔除外)。跨径布置为70.5m+175m+70.5m,主桥长316m,起点桩号为K1+722.675,终点桩号为K2+038.675m。

1、洛阳市新区拓展大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥工程招标文件和招标图纸。

12、其他有关的国家及地方强制性规范和标准。

1、遵循相关规范、规程和招标文件的原则。

2、遵循科学、合理、经济、安全的原则。

3、坚持施工全过程、全方位严格管理的原则。

5、围绕关键线路、合理配置施工资源。

洛阳市新区拓展区开拓大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥工程北起古城路,南至新源路,全段长2762米,其中道路于桩号1+880.675处上跨伊河,新建特大型桥梁一座。

主桥采双塔双索面自锚式悬索桥,主桥跨径布置为70.5m+175m+70.5m=316m,如图1所示。塔柱全高52.5m,采用主塔+辅塔式设计,采用混凝土现场浇注施工,纵向加劲梁为钢结构,梁端设混凝土锚碇横梁。主缆由多股平行钢丝成品索组成,中跨和边跨主缆成桥线性均为悬链线,中跨主缆矢跨比为1/5,主缆横向间距27.8m,吊杆纵向标准间距6m。主桥上部结构采用纵向浮漂、横向固定的支承体系,在桥塔和梁端处加劲梁底设单向活动支座,主塔柱和加劲梁之间设阻尼器。

图1、桥向布置示意图

洛阳新区拓展区属黄河流域,伊洛河水系,境内的地表水主要有伊河和伊东渠。伊河一般河岸结冰,河水不冻。年径流量不大,但汛期洪水比较大,并具有涨落陡,洪峰高,历时短等特点。伊河下游(龙门)均在7月中旬至8月下旬发生洪水时间最多,延续时间较长。伊河年最大洪水的变化大于洛河,最大洪水出现的年份均在1958年。造成洪水的主要原因是本地区暴雨集中且雨量大于150毫米的暴雨中心,出现在7月中旬和8月上旬。

1、道路等级:城市主干道。

2、机动车道数:双向6车道。

3、计算行车速度:60km/h。

4、桥梁宽度:45m,布置形式为:(3.5m)人行道+(4.0m)非机动车道+(3.0m)非机隔离带+(11.5m)机动车道+(1.0m)中央分隔带+(11.5m)机动车道+(3.0m)非机隔离带+(4.0m)非机动车道+(3.5m)人行道。

5、设计荷载:城—A级。

6、设计地震动峰值加速度0.1g,对应地震设防烈度7度。

7、人群荷载:3.5KN/m2

8、防洪标准:设计洪水频率为100年一遇;设防水位:130.42m。

9、结构安全等级:一级。

10、环境类别:Ⅰ类。

根据该桥的特点并结合现场的实际施工条件以及本公司的施工组织管理能力,工程采用项目法施工,严格执行ISO9002质量管理体系,建立健全质量、安全、工期的各项规章制度,利用网络技术,项目经理部科学、统一协调管理,确保本工程安全、优质按期完成。

根据业主要求,总工期为约18个月,本施工组织方案暂定开工日期定为2011年4月1日,竣工日期定为2012年8月30日,钢箱梁施工在2011年12月份前完成,主缆挂设2012年5月前完成,吊索张拉、桥面及附属设施等在2012年8月前完成,具体的施工作业计划详见“施工进度横道图”(附表一)。

本合同段设立项目经理部,下设二部一室,即工程部、财务部、综合办公室。施工作业层设四个作业队,即钢箱梁拼装作业队、土建支架施工作业队、起重运输作业队、索缆安装及张拉作业队。

包括行政管理人员、工程技术人员和施工作业人员在内的200多人参加的施工队伍,在行政管理、技术人员中大专以上学历者占60%。

组织基础施工的钻孔机械、钢结构加工机械、主梁施工用高塔吊机、履带吊机或汽车吊机、运输汽车、各种顶推张拉用千斤顶、缆索挤压机、缠丝机、钢筋、模板加工成型机械设备,发电机组以及测量、试验仪器等多套机械设备参加本合同段工程的施工。

生产、生活区等施工场地布置全面兼顾,项目经理部设在伊河北岸,就近租用当地闲置民房,作业层则自己搭建办公生活用房。生产区拟布置在北岸距桥轴线上游,场地内布置钢结构、钢筋加工场、料场、生产、生活房屋、缆索吊杆、预应筋以及机械停放场等。生活区布置在北岸桥轴线下游,设有宿舍、食堂、浴室及厕所等生活设施。

