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【桥梁方案】钢箱梁安装方案

来源:新闻 时间:2020-07-16 点击:

钢箱梁安装施工方案

 一、 工程 特点

 西堠门大桥涉海跨岛,区域内水深、流急、地形复杂,也是季风、台风频发地区,建设条件相当恶劣:

 (1)桥位处水面宽度约为 2000m,被老虎山分为南、北两汊,南汊宽度约为 1600m,最大水深达 95m,南汊为主航道;北汊宽约 370m,最大水深约为 70m。

 (2)桥位区以混合浪为主。西堠门水道潮流一般以不正规半日潮流为主,潮流运动形式大多为往复流。该水道流速大、且有强烈旋涡。

 (3)基岩岩性单一,册子(北锚)、老虎山(北塔)为流纹斑岩,金塘(南岸)为霏细斑岩。

 (4)大桥工程东临东海,西望大陆,位于北亚热带,属东亚季风气候区,年平均气温16.4℃,年平均降水 1442.5mm,该地区是受台风影响频繁的地区,7~9 月为台风多发期,年平均 2.56 个。同时该地区亦为较典型的季风影响区。

 西堠门大桥钢箱梁安装施工有如下特点和难点:

 (1)大桥跨度大,钢箱梁架设周期长,不可避免要穿越台风期。

 西堠门大桥梁段数量多,架设周期长,不可避免地要经历台风期主梁架设安装。西堠门大桥主跨达 1650m,是世界上首座特大跨径分体式钢箱梁悬索桥,需要架设安装的主跨梁段多达 91 段(总梁段 126 段)。大桥地处台风、强季风影响频繁的舟山群岛,气象条件复杂,风速高,梁段吊装条件极端恶劣。根据工程建设规模和工期,钢箱梁的架设周期较长,无法在一个无台风作用的期间完成,而必须穿越台风期,其风险与难度极大,这是以往悬索桥施工中所未曾遇到的,在中国乃至世界范围内均尚属首次。

 (2)主梁的起吊设备——缆载吊机,在穿越台风期施工中应满足承受强风(台风、强季风)的性能要求,而传统的设计均没有考虑结构的抗风性能,吊装自动化程度低,不仅严重影响了工期,还增大了施工风险。

 (3)跨海大桥桥位区一般存在潮流紊乱复杂、水深湍急、海床无覆盖层、海事监管难度大等特殊条件,传统的运梁船抛锚定位和动力定位方案无法有效实施。同时桥址处西堠门水道为国际航道,封、限航代价极高。

 (4)大桥北边跨锚碇侧浅水区无吊索梁段(编号 17~25#,共计 9 个梁段)和两塔区附近梁段,运梁驳船不能到达梁段安装投影位置,无法采用传统的垂直起吊工艺,需搭设支架存梁并考虑采用荡移法架设。北塔区存在超重梁段,超出缆载吊机承载能力,需采用特殊方法安装。

 19.6 12.4+6.8+12.412.796 5×18 39×18 39×18 4×18 4×18 24×18 12.414+12.8+12.43 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 108222.0 194.1 203.2 240.6 236.6 236.7 138.4 215.2 265.7 277.9 297.5 304.7 283.1 338.1 242.128.9/36 36.0 36.0 36/28.9 36/28.9 28.9/36 28.9 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 36.0 36.012.414 12.8 12.4 12.796 12.4 12.4 6.8 16.4 19.6 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0备注1、吊装重量不包括附属构件重.2、全桥梁段的总数126个,总重30379.7t.I H G F E' E D C B A4 A3 A2' A2 A1 A全桥各类梁段数量(个)梁段重量(t)梁段宽度(m)梁段长度(m)梁段类型合龙段 合龙段 合龙段南 北F A2 A A A A C A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A B A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A C A A A3 A1 EA1E" D A3 A A C A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A AA4A2" G H I 图 图 1 钢箱梁梁段划分 32 33 44 45 46 47 48 49 52 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 50 49 48 47 4645444547 48 49 51 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 2324 22 21 20 46 1918 17北 南578+1650+48550+28X18+24 24+89X18+24注:

 1.本图尺寸均以 m 计。

 2.图中1--52为梁段吊装序号。

 图 图 2 钢箱梁梁段编号 二、 安装方案确定

 1 1 、 安装方案比选

 根据桥址地形、水文环境、架设设备以及预制梁重等因素,悬索桥钢箱梁架设一般有以下几种方式:

 (1 )缆载吊机起吊作业 这是大多数钢箱梁悬索桥架梁方式,根据缆载吊机不同,又分为卷扬机式缆载吊机安装,如英国塞文桥、丹麦小带桥、日本来岛大桥、中国虎门大桥等;以及液压缆载吊机安装,如丹麦大带桥、香港青马大桥、中国虎门与润扬大桥。

 (2 )大型浮吊安装 在地形环境与设备允许的条件,可采用大型浮吊安装方案,如瑞典滨海高桥(High Coast Bridge)与丹麦大带桥部分梁段。

 (3 )缆索天线安装 受地形及安装设备限制,可采用缆索天线完成钢箱梁安装,该方法在我国的重庆鹅公岩大桥建设中运用,在沪蓉西四渡河特大桥(900m钢桁架悬索桥)主梁安装中也曾使用。

 (4 )液压提升设备连续荡移 美国的Carquinez Bridge,则借助连续提升千斤顶等特种设备,通过多次荡移,将钢箱梁从卸船位置提升至安装位置。

 在条件允许的前提下,采用大型浮吊安装,可提高安装效率,节约工期,这也是目前悬索桥钢箱梁安装的较优方法之一,缺点是费用相当高且受水域环境限制较多,同样面临船舶定位问题。

 缆索天线适用于地形复杂、不利于钢箱梁水平运输的山区河谷地带主梁安装,对于超过千米的大跨悬索桥,使用缆索天线则设备太过庞大、复杂,安拆使用都不方便、对于两跨钢箱梁悬索桥,还需要两套吊装、牵引系统,工作效率较低。

 液压提升设备连续荡移荡移距离一般不大,对于主跨达1650m的西堠门大桥,如此长度采用千斤顶连续荡移,安装周期过长,过程中如遇台风等恶劣天气则风险太大。

 2 2 、 安装方案的确定

 除少数特例外,国外大多数桥梁采用位于主缆上的缆载吊机起吊安装,国内已建成的大跨悬索桥中,亦多选用缆载吊机完成钢箱梁提升安装,这是较为成熟且经济的方案,充分利用了悬索桥主缆的自架设功能。同时缆载吊机也逐步向轻量化、自动化、可靠性较高的液压式缆载吊机发展。

 安装钢箱梁的缆载吊机,液压式与卷扬机式各有优点,其中液压式以其提升能力强、同步控制易实现等优点,在新建成几座世界级大桥中得到应用。

 西堠门大桥连续钢箱梁长度居世界前列,同时受制于海域岛礁特殊地形,以往大桥施工技术不能涵盖本工程,同时,在台风期进行钢箱梁架设,是以往悬索桥施工中所未曾遇到的施工难题,无成功经验可借鉴。无相关工法与技术标准、施工规范可参考。同时缆载吊机属特种设备,缺乏相应的技术标准和规范,故需对步履式液压缆载吊机进行认真设计与深入研究。

 国内外主要悬索桥钢箱梁安装方法表 1

 桥梁名称 跨径 安装方法 备注 塞文桥 978.6m 卷扬机式缆载吊机+钢箱梁浮运 英国 小贝尔特桥 600m 卷扬机式缆载吊机 丹麦 大贝尔特桥 1624m 液压提升式缆载吊机+浮吊 丹麦 滨海高桥 1210m 浮吊 瑞典 卡奎内兹桥 728m 连续提升千斤顶荡移 美国 来岛第三大桥 1030 卷扬机式缆载吊机+钢箱梁动力定位 日本 重庆鹅公岩大桥 600m 缆索吊安装

 广东虎门大桥 888m 卷扬机式、液压提升式缆载吊机

 厦门海沧大桥 648m 卷扬机式缆载吊机 三跨连续 香港青马大桥 1377m 液压提升式缆载吊机 英国安装 湖北西陵大桥 900m 卷扬机式缆载吊机

 湖北宜昌大桥 960m 卷扬机式缆载吊机

 江苏江阴大桥 1385m 液压提升式缆载吊机 英国设备 汕头海湾大桥 452m 卷扬机式缆载吊机

 润扬长江大桥 1490m 液压提升式缆载吊机

 根据比选与现有技术设备能力,综合考虑安全、工期与建设造价等因素,西堠门大桥钢箱梁采用液压缆载吊机安装。

 需要指出的是:因塔锚均在岸上,故塔锚附近钢箱梁安装不能用普通方法完成,其中北锚附近梁段采用航道拓宽结合支架存梁与吊机连续荡移技术安装;北塔区梁段因存在超重梁段(超过招标文件中吊机要求起吊能力),故采用特制卷扬式吊装系统安装;南塔附近梁段则采用吊机多次荡移安装。

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