重慶市巫峽長(zhǎng)江公路大橋施工方案

1、 四川路橋集團(tuán)巫峽長(zhǎng)江大橋經(jīng)理部 巫峽長(zhǎng)江大橋拱肋吊裝方案 第一節(jié) 工 程 概 述1.1 橋位及結(jié)構(gòu)形式重慶巫峽長(zhǎng)江公路大橋工程項(xiàng)目分為主橋和引道工程兩部分，其主橋處于三峽風(fēng)景區(qū)，橋址位于長(zhǎng)江巫峽入口處，設(shè)計(jì)為中承式鋼管砼雙肋拱橋，主跨凈跨為460m，位居同類型橋梁世界第一，全橋跨徑組合為612m（引橋）+492m（主跨）+312m（引橋）。引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁（南岸異形梁為鋼筋砼簡(jiǎn)支架）；橋面為預(yù)應(yīng)力砼形連續(xù)梁；全橋吊桿和立柱間距為12.0m，吊桿、立柱及引橋墩蓋梁均設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力砼橫梁，橋面與拱肋交匯處橫梁為組合截面梁，設(shè)計(jì)總體布置如下：圖1.1 巫峽長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)總體布置圖1.2 工程規(guī)模及

2、建設(shè)工期巫峽長(zhǎng)江公路大橋由主橋和兩岸引橋構(gòu)成，其主橋?yàn)橐豢鐑艨?60m鋼管砼雙肋拱橋；南岸引橋612m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，北岸為312m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，全橋共計(jì)50個(gè)小孔，總長(zhǎng)612.2m；橋面凈寬15m+21.5m（人行道）+20.5m（欄桿），全橋工程量為：基礎(chǔ)挖石方：22787m3 ；結(jié)構(gòu)砼：38669 m3；結(jié)構(gòu)鋼筋：1598T；預(yù)應(yīng)鋼材：500T；鋼管鋼板6800T。建設(shè)工期29個(gè)月，2004年5月完工。1.3 橋位處地質(zhì)、水文、航運(yùn)、氣象狀況1.3.1工程地質(zhì)狀況大橋橋位處，地貌上處于構(gòu)造剝蝕侵蝕低山地貌單元內(nèi)，因長(zhǎng)江河谷深切，地形上構(gòu)成不對(duì)稱的“V”字型峽谷，谷坡南緩北陡，橋址區(qū)南岸

3、斜坡總體坡向1500，坡度300-450間，局部稍陡。北岸地形坡度較陡，拆線斜坡，上陡下緩。緊鄰岸邊陡崖，坡度800-850。橋位區(qū)構(gòu)造上位于大巴山弧形構(gòu)造，川東褶帶及川鄂黔隆起褶帶的交匯部，次段構(gòu)造受橫石溪箱形背斜控制，位于其北西翼，巖性南岸為T1j2龍巖及白云質(zhì)灰?guī)r地層，北岸為Tj3灰?guī)r地層。因長(zhǎng)江的切割，橋位處岸坡巖體應(yīng)力釋放，產(chǎn)生卸載回彈，常使層面及構(gòu)造裂隙，產(chǎn)生寬張，使部分地表塊體產(chǎn)生松動(dòng)，橋位區(qū)地層簡(jiǎn)單，第四系不發(fā)育，基巖裸露，完整巖體地基容許承載均大于2.0Mpa。1.3.2氣象資料橋址區(qū)段屬亞熱帶溫濕季風(fēng)氣候，具有春早、夏熱、冬暖、多霧，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量充沛的氣候特點(diǎn)，年平均氣溫

4、18.4，極端最低溫度-6.9。常年最多風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，風(fēng)速六級(jí)，風(fēng)速17m/s的大風(fēng)，八月份 較多，巫山縣歷年各月大風(fēng)，暴雨出現(xiàn)的次數(shù)及頻率如下表：表1.1 巫峽歷年各月大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)及頻率表月 份123456789101112次 數(shù)0113469183210頻率%0.02.12.16.38.312.518.837.56.34.22.10.0表1.2巫山縣歷年各月暴雨出現(xiàn)次數(shù)及頻率表月 份123456789101112次 數(shù)0002916242317310頻率%0.00.00.02.09.017.025.024.017.03.01.00.0根據(jù)“全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖”本區(qū)域基本風(fēng)壓400Pa，設(shè)計(jì)

5、基準(zhǔn)風(fēng)速為26.3m/s1.3.3水文航運(yùn)資料該橋處于三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)，因此受三峽大壩的影響，建壩前與建壩儲(chǔ)水后，橋位河段的水文條件有極大的改變。(1)建壩前水文資料：根據(jù)萬(wàn)縣水文站資料，推算橋位的頻率流量水位為據(jù)如下表：表1.3 橋位處水位流量流建資料 項(xiàng) 目頻 率流量Q(m3/s)水位H (黃海系統(tǒng))流速VCP(m/s) 1/30035600118.63.54 1/10031050118.03.35(2)建壩后水文、航道資料：巫山縣巫峽長(zhǎng)江大橋河段現(xiàn)為級(jí)航道，通行輪船見下表：表1.4 現(xiàn)行代表船隊(duì)、客船表序號(hào)船隊(duì)組成（推輪+駁船）船隊(duì)尺度（長(zhǎng)寬高）m備 注11942KW+31000t175342

6、.821942KW+21000t（貨駁）121322.8長(zhǎng)航上行船3589KW+33000t 90241.3地方下行船隊(duì)4客輪17715.42.65客輪284.514.02.4江漢576客輪387.516.02.7長(zhǎng)江明珠號(hào)三峽工程正常蓄水后，河段將提高為I-（2）級(jí)航道，雙向航道寬度為232.1m，通航凈高18.0m；最高通航水位175.10m（吳淞）通行的輪船如下表：表1.5 三峽工程建成后漢渝間代表船隊(duì)、客船序號(hào)船 隊(duì) 組 成（推輪+駁船）船 隊(duì) 尺 度（長(zhǎng)寬高）m11+6500t12632.42.221+91000t24632.42.831+91500t248.532.43.041+6