生产、生活用水:拟就近接用当地自来水,经化验合格,伊河水也可用生产用水。

电力供应:施工生产、生活用电拟从附近电力接口接入工地变电站、再由变电站输送至各施工工点。另外配备一定数量自备发电机以便应急。

承建该项目后,我部将组建洛阳市新区拓展大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥上部结构项目经理部,经理部分设管理层和作业层。项目部职能主要为:全面负责组织本合同段工程的施工管理工作,编制实施性施工组织设计、施工进度设计、质量计划、设备物资计划及资金计划,进行施工机具配备、劳动力配备,对施工方案、工期目标、安全、质量目标组织实施。

经理部设经理一名,全面负责生产经营工作。副经理2名,分别负责主桥施工和索缆施工,项目总工程师负责全桥技术管理工作,

包括生产调度、施工技术、安质环保、物资机械管理。主要职责为为工程施工提供相关的技术、安全、质量、物资采购、机械调配管理等服务工作。

包括计划统计、预算合同、财务等,负责安排下达生产计划、合同管理、生产资金筹措等工作,保证生产有序进行。

负责劳动力、后勤服务、治安保卫、医疗救护等工作。

现场施工组织机构如下图2:

公司总部成立洛阳市新区拓展大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥技术专家组,专家组由公司具有丰富施工经验和理论水平的桥梁专家组成,负责对该桥的施工技术、新工艺、新材料进行技术指导,对施工中的重大技术难题组织技术攻关。

作业层设四个施工作业队。钢箱梁拼装作业队负责主桥加劲梁现场拼装、支架上钢箱梁拼装焊接的施工,土建支架作业队负责生活生产场地、主桥支架搭设、辅助设施,起重吊装作业队负责钢箱梁的吊运及安装的施工,索缆安装及张拉作业队负责主桥主索缆的挂设、索夹的安装、吊杆安装及预应力张拉等的施工。

施工准备包括施工动员、设备材料配备以及技术准备等。根据施工计划安排,对各种机械设备及材料、人员有不同要求,为保证工作有序进行,根据施工计划安排提前做好各种资源的准备工作。

一、施工动员及设备、材料配备

由于该工程工期紧,任务重,为有利于中标后及时开工,我公司将利用几天时间进行施工前动员,向全体员工介绍本合同工程的基本情况和建设意义,并准备着手调集具有丰富桥梁施工经验的施工人员从事该工程施工。明确工期目标、质量目标,强化工期、质量意识和安全环保意识,强调本工程高标准、高速度建设的具体要求,使全体员工以饱满的热情、高昂的士气投入到生产中。

洛阳市新区拓展大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥所需的主要劳动力分期配置情况见附表(附表二)。

根据施工进度需要和业主要求。人员及物资设备分期分批进入现场,并根据情况变化随时调整加强。一旦大桥开工,我公司将从公司内部各单位调配一切所需的设备和机械。

洛阳市新区拓展大道、希望路(或协和路)跨伊河大桥所需的机械设备及测量、试验、质检仪器设备见附表(附表三)。

若我公司中标,将派出精干的测量人员对已有的导线高程进行复测,确保工程测量按设计要求进行。

1、测量、试验仪器设备准备。本工程测试仪器设备和人员从总部中心试验室统一配置,另考虑在施工过程中新购部分设备,建立工地试验室,以满足施工需要。

2、迅速组建现场施工管理机构,现场办公,靠前控制。施工技术和管理人员到位,并根据施工需要,进行业务分工,明确责任范围,实行岗位责任制。

3、制定质量、安全、技术、试验等施工规范化管理制度和操作细则,明确职责范围、方针目标、具体做法和保障措施等。施工管理人员、技术人员和作业工人做到人人心中有数,保证各种管理渠道畅通。

4、组织专业技术人员对设计图纸会审及现场考察,组织参加设计单位召开的技术交底会议,明确设计意图和标准,统一技术资料编制及管理办法,消除设计疑问。

5、结合投入施工的实际力量和对施工现场的深入了解,尽快提交实施性施工组织设计方案,报监理和业主。

6、组织做好向各个作业队分别进行作业技术交底,内容应包括:施工方案、任务分工、操作细则、工艺流程、质量要求、施工标准、工期目标、安全文明施工措施,让全体施工人员目标明确,任务明确,标准明确,责任明确,全心全意投入施工。

