大跨长联公铁两用连续钢桁梁桥钢梁安装施工工法.pdf

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1、大跨长联公铁两用连续钢桁梁桥钢梁安装施工工法1、前言1、前言随着我国高铁、高速公路建设的飞速发展，钢梁桥已成为一种趋势，安全、方便、快捷。新建铁路郑州至济南铁路郑州至濮阳段郑州黄河特大桥为新建郑州至济南铁路、河南省规划的郑新市域铁路及郑新快速路跨越黄河的共用桥梁，主桥跨黄河主河槽为 7-112m 简支钢桁梁+(112+6168+112)m 连续钢桁梁，其中主桥采用大跨长联连续钢桁梁结构，设计新颖，结构的整体性较好，采用三桁加劲弦形式。本工法是郑济铁路黄河特大桥主桥连续钢桁梁施工过程中，经过探索、总结、提高形成的。从场地布置、钢梁预拼、临时墩施工、钢梁吊装、架设、起顶、合龙等方面取形成一整套质量

2、安全管理体系，实现了大跨长联连续钢桁梁快速安全优质施工。2、工法特点2、工法特点2.1 钢梁支架、钢梁变节点进行专项设计，提出了钢梁悬拼预抬值及桥面板压重工艺，实现了长联大跨悬臂拼装线形精准控制。2.2 高栓施工采用可移动式平台，解决了高空高栓施工无作业平台的问题，保证了施工安全。2.3 钢梁合龙时采用纯温度无应力合龙工艺，利用温差完成钢梁纵移，打破了钢桁梁依靠外力合龙的传统，实现了长联大跨钢桁梁无应力精准合龙。3、适用范围3、适用范围本工法适用于公铁两用桥大跨长联连续钢桁梁安装施工，尤其适用于对施工质量、安全、工期要求严格的情况。4、工艺原理4、工艺原理本工法结合公路框架自身结构特点，采用

3、4 台 80t 龙门吊悬臂拼装架设钢梁，以 382#固定墩两侧设置墩旁托架为起点，采用两台门吊开始对称悬臂拼装架设钢桁梁，两侧则以378#、386#墩旁设置南北拼装支架为起点采用两台门吊悬臂拼装架设钢桁梁。钢梁以节间为单位架设施工，当架设至加劲弦变下弦节点时，根据钢梁吨位情况，布置 800t 千斤顶，起顶钢梁，达到设计标高后，继续悬臂拼装架设。架设至墩顶时，安装支座，起顶至设计标高，向前架设钢梁，直至合龙口，完成钢梁合龙。全桥共设置两个合龙口，先合龙北侧，再合龙南侧。图图 4.14.1 连续钢桁梁架设总体施工步骤图连续钢桁梁架设总体施工步骤图图图 4.24.2 连续钢桁梁支架结构布置图连续钢桁

4、梁支架结构布置图5 5、施工工艺流程及操作要点、施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程5.1.1 钢梁架设总体施工流程如下图：图图 5.15.1 钢梁架设总体施工流程图钢梁架设总体施工流程图5.2 施工操作要点5.2.1 钢梁支架专项设计连续钢桁梁共计设置 14 种不同类型支架，包括南岸拼装支架、北岸拼装支架、墩旁托架、临时墩 A、B、C、C1、D、E、A、B、C、C1、E，每种支架均进行专项设计，并附有相关计算书，且严格按照检查签证制度予以验收，合格后投入使用。图图 5.5.1 1 连续钢桁梁支架结构立面图连续钢桁梁支架结构立面图5.2.2 钢梁拼装挂架1）根据上下弦杆及加劲弦的结构形式

5、，主要设计几种结构形式：加劲弦挂架；下弦杆挂架；上弦杆挂架；墩顶加劲弦竖杆；桥面板小车；平联作业平台。桥面板小车（二）适用于中桁下弦下方加劲弦竖杆高栓施工。图图 5.5.2 2 加劲弦挂架示意图加劲弦挂架示意图图图 5.5.3 3 下弦挂架示意图下弦挂架示意图图图 5.5.4 4 桥面板（一）挂架示意图桥面板（一）挂架示意图图图 5.5.5 5 桥面板（二）挂架示意图桥面板（二）挂架示意图图图 5.5.6 6 平联挂架示意图平联挂架示意图图图 5.5.7 7 上弦杆挂架示意图上弦杆挂架示意图5.2.3 钢梁限位装置、钢梁加固点专项设计1）首次钢梁架设，需对钢梁采取限位措施，因 382#墩属固定