7、1500t19632.63.151+43000t19632.63.361+43000t（油輪）21931.23.37客 輪8417.22.61.4 設(shè)計(jì)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）橋面凈寬：凈-15.0m+21.5m（人行道）+20.5m（欄桿）2）設(shè)計(jì)荷載：汽車-超20，掛車-120，人群荷載3.5KN/m23）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/3004）設(shè)計(jì)水位：175.10m（三峽工程規(guī)劃水位）5）通航凈空：30018m6）地震烈度：度，按度設(shè)防7）設(shè)計(jì)風(fēng)速：26.3m/s（頻率1%，10分鐘平均最大風(fēng)速（10m高度處）1.5 鋼管拱肋構(gòu)造拱肋為鋼管砼組成的桁架結(jié)構(gòu)，主跨拱肋拱頂截面高7.0m；拱腳截面高為14.

8、0m，肋寬為4.14m，每肋上、下各兩根122022（25）mm，內(nèi)灌60#砼的鋼管砼弦桿，弦桿通過(guò)橫聯(lián)鋼管71116mm和豎向鋼管61012mm連接而構(gòu)成鋼管砼桁架，吊桿處豎向兩根腹桿間設(shè)交叉撐，加強(qiáng)拱肋橫向連接。拱肋中距為19.70m，兩肋間橋面以上放置“K”形橫撐，橋面以下的拱腳段設(shè)置“米”形撐，每道橫撐均為空鋼管桁架。拱肋與橋面交接處，設(shè)置一道肋間橫撐。全橋共設(shè)橫撐20道。1.6 拱肋吊裝方案1.6.1 拱肋鋼管桁架節(jié)段的劃分拱肋鋼管桁架順橋向半跨分為11個(gè)節(jié)段，全橋共計(jì)22個(gè)節(jié)段，橫橋向分為上、下游兩肋，肋間由“K”形或“米”形撐相連，全橋共計(jì)20道，吊裝時(shí)為單肋單節(jié)段吊安，因此拱肋

9、共計(jì)64個(gè)吊裝節(jié)段，最大節(jié)段吊裝重量為118T（其中肋間橫撐最大吊裝重量約40T）。1.6. 2 拱肋吊裝方案1）方案總述拱肋節(jié)段安裝采用斜拉扣掛式無(wú)支架纜索吊裝方案。拱肋節(jié)段安裝采用兩岸對(duì)稱懸拼，每半跨拱肋11個(gè)節(jié)段（22個(gè)吊段）、6個(gè)正式扣段，第一扣段含三個(gè)節(jié)段、第二、三、四扣段含兩個(gè)節(jié)段，其余每一節(jié)段為一個(gè)扣段，含兩個(gè)及以上扣段中，第一、第二節(jié)段采用臨時(shí)扣索扣住，待第三節(jié)段就位后張拉正式扣索，同時(shí)拆去臨時(shí)扣索，臨時(shí)扣索采用鋼絞線，每岸每肋各設(shè)兩組，各扣段交換使用。節(jié)段為單肋安裝，待上下游同一節(jié)段吊裝就位后，安裝節(jié)段間連接橫撐，即完成一個(gè)雙肋節(jié)段，單肋節(jié)段安裝就位后，設(shè)置側(cè)向浪風(fēng)索。由于上

10、下游主拱肋相距較遠(yuǎn)，所以只能分別利用上下游兩套吊裝系統(tǒng)進(jìn)行安裝。吊裝時(shí)，每根主拱肋桁段由該側(cè)四組吊點(diǎn)抬吊；肋間橫撐由于重量輕且位置居中，可由內(nèi)側(cè)兩組吊點(diǎn)抬吊。2）拱肋吊裝施工工藝流程3） 拱肋吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)布置拱肋吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)布置由起吊安裝系統(tǒng)和拱肋扣索系統(tǒng)組成。拱肋扣索系統(tǒng)由扣塔、扣錨及鋼絞線扣索等幾部分組成，吊裝系統(tǒng)由吊塔、吊錨及吊裝索纜等構(gòu)成，其中吊塔放置于扣塔之上，通過(guò)鉸腳與扣塔相連。吊扣錨均采用巖錨重力式復(fù)合結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)總體布置如圖所示。圖1.2 拱肋吊裝系統(tǒng)總體布置圖1.7 拱上立柱、吊桿橫梁及行車道梁吊裝方案主吊裝系統(tǒng)也承擔(dān)著拱上立柱、吊桿橫梁、行車道梁的吊裝工作。主拱圈吊裝合攏后，

11、應(yīng)著手進(jìn)行拱上立柱吊裝。拱上立柱最大長(zhǎng)度約55m，吊裝時(shí)應(yīng)將較長(zhǎng)立柱劃分為25m左右的節(jié)段以便于安裝。立柱從工廠制作用船運(yùn)至橋位處靠岸邊位置，由于自重較小（不到15噸），可以用一個(gè)或兩個(gè)吊點(diǎn)從拱圈空隙中起吊，超過(guò)拱圈后平移至安裝位置并用輔助繩索幫助其安裝就位。 吊桿橫梁除兩道加長(zhǎng)橫梁需在拱座江心側(cè)預(yù)制場(chǎng)（位于拱圈下）預(yù)制外，其余均在建始岸預(yù)制場(chǎng)制作。利用主吊裝系統(tǒng)外側(cè)兩組主索（共8根）完成吊桿橫梁安裝。拱圈下預(yù)制的加長(zhǎng)橫梁可直接吊裝到位；其余吊桿橫梁從拱圈上部平移至安裝位置附近，調(diào)整起吊索使之從拱圈空隙穿過(guò)，再通過(guò)調(diào)整起吊及牽引索使之就位。 行車道梁也在建始岸預(yù)制場(chǎng)制作，其安裝方法類似吊桿橫梁