第五章主要工程项目的施工方案及施工方法

5.1、工程特点及主体结构概况

本工程特点是造型复杂,牵涉面广,工程量大、高空吊装、工期紧等特点。

主塔全高52.5m。在距承台11.27m处,横桥向两主塔柱之间设

置主梁的支撑横梁。支撑横梁全长24.2m,采用3×4m箱型断面。

加劲梁为钢结构,如图3所示:在桥梁横向两侧分隔带位置分别采用两个单箱单室钢箱梁作为主纵梁,两个钢箱通过连接横梁和桥面板连接形成单侧主纵梁之间设有次纵梁。两侧主纵梁通过连接箱梁、次纵梁和桥面板连接形成加劲梁。连接横梁之间设有次横梁,主梁外侧设悬臂梁,桥面行车道板采用正交异性板形式。钢加劲梁端部设剪刀钉与混凝土锚碇横梁连接。

主纵梁钢箱在吊杆处梁高2200mm,底宽2750mm,底板水平,腹板铅直,顶板为桥面行车道板。桥面行车道板采用正交异性板,在桥塔中线两侧6.5m范围内,钢板厚为20mm,其余部分顶板厚均为16mm。桥面板设有纵向加劲肋。

加劲梁两端设有混凝土锚碇横梁,顺桥向梁宽4.0m,横梁向梁长44.76m,梁高4.0m,引桥侧设有牛腿支承引桥箱梁。

图3、钢箱梁标准断面图

塔顶索鞍采用全铸整体式索鞍,为肋传力结构形式。如图4所示:本桥索主缆槽内主缆中心线处的纵向圆弧半径R=3.2米。索鞍长4.12米,宽1.5米,高1.838米,索鞍吊装重约23吨,全桥共4个索鞍。鞍座下设置聚四氟乙烯板,便于主鞍在施工过程中通过塔顶预埋反力架进行顶推,调整施工中恒载产生的塔顶不平衡的水平力。索鞍顶推就位后,通过剪刀键及螺栓将索鞍与上平板固定。

为增加主缆与鞍槽间的摩阻力,鞍槽内设竖向隔板。在索股全部就位并调索后,在顶部用锌块填平,再用压紧装置将鞍盖压紧,用侧壁夹紧螺栓将鞍槽侧壁夹紧。

图4、主索鞍构造示意图

①、铸造模型应采用整体模型,模型尺寸应考虑到铸件的收缩量;

②、铸造用砂必须采用优质砂,例如耐高温的铬矿水玻璃砂。

③、铸造钢水应充分精炼纯净,尽量减少非金属杂物,应从炉中取样进行化学成分分析,保证钢水质量;

④、应使用高强度的耐火砖做浇口系统,防止浇注系统中型砂剥落,而夹砂;

⑤、浇注完成的铸件应缓慢冷却,避免由于铸造应力或局部冷却产生的热应力使铸件变形或开裂,拆模后应全面清砂,去除冒口飞翅等附属物;

①、铸钢件清砂后,必须经整体退火处理,以消除铸造应力。并在割除冒口,粗整外形,或补焊前,再经正火加回火处理;

②、合金结构钢的热处理按国家标准规定进行。

索鞍各外露不加工表面需喷沙处理,清除污垢、氧化皮、绣层后(清理的等级Sa2.5级),按以下顺序涂装:

②、刷涂881D02环氧云铁防锈底漆3道,干膜厚度120um;

③、刷涂881Y01丙烯酸聚氨酯面漆1道,干膜厚度120um。

图5、主缆索股断面示意图

吊索采用双层HDPE保护低应力防腐索体系,采用产品须有省、部、自治区或直辖市级的技术鉴定成果。下锚头采用球形垫板支座,球形支座最大允许转动量:刚性吊杆а=±2°、揉性吊杆а=±3°,以满足其变形需要。