6、墩，故在设计限位时考虑采用纵横限位措施，378#、386#侧虽属活动支座，但开始架设钢梁时临时需固定，待架设至下一墩顶时进行体系转换。图图 5.5.8 8 382#382#墩墩顶限位平面布置图墩墩顶限位平面布置图图图 5.5.9 9 382#382#墩墩顶中桁限位立面布置图墩墩顶中桁限位立面布置图图图 5.5.1010 382#382#墩墩顶边桁限位立面布置图墩墩顶边桁限位立面布置图2）因钢梁加劲弦及下弦变节点处为斜向，下方采用支架支撑，故需设置加固点 39 个，加固点随杆件制造加工，架设完成后切割拆除。图图 5.5.1111 钢梁加固点立面布置图钢梁加固点立面布置图5.2.4 墩顶节间钢梁架

7、设1）382#墩顶节间钢梁架设382#墩顶共计两个节间，即 51-52-51，利用墩旁托架为依托，开始钢梁架设。图图 5.5.1212 382#382#墩顶节间钢梁立面布置图墩顶节间钢梁立面布置图钢梁架设前，将垫石凿毛，支座按照设计位置，支座下方采用钢板抄垫，支座面积较大，下层钢板抄垫为确保密实，利用材质高、不易变形的钢板，抄垫完成后将支座安装至设计位置。吊装墩顶节间加劲弦节点 52 节点，定位并精确测量，安装加劲横梁，对称悬臂拼装架设 52-51、52-51加劲弦及上方加劲竖杆。按照施工工序对称悬臂拼装架设钢梁，直至下弦杆安装完成，开始线形测量，合格后可安装斜杆、竖杆及上弦，待主桁框架形成、

8、线形复测完成方可安装加劲平联、横联及桥面板、桥门架及临时上平联。2）线形测量下弦闭合完成后，开始线形测量，下弦横偏、里程及标高满足设计要求时，方可进行下道工序施工。若存在偏差，则通过管桩顶撑、倒链对拉调整。在架设过程中，考虑到支架弹性压缩变形，故预抬其对应值。3）冲钉施工支架顶虽采用墩旁托架拼装架设，但为确保钢梁架设挠度值控制到位，按照悬臂拼装要求施工冲钉，主桁杆件打入 50%冲钉。冲钉直径较设计孔径小 0.10.3mm，现场钢梁架设主桁杆件孔眼直径 33mm，采用直径为 32.8mm 冲钉。4）高栓施工主桁杆件架设完成且线形满足要求，则开始施拧主桁高栓，按照先初拧后终拧顺序施工，并标记画线。

9、为不影响下道工序施工，在安装桥面板前将主桁杆件施拧完成，拆除挂架。高栓施工滞后不得超过 1 个节间。5）桥面板焊接桥面板安装完成，且线形符合要求后，开始焊接桥面板，为避免焊接产生的应力传递至高栓，故先进行桥面板焊接，再施拧 U 肋、板肋及纵梁高栓。焊接前，先采用码板将桥面板固定、调平、打磨，贴陶瓷沉淀，再利用自动埋弧电焊机焊接。焊接到位，采用超声波、X 射线探伤，并出具相关探伤报告，针对不合格位置需重新剖切、焊接、探伤。焊接施工滞后不得超过两个节间。6）378#、386#侧墩顶节间钢梁架设图图 5.5.1313 378#378#侧钢梁支架施工立面布置图侧钢梁支架施工立面布置图图图 5.5.1