12、。第二節(jié) 主 吊 系 統(tǒng) 布 置2.1總 述巫峽長(zhǎng)江大橋位于長(zhǎng)江巫峽峽口上，地勢(shì)險(xiǎn)峻，地質(zhì)條件復(fù)雜。按巫山縣巫峽長(zhǎng)江大橋施工圖設(shè)計(jì)文件要求，鋼管拱節(jié)段需采用纜索吊裝方案施工，同時(shí)吊桿橫梁、行車道梁安裝均可利用纜索吊裝系統(tǒng)實(shí)施。全橋共設(shè)兩套主索吊裝系統(tǒng)。為節(jié)約材料、加快施工進(jìn)度，決定采用四川路橋建設(shè)集團(tuán)專利技術(shù)復(fù)合式纜索吊機(jī)，將吊裝索塔安置于扣塔頂部，吊裝索塔與扣塔之間鉸接，以最大限度減小對(duì)扣錨系統(tǒng)的干擾。纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將每套吊裝系統(tǒng)分為兩組，可以方便地組合，便于吊桿橫梁、行車道梁及拱肋安裝。2.2 主吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1主吊裝系統(tǒng)選索及布置 主吊裝系統(tǒng)主跨徑576M，后錨端跨徑為164m

13、(巫山岸)及173 m(建始岸)，與水平線夾角。全橋共設(shè)兩套主索吊裝系統(tǒng)，每套系統(tǒng)各種鋼繩的規(guī)格如下表所示：表2.2 主吊裝系統(tǒng)鋼索規(guī)格表（起吊索走8線） 名 稱項(xiàng) 目主 索起 吊 索牽 引 索纜風(fēng)索（壓塔索）型 號(hào)滿充式鋼絲繩（CFRC836SW-56mm）439S+5FC-22m不扭轉(zhuǎn)提升鋼絲繩637+1637+1根數(shù)-直徑2456482222282247.5每沿米()14.981.982.7687.929截面積()1667208294.52843.47鋼絲直徑1.23.01.01.701.32.2抗拉強(qiáng)度（Mpa）1960187015501550破斷拉力（KN）2500325.0456.

14、501205.0張力安全系數(shù)3.0415.1474.7024.112.2.2復(fù)合式纜索吊機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果（一套，起吊索走8線）跨 徑 576m主索垂度 空1/16.054重1/12.5設(shè)計(jì)吊重 118T1.1+39.84=169.64T56CFRC鋼絲主索 24根主索重載安全系數(shù) 3.05428牽引索22線牽引索安全系數(shù)4.702牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力 97.09KN22起吊索48線起吊索安全系數(shù)5.147起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力63.14KN吊塔對(duì)扣塔的豎向壓力(最大) 約7500KN吊塔對(duì)扣塔的水平推力（包括風(fēng)力） 約50KN（用平衡索調(diào)整）2.2.3卷?yè)P(yáng)機(jī)選擇1）8臺(tái)10T摩擦式滾筒卷?yè)P(yáng)機(jī)（線速度恒定

15、）牽引；2）8臺(tái)8T摩擦式滾筒卷?yè)P(yáng)機(jī)（線速度恒定）起吊；3）8臺(tái)8T普通中速卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引最不利位置輔助牽引。2.3 工作天線系統(tǒng)2.3.1工作天線的選索及布置為便于兩岸小件物資設(shè)備的運(yùn)輸交流，另設(shè)置兩套工作天線，上下游各一組。主吊裝系統(tǒng)主跨徑576m，后錨后錨端跨徑為164m(巫山岸)及173m(建始岸)，與水平線夾角。各種鋼繩的規(guī)格如表2.3所示。 表2.3 工作天線鋼索規(guī)格表 名 稱項(xiàng) 目主 索起 吊 索牽 引 索型 號(hào)637+1637+1637+1根數(shù)-直徑2247.52419.5219.5每沿米重()7.9291.3261.326截面積()843.47141.16141.16鋼絲直徑2.

16、20.90.9抗拉強(qiáng)度（Mpa）155015501550破斷拉力（kN）1305.0179.00179.00張力安全系數(shù)5.1007.0944.5442.3.2工作天線設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果（一套）跨 徑 576m主索垂度空1/18.085重1/14設(shè)計(jì)吊重 50.01.2+29.84 =89.84kN47.5普通鋼繩主索 2根主索重載安全系數(shù)5.10019.5牽引索1線牽引索安全系數(shù)4.544牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力 37.83KN19.5起吊索4線起吊索安全系數(shù)7.094起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力27.35KN2.3.3卷?yè)P(yáng)機(jī)選擇1）4臺(tái)5T普通中速卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引；2）4臺(tái)5T普通中速卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊；2.4 吊具設(shè)計(jì)2.4

17、.1 概 述拱肋吊裝系統(tǒng)吊具包括纜索跑車、起吊滑車組、吊點(diǎn)分配梁、吊點(diǎn)、夾具等結(jié)構(gòu)。全橋共布設(shè)四組主索，每組上設(shè)置兩套吊具共計(jì)8套。吊具數(shù)量、規(guī)格匯總?cè)缦卤?。?.4 吊具數(shù)量、規(guī)格匯總表序 號(hào)名 稱規(guī) 格數(shù) 量備 注1纜 索 跑 車248套2吊點(diǎn)滑車組338套3吊點(diǎn)分配梁4根4吊 點(diǎn) 夾 具16套2.4.2纜索跑車設(shè)計(jì)1） 設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)指標(biāo)a. 承重主索456mm；起吊索22mmb. 跑車輪直徑與主索直徑的關(guān)系D=25dc. 跑車承受的豎向力T=600KNd. 各部位應(yīng)力安全系數(shù)K=2.02） 跑車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (跑車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示) 表2.1 跑車總體設(shè)計(jì)圖2.4.3 起吊滑車組設(shè)計(jì)1）