与索夹连接销轴:40CrNiMoA

耳板(连接板):40CrNiMoA

刚性吊杆材料采用40CrNiMoA

③、吊索宏观弹性模量:Es≥1.9X105MPa

④、索体外层HDPE静态应力释放指数:χ0.35

⑤、防水性能:全防水结构

和《建筑缆索用高密度聚乙烯塑料》的要求

由于主缆倾角不同,所需索夹的夹紧力不同,索夹长度和螺杆数量均不同,为节省模具,将相近长度的索夹并为6组。索夹均采用左、右两半索夹用螺杆相连夹紧。

为了加强主缆在靠近主鞍区域的防护,采取设置缆索封闭装置的模式以满足主缆与空气隔绝并允许自由转动的要求,该封闭装置主要包括与索鞍连接密封套筒、锥形索夹等构件。

本桥在边跨采用散索套结构,将主缆索股分散锚固于锚碇横梁上。散索套材料和结构与索夹相同,散索套圆弧半径R=7.9米,以利于索股发散锚固。

施工时索夹由中跨跨中及散索套处向塔顶逐个安装,索夹螺栓设计拉力为318kN,有吊索索夹首次安装时,索夹上单根螺栓安装夹紧力为408kN,无吊索索夹首次安装夹紧力为318kN,施工时索夹螺栓分三阶段张拉或补张,索夹安装阶段、张拉吊杆加劲梁落架阶段和桥面铺装后成桥阶段。当后两阶段螺栓力减小时应进行复拧,补足螺栓拉力至设计拉力。成桥以后要定期检测索夹螺栓的夹紧力,当夹紧力小于设计值时要进行复拧。

索夹安装需要准确定位,筋缆后在主缆一定距离处设置测量点,在凌晨气温稳定时测测量点的距离,然后根据测量点进行索夹定位,索夹定位时应根据钢箱梁内吊杆锚箱实际距离调整索夹预偏量,索夹定位后须设计单位确定后方可安装。

上部结构(主塔除外)主要施工步骤如下:

第一步:在主墩基础、主塔施工期间先进行钢箱梁厂家制作。部分场地平整、施工便道施工、场地硬化、支架施工主缆锚锭箱梁。

第二步:对位于岸上的边跨钢箱梁施工平台开始条形扩大基础硬化施工,必要时进行换填、压实后再硬化,以及主跨施工平台的钻孔桩基础施工。边硬化边钻孔的同时,边跨可逐步进行大钢管、20a工字钢横梁安装,主跨可逐步进行盖梁施工。

第三步:依次安装贝雷桁架纵梁,32a工字钢横梁,施工平台基本完成。

第四步:将预制好的钢梁分段、分块运至现场,部分需在现场提前制作好,纵向分段、横向分块开始钢梁吊装、焊接。

第五步:主塔处塔吊安装、塔顶施工平台安装,索鞍安装。

第六步:安装猫道及索股牵引系统。

第七步:两侧对称架设主缆基准索股,调整、观测。

第八步:根据基准索股安装主缆剩余索股、紧缆、整形。

第九步:安装索夹及吊杆。

第十步:分次、分批张拉吊杆,根据主塔受力通过千斤顶分次调整索鞍位置。

第九步:拆除梁下支架,根据需要第二次调整吊杆力。

第十步:进行主缆、索夹防腐;安装主缆上人梯后拆除猫道;

第十一步:浇注锚锭横梁主缆封锚砼,施工人行道、栏杆、伸缩缝、钢桥面防水层及沥青砼铺装层。

第十二步:塔冠部分施工。

与主墩基础、主塔施工同时进行

场地平整、施工便道施工、基础硬化、主缆锚锭横梁支架现浇

梁支架基础硬化、施工平台搭设

主缆整形及索夹、吊杆安装

防腐施工及主缆通道安装

5.4、关键工序施工方法

自锚式悬索桥是一种古老的桥型,与一般的悬索桥一样,它也是由主缆、主塔、加劲梁、吊索等组成的一种柔性悬挂体系,主缆是这个体系的主要承重结构,其形状直接影响到整个体系的受力分配和变形。主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件,在外荷载的作用下,以轴向受压为主。加劲梁是悬索桥保证车辆行驶、提供结构刚度的二次结构,主要承受弯曲内力。吊索是将外荷载传到主缆的传力构件,是联系加劲梁和主缆的纽带,承受轴向拉力。同时,它又不同于一般的悬索桥,在于“自锚”,即它的主缆直接锚固在加劲梁的梁端,由主梁直接承受主缆中的水平拉力,不需要庞大的锚碇,这给不方便建造锚碇的地方修建悬索桥提供了一种解决方法,节省了昂贵的锚碇费用;同时主缆又对主梁施加了强大的预应力,使主梁受力大为改善。