10、14 4 386#386#侧钢梁支架施工立面布置图侧钢梁支架施工立面布置图378、386#侧支架拼装架设钢梁与 382#施工步骤基本相同，不同之处在与自直线段向加劲弦处拼装架设，且无对称架设，其里程按设计里程控制，标高应提前考虑支架弹性压缩及管桩基础沉降。钢梁在开始拼装前，需将纵向固定，防止进入悬臂拼装后，将因前端加劲弦过重，带动整个钢梁向前滑动。采用纵横向限位装置固定，结构形式与 382#墩限位装置相同。5.2.5 钢梁悬臂拼装架设1）悬臂架设区域378#、386#墩分别完成 E0-E5 节间、E0-E8节间，382#墩完成 E51-E52-E51节间。此状态继续向前架设即进入悬臂拼装施工。

11、2）378#墩连续钢桁梁悬臂拼装架设至临时墩 D，起顶调整标高，架设至 379#墩，起顶并安装支座，完成纵横移，将连续钢桁梁调整线形调整到位，继续架设至临时墩 C1，起顶后架设至临时墩 C，架设至 380#墩后，起顶安装支座，调整标高，架设至合龙口即临时墩E。3）382#墩自 E51、E51节点开始对称悬臂拼装架设，架设至临时墩 A、A处，起顶，调整标高，继续架设至临时墩 B、B后起顶，调整标高，架设至 381#、383#墩，起顶并安装支座，调整至设计位置，完成墩顶 381-382-383#墩钢梁横移，继续悬臂拼装架设合龙口E、E，完成钢梁合龙。4）架设至首个临时墩根据临时墩设计情况，当 38

12、6#墩架设至南岸拼装支架 G5处、378#墩架设时临时墩 D、382#墩大里程侧架设至临时墩 A及 382#墩小里程侧架设至临时墩 A 处时，需安装千斤顶，进行起顶操作，根据临时墩支架目前状态，采用 800t 千斤顶竖向起顶，因受起顶力影响，故在悬臂拼装过程中，需提前将临时墩顶抄垫块布置到设计标高，并考虑到支架及抄垫装置的压缩沉降，故需预抬 2-3cm。当架设至临时墩前，提前控制好线形偏位，因临时墩在设计过程中只承受竖向力，不考虑在临时墩顶进行横移，故在每个节间钢梁架设时，必须控制好线形，满足规范及设计要求。5）架设至墩顶378#、386#侧架设至首个临时墩后，继续向前悬臂拼装架设，当到达墩顶

13、时，需考虑到现场实际操作问题，因悬臂拼装架设至 E10、E10节点时，钢梁下挠较大，现场在钢梁架设过程中未进行预抬，故悬臂拼装即将到达墩顶时，是否能上墩需进行预测，且需考虑墩顶支座安装及墩顶纵横移等体系转换过程。为确保现场结构安全，故在墩顶节间闭合后，且高栓施拧完成，再进行墩顶横移及支座安装施工。386#墩侧设置 3 套 800t 竖向千斤顶，385#墩侧设置 6 台 800t 竖向千斤顶，同步起顶至设计位置，抄垫，再安装纵横移装置，待横移到位后，将横移装置拆除，再完成支座安装施工步骤。图图 5.5.1515 墩顶钢梁横移立面布置图墩顶钢梁横移立面布置图支座安装完成后，考虑到 385#、379

14、#为顺向及多向支座，故将支座临时约束解除，对钢梁横向予以限位，再继续向前悬臂拼装架设钢梁。6）线形控制钢梁实际架设过程中，存在横向偏差及纵向相对里程偏差、标高偏差等各方因素，受冲钉数量、焊接变形、日照等客观因素影响，钢梁线形变化较大。测量时间一般选在早上或傍晚，温度恒定的阴雨天气。非墩顶节间架设，横向偏移其调整方式主要有倒链对拉、管桩顶撑、高栓锁定等。5.2.6 钢梁合龙a、总体施工方法钢梁架设采用 80t 龙门吊机悬臂架设至合龙口，合龙口设置临时墩进行悬臂端高差调整至理论位置，边跨钢梁按照合龙口杆件安装需求调整位置，同时满足温差合龙要求。钢梁合龙利用温差进行无应力合龙。图图 5.5.1616