18、設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)指標(biāo)a. 起吊繩走線數(shù)8線；b.起吊繩直徑22mmc.滑車組直徑與起吊繩直徑之比為D/d=25d.滑車組采用滾動(dòng)軸承e. 各部位應(yīng)力安全系數(shù)K=2.02） 起吊滑車組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (起吊滑車組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2.2所示) 圖2.2 起吊滑車組總體設(shè)計(jì)圖2.4.4吊點(diǎn)分配梁設(shè)計(jì)1） 分配梁的功能和作用拱肋吊段是由相應(yīng)的兩組纜索上的吊點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)間的距離為6.0m；拱肋寬度2.92m（兩主管中心距），為確保吊繩垂直受力及各吊點(diǎn)受力均勻，在吊索下部放置分配梁，以調(diào)整吊繩間距，保證拱肋兩側(cè)自動(dòng)平衡，便于其安裝就位。2） 分配梁設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)指標(biāo)a. 分配梁為簡(jiǎn)支梁，梁端力均為F=425KN，間距

19、為L(zhǎng)=6.0mb. 梁中部拱肋提供的力為F，=425KN；間距L=2.92mc. 分配梁應(yīng)力安全系數(shù)K=2.0d. 跨中撓度 f 2mm3） 分配梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2.3 起吊分配梁總體設(shè)計(jì)圖2.4.5砼配重塊設(shè)計(jì)吊點(diǎn)砼配重塊的作用是使吊點(diǎn)在沒有吊重時(shí)，能夠自由下降，配重的大小受起吊繩走線數(shù)、滑輪組數(shù)率及索跨大小等因素控制。配重塊放置于每組吊點(diǎn)上。1） 配重塊重量的計(jì)算起吊繩每間隔30m設(shè)置一個(gè)承索器，那么由于起吊索的松馳而產(chǎn)生的張力T1=gl2/8f。式中：g起重繩每延米的重量g=0.0277KN/m l相鄰兩承索器間的距離l=30.m f相鄰兩個(gè)承索器間起吊繩的松馳垂度f(wàn)=1.5m將數(shù)值代入T1

20、計(jì)算式中得 T1=0.0277302/（81.5）=2.076（KN）起重索運(yùn)行阻力T2=（1-a+b+c）式中T1起重索松馳張力T1=2.076KN滑輪組效率系數(shù)=0.98a 動(dòng)滑輪數(shù)a=3b定滑輪數(shù)b=4c承索器滑輪數(shù)c=20將各值代入T2計(jì)算式中得T2=2.076（1-0.983+4+20）=0.872（KN）砼配重件計(jì)算重量：G=KT1+T2式中K起重繩線數(shù)即G=82.076+0.872=17.48（KN）配重取作30KN2） 砼配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)每個(gè)吊點(diǎn)配重30KN，由兩塊實(shí)體砼實(shí)體提供，每塊重15KN； 2.4.6 承索器設(shè)計(jì)1） 承索器的作用與功能纜索吊裝系統(tǒng)主索跨度達(dá)576m，由起

21、重索和牽引索的垂度引起的松弛阻力將極大地影響到起吊力和牽引力，為減小起吊和牽引力，在主纜上在設(shè)置承索器，承托起吊繩及牽引繩，從而減小其松弛阻力，達(dá)到減小起吊和牽引以及配重塊重量的目的。2） 承索器的布置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在每組主纜上分別布置承索滑輪，其間距為30m，以承托起吊繩和牽引繩，其布置及結(jié)構(gòu)如圖所示。圖2.4 承索器總體布置圖 2.5吊塔系統(tǒng)2.5.1吊塔塔體的組拼設(shè)計(jì)吊塔立于扣塔塔頂，吊塔與扣塔的連接形式為鉸接。吊塔采用M型萬(wàn)能桿件組拼成雙柱門式索塔，塔高30.5米，每柱截面為2m4m；中部設(shè)一道橫梁；兩柱之間的中心距離為20.0m；吊塔塔頂順河向?qū)挾葹?0.0m。吊塔塔頂及塔腳分配梁采用I5

22、6b工字鋼組拼。其布置如圖2.5所示。圖2.5 吊塔總體布置圖2.5.2 吊塔塔頂索鞍及塔腳鉸腳的設(shè)計(jì)及布置1）索鞍布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 索鞍布置吊塔塔頂索鞍包括吊裝主索、纜風(fēng)索（壓塔索）、工作天線主索、牽引索、起吊索等索鞍。所有索鞍均采用單輪滾動(dòng)結(jié)構(gòu)形式的索鞍；在萬(wàn)能桿件吊塔塔頂采用I56b工字鋼鋪設(shè)兩層分配梁，在工字梁上按相應(yīng)的位置安置索鞍，并將索鞍與工字梁固定。索鞍布置詳見圖2.5所示。 索鞍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)*a 設(shè)計(jì)指標(biāo)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（以吊裝主索受力控制設(shè)計(jì)）、主索直徑56mm；、單索垂直壓力T=300KN；、索鞍輪直徑D與主索直徑之比為：D/=15；、索鞍輪接觸應(yīng)力安全系數(shù)K1=2.5;、滑動(dòng)軸承鋼銷

23、抗剪安全系數(shù)K2=3.0。*b 索鞍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（以吊裝主索索鞍為例） 索鞍結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。2.6 吊塔塔頂索鞍設(shè)計(jì)圖3） 吊塔塔腳鉸腳設(shè)計(jì) 鉸腳的布置采用I56b型鋼在扣塔塔頂設(shè)置連接分配梁，并將其與扣塔鋼管焊接，在分配梁上布置吊塔鉸腳，吊塔鉸腳與扣塔及吊塔塔體的連接如圖2.7所示。 鉸腳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉸腳由鉸座、鉸板、鋼銷等幾部分組成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2.9所示。 圖2.7 吊塔鉸腳設(shè)計(jì)圖2.5.3 抗風(fēng)索的布置設(shè)計(jì)吊塔抗風(fēng)索由于受地式的影響，無(wú)法設(shè)置“八”字抗風(fēng)，采用壓塔索，整套吊裝系統(tǒng)共設(shè)置4根47.5mm鋼繩。吊塔上、下游各布置2根。其布置及計(jì)算詳見4.3.3。2.5.4扣塔平衡索扣塔由于

