吕山大桥主跨钢结构设计与安装

【摘 要】吕山大桥施工方案为：安装桥面系（包括下弦杆、中横梁及端横梁）、顶推至成桥位置（跨中设两临时墩，间距34m）、吊机过桥、拱圈过桥、安装拱圈、安装风撑、安装吊杆并张拉、施工桥面现浇层及桥面铺装、附属设施。

【关键词】桥梁设计施工环境保护

0前 言

本施工组织设计编制范围为吕山大桥主桥钢结构“格构”式桥面系吊装、拱肋吊装以及吊杆的安装与张拉。即吕山大桥K6+405.204-K6+476.964，钢管混凝土系杆拱桥的吊装与张拉。

一 工程概况

1、孔跨布置为：6×30m预应力混凝土组合箱梁+71.76m下承式钢管混凝土拱桥+6×30m预应力混凝土组合箱梁，桥梁总长439.16m。

2、桥梁纵坡：前后均采用3.2％，主桥位于R＝3200m的竖曲线上。桥面横坡：人字坡2％。

3、吕山大桥主桥上部采用71.76m下承式钢管混凝土系杆拱结构，计算跨径为70m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5。拱肋断面形式为矩形，横向设置两片拱肋。拱肋高度为1.4米，宽0.85米，管壁厚20mm，钢材采用Q345C钢，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。拱肋间设置两道K型风撑，风撑直杆采用Φ90cmδ=16mm的钢管，斜杆采用Φ60cmδ=16mm的钢管，管内不灌注混凝土。

系梁为钢结构，采用箱型截面，采用Q345C钢，截面尺寸为高1.8m，宽0.85m。

全桥共设27道横梁，其中有2道端横梁，25道中横梁。端横梁采用单箱双室截面宽度为3.3m，中横梁为工字型截面顶、底板宽度均为0.5m，均采用Q345C钢，高度为1.3～1.542m。

吊杆布置采用可换式吊杆，纵桥向间距为5米，横桥向吊杆中心距为24.85m。吊杆为工厂生产，现场安装，由强度为1670MPa的高强度镀锌钢丝外包双层PE套制成，边吊杆采用121Φ7，安全系数为8.0，中吊杆采用73Φ7，安全系数为6.0。锚具采用冷铸锚，吊杆与拱肋、系梁采用锚箱连接方案。

桥面板采用吊模现浇，与横梁通过栓钉连接，形成钢砼组合梁。桥面板采用C50微膨胀砼，厚度为15cm，横梁处桥面板厚度为25cm。

二 设计标准

1）道路等级：一级公路。

2）设计荷载：公路―Ⅰ级。

3）桥梁宽度：

引桥：2X[0.5m(护栏)+净10.75m+0.50m(护栏)]。

主桥：1.0m系梁+0.5m护栏+10.75m行车道+0.5m护栏+0.5m

中间带+0.5m护栏+10.75m行车道+0.5m护栏+1.0m系梁

4）航道设计标准：

等级为Ⅲ级，最高通航水位2.63m（1985国家高程），

净高7.0m，净宽60m。

5）地震动峰值加速度：0.05g。

三 施工方案

（1）质量目标：工程质量符合国家、部颁有关标准、规范和设计文件要求；工程建设符合国家规划、环保及水土保持、节能和新技术应用等要求。竣工文件做到真实可靠、规范齐全，一次交验合格；

（2）安全目标：无工伤死亡事故，无重大机械事故，无结构跨塌事故，无重大交通事故，无火灾事故，杜绝重伤事故，减少轻伤事故，年负伤率小于5‰；

（3）成本目标：加强责任成本管理，将成本严格控制在合同价内。强化科学管理，积极采用新工艺、新技术，做好人力、物力、财力的合理调度和平衡，抓效益、降消耗；

（4） 环保目标：污水达标排放，降低噪声和扬尘，减少废物和降低资源消耗，泥渣、垃圾和施工废物定点弃置，实现环境保护保持零投诉；

（5）文明施工目标：整齐、整洁、有序、有效，争创“文明施工工地”。

3．1施工现场平面布置图

3．2施工方案简述

根据现场实际情况，结合类似工程施工经验，经过初步计算，拟在河中插打二排临时墩，在7#墩至9墩引桥42米范围内，两侧分别用钢管桩加宽0.925米（引桥宽24米，钢桥桥面系宽25.85米），在加宽段拼装“格构”式桥面系，逐段将“格构”式桥面系由7#墩顶推到6#墩，搭设斜坡及临时桥面铺装，安装钢箱拱、吊杆，整体落梁完成该桥主跨钢结构施工。

