艱險(xiǎn)山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

1、艱險(xiǎn)山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)中鐵大橋局設(shè)計(jì)分公司中鐵大橋局第五工程有限公司目錄頁研究背景1創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容2國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)先進(jìn)性對(duì)比3【目錄】知識(shí)產(chǎn)權(quán)及他人評(píng)價(jià)4應(yīng)用推廣和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益5推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步和提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力6研 究 背 景1目錄頁1、項(xiàng) 目 概 況第一章 研 究 背 景本課題依托項(xiàng)目為普宣高速公路普立特大橋，普宣高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)中東西向橫12（杭州昆明瑞麗）高速公路進(jìn)入云南境內(nèi)的重要一段。普立特大橋位于云貴交界處。普立宣威普立橋項(xiàng) 目 位 置云南貴州普立側(cè)宣威側(cè)普立大峽谷1、項(xiàng) 目 概 況第一章 研 究 背 景大橋是普宣高速公路的控制性工程，橋位處地形陡

2、峭，是典型的山區(qū)橋梁，主橋跨越普立大峽谷。1、項(xiàng) 目 概 況第一章 研 究 背 景主橋?yàn)殡p塔單跨簡(jiǎn)支鋼箱加勁梁懸索橋，雙向四車道高速公路，該橋是國(guó)內(nèi)首座山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋。橋跨布置為：440+628+340+340=1028m。4406282（340）1、項(xiàng) 目 概 況第一章 研 究 背 景主跨共53個(gè)鋼箱梁節(jié)段，總重約7680t。鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段尺寸為28.5123.0。最大節(jié)段重量146t。普立側(cè)宣威側(cè)2、建 設(shè) 條 件第一章 研 究 背 景山高坡陡橋面與溝底高差400m冬季多霧大霧能見度僅20m峽谷風(fēng)大最大靜陣風(fēng)風(fēng)速49m/s3、施 工 難 點(diǎn)第一章 研 究 背 景普立特大橋是國(guó)內(nèi)首座修

3、建于山區(qū)的鋼箱加勁梁懸索橋，其主要施工難點(diǎn)如下：1、山區(qū)地形標(biāo)高變化大，場(chǎng)地狹窄，鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放難度大。2、峽谷高差大，先導(dǎo)索安裝困難。3、陣風(fēng)風(fēng)速大，貓道抗風(fēng)要求高。4、大跨度纜索吊線型控制、牽引和錨碇系統(tǒng)設(shè)置難度大。5、主塔內(nèi)地形陡峭，鋼箱梁起吊場(chǎng)地設(shè)置困難。6、主跨橋面與峽谷高差變化大，鋼箱梁吊裝難度大，風(fēng)險(xiǎn)高。4、研究目的及意義第一章 研 究 背 景針對(duì)項(xiàng)目的特點(diǎn)及難點(diǎn)，重點(diǎn)開展了以下科研課題研究：山區(qū)地形鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放技術(shù)研究；V形峽谷先導(dǎo)索安裝技術(shù)研究；貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性研究；大跨度纜索吊施工技術(shù)研究；艱險(xiǎn)山區(qū)鋼箱梁起吊平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式研究；艱險(xiǎn)山區(qū)鋼箱加勁梁架設(shè)技術(shù)研究。

4、創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容2目錄頁1、創(chuàng)新點(diǎn)一第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)一：山區(qū)地形鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放技術(shù)研究（1）鋼箱梁無法整節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)研究確定采取化整為零的制造方案，板單元工廠制造，陸運(yùn)至橋位后，現(xiàn)場(chǎng)按6+1胎架組拼成形，有效解決了大型鋼箱梁無法整節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)的難題。12m2.4m板單元工廠制造第一輪節(jié)段預(yù)拼裝汽車運(yùn)輸1、創(chuàng)新點(diǎn)一第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)一：山區(qū)地形鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放技術(shù)研究（2）采用輪胎式運(yùn)梁車和可拆裝式胎架，降低了鋼梁運(yùn)輸通道對(duì)場(chǎng)地條件的要求，解決了大噸位起吊能力的問題。1、創(chuàng)新點(diǎn)一第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)一：山區(qū)地形鋼箱梁制造、