24、風(fēng)荷載、吊塔及扣索的作用產(chǎn)生不平衡力，前期向岸傾斜，后期朝河心傾斜。向岸側(cè)產(chǎn)生的最大不平衡力為1055.5KN，向河心側(cè)產(chǎn)生的最大不平衡力為2253.7KN，所以在扣塔兩側(cè)加設(shè)扣塔平衡索。扣塔平衡索岸側(cè)段采用1115.24鋼絞線錨于扣錨上，河心側(cè)段采用1515.24錨于橋臺(tái)上。位置如圖2.8所示： 圖2.8 扣塔平衡索布置圖2.5.5 吊塔避雷設(shè)施布置兩岸吊塔高度極大，南岸塔高達(dá)近160.m；北岸塔高140.0m因此必須設(shè)置避雷設(shè)施。按照級(jí)結(jié)構(gòu)物避雷要求設(shè)置，通路電阻小于4。吊塔防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置等三部分組成。采用22圓鋼制作接閃器，其長(zhǎng)度為1.5m，每塔的兩根立柱上分別設(shè)置一

25、根；同時(shí)用16圓鋼外套PVC防護(hù)管作為引下線，接至地面與相應(yīng)的接地裝置相連接，接地裝置采用型鋼L10010010打入地中設(shè)置，打入深度不小于1.5m 。避雷針布置圖詳見附圖2.9所示。圖2.9 吊塔避雷設(shè)施布置圖26 吊裝系統(tǒng)試吊設(shè)計(jì)及實(shí)施2.6.1 概 述 吊裝系統(tǒng)布置完成，在吊裝拱肋前必須進(jìn)行試吊運(yùn)行試驗(yàn)，以檢測(cè)驗(yàn)證其吊重能力及各種工況下的系統(tǒng)的工作狀態(tài)。為以后拱肋的吊裝施工提供可靠的技術(shù)保證。纜索系統(tǒng)試吊運(yùn)行試驗(yàn)主要包括吊重的確定及重物選擇，纜索系統(tǒng)的觀測(cè)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、整理、分析等工作內(nèi)容。2.6.2 試吊運(yùn)行試驗(yàn)的設(shè)計(jì)及實(shí)施1） 吊重的設(shè)計(jì)本纜索系統(tǒng)共布置四組，每組的設(shè)計(jì)吊重為60

26、T，試吊時(shí)考慮10%的超載，即試吊重為每組66T(不含吊具重及配重)。采用砂袋加載，用萬(wàn)能桿件組拼一荷載平臺(tái)，將砂袋按設(shè)計(jì)程序堆放于平臺(tái)上。2） 加載程序因有四組各自獨(dú)立的主索系統(tǒng)，除每組分別進(jìn)行單獨(dú)試吊外，還須模擬拱肋吊裝過(guò)程中的實(shí)際情況進(jìn)行各組的組合試驗(yàn)，按以上游到下游的方向?qū)⒏鹘M主索編號(hào)為A、B、C、D（如圖所示），則試驗(yàn)時(shí)組合為：AB C D 表2.6 試 吊 組 合 及 荷 載 表序 號(hào)主 索 組 合荷 載備 注1A662B663C664D665A+B132單肋安裝6B+C132橫梁安裝7C+D132單肋安裝試吊時(shí)，采用分級(jí)逐步加載，每次試吊分四級(jí)進(jìn)行，即按設(shè)計(jì)吊重的50%75%10

27、0%110%加載。每次荷載起吊后持荷時(shí)間不得小于1小時(shí)，且須進(jìn)行全跨范圍內(nèi)的行走，同時(shí)對(duì)兩岸吊塔監(jiān)控觀測(cè)，動(dòng)力系統(tǒng)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）測(cè)試，以及各部位結(jié)構(gòu)件的觀測(cè)并記錄。3） 試吊組織實(shí)施試吊前成立有業(yè)主、監(jiān)理單位、監(jiān)控單位、施工單位參加的主纜系統(tǒng)試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組。主纜系統(tǒng)試吊運(yùn)行試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組副 總 指 揮總 指 揮數(shù)據(jù)分析組 指 揮后勤組 指 揮吊裝組 指 揮監(jiān)測(cè)組 指 揮聯(lián)絡(luò)組 指 揮協(xié)調(diào)組 指 揮第三節(jié) 吊、扣錨系統(tǒng)3.1錨碇總體設(shè)計(jì)3.1.1地質(zhì)條件巫山長(zhǎng)江大橋建始岸吊錨及扣錨場(chǎng)地位于巫山會(huì)城長(zhǎng)江南岸，為單一巖層組成的單面山，地貌上處于構(gòu)造剝蝕侵蝕中低山地貌單元，微地貌為河谷斜坡。斜坡總體坡向150