具体施工步骤如下：

1、插打水中临时支墩，加设平连系，布设墩顶滚轮小车及千斤顶。（防撞墩、导向墩同时施工，过程安装临时警示灯，确保施工全过程通航安全。）

2、插打岸上临时支墩，加设平连系，布设滑道。(将临时支墩与混凝土梁牢固连接，增强稳定性。)

3、布设马凳，拼装45米长“格构式”桥面系，焊接完成后进行第一次顶推。

4、拼装剩余的30米桥面系，焊接完成后进行第二次顶推，顶推到位后整体落梁。

5、搭设斜坡及临时桥面铺装，安装钢箱拱。

6、安装吊杆，进行张拉。（拱肋灌注混凝土后进行。）

四 施工准备

1水中临时支墩施工

1.1、水中临时支墩布置图：

1.2、水中临时支墩施工由水上打桩船实施，打桩采用导杆式柴油打桩锤，型号为DD25。李家巷侧水中临时支墩采用直径为559mm的螺旋管，林城侧水中临时支墩采用直径为426mm的螺旋管。打桩过程控制贯入度，要求土壤液化阶段结束后单桩承载力不小于50吨。

2、相邻钢管桩中心间距1.5米，钢管桩之间用[20槽钢进行连接，形成框架式结构，增强稳定性。

钢管桩连接方式如下图：

3、考虑现场实际情况，河道水运繁忙，施工过程不能封闭河道，为保证安全，打桩期间，需实行交通管制4天，并请相关部门协调通航秩序。具体方案按照《吕册大桥跨航道交通组织方案》实施。

五 梁段划分

制造单位提供的实际梁段划分图如下：

立面图：

1.1梁段吊装

1）吊装顺序：端横梁-拱脚（拱梁结合段）-系梁-中横梁

2）梁段吊装前，先将路线中心线放出，同时在两侧滑道上将系梁中心线用墨线弹出。吊装时，先将端横梁就位，端横梁就位控制前后端轴线及底板四角高程。

3）吊装两侧拱脚段

拱脚段吊装底板对正端横梁，调整前后端轴线，然后测量底板四角高程，要求同端横梁。

如图所示，控制a、b、a’、b’四点相对高差不超过2mm，e、f、e’、f’ 四点相对高差不超过2mm，控制e、f（e’、f’）与a、b（a’、b’）相对高差符合设计线型，偏差小于2mm。待拱脚段吊装完成后，测量oo’、pp’长度，实际为25米，要求偏差小于5mm，且只能为正偏差。

3）吊装中横梁时，以左右腹板与系梁对正为原则，同时控制轴线偏差，使中横梁与左右系梁对接焊缝宽度一致。

4）依次吊装各系梁、中横梁，控制方法如上。

六 吊杆的安装及张拉

6.1吊杆安装

①安装工艺流程

吊杆的安装工艺流程为：吊杆锚箱清理吊杆锚具检查实测各吊点标高值吊杆运输至现场并松展开吊点垂直提吊就位按加载程序张拉吊杆，调整标高锚具封闭并作防护处理。

②安装前的检查工作

安装前需要检查吊杆的外观质量，特别是检查锚具是否有易松脱的部件，螺纹是否有损伤，锚杯或钢护筒是否受到损坏，PE层是否有损坏现象等。另外，检查吊杆编号是否正确无误，并与吊杆质量资料对照，检查两者是否一致。