由于自锚式悬索桥取消了庞大的锚锭,将主缆直接锚在加劲梁上。所以自锚式悬索桥的施工程序与传统悬索桥相反,需先在支架上整体施工主梁,然后才能架设主缆,然后逐步张拉吊索使加劲梁到成桥位置。本桥的主要施工工序为:

锚锭横梁支架施工→搭设临时支架架设桥面钢结构→安装索鞍→安装主缆→安装索夹→安装吊杆→安装和分组张拉吊杆→拆架、调整吊杆力及主缆线形→主缆、索夹防腐→桥面铺装栏杆及照明等附属设施→调整吊索拉力及缆索线型、复拧索夹螺栓。

下面详细介绍锚锭横梁支架施工、钢梁临时支架施工平台、索鞍安装、主缆架设及整形、索夹安装、吊索安装及张拉、防腐等主要施工工艺。

5.4.1锚锭横梁支架施工

加劲梁两端设有C50混凝土锚碇横梁,顺桥向梁宽4.0m,横梁向梁长44.76m,梁高4m,采用满堂支架法施工。

箱梁为等高度,梁高4m。

支架采用WDJ碗扣型多功能脚手架,如附图1所示:

底板横桥向间距为30cm;翼板120cm。

横杆竖向步距1.2m。

d、剪刀撑、扫地杆、翼板处斜撑

纵、横、水平向均布设剪刀撑。腹板、翼板下方顺桥向布设剪刀撑,5m一档;横向5m一档;水平向3档,顶、底、中间各1档。

扫地杆沿纵、横向布置在距底35cm处。

底板模板系统依次由竹胶板、横桥向方木、顺桥向槽钢组成。

底板模板下方采用5×10cm方木横桥向布置,方木中到中间距为30cm。横桥向方木下方顺桥向布设10号槽钢。

翼板模板系统依次由竹胶板、顺桥向方木、横桥向方木组成。

底板模板下方采用5×10cm方木顺桥向布置,方木中到中间距为30cm。顺桥向方木下方横桥向布设10×10cm方木。

5.4.2钢箱支架施工

5.4.2.1箱梁结构形式及计算模型

箱梁为钢结构,主纵梁钢箱在吊杆处梁高2200mm,底宽2750mm,底板水平,腹板铅直,顶板为桥面行车道板。桥面行车道板采用正交异性板,在桥塔中线两侧6.5m范围内,钢板厚为20mm,其余部分顶板厚均为16mm。桥面板设有纵向加劲肋。

图6、钢箱梁横断面计算模式图

5.4.2.2施工平台

主梁采用满堂支架法架设。支架系统具体布置如下:

边跨位于岸上,采用条形扩大基础,上方依次为钢管桩、20a工字钢横梁,具体如下:

A、根据基础承重及基底承载力要求,在大钢管支架下设置独立的条形砼扩大基础,基础截面尺寸根据开挖基底承载力确定。经检测基底承载力不足部位应加深或换填处理,消除基础不均匀沉降。并在基础顶面安装预埋件与立柱钢管焊接固定,以便于支架安装及加大支架稳定性。条形扩大基础顺桥向顶宽0.8m,底宽1.8m,高1m银监大厦小区屋面防水维修工程施工方案,横桥向宽约50m,顺桥向中到中间距12m,共布置2×6条=12条,采用C20砼,位于钢管桩底处布置适量钢筋网片。

B、钢管桩采用Ф530×6mm钢管,钢管长度根据现场实测后确定,梁底到地面约15m,钢管桩平均长度约13m左右。钢管接桩时尽量采用有法兰边的钢管,如没有法兰边,则钢管连接处上、下各焊接1块1cm厚钢板,钢板与钢管间用钢板加劲肋连接,以增强钢管间连接刚度。所有单排钢管之间横桥向用10号槽钢以剪刀撑形式连接成整体。

C、钢管上方横向布设20a工字钢,单根工字钢长46m。工字钢顶面平整,并在钢管上开槽,将工字钢部分嵌入桩内,且将工字钢与钢管之间焊接成整体。

主跨位于水中,施工平台基础采用钻孔灌注桩接盖梁的形式,具体如下:

A、采用Ф1.2m钻孔灌注桩基础,入土(或河床冲刷线以下)6m,其中地面以上为Ф1m的接桩。采用C30砼。

B、桩顶上接C30盖梁GB/T 42026-2022标准下载,盖梁横桥向长46m,顺桥向长1m,高1.2m。

(2)施工平台基础上方纵、横梁

5.4.2.3主要材料

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