28、，坡角300，巖體主要為褐黃色含粉質(zhì)粘土碎石和灰?guī)r。巖層傾向和主要邊坡傾向相反，巖體的風(fēng)化破碎程度不均，即巖層分帶性較差。地質(zhì)資料表明吊、扣錨場(chǎng)地處在斜坡地帶，坡體基巖裸露，自然坡向與巖層傾向斜交，邊坡為切向坡，屬穩(wěn)定型邊坡，場(chǎng)地亦屬穩(wěn)定場(chǎng)地。巫山岸吊、扣錨場(chǎng)地及巖層性質(zhì)與建始岸類似，覆蓋層較厚，坡角為450，根據(jù)室內(nèi)巖面試驗(yàn)成果，地基承載力及巖體旨強(qiáng)度指標(biāo)按以下采用：灰?guī)r（中等風(fēng)化） 建 始 岸 巫 山 岸承載力標(biāo)準(zhǔn)值 3100Kpa 2600Kpa巖體抗剪強(qiáng)度 =480 =40.160 C=1.1Mpa C=1.76Mpa巖體抗拉強(qiáng)度 t=0.64Mpa t=0.57Mpa3.1.2基礎(chǔ)類

29、型及錨固方式 1）吊（扣）錨基礎(chǔ)型式。根據(jù)吊（扣）錨所在山坡地形地質(zhì)情況，初步設(shè)計(jì)階段吊（扣）錨提出2個(gè)方案，重力式錨碇（加設(shè)預(yù)應(yīng)力巖錨，扣錨加設(shè)樁基）、隧道錨方案。方案一基本原理是將錨索錨固于基巖巖體的深處，主纜索固定在巖面的重力結(jié)構(gòu)上，并通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索將主纜力分散傳遞到巖體深處，重力式錨碇盡管基礎(chǔ)工程土石方開挖量大一些，但屬于常規(guī)的大面積明挖工程，且對(duì)此工法經(jīng)驗(yàn)多，質(zhì)量工期能得到保證。方案二從技術(shù)上講是可行的，整個(gè)山體在主纜力作用下的抗滑穩(wěn)定性也是足夠的，但以下原因限制了此方案的實(shí)施。此處巖質(zhì)主要為含粉質(zhì)粘土碎石，巖體破碎，地表風(fēng)化層較厚，地質(zhì)條件不利于隧道式錨碇的施工開挖。開挖方向與巖層

30、走向一致，對(duì)錨碇受力穩(wěn)定性不利。對(duì)于洞徑較大的斜隧道，沒有施工經(jīng)驗(yàn)，擔(dān)心質(zhì)量和進(jìn)度無(wú)法保證，綜上所述，本橋吊（扣）錨系統(tǒng)采用方案一。2）主纜索股錨固方式吊錨主索套在后墻位置的樁頭上，樁頭用鋼板保護(hù)，扣索錨于扣錨前墻上。3.1.3 錨碇總體布置 (總體布置見圖) 圖3.1錨碇總體布置圖3.1.4 主要材料1）混凝土：底板、前墻、后墻、橫隔片均采用30號(hào)砼,回填采用C15片石砼。2）鋼材：普通鋼筋直徑大于10mm的采用級(jí)鋼筋，小于等于10mm的采用級(jí)鋼筋，預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絞線15.24。3.2 錨碇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)荷載表3.1 錨碇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載及內(nèi)力部 位項(xiàng) 目吊 錨扣 錨設(shè)計(jì)荷載最 大纜 力

31、張 力8500KN212500KN2水平分力8200KN211000KN2地 震 力7度7度土 壓 力地基狀況基 底 巖 性灰?guī)r灰?guī)r摩 擦 系 數(shù)0.40.4允 許 承 載力3100Kpa2600Kpa3.2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)吊（扣）錨為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，錨塊底部為階梯式，整體結(jié)構(gòu)在使用階段穩(wěn)定性很好。由于巫山岸邊坡很陡，巫山岸基礎(chǔ)必須采用垂直開挖，以減少開挖深度，最大開挖深度達(dá)25m，建始岸后墻與水平夾角取750。吊錨采用14m預(yù)應(yīng)力錨索，扣錨采用19m預(yù)應(yīng)力錨索。吊錨平均入巖深度達(dá)4.2m，最大入巖深度為7.6m。扣錨平均入巖深度達(dá)7.5m，最大入巖深度為13m。吊（扣）錨系統(tǒng)每岸連接為一個(gè)整體，

32、以增強(qiáng)錨碇的整體性和剛度。3.3錨碇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1 外形設(shè)計(jì)重力式錨體結(jié)構(gòu)是一個(gè)龐大的砼實(shí)體，其外形不僅要滿足使用功能的要求，而且盡量與全橋總體布置和周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，使其強(qiáng)勁有力，又要減少笨重的視覺效果，其具體尺寸還受基礎(chǔ)形式、主纜錨固系統(tǒng)的影響。3.3.2 錨塊構(gòu)造影響錨塊尺寸的主要因素有：主纜拉力，錨固框架安裝標(biāo)高、錨桿布置等。在根據(jù)以上因素初步擬定其結(jié)構(gòu)尺寸后，進(jìn)行主纜力及自重作用控制截面的抗剪能力驗(yàn)算，并結(jié)合地形與上部結(jié)構(gòu)物等因素，對(duì)初步構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，最終確定錨體尺寸。3.4錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1錨桿構(gòu)造 (結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示) 圖3.2 錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示采用分段承壓型錨桿（指在

33、張拉時(shí)，拉力通過(guò)無(wú)粘鋼絞線分別傳遞到一定間距設(shè)置的承載體上，以承壓方式作用在錨固體上）。 錨桿桿體采用75鋼絞線制作，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1860Mpa；鉆孔直徑90mm，注漿采用325號(hào)水泥配置的水泥漿，水灰比0.45-0.5，設(shè)計(jì)漿體抗壓強(qiáng)度為30Mpa；設(shè)置3-4個(gè)承載體，間距4m，承載體采用3cm厚45號(hào)鋼板制作，并在鋼板后30cm范圍內(nèi)設(shè)850加強(qiáng)筋，防止?jié){體局部受壓破壞，詳見附圖，本設(shè)計(jì)采用OVM15P型擠壓套將鋼絞線鎖定在承壓鋼板上，此時(shí)，鋼絞線強(qiáng)度能充分發(fā)揮，而且制作簡(jiǎn)單、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。分段承壓型錨桿采用等荷載張接班即對(duì)各承載體上的鋼絞線分別鎖定，分段張拉值為230KN。3.4.2 錨桿錨固