15、 合龙前各主墩支座临时限位图合龙前各主墩支座临时限位图b、合龙顺序先下弦，再上弦，再斜杆，最后合龙桥面板。c、合龙口偏差顺序调整转角调整横向偏位（Z 向）调整竖向偏位（Y 向）利用温度纵移、锁定、解除钢梁消除纵向（X 向）偏差测量合龙口平面偏差及高差，满足设计要求合龙下弦杆，打入 50%冲钉合龙上弦杆，打入 50%合龙斜杆主梁合龙完成安装桥面板。d、合龙前主墩支座限位为便于控制合龙口尺寸，降低温度及日照对合龙口线形的影响。合龙前 382#墩为固定支座，边跨靠近合龙口 380、384 为临时限位固定支座，钢梁合龙口再将边跨临时固定支座解除，完成成桥状态。e、边跨纵移380#（384#）墩设置限位

16、，限位与垫石间安装 300t 千斤顶，需向跨中移动 10cm。在最低温情况下，将 380#（384#）墩外侧千斤顶顶紧钢梁，内侧千斤顶与钢梁不接触，留有足够活动量，当温度升高后，钢梁向跨中移动。在最高温情况下，将内侧千斤顶顶紧钢梁，外侧千斤顶脱开，温度下降时，拖动 379、385#侧钢梁向跨中收缩。按照此循环方式将钢梁向跨中移动，移动位置不可到理论间距，考虑到温度影响，以钢梁不抵死为标准。纵移到位后将 380#（384#）墩钢梁锁定。图图 5.5.1717 380380（384384）#钢梁纵移限位立面布置图钢梁纵移限位立面布置图f、安装合龙杆件杆件安装前，先预拼，将内侧拼接板内缩至杆件内，待

17、杆件安装时将拼接板抽出。合杆件安装顺序，先下弦再斜杆，最后安装上弦杆。所有主桁杆件合龙后，安装桥面板。g、主桁杆件合龙杆件安装完成后，根据杆件测量数据选定的时间前后 3 个小时内开始准备主桁杆件合龙，合龙先下弦，再上弦，最后合龙斜杆。分梯次，先合龙 3 根下弦，依靠温度无应力合龙，要求测量准确度很高，且三桁相对里程偏差较小方可达到，实施过程中半小时之内将下弦合龙，施工用挂架及人员数量需满足要求。下弦合龙完成后，立即解除活动端 380#侧、384#侧临时锁定装置。按同样方法合龙上弦、斜杆，最后安装桥面板。6 6、材料与设备、材料与设备6.1 焊接桥面板施工所用的焊材必须具有出厂合格证，规格、材质

18、符合设计要求，进场后应进行入场验收，合格的材料方能投入使用。6.2 施工所用的钢板材料必须具有出厂合格证，规格、材质符合设计要求，并按规范要求进行复验合格后方可使用。6.3 高强螺栓采用 10.9s，螺母及垫圈采用 45 号优质碳素钢。M30 高强螺栓材质：35VB,M24 高强螺栓材质：20MnTiB 或 ML20MnTiB。6.4 根据施工组织设计总体规划，工期计划以及现场机械设备资源等情况，施工主要机械设备配备计划见下表。表表 6.16.1 主要施工机械设备表主要施工机械设备表序号序号设备名称设备名称规格型号规格型号数量数量施工部位施工部位/用途用途备注备注1液压运梁平车150型1桥面板

19、运输22#门式起重机80t/41m/55m1378-北合龙口钢桁梁架设33#门式起重机80t/41m/55m1382-北合龙口钢桁梁架设44#门式起重机80t/58m/55m1382-南合龙口钢桁梁架设55#门式起重机80t/58m/55m1386-南合龙口钢桁梁架设6门式起重机50T/40m/20m11#钢桁梁预拼场7门式起重机80T/40m/16m11#钢桁梁预拼场8扭矩扳手M2456高栓施拧9扭矩扳手M3064高栓施拧10汽车吊25T2钢梁挂架安装11平板车13.5m长2钢梁杆件运输12履带吊机85T2支架拼装13振动打拔桩锤DZJ1801支架管桩插打14夹持器DZJ1801支架管桩插打

