1、跨江大桥钢梁双悬臂合龙工程专项施工组织设计方案编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编制单位： 编 制: 审 核： 批 准： 二XX年X月目录一、工程概况31、 桥位32、技术标准33、主桥孔跨布置3二、合龙总体布置4三、合龙计算51、计算依据52、 计算假定53、 计算参数64、合龙计算结果84.1 192m跨合龙前工况（5/9墩侧已含有合龙段的自重）84.1.1北岸192m跨合龙方案84.1.3南岸192m跨合龙10四、合龙措施141、192m跨合龙措施142、中跨跨中合龙措施15中跨跨中合龙的特点15合龙方案16跨中合龙前的准备工作17桁拱合龙18系杆合龙22、0 一、工程概况1、 桥位xxXX大桥工程位于既有xxXX大桥上游约20的XX桥位，已经建成的xxXX三桥位于本桥位下游1.55。本桥是xx高速铁路及规划中xx铁路于xx跨越XX的越江通道，同时应xx市政府的要求搭载xx市的双线地铁。2、技术标准xx高速铁路双线：旅客列车设计行车速度300/h，设计荷载为ZK活载。xxI级干线：客货共线，客运列车设计行车速度200/h，设计荷载为中活载。xx地铁：行车速度80km/h，设计荷载为B型车辆活载。3、主桥孔跨布置xxXX大桥范围全长9273.237m，主桥钢梁由北向南的孔跨布置为： 2联（84+84）m连续钢桁梁+（108+192+336+336+3、192+108）m六跨连续钢桁拱主桥。全桥钢梁全长1615m，共128个节间。图1 全桥跨径布置二、合龙总体布置六跨连续钢桁拱主桥钢梁架设采用从两侧往跨中架设、跨中合龙的总体方案。北侧从4#墩向6#墩，南侧从10#墩向8#墩方向架设；6#、7#、8#主墩墩顶2个节间在墩旁托架上架设，其余节间钢梁均为双悬臂架设；6#、8#墩各设吊索塔架一座，7#墩设三层平索辅助架梁。六跨连续钢桁拱共设4个合龙口，南北两侧192m 边跨各一个，两孔336m主跨各一个；南北两侧192m边跨合龙口设在该跨的第8节间，两孔336m主跨合龙口均位于跨中（7#墩两侧第13个节间）。全桥4个钢梁合龙口均采用双悬臂合龙，合龙顺4、序是先两侧192m 边跨，之后再安装合龙两个336m 主跨。192m跨合龙方案见图2，336m主跨合龙方案见图3。4#0#墩两联2x84m钢梁在5#6#墩192m边跨合龙后，架梁吊机调转回4#墩，从4#墩向0#墩方向全悬臂架设，直至完成两联2x84m钢梁架设。整体桥面板采用整体或分块安装的方案，在本节间安装，横向焊缝在本节间焊接，纵向焊缝最多可滞后两个节间焊接；横梁与弦杆、纵肋与纵肋之间的连接高栓最多可滞后两个节间终拧。 图2 192m跨合龙方案图3 336m中跨合龙方案三、合龙计算1、计算依据（1）xxXX大桥主桥施工设计图和施工组织设计。（2）铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-205、05）。（3）铁路桥涵钢结构设计规范（TB10002.2-2005）。（4）铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）。（5）公路斜拉桥设计规范（JTJ 027-96）。