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：武橋重工集團建設股份有限公司二O一一年四月十一日長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個主拱肋，每兩片主桁架由平聯(lián)連接形成一個主拱肋。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，由機動車道、非機動車道、人行道、分隔帶組成。主橋全橋鋼結構總重約3886T，主體結構鋼材采用Q345D鋼。二、鋼結構安裝方案

2、總體思路長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邊現場拼裝焊接，再對稱向跨中頂推，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;但在施工過程中可能會對杭寧高速此橋跨越范圍內的護坡、防護網、隔離帶、路肩進行拆除或加固、占用。頂推關鍵時段可能采用臨時中斷行車。三、頂推方案擬投入本項目的機具設備表擬投入本項目的機具設備表序號設備名稱單位數量備注1240t汽車吊臺12150t汽車吊臺1350t汽車吊臺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手動液壓千斤頂臺4816-32t螺旋千斤頂臺8935噸震動錘臺1105T手動葫蘆臺411電焊機臺1612全站儀臺113水平儀臺114限位導向裝置套815托梁根816連接系結構件噸17起頂支墩塊8四、頂推方案臨時結構工程量頂推方案臨時結構工程數量表名稱單位數量備注600×12螺紋管管噸鋼管樁基礎300T滾輪小車個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了半跨80m，整個布

4、置圖沿跨中對稱布置。六、頂推施工方案的施工步驟：1、主橋下杭寧高速公路兩側的河道采用土方填平，碾壓密實，作為現場施工場地;2、采用液壓振動錘插打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，每一根鋼管樁的長度約38m，在杭寧高速公路邊緣外側的支撐點上加強鋼管樁，每一個支撐點上布置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40mm厚的鋼板，作為跨中合攏時鋼管支撐點的分配板，以分散支撐點的荷載，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I60的工字鋼腹板兩側各加一塊14mm的縱向鋼板做加強肋板，并與上下翼緣板焊接，在工字鋼縱向每隔2m加設一塊橫隔板;5、在杭寧高速兩側現場拼裝半跨80m的鋼桁拱橋結構體系，拼裝的先后順序為先橋面系后鋼桁架拱結構。從邊跨逐節(jié)段向跨中推進，直至半

6、跨結構拼裝全部結束，相關的高強螺栓和焊接全部完成，整個半跨鋼桁結構體系形成一個整體（不拼裝橋面系以下拱腳鋼桁結構）;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，托梁長83m，挑出系桿3m當導梁使用。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，減小頂推過程的變形;7、在四個托梁之下安裝滾輪小車，每隔5m設置一個滾輪小車。滾輪小車設在中橫梁和系梁交接點處，在離跨中19m的位置再加設2個滾輪小車，由于頂推到最大懸挑位置19m的時候，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;8、在邊跨端頭的系桿處各焊接一個40mm厚度臨時連接鋼板以及一個吊耳，以便與油頂相接;9、邊跨端頭系桿處采用4臺40T油頂（行程2m）同時向前頂推整個已拼裝完畢的半跨結構體系，在頂推過程中跟蹤觀測滑道的變形，懸挑最前端的撓度以及結構體系軸線的偏位，以便及時進行調整和修正;10、兩側頂推到位，托梁搭在中央分隔帶上的鋼管支架上后，開始合攏前的準備工作;11、兩側半跨結構的軸線和標高的調整，以及預抬量的設置，預抬量按3cm考慮，當調整達到合攏的精度要求后開始合攏，高強螺栓的對孔、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、結構體系;13、支座安裝及灌漿;14、臨時結構的拆除;七、施工方案的推演過程1、樁基、支架及滑道搭設，如下示意圖:2、80m半跨結構拼裝，拼裝完畢后結構體系示意圖如下：3、頂推過程，示意圖如下：4、懸挑19M最危險工況，示意圖如下：5、懸挑19M前端托梁搭在支撐點上，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、臨時結構的拆除，示意圖如下：八、頂推方案受力分析結果匯總兩個最危險工況受力匯總表工況最大組合應力（Mpa）懸臂端最大撓度（mm）最大支反力（T）懸挑1