20、15自动埋弧电焊机6钢桥面板焊接16平板车17.5m1超长杆件运输17千斤顶800T24临时墩、主墩起顶钢梁18千斤顶300T6钢梁线形调整7 7、质量控制、质量控制7.1 建立各级质检人员岗位责任制，做到分工明确，责任到人，严格遵守现行施工规范和质量检验评定标准。7.2 认真进行技术交底。由项目总工程师、技术主管、工程技术人员逐级进行书面及口头技术交底，确保操作人员掌握各项施工工艺及操作要点、质量标准等。7.3 抓好技术资料管理工作，做到技术资料整理与现场施工同步，及时收集整理各种原始资料。7.4 加强现场监督检查工作，严格三级检查制度，每道工序完成后，由施工作业队的质检人员进行自检，找出问

21、题并及时进行处理；认为可以进入下一道工序时，由项目部质检工程师进行现场检查，合格后，报请现场监理工程师检查，经现场监理工程师检查签认合格后方可进行下道工序施工。7.5 钢桁梁安装允许偏差和检验方法表表 7.17.1 连续钢桁梁允许偏差和检验方法连续钢桁梁允许偏差和检验方法序号序号项项目目允许偏差允许偏差检验方法检验方法1墩台处横梁中线与设计线路中线偏移10mm测量检查2两孔（联）间相邻横梁中线相对偏差5mm3墩台处横梁顶与设计高程偏差10mm4两孔（联）间相邻横梁相对偏差5mm5每孔梁对角线支点的相对高差5mm6固定支座处钢梁节点中心线与设计里程纵向偏差20mm7钢梁平面弦杆节点对梁跨端节点中

22、心连线的偏移跨度的1/5000弦杆节点对相邻两个奇数或偶数节点中心连线的偏移5mm8竖杆在钢梁的横断面内垂直偏移竖杆理论长度的1/7009钢梁立面拱度偏差设计拱度120mm按技术文件规定测量检查10两主桁相对节点位置支点处相对高差梁宽的1/1000梁跨中心节点处相对高差梁宽的1/500跨中其他节点处相对高差根据支点及跨中节点高差按比例增减7.6 钢桁梁支座安装允许偏差和检验方法表表 7.27.2 支座安装允许偏差和检验方法支座安装允许偏差和检验方法序序号号项项目目允许偏差（允许偏差（mmmm）检验方检验方法法1支座中心纵向位置偏差20测量2支座中心横向位置偏差103下座板中心十字线偏转下座板尺

23、寸2000mm0.1%边宽固定支座十字线中心与全桥贯通测量后墩台中心线纵向偏差连续梁20固定支座上下座板中线的纵横错动量3活动支座中心线的纵向错动量（按设计气温定位后）3支座底板四角相对高差2活动支座的横向错动量3上下座板及摇轴、辊轴之间的偏移18 8、安全措施、安全措施8.1 施工前组织试吊人员进行安全、技术交底。8.2 施工现场作业人员必须穿戴整齐，劳动保护用品佩戴齐全，严格遵守项目部安全施工管理制度。8.3 门式起重机操作人员严格遵守吊机安全操作规程，必须经过培训后持证上岗。8.4 钢桁梁架设选择在风力较小（6 级）的晴朗天气。8.5 吊机使用前仔细检查吊机行走轨道轨距、高差，防止吊机倾

24、覆，如有问题及时处理，确保吊机平稳行走工作。8.6 钢桁梁架设前仔细检查吊机各种限位器、吊具、机电设备、销轴连接处、栏杆、脚手等部位，保证吊机使用状态良好。8.7 钢梁安装开始前，对架梁使用的材料、工具、吊具、脚手板、梯子、安全带、安全网等应经有关人员验收之后方可使用，并应配足、配齐数量，机械应经过试运转并试吊认可后使用。8.8 所有高空作业人员必须经过专业技术培训及专业考试合格，做到持证上岗，为经专职培训考核合格的人员，不得进入工作岗位。并需定期进行体格检查，凡不合格者不得参加架梁高空作业。8.9 格操作人员必须严格遵守有关安全规程，提高安全意识，进入施工现场必须戴安全帽，穿防滑鞋，消除不安