2、 计算假定（1）采用Midas 2006软件进行计算，计算模型中钢桁杆件均按梁单元模拟；索采用只受拉索单元模拟；桥面板按梁格法进行等效模拟；（2）计算中永久支座均按刚性考虑；未考虑各支点由于地质情况引起的支点沉降；（3）计算模型中吊索塔架与主体结构铰接，并假定第一层索挂设前吊索塔架处于竖直状态；（4）计算中新安装的单元考虑其由于已安装单元转角引起的初始位移；（5）结构节点坐标采用拱度图（图号为03120-04-6103）6、的表（二）的坐标值，通过施加温度荷载来考虑杆件的伸长缩短，以反映预拱度的影响；（6）荷载组合：本安装计算主要是为了实现钢梁顺利合龙，控制施工施工过程中的变形、索力及各个支座反力。因此荷载组合按正常施工状态进行，其他非正常施工状态的验算另见相应报告。荷载组合:杆件自重+架梁吊机自重+运梁道荷载+安装平台荷载+上弦走道荷载+索力3、 计算参数（1）几何参数：主体结构及施工临时结构构件的几何参数按设计图纸取值。（2）材料参数：主体结构和吊索塔架的弹性模量为206GPa，吊索的初始弹模为195GPa。（3）荷载参数由于一些板件，如节点板、横隔板等，其重量在杆系计算模型中不易模拟，本工程通过对结构杆系模7、型自重乘上自重系数来反映。表1 自重系数计算表杆件自重系数中桁边桁平联、横联桥面板吊杆平弦部分1.341.241.001.00-桁拱部分1.341.291.001.001.06注：以上自重系数为设计图纸B版的主桥平弦部分钢料数量统计表、主桥拱桁部分钢料数量统计表中各项杆件重量与本计算模型中的对应杆件重量之比。表2 钢梁架设临时施工荷载序号作用荷载荷载值加载位置备注160t架梁吊机740kN/桁单个集中力，滞后钢梁前端一个节间加载60t架梁吊机自重:220t270t架梁吊机1100kN/桁单个集中力，滞后钢梁前端一个节间加载70t架梁吊机自重:330t3运梁道4kN/m桥面半幅加载4安装平台6.8、3kN/m在距前端4个节间范围内的下弦加载5192m跨合龙段自重中桁：447kN/桁，弯矩2682kN*m/桁边桁：409kN/桁，弯矩2454kN*m/桁集中力，5/9#墩钢梁前端包括下弦、斜杆、上弦6拱合龙段自重350kN/桁，弯矩2100kN*m/桁7#墩钢梁前端包括下弦、斜杆、上弦7上弦人行走道1.0kN/m两个边桁上弦（4）其它计算参数按相应规范取值。图4 计算模型示意4、合龙计算结果4.1 192m跨合龙前工况（5/9墩侧已含有合龙段的自重）4.1.1北岸192m跨合龙方案图5 北岸192m跨合龙方案此方案中，合龙段利用浮吊安装，4#墩上钢梁往3#墩悬臂4节间。此时的计算结果如表39、所示。表3 北岸192m跨合龙前状态计算结果计算结果前端位移(mm)反力(kN)应力（MPa)项 目上弦X上弦Z下弦X下弦Z4#墩5#墩最大应力5#墩边桁92-487-53-487725617949拉应力/171压应力/-111中桁92-487-53-4871192618640项 目上弦X上弦Z下弦X下弦Z6#墩托架立柱R1托架立柱R2最大应力6#墩边桁531881718825829238511238拉应力/58压应力/-61中桁531881718827320254311630注：上表中，x为顺桥向位移，以向7#墩中心方向为正；z为竖向位移，以向上为正；X、Z是相对于拱度图（图号为03120-10、04-6103）表（二）坐标的位移值；边桁指的是下游侧边桁；表中所述的应力为钢梁杆件名义应力，内力和应力以受拉为正，受压为负；支座反力以受压为正，受拉为负。以下同。本合龙方案采用4#、5#墩侧钢梁顶落与纵移，6#墩侧梁钢梁不动的原则。由以上位移结果，计算得到各个支座的顶落量及纵移量：4#墩：落梁633mm，5#墩：起顶103mm，钢梁整体往6#墩方向纵移74mm。4.1.3南岸192m跨合龙图6 南岸192m跨合龙方案此方案中，合龙段利用架梁吊机安装，此时的计算结果如表4所示。