5、運(yùn)輸、存放技術(shù)研究（3）針對(duì)山區(qū)地形場(chǎng)地狹小，提出了優(yōu)先施工邊跨引橋，采取橋上存梁的思路，降低了對(duì)施工場(chǎng)地的要求。1、創(chuàng)新點(diǎn)一第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)一：山區(qū)地形鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放技術(shù)研究實(shí)施效果良好： 橋上拼裝和合龍過程中未出現(xiàn)配鉆和洗孔等現(xiàn)象，確保了現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)順利進(jìn)行，鋼梁拼裝拱度線形滿足要求。 利用引橋存梁25片，占全橋鋼梁數(shù)量的47%，確保了鋼梁吊裝過程中工序的順利銜接，完全滿足施工進(jìn)度要求。第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容2、創(chuàng)新點(diǎn)二創(chuàng)新點(diǎn)二：火箭拋索法安裝導(dǎo)索先導(dǎo)索拋送器材主要有：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、牽引鋼絲繩、緩沖繩、先導(dǎo)索、發(fā)射架等組成。先導(dǎo)索前端接緩沖繩（長(zhǎng)11m，目的：防止

6、先導(dǎo)索被瞬間沖擊破斷），然后再接牽引鋼絲繩（長(zhǎng)6m，目的：防止被火箭噴射火焰燒斷）。鋼絲繩緩沖繩先導(dǎo)索第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容2、創(chuàng)新點(diǎn)二創(chuàng)新點(diǎn)二：火箭拋索法安裝導(dǎo)索普立特大橋于2014年1月11日成功實(shí)施火箭拋索法架設(shè)先導(dǎo)索，拋索距離約1100m，整個(gè)施工過程僅5秒。本橋是云南省和大橋局首次實(shí)施火箭拋擲法安裝先導(dǎo)索，為后續(xù)項(xiàng)目實(shí)施提供借鑒。中央電視臺(tái)進(jìn)行了視頻報(bào)道。第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容3、創(chuàng)新點(diǎn)三創(chuàng)新點(diǎn)三：貓道抗風(fēng)計(jì)算程序研發(fā) 國(guó)內(nèi)外針對(duì)懸索橋主體結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能有大量研究并有相關(guān)理論公式，但關(guān)于貓道這種施工結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能尚未進(jìn)行深入研究。 橋位處于峽谷地形，陣風(fēng)風(fēng)速大，因此有必要

7、對(duì)貓道的橫向抗風(fēng)性能進(jìn)行分析。3、創(chuàng)新點(diǎn)三第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)三：貓道抗風(fēng)計(jì)算程序研發(fā)貓道結(jié)構(gòu)一般采用Mathcad數(shù)值軟件計(jì)算： 1、單根主索采用分段懸鏈線進(jìn)行計(jì)算； 2、可考慮豎向荷載和溫度的影響； 3、無法進(jìn)行橫向靜風(fēng)作用分析； 4、無法進(jìn)行貓道抗風(fēng)動(dòng)力特性分析；懸鏈線計(jì)算公式*第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容3、創(chuàng)新點(diǎn)三創(chuàng)新點(diǎn)三：貓道抗風(fēng)計(jì)算程序研發(fā)考慮貓道結(jié)構(gòu)在豎向荷載下的幾何非線性和靜風(fēng)荷載非線性的雙重影響，因而只有進(jìn)行風(fēng)荷載的全過程分析才能獲得結(jié)構(gòu)真實(shí)的靜力失穩(wěn)風(fēng)速，對(duì)ANSYS軟件進(jìn)行二次開發(fā)，編寫了橫向風(fēng)作用下貓道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計(jì)算程序。計(jì)算流程圖*第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相

8、關(guān)技術(shù)內(nèi)容3、創(chuàng)新點(diǎn)三創(chuàng)新點(diǎn)三：貓道抗風(fēng)計(jì)算程序研發(fā)取得效果：通過計(jì)算得出貓道結(jié)構(gòu)的最大橫向抵抗風(fēng)速、自振周期和振型圖。4、創(chuàng)新點(diǎn)四第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)四：大跨度纜索吊施工技術(shù)纜索吊跨徑布置為157.6+628+158.8m，鉤下吊重200t，其主跨跨度居國(guó)內(nèi)前列。4、創(chuàng)新點(diǎn)四第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)四：大跨度纜索吊施工技術(shù)（1）運(yùn)用纜索吊主索、牽引索、起重索垂直錨固技術(shù)，將其錨固于主體結(jié)構(gòu)散索鞍支墩上，節(jié)約四個(gè)1500t級(jí)錨碇結(jié)構(gòu)。 4、創(chuàng)新點(diǎn)四第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)四：大跨度纜索吊施工技術(shù)（2）提出主索索鞍傾斜設(shè)置技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了邊跨主索水平變角度功能，避免