③安装顺序

由于吊杆重量较轻，安装顺序不作严格要求。

④安装方法

长吊杆安装：为了方便安装，加工一个带吊环的锚杆，锚杆旋入吊杆锚头顶部锚杯中，提升吊杆时吊点钢丝绳捆绑于吊环上，吊杆提升至吊点下侧时，使用另外一根较短的钢丝绳穿过吊杆孔置换提升钢丝绳，吊杆锚固螺母穿过置换钢丝绳上，并将吊杆锚具提升穿过吊杆孔旋上螺母定位锚固。

短吊杆的安装：短吊杆在安装位置松展之后，直接提升起来，然后将吊杆下端锚具穿过吊杆孔，并对上端锚具进行锚固。

吊杆安装定位之后，需要对吊杆孔进行防护处理，填充油脂或其它防腐产品，并将吊杆孔加盖封闭。

⑤安装时应注意的问题

安装工程中应注意的问题：⑴注意保护吊杆防护层，吊杆不能小半径弯折，也不能随意拖拉架设。⑵架设吊杆时，上端锚具的调节螺母调至锚杯的中间，以便于安装之后仍然能够上下调整标高。⑶测量人员在进行标高观测时，注意比较上下游同一编号的两根吊杆高差值，以便于调整两侧吊杆至相同的高程。

6．2吊杆张拉

吊杆按照设计加载程序分阶段张拉，张拉力大小及标高调整根据设计要求进行。

钢管拱吊杆张拉程序为：待钢管拱系梁、端横梁和中横梁组成稳定平面梁格结构，拱肋拼装好并泵送灌完拱肋内砼后，进行吊杆第一次张拉，本次张拉分两个循环，第一个循环从1号吊杆开始张拉，于6号吊杆结束，张拉力为2/3初张力，第二个循环从拱顶开始张拉，即从6号吊杆开始张拉，于1号吊杆结束，张拉力为全部初张力；桥面板浇筑结束后第二次张拉；现浇桥面铺装和栏杆等附属部分后进行第三次张拉，使吊杆索力达到设计优化索力。吊杆张拉要求对称均匀进行。

吊杆张拉索力的控制应以设计计算时需要的索力大小进行控制，同时注意观测标高的变化情况。吊杆张拉结束后进行防腐、安装保护罩。

七 环境保护措施

7.1环境保护的组织机构

成立环保领导小组，项目经理是环保工作第一负责人，并配专职环保管理人员一人。项目经理部、施工队实行分级管理，检查、监督各项环保工作的落实。

7.2环境保证措施

1、污水、废油

废水经处理达到排放标准后才能排放；经常对机械设备进行维修、保养，对漏油的设备，修好后才能继续施工，废油进行回收后统一存放，统一处理。

2、废物、垃圾

施工和生活中的废物和垃圾分类集中放置，并及时处理或运至监理工程师和环保部门都同意的地点堆放。若废弃物有毒，在监理工程师和环保部门批准设置的永久性废弃物填埋场填埋。

3、扬尘

对易飞扬的材料，在运输过程中必须加以覆盖；及时清理施工现场，安排专人洒水，避免尘土飞扬。

5、临时施工驻地环境卫生的管理

临时驻地是施工管理人员、工作人员、工程师代表、业主代表活动的重要场所，应切实加强驻地的环境卫生管理。

生活用水应符合世界卫生组织对饮用水的要求。

化粪池及水处理系统应经适当的设计，污水净化池中的污泥应予定期清除。

生活和固体垃圾要求固定的弃置场地，并设置定期处理的垃圾箱。

工程实施期间，提供必要的急救和医药服务。

适当的防火和消防措施。

绿化生活区使之无土地。

汽车运输：施工车辆，材料运输车辆尽可能避开当地运输高峰期，派专职安全员到运输线路指挥疏散。

油料、拌和场的设置应远离居民区和职工生活区。

6、施工后期的场地恢复措施

工程竣工后，及时拆除施工临时设施，做到“工完料净，场地清”，将工地和四周环境及时清理干净。以便整治规划场地，恢复临时占用土地。

注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开