南岸192m跨的合龙采用10#、9#墩侧钢梁顶落与纵移，8#墩侧梁钢梁不动的原则。由以上位移结果，计算得到各个支座的顶11、落量及纵移量：10#墩：落梁676mm，9#墩：起顶110mm，钢梁整体往8#墩方向纵移61mm。表4 南岸192m跨合龙前状态计算结果计算结果前端位移(mm)反力(kN)应力（MPa)项 目上弦X上弦Z下弦X下弦Z10#墩9#墩最大应力9#墩边桁112-516-39-516258220964拉应力/182压应力/-124中桁112-516-39-516546121866项 目上弦X上弦Z下弦X下弦Z8#墩托架立柱R1托架立柱R2最大应力8#墩边桁531881718825829238511238拉应力/58压应力/-61中桁5318817188273202543116304.2 336m主拱合12、龙前工况192m跨合龙后，6、7、8#墩上钢梁继续悬臂架设，至悬臂8个节间时，挂设张拉第一层拉索。图7 主拱合龙方案第一层索张拉后，6、7、8#墩上钢梁继续悬臂架设，当6/8#墩钢梁悬臂至11个节间，7#墩钢梁每侧悬臂至10个节间时，挂设张拉第二层拉索。第二层索张拉后，6、7、8#墩上钢梁继续悬臂架设，当6/8#墩钢梁悬臂至13个节间，7#墩钢梁每侧悬臂至12个节间（第12节间的系杆及桥面板后装）时，在7#墩钢梁前端安装拱合龙段杆件，挂设张拉6、7、8#墩顶第三层索，然后通过依次补张拉7#墩第二、第三层水平索来调整合龙口竖向位移及转角，通过6/8#墩侧钢梁向7#墩纵移198mm来调整合龙口水平13、距离。当合龙口位移达到精度要求后，依次合龙下弦、上弦及斜杆。表6 施工过程中索力变化及索的安全系数工 况 索力 6/8#墩斜索索力（kN）7#墩平索索力（kN）索1前索1后索2前索2后索3前索3后平索1平索2平索3第一层索张拉74867158-13134-第二层索张拉前1102410551-15668-第二层索张拉73697055981710070-1189912861-第三层索张拉前864991481292512460-1392015639-第三层索张拉572953347651796613941143791031311229148307#墩第二层索补张拉572953347651796613914、4114379932815729137937#墩第三层索补张拉5729533476517966139411437988631513915688最大索力110241055112925124601394114379156681572915688吊索截面4x10974x12774x15174x1517高强钢丝强度1770MPa1770MPa1770MPa1770MPa破断拉力(kN/每桁)29699346044114341143索安全系数2.692.812.682.782.952.862.632.622.634.3 系杆合龙待南北主拱完成合龙后，解除6/8#墩的纵向约束和7#墩墩旁托架顶节与钢梁的连15、接，安装7#墩侧钢梁后装的一节间系杆和桥面板，此时，两主跨系杆合龙口均比理论长度短149mm，逐步释放三个主墩第三层吊索索力后，系杆合龙口张开到理论长度，合龙系杆，完成全桥合龙。四、合龙措施1、192m跨合龙措施192m跨合龙前，5/9#墩钢梁悬臂7个节间，6/8#钢梁192m跨侧悬臂7个节间，主跨侧悬臂6个节间，合龙段钢梁杆件安装于5/9#墩侧钢梁，此时梁端挠度达到最大。通过调整边跨钢梁前、后支点高差来满足合龙口挠度及转角要求。前方支点(5#、9#墩)是在垫石上摆放正式支座作为钢梁的承力支点，后方支点(4#、10#)则是在垫石基座上摆放临时支座作为钢梁的承力支点。