9、在索鞍上設(shè)置水平轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 4、創(chuàng)新點(diǎn)四第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)四：大跨度纜索吊施工技術(shù)（3）首創(chuàng)雙摩擦卷揚(yáng)機(jī)無極循環(huán)牽引技術(shù)，其牽引速度為傳統(tǒng)方法的兩倍，大幅縮短吊裝時(shí)間。 5、創(chuàng)新點(diǎn)五第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)五：斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)橋位處主塔橫梁與地面高差達(dá)85m，常規(guī)落地式支架工程量大，既有道路無法到達(dá)主跨內(nèi)，平臺(tái)安裝和拆除困難 。5、創(chuàng)新點(diǎn)五第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)五：斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)首創(chuàng)斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)， 變底部支撐為上部斜拉。 5、創(chuàng)新點(diǎn)五第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)五：斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)的

10、主要施工步驟如下：1、安裝墩旁三角架，首節(jié)段鋼梁旋轉(zhuǎn)90，斜拉吊裝法過主塔后，旋轉(zhuǎn)、下放至三角架上支撐且鎖定。5、創(chuàng)新點(diǎn)五第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)五：斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)的主要施工步驟如下：2、繼續(xù)吊裝第二節(jié)段鋼梁，將其與第一節(jié)段鋼梁連接，張拉斜拉索，形成鋼梁運(yùn)輸至主跨側(cè)通道-墩旁架梁平臺(tái)。5、創(chuàng)新點(diǎn)五第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)五：斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)取得效果：采用斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)，利用主體鋼箱梁形成起吊平臺(tái)，大幅降低施工結(jié)構(gòu)工程量（節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)500t），通過利用后期施工的纜索吊進(jìn)行平臺(tái)施工，降低了墩旁平臺(tái)的設(shè)備投入和施工難度。6、

11、創(chuàng)新點(diǎn)六第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)六：首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法目前國(guó)內(nèi)山區(qū)懸索橋均采用鋼桁梁和砼加勁梁的結(jié)構(gòu)形式，以解決大噸位塊段整體運(yùn)輸條件要求高和施工場(chǎng)地狹小的問題。常規(guī)施工方法：為避開吊桿的影響，在主纜外側(cè)設(shè)置纜索吊，纜索吊從主跨直接起吊，然后運(yùn)輸至安裝位置。6、創(chuàng)新點(diǎn)六第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)六：首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法普立橋是國(guó)內(nèi)首座鋼箱梁加勁梁懸索橋。面臨問題：艱險(xiǎn)山區(qū)環(huán)境，當(dāng)橋位處地形陡峭，主跨無法設(shè)置地面運(yùn)輸通道，無法垂直起吊，傳統(tǒng)方法無法實(shí)施。6、創(chuàng)新點(diǎn)六第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)六：首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法經(jīng)反復(fù)研究，提出了“纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法”，并研制

12、了纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)吊具。6、創(chuàng)新點(diǎn)六第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)六：首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法主要思路：合理安排施工工序，為便于鋼梁通過主塔及吊索，在引橋橋面將主梁90旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向后，先利用臺(tái)車將鋼箱梁節(jié)段運(yùn)輸至主跨側(cè)起始平臺(tái)上，纜索吊起吊運(yùn)輸至安裝位置，旋轉(zhuǎn)后下放、安裝。6、創(chuàng)新點(diǎn)六第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)六：首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法優(yōu)點(diǎn)：1、無需在主塔內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼梁起吊平臺(tái)，降低了對(duì)施工場(chǎng)地的要求。 2、纜索吊沿橋中線布置，索鞍直接布置在主塔上橫梁上，無需加大主塔寬度，扁擔(dān)結(jié)構(gòu)小。6、創(chuàng)新點(diǎn)六第二章 創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)六：首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法普立橋于2014年11月24日吊裝