25、全因素。8.10 施拧小工具、扳手、冲钉、螺栓等物要用工具装好，严禁上抛下掷，多余料具要及时清理干净，留用的要蹲防在安全可靠的位置。8.11 打冲钉时不要用力过猛，对面不准站人，防止冲钉飞出伤人，每班要清除一次脚手架，冲钉及时收回交库。在更换冲钉锤击时应向钢梁箱内部锤击并应使用双层布袋或者麻袋在另一端进行阻挡及回收以防高空坠落伤人。平面拼装孔眼应用安装冲钉，防止冲钉坠落伤人或者使用双层布袋或者麻袋在另一端进行阻挡回收以防高空坠落伤人。8.12 钢梁上种种电动机械的动力电缆和照明线路必须保证绝缘良好，专人值班，手持电动工具电源处应加漏电保护器，电器设备如出现故障应及时修理。8.13 施工现场显目

26、位置设置安全宣传牌，危险作业的场所应悬挂危险警示标志。8.14 进行夜间施工时，照明设施应满足夜间施工的要求。8.15 水上作业人员需穿救生衣，高空作业人员佩戴安全带，现场所有施工人员佩戴安全帽，非作业人员不得进入施工现场。8.16 钢梁悬臂拼装节间设置专用的安全防护平台，防护平台全面积铺设密目安全网。8.17 设置专用挂架用于钢梁拼装及高栓施工，挂架搭设完成后经检查验收符合安全要求后，方可使用。8.18 在架梁的过程中，水上应配备救生船和救生设备。9 9、环保措施、环保措施9.1 成立环保工作小组，配置环保专职人员，切实贯彻环保法规，各班组派人参加，将环保责任和义务落实到人。9.2 严格执行

27、国家及地方政府颁布的有关环境保护，水土保持的法规、方针、政策和法令，生产、生活设施按环保要求进行布置随时准备按受监理工程师、业主的环保人员及政府有关环保机构工作人员的检查，认真按照监理工程师的指令办事。9.3 将施工噪声控制到最低程度，施工人员休息场所尽量远离有噪声的地方。9.4 施工和生活中产生的废弃物及时集中处理、运至指定地点弃置，不堵塞河流和污染水源。9.5 施工场地应经常洒水，保持工地清洁，控制扬尘，杜绝漏洒材料。1010、技术经济效益等分析、技术经济效益等分析经济方面：钢梁架设用支架材料，均为就地取材，避免材料运输、加工造成的环境污染。在原有设计的基础上予以优化，既保证了结构安全，又

28、充分节约成本，大临结构共计节省费用4000万元。钢梁架设的收尾工序钢梁合龙，采用纯温度无应力合龙工艺，未施加任何外力，打破传统依靠外力合龙（如利用千斤顶纵移）的施工方式，就钢梁合龙一项工序节约成本120万元。社会效益：工程质量、施工安全等也达到了较高的水平，创造了良好的经济效益和社会效益。得到了业主的高度认可，赢得了口碑，取得了良好的社会效益。1111、工程实例、工程实例由中铁大桥局集团第一工程有限公司负责承建的郑济铁路郑州黄河特大桥为新建郑州至济南铁路、河南省规划的郑新市域铁路及郑新快速路跨越黄河的共用桥梁，主桥为 7 孔112m 简支钢桁梁及大跨长联（112+6168+112）m 连续钢桁梁。其中连续钢桁梁为主桥施工的控制性工程。针对该项目特点，本次施工采用支架拼装、悬臂拼装相结合的工艺，三桁加劲弦结构设计新颖、外形美观、受力稳定、安全性能高，同时采用 4 台 80t 龙门吊同步施工，加快施工进度；钢梁架设采用墩旁托架、拼装支架、临时墩等辅助设施施工，对支架结构进行优化，利用现场既有材料组织设计、施工，结构安全可靠，较好的解决了钢梁架设支架施工难题。钢梁合龙，采用纯温度无应力合龙技术，未施加任何外力，可在今后钢梁合龙中得到广泛应用。