合龙时，5#/9#墩顶钢梁顶16、升，4#/10#墩顶钢梁顶落，从而消除合龙口的转角和竖向位移差。合龙前详细测量合龙口两侧钢梁的纵横竖偏移及转角和温差、日照影响，根据测量资料认真分析研究调整方法与步骤。一般先贯通主桁中线，再调整纵向位移，再调整合龙口竖向高差。纵向调整利用4#、5#(10#、9#)墩墩顶的顶推设备，将边孔主梁整体向合龙点纵移，6#（8#）顶钢梁始终处于固结状态，以边跨迎合中跨。横移调整通过必要的横移或拖拉措施，也可采用导链在合龙点横向对拉的措施，将主梁端合龙点的位移差调整到10mm以内。钢梁合龙口两侧竖向高差调整采用中孔悬臂端加减载，载荷可利用架梁吊机前移或后退调整悬臂端挠度值来完成。边跨平弦部分先合龙下弦杆，17、再合龙上弦杆，最后合龙斜杆,接着再安装平联。利用千斤顶在上弦节点施加顶力，使得上弦节点栓孔对应，安装上弦合龙节点，进行上弦合龙。合龙杆件安装使用的冲钉直径及长度应进行严格挑选，保证冲钉尺寸误差在允许范围内。通过顶落梁及纵、横移位措施，将各主梁支点调整至设计状态。2、中跨跨中合龙措施中跨跨中合龙的特点该桥主跨跨中合龙具有下列特点：1)跨中悬臂跨度长，合龙端挠度、转角很大，合龙对位困难。2)跨中合龙前辅以吊索塔架进行钢梁悬臂安装，拱桁合龙后，吊索塔架不能拆除，吊索塔架参与主梁受力，构成“斜拉桥”的体系，受力体系比较复杂。3)桁拱合龙后欲合龙系杆，还需通过调整吊索塔架索力、顶张力、温差、加减载等措施18、来实现，体系转换过程比较复杂。4)合龙点多：钢桁拱合龙有6根弦杆、3根斜杆、3根系杆，共有12根合龙杆件，不可能同时合龙，须分步进行。5)合龙点空间坐标的变化因素多：顺桥向钢梁长度的偏差X，受温度、钢梁制造与安装的偏差及索力、钢梁实际刚度系数、梁上荷载、固定支座纵向位移等的影响。垂直方向的偏差Y，受温度、安装荷载、索力偏差及钢梁实际刚度系数的影响。钢梁中线上下游的偏差Z，受日照、索力与钢梁安装顺序、梁上临时荷载的分布、起吊荷载的影响，调整时X、Y相互影响，合龙时较难掌握。6)合龙精度要求高：合龙节点栓孔由工厂按设计图一次成孔，工地用冲钉打入，施工过程中不准扩孔。这样复杂的大型钢梁在空中实行多点19、合龙，误差要小于0.1mm，施工难度大。合龙方案钢梁合龙总的方案是，先拱后系杆。先合龙7#8#墩跨拱，再合龙6#7#墩跨拱，最后合龙系杆。第一步：通过8#墩顶吊索架索力和7#墩顶水平索的索力调整，将南主跨(7#8#墩)钢梁梁端合龙点的位移偏差调整到安装精度要求之内，先行合龙钢桁拱下弦。第二步：先利用千斤顶在上弦节点间施力，使得上弦节点栓孔对应，安装上弦拱肋节点，进行上弦合龙。 第三步：6#7#墩跨钢桁拱合龙，解除主墩墩旁托架约束。第四步：通过逐步释放索力，使得系杆节点栓孔对应，进行系杆合龙，从而完成全桥合龙。1)钢梁位移调整根据理论计算结果，192m边跨合龙以后边跨侧钢梁整体向跨中方向预偏纵移20、，以克服跨中合龙时的纵向偏差，6/8#墩墩顶布置见附图15。在跨中合龙前，仅通过调整6#、8#墩顶吊索塔架索力来调整边跨侧钢梁前端悬臂处的空间位置，使其能够主动去迎合7#墩两侧钢梁，从而达到合龙的目的。根据合龙需要，也可适当调7#墩顶水平索索力。2)合龙点的“临时锁定”结构措施借鉴以往的成功经验，在结构上采用长圆孔加圆孔合龙铰的结构措施，先合长圆孔当X方向偏差在(0，+100mm)时，均可在长圆孔内穿铰，使z方向受到约束，再调X方向合圆孔铰，抽去长圆孔铰轴使合龙节点保持铰接，让桁梁多点合龙，可实现两端弦杆的快速连结和对z向的约束。同时设置一些必要和简易的微调设施，如拉顶千斤顶和对拉临时索等。