13、首片鋼箱梁，2015年1月9日成功合龍。國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)先進(jìn)性對(duì)比3目錄頁第三章 國(guó)內(nèi)外同類 技術(shù)先進(jìn)性對(duì)比國(guó)內(nèi)首座山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋相比于山區(qū)鋼桁梁懸索橋，其工程造價(jià)節(jié)約2736萬，工期節(jié)約2個(gè)月。第三章 國(guó)內(nèi)外同類 技術(shù)先進(jìn)性對(duì)比普立特大橋形成的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）形成了山區(qū)地形鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放成套技術(shù)；（2）成功應(yīng)用火箭拋索法安裝導(dǎo)索技術(shù)；（3）編寫了貓道抗風(fēng)計(jì)算程序；（4）形成了大跨度纜索吊施工技術(shù)；（5）首次應(yīng)用斜拉吊掛式墩旁架梁平臺(tái)技術(shù)；（6）首創(chuàng)纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法上述六項(xiàng)內(nèi)容是普立特大橋建造技術(shù)的核心，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋的施工開創(chuàng)了先河。目錄頁知識(shí)產(chǎn)權(quán)及

14、他人評(píng)價(jià)4第四章 知識(shí)產(chǎn)權(quán)及他人評(píng)價(jià)申請(qǐng)國(guó)內(nèi)發(fā)明專利兩項(xiàng)，實(shí)用新型專利一項(xiàng)：（1）一種通過纜索吊吊裝施工主梁節(jié)段的方法 申請(qǐng)?zhí)枺?01510025192.6（發(fā)明）（2）一種柔性墩旁架梁平臺(tái)及其施工方法 申請(qǐng)?zhí)枺?201510257290.2（發(fā)明）（3）一種設(shè)置有纜索吊的懸索橋 申請(qǐng)?zhí)枺?01520034017.9（實(shí)用新型）1、知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán)第四章 知識(shí)產(chǎn)權(quán)及他人評(píng)價(jià) 普立橋開創(chuàng)了山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋施工的先河，其施工技術(shù)已步入世界先進(jìn)行列，應(yīng)大力推廣。 項(xiàng)目得到了交通運(yùn)輸部總工程師周海濤及云南省交通廳主要領(lǐng)導(dǎo)的首肯。 2、他 人 評(píng) 價(jià)應(yīng)用推廣和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益5目錄頁第五章 應(yīng)用推廣和 經(jīng)

15、濟(jì)社會(huì)效益1、應(yīng) 用 推 廣貓道抗風(fēng)計(jì)算程序已先后應(yīng)用于鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋、廟嘴長(zhǎng)江大橋的貓道和成貴鐵路鴨池河橋人行吊橋的抗風(fēng)計(jì)算。纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法已先后應(yīng)用于鐵二院麗香鐵路金沙江鐵路懸索橋和大橋院華麗高速公路金安金沙江大橋的施工方案設(shè)計(jì)中。第五章 推廣應(yīng)用及 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益1、應(yīng) 用 推 廣麗香鐵路金沙江鐵路懸索橋僅主跨跨中可設(shè)置鋼梁起吊平臺(tái)，塔頂寬度受限，纜索吊只能布置在主纜內(nèi)側(cè)，主梁施工采用“纜索吊機(jī)旋轉(zhuǎn)架梁法”成為最佳選擇。第五章 推廣應(yīng)用及 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益鋼梁拼裝/起吊平臺(tái)1、應(yīng) 用 推 廣2、經(jīng) 濟(jì) 社 會(huì) 效 益“艱險(xiǎn)山區(qū)鋼箱加勁梁懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)”的成功實(shí)施，從技術(shù)上保證了普立特大橋施工安全、優(yōu)質(zhì)、快速的施工目標(biāo)，創(chuàng)新了多項(xiàng)施工新技術(shù)，取得了約3000萬元的經(jīng)濟(jì)效益。第五章 推廣應(yīng)用及 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益2、經(jīng) 濟(jì) 社 會(huì) 效 益大橋施工過程中，先后在中央電視臺(tái)、云南省電視臺(tái)等多家媒體和報(bào)紙上報(bào)道。交通部總工程師、云南省交通廳副廳長(zhǎng)、鄭諧連院士、云南片區(qū)八家在建項(xiàng)目業(yè)主參加鋼箱梁施工評(píng)審會(huì)， 取得了積極的社會(huì)影響。第五章 推廣應(yīng)用及 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步和提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的作用6目錄頁“山區(qū)地形鋼箱梁制造、運(yùn)輸、存放技術(shù)”、“火箭拋索法安裝導(dǎo)索”和“大跨度纜索吊施工技術(shù)”是對(duì)現(xiàn)有施工技術(shù)的