34、力設(shè)計(jì)吊（扣）錨，采用6xj15.24鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)荷載1860Mpa，鋼筋截面積為1088.4mm2,Ta 錨桿容許錨固力，KN；Tu 錨桿極限錨固力，KN；Sf 安全系數(shù)，取2；Td 錨桿設(shè)計(jì)錨固力，KNTu=1860x1088.4 /1000=2024.4KNTa=Tu/ Sf=1012.2KN取錨桿設(shè)計(jì)錨固力Td為1010KN3.4.3錨固角確定吊錨：垂直向下，增加正壓力以抵抗水平滑移，加設(shè)與索力角度一致的錨桿（180）；扣錨：由于索力很大，加設(shè)與索力角度一致的錨桿（240），豎直方向也有錨桿。3.4.4錨固段長(zhǎng)度的確定錨固體與地層之間的錨固長(zhǎng)度：La=TwSf/（Ds）Tw錨桿工作錨

35、固力，KN；Sf安全系數(shù)，取3.0；D鉆孔直徑；La錨固段長(zhǎng)度；s孔壁與注漿體之間的極限粘接力，800Kpa；錨筋在注漿體中錨固長(zhǎng)度：Lsa=TwSf/（ds）d 錨桿直徑；s 錨桿與注漿體之間的極限剪應(yīng)力，2000Kpa，吊（扣）錨：La=10103/（0.09800）=13.4m Lsa=10103/（0.372000）=13.04m取錨固段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度Lm=14m3.4.5 錨桿間距的確定根據(jù)地層情況和鋼材橫截面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較確定，間距2-4m。3.5 錨碇與基礎(chǔ)驗(yàn)算3.5.1整體驗(yàn)算建始岸吊錨：錨桿拉力：垂直：101016sin18+101022=27214KN 水平：101016cos18

36、=15369 KN 錨體砼：2952x25=73800KN 回填C15片石砼：65824=15792KN 最大索拉力：垂直：4400KN 水平：16421KN抗滑安全系數(shù)：（272140.75+73800+15792-4400）0.4+153690.75=53768KN53768/16421=3.27抗傾安全系數(shù)：(22x1010x0.75+37800+157927+16x10100.7513)/(440017+1642114.2)=2.1扣錨：錨桿錨固力 垂直：101026Sin240+101033=44011KN 水平：101026cos240=23989.7KN 錨體砼：3478x25=

37、86950KN 回填C15砼：1180x24=28320KN最大索拉力：垂直：10000KN 水平：22000KN抗滑安全系數(shù)：（440110.75+86950+28320-10000）0.4+23989.70.75/22000 =73303.6/22000=3.33抗傾安全系數(shù)：(33x1010x0.75+86950+28320)x8+26x1010x0.75x13/22000x83.53.5.2錨碇基礎(chǔ)驗(yàn)算按公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定以允許應(yīng)力法計(jì)算和驗(yàn)算 巖石承載應(yīng)力驗(yàn)算 F=18.5227.9=516.7(m2)扣錨為最大：G=44011+61688+55471.7=161170.

38、7(KN)=G/ F=161170.7/516.7=312KPa3100 Kpa（安全） 抗剪穩(wěn)定驗(yàn)算由于正壓力很大，以及水平反力的保證，錨體不會(huì)向前移動(dòng)，不構(gòu)成對(duì)巖石剪切破壞；3.5.3.鋼筋配置及驗(yàn)算錨體各部位構(gòu)造要求配筋；局部承壓部份，按受力部位均布置受力鋼筋。初擬為：吊錨:每個(gè)橫隔板內(nèi)縱向7025，工字鋼箱上端加設(shè)鋼筋4025，前墻，底板，后墻內(nèi)兩層40x50cm25鋼筋網(wǎng)，后墻橫隔板處每個(gè)樁加設(shè)1025豎向，錨具下5x6cm810cm鋼筋網(wǎng);扣錨:每個(gè)橫隔板內(nèi)縱向5825，底板，后墻內(nèi)兩層40x50cm25鋼筋網(wǎng)，前墻上層設(shè)18根4x75鋼絞線，下層采用40x50cm25鋼筋網(wǎng)，錨具

39、下5x6cm810cm鋼筋網(wǎng)。拐角處均有箍筋連接。3 6拱肋臨時(shí)扣索扣索分臨時(shí)扣索和正式扣索，各吊段吊裝到位后用臨時(shí)扣索扣接，一各正式扣段由一或二或三個(gè)吊裝段組成，正式扣索扣好，標(biāo)高調(diào)整好后可拆去臨時(shí)扣索。各臨時(shí)扣索工作時(shí)所受最大索力： 15.24鋼絞線抗拉極限荷載為200KN，所以臨時(shí)扣索采用2015.24鋼絞線。位置如下圖所示：圖3.3 臨時(shí)扣索布置圖第四節(jié) 吊、扣系統(tǒng)受力計(jì)算4.1吊裝系統(tǒng)4.1.1主吊裝系統(tǒng)主吊裝系統(tǒng)主跨徑576M，后錨端跨徑為164m(巫山岸)及173m(建始岸)，與水平線夾角。全橋共設(shè)兩套主索吊裝系統(tǒng)，每套系統(tǒng)各種鋼繩的規(guī)格如下表所示：表4.1 主吊裝系統(tǒng)鋼索規(guī)格表

40、 名 稱項(xiàng) 目主 索起 吊 索牽 引 索纜風(fēng)索（壓塔索）型 號(hào)滿充式鋼絲繩（CFRC836SW-56mm）439S+5FC-22mm不扭轉(zhuǎn)提升鋼絲繩637+1637+1根數(shù)-直徑245648222X2282247.5每沿米重()14.981.982.7687.929截面積()1667208294.52843.47鋼絲直徑1.23.01.01.701.32.2抗拉強(qiáng)度（Mpa）1960187015501550破斷拉力（kN）2500325.0456.501305.0張力安全系數(shù)3.0415.1474.7024.114.1.1.1 主索圖4.1 主索計(jì)算簡(jiǎn)圖1) 荷載分析根據(jù)表一，可知作用于主索的