跨21、中合龙前的准备工作1)测试工作包括中线、挠度、大气和钢梁温度、钢梁应力测量。钢梁悬臂架设阶段，每拼出一个节间进行一次中线、挠度、应力测量并和电算值比较，以对钢梁架设质量进行监控，为钢梁合龙提供数据，同时绘出一昼夜内时间温度曲线，通过同步观测，测出不同温度、日照下钢梁中线、挠度变化资料，以选择适当的合龙时间。控制杆件的应力测定工作包括布置测点、测出原始初读数及各阶段的应力测定。合龙阶段要反复测量温度和日照对中线和梁端位移影响的情况，并实际丈量合龙两端间距离(并记录温度)与计算数据进行校核。2)设备准备合龙铰合龙铰是节点法合龙钢梁的关键设施，因此要求制作精细，安装时位置要求准确，必须随钢梁杆件在组22、拼场组拼后一同吊装。铰轴受力大，在施工中不允许有任何损伤。顶拉设施在制造工厂应进行组装试验，到工地后经再次试装确认合乎要求后方可上桥使用，各零部件及销轴不得有损伤。与主桁节点板相连的反力座随钢梁杆件在组拼场组拼。顶拉设施安装需注意：a、下弦没有顶拉设施；b、上弦设计有顶拉设施，在合龙前需测量合龙口，根据对顶(拉)的需要确定支承座的安装方向；c、临时牵引设施牵引器、导链滑车、小千斤顶等合龙辅助工具必须详细检查，认为完好无损方可使用。桁拱合龙1)天气选择合龙前要与气象部门取得密切联系，准确掌握合龙前后的气象资料。应尽量选择良好的天气，合龙时钢梁梁体温度差最小或无温差。合龙工作开始后，应不间断地尽快23、完成。2)位移调整合龙前进行准确的测量，凡测量值与下列规定不符合者均应调整。中线测量：保证主桁平面中线差小于2mm；间距测量：两悬臂端间隔距离与设计尺寸的差为(0，+100)mm；高程测量：两悬臂端高程一致，转角相等；调整工作包括三部分：即间距(纵向)，中线(横向)，高程(竖向)。先调整横向，再调整纵向，最后调整竖向。中线(横向)调整方法：其值包括有：安装测量误差，梁体横断面变形所引起的错位，日照不匀、温度使梁体横向挠曲等。中线偏差可通过吊索索力调整和对拉导链来实现。间距(纵向)通过边跨钢梁的预偏来实现，将合龙口间距调整至(0，+100)mm。高程调整方法：调整吊索索力，使两悬臂端高程一致。324、)合龙步骤当位移调整好后，即开始正式合龙，步骤如下：两侧钢梁采用对拉，再度精调中线；打入下弦长圆孔钢销此时悬臂端间隔距离与设计尺寸的间距差为(0，+100)mm；对钢梁进行纵移微调，当合龙口尺寸与设计尺寸偏差在30mm左右甚至更小时，不需再进行纵移，等待温度变化即可，当偏差在0.5mm以内时，打入下弦圆孔钢销；利用上弦顶拉设施调整上口间隙至当偏差在0.5mm以内时，打入上弦圆孔钢销(上弦未设长圆孔，在节点外合龙)；至此，钢梁在跨中呈六点铰支状态。依次在下弦、上弦及斜杆的合龙点上打入50%冲钉、上足30%高栓，然后按照正常的顺序进行冲钉的替换、高栓初拧和终拧，同时退出钢销。当上述步骤完成后，即表25、示桁拱合龙已完成，立即将8#(6#)墩临时固定支座释放为活动支座，完成体系转换，防止产生过大的温度内力。系杆合龙当桁拱合龙完成并体系转换后，立即开始系杆合龙，通过调整吊索塔架索力、顶张力、温差、加减载等措施来调整合龙口的尺寸。在调整过程中，对合龙口位移作好实时观测，当合龙口位移符合下述条件时，立即停止索力调整：1)间距测量：两悬臂端间隔距离与设计尺寸的差为(0，+20)mm；2)高程测量：两悬臂端高程一致，转角相等。然后利用系杆对拉设施或等待温差变化来调整合龙口尺寸，当偏差在0.5mm以内时，打入系杆圆孔钢销，接着再打入50%冲钉、上足30%高栓，然后按照正常的顺序进行冲钉的替换、高栓初拧和终拧，同时退出钢销，完成系杆合龙。