9、9M最危險工況懸挑19M端部剛好搭在中央分隔帶支撐架上工況190其最大組合應力值為，小于材料的允許應力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，在受壓過程中不會產生失穩(wěn)。拼裝過程中，吊桿最大軸向壓力為噸，吊桿最大長度為：，吊桿最大壓應力為：pa，最大壓應力pa小于允許應力=150MPa，應力滿足要求，不會產生失穩(wěn)。九、頂推方案安全注意事項1、所有液壓頂升設備必須經過檢查、檢驗，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)必須白天進行，頂推過程對中心支點受力進行詳細觀察、觀測；5、本工程對周邊環(huán)境無污染，無其他不良影響。十、結論及建議通過采用大型有限元軟件MIDAS 2006對整個半跨結構頂推的三維受力仿真模擬分析，以計算結果來分析，此頂推方案能滿足受力要求，其最大組合應力值為152.4Mpa，小于材料的允許應力200Mpa，最危險工況的最大撓度為，最大支反力為323噸，對頂推方案上存在的不足提出以下幾點建議：、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結構用鋼量比較大，約2077噸，整個頂推方案成本比較高，初步估算比正常安裝費用多1800萬;、通過頂推受力的分析可知，由于鋼結構自重較大，橋面系

11、寬度較大，橫向變形加大，主拱有向內變形趨勢，建議在兩內側主桁架之間加兩道桁架風撐，增加橫向的穩(wěn)定性和變形，對其結構的受力比較好和穩(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，對吊機的起吊能力要求較高，建議將中橫梁和端橫梁進行分塊處理，減小起吊重量并且能夠在施工過程設橫向的預拱度，有利于成橋后的橋面的坡度和線形;、頂推在最危險工況（懸挑19M）時，懸挑根部支點的支反力比較大，約323噸，按的偏載系數考慮，懸挑根部每個支點的樁基的承載能力必須不小于420T，前排支點需用多根鋼管來共同承擔這些荷載。頂推方案對前排支點鋼管樁的要求比較，而且樁的沉降量

12、對整個頂推方案的影響比較大，建議增大懸挑根部支點的承載安全系數；、由于橋梁凈空高度只有，根據設計規(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、頂推方案受力計算書附件（見后）頂推方案受力計算書一、模型介紹長興縣中央大道主橋是三跨連續(xù)中承式鋼桁拱橋，頂推方案全過程的受力分析采用MIDAS 2006大型有限元軟件進行三維仿真分析，所有桿件采用梁單元，截面采用實際截面尺寸，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單元，全橋的三維模型示意圖如下:三維模型示意圖計算中采用半跨三維模型，取杭寧高

13、速左側80m半跨結構進行計算、分析，左側最大懸挑19M，由于右側頂推的工況沒有左側頂推工況危險，所以就只以左側半跨結構進行受力分析。二、MIDAS驗算模型計算結果本模型的驗算采用MIDAS 2006大型有限元程序計算。下面是最危險的2種工況的最大組合應力、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)定性的分析結果。（1）懸挑19M最危險工況分析結果、組合應力結果示意圖如下：組合應力結果示意圖桿件最大應力為：，最小應力為：-86Mpa ;最大應力，小于材料允許應力=200MPa，應力滿足要求。、最大懸臂端撓度結果示意圖如下：懸臂端撓度結果示意圖懸臂端最大撓度值為：。、最大支反力結果

14、示意圖如下：最大支反力結果示意圖頂推過程中，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果、組合應力結果示意圖如下：組合應力結果示意圖桿件最大應力為：，最小應力為：-115Mpa ;最大應力，小于材料允許應力=200MPa，應力滿足要求。、最大懸臂端撓度結果示意圖如下：最大懸臂撓度結果示意圖懸臂端最大撓度值為：。、最大支反力結果示意圖如下：最大支反力結果示意圖懸臂根部支反力最大值為：190噸。兩個最危險工況受力匯總表工況最大組合應力（Mpa）最大懸臂撓度（mm）最大支反力（T）懸挑19M最危險工況懸挑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