41、作用由兩部分組成：一是集中荷載；一是均布荷載。集中荷載由吊裝節(jié)段重P1、吊具重P2、起吊索重P3、配重P4組成，考慮1.1的沖擊系數(shù)?？刂坪奢d：= P1+ P2+ P3+ P4 =118.01.1+12.00+15.84+12.00 =169.64T=1662.47kN均布荷載由主索重G1、起吊索重G2、牽引索重G3、分索器重G4組成：G= G1+G2+ G3+ G4 =(1198.4+79.2+110.72+8.00)57610-4 =80.43T=788.20kN2) 受力分析以相對(duì)垂度L/12.5設(shè)計(jì)主索，此時(shí)主索最大垂度為46.08m。相應(yīng)的主索水平張力為： =6426.8kN對(duì)應(yīng)主索

42、張力為：主索安裝張力及安裝垂度作用于主索上不計(jì)拱肋重量的跑車空載重量及配重約為：P0=240kN根據(jù)索結(jié)構(gòu)張力方程: (1)其中對(duì)線接觸索；上述公式假設(shè)鋼索在索鞍上不發(fā)生滑移，若考慮錨跨端主索滑動(dòng)對(duì)主跨端的影響，則 -主索截面積。； ； ； ； 計(jì)算得對(duì)應(yīng)空載垂度為： =36.09m對(duì)應(yīng)空載相對(duì)垂度為：1/ 15.96靠近塔架安裝拱肋時(shí)主索的張力當(dāng)2#節(jié)段吊裝就位時(shí)，牽引索所受拉力最大，此時(shí)：； 。將P0換作P1代入公式（1）中，得到由升角公式： （2） 式中； 將參數(shù)代入公式（2）中，得到 溫度改變對(duì)主索的影響設(shè)橋梁施工時(shí)，溫度較主索安裝時(shí)發(fā)生了的改變，此時(shí)張力方程為： （3）其中； ；鋼絲

43、線膨脹系數(shù)。當(dāng)時(shí)：； 相應(yīng)垂度為：當(dāng)時(shí)：； 相應(yīng)垂度為：主索張力安全系數(shù)當(dāng)118T節(jié)段吊裝時(shí)，考慮降溫效應(yīng)，此時(shí)主索承受最大張力，同時(shí)給予吊塔最大壓力有 ；主索張力安全系數(shù)為主索應(yīng)力力安全系數(shù)*a考慮彎曲作用的應(yīng)力， (4)上式中，n為跑車車輪個(gè)數(shù)，n=8。相應(yīng)安全系數(shù)為：*b考慮接觸作用的應(yīng)力， (5)上式中，為鋼絲直徑，D為滑輪直徑；為鋼繩彈模折減系數(shù)，其中d為鋼繩直徑。相應(yīng)安全系數(shù)為：4.1.1.2 起吊索1)荷載分析起吊索僅受到集中荷載P（不含吊具重）的作用。2)受力分析張力安全系數(shù)*a起吊索滑輪組系數(shù) 其中，為滑輪效率系數(shù)，；從而*b卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊力，其中為起吊沖擊系數(shù)，取=1.15可以

44、選用8T卷?yè)P(yáng)機(jī)。*c張力安全系數(shù) 應(yīng)力安全系數(shù) 考慮接觸作用的應(yīng)力，相應(yīng)應(yīng)力安全系數(shù)為：4.1.1.3 牽引索1) 荷載分析 當(dāng)牽引第二段主拱肋節(jié)段時(shí)，牽引索承受最大拉力，此時(shí)有跑車的運(yùn)行阻力 （6） 其中 P為跑車負(fù)載重，即集中荷載，此時(shí)； 為 跑車運(yùn)行阻力系數(shù)，； 為主索升角。 重索的運(yùn)行阻力 根據(jù)公式 （6） 其中 ； 而 ； ； 。 即 后牽引索松弛阻力 引入公式 （7） 其中 ；。卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力：T=97.09kN可以選用10T卷?yè)P(yáng)機(jī)。2) 安全系數(shù) 力安全系數(shù)考慮接觸作用的應(yīng)力，相應(yīng)安全系數(shù)為： 4.1.2工作天線系統(tǒng)工作天線設(shè)兩組，上下游各一組，工作天線主索。主吊裝系統(tǒng)主跨徑576

45、m，后錨端跨徑為164m(巫山岸)及173m(巫山岸)，與水平線夾角。各種鋼繩的規(guī)格如表4.2所示。 表4.2 工作天線鋼索規(guī)格表 名 稱項(xiàng) 目主 索起 吊 索牽 引 索型 號(hào)637+1637+1637+1根數(shù)-直徑2247.52419.5219.5每沿米重()7.9291.3261.326截面積()843.47141.16141.16鋼絲直徑2.20.90.9抗拉強(qiáng)度（Mpa）155015501550破斷拉力（kN）1305.0179.3179.00張力安全系數(shù)5.1007.0944.5444.1.2.1 主索1)荷載分析根據(jù)表4.2可知作用于主索的作用由兩部分組成：一是集中荷載；一是均布荷載。對(duì)集中荷載由吊重P1、吊籃自重P2、起吊索重P3、跑車及滑輪重P4組成：考慮1.2的沖擊系數(shù)，有= P1+ P2+ P3+ P4 =50.01.2+10.0+13.26+6.0 =89.26kN均布荷載由主索重G1、起吊索重G2、牽引索重G3組成：G= G1+G2+ G3 =106.62kN 2)受力分析 最大相對(duì)垂度