大同南三環御河大橋轉體施工技術第1頁/共53頁

目錄第一章工程簡介第二章拱塔施工工藝流程第三章后拉錨點和塔座安裝第四章塔身節段橋面臥拼第五章轉體結構計算第六章拱塔豎向轉體施工第七章澆筑塔內混凝土，張拉斜拉索第2頁/共53頁第一章工程概況

1.1橋梁簡介大同市南三環御河大橋為三塔無背索斜拉橋，主橋采用鋼筋混凝土連續箱梁，三拱塔為鋼結構內部填充混凝土的組合結構。設計為“順橋向為塔、橫橋向為拱”的結構形式，自西向東為矮塔、中塔和高塔。三拱塔均為橢圓形線形，并向東傾斜35°。主橋跨徑布置為30m+60m+70m+80m+40m連續箱梁，梁與墩間設置支座，拱腳埋入箱梁內，即梁墩鉸接，塔梁固結。三拱塔斷面形式均采用四邊形鋼箱結構，最大截面尺寸為4.5米×3.0米，最小截面2.9米×3.0米，鋼箱壁厚沿塔高方向遞減。鋼箱內填充C40混凝土(塔頂無索區為空心鋼箱不填充砼)。矮、中、高拱塔自橋面以上高度分別為36m、46m、56m，上下游第3頁/共53頁第一章拱腳間距36.5m，自重（除首節外）分別為276噸、434噸和580噸。全橋共設22對塔梁斜拉索，梁上索距為6m，塔上理論索距為4.5m。采用鍍鋅平行鋼絲斜拉索，標準強度1670Mpa。塔端采用錨管結構、梁端采用錨塊結構進行錨固，塔梁間斜拉索張拉端設置在梁上。工程概況第4頁/共53頁1.2橋梁受力體系轉換主橋箱梁采用支架現澆法施工。本橋設計為部分預應力斜拉橋，在梁體預應力索張拉、壓漿完成后，拆除支架，在P8～P9、P9～P10中間設置少支墩，少支墩采用Φ630mm×8mm螺旋鋼管，如下圖所示。鋼塔橋面臥拼，轉體施工，進行斜拉索張拉，最后拆除少支墩，成橋。第5頁/共53頁1.3豎向轉體方案總說明本橋拱塔塔身部分采取豎向轉體施工方案，即在橋面上拼裝拱節成整體，利用拉壓桿三角架，通過后拉錨點將拱塔轉到設計位置。高、中塔轉體后拉錨點設在P8號墩橫梁上，矮塔后拉錨點設在P7橫梁上。根據豎轉荷載，高、中塔轉體橫橋向兩側各布置兩臺350噸豎轉油缸，矮塔轉體在P7橫梁各布置一臺油缸。轉體過程先轉體矮塔，再轉體高塔，最后轉體矮塔。轉體方案總布置如下圖所示：第6頁/共53頁1.4豎向轉體控制系統的原理

計算機控制液壓同步提升系統由鋼絞線及提升油缸集群（承重部件）、液壓泵站（驅動部件）、傳感檢測及計算機控制（控制部件）等幾個部分組成。1、鋼絞線及提升油缸是系統的承重部件，用來承受提升構件的重量。本工程采用350噸提升穿芯式提升油缸。鋼絞線采用高強度低松弛預應力鋼絞線，公稱直徑為15.24mm，抗拉強度為1860N/mm。

2、液壓泵站是提升系統的動力驅動部分，在液壓系統中，采用比例同步技術，這樣可以有效地提高整個系統的同步調節性能。

3、傳感檢測主要用來獲得提升油缸的位置信息、載荷信息和整個被提升構件空中姿態信息。第7頁/共53頁1.5豎向轉體施工技術的優點將高空作業轉換為地面作業，工程質量、施工安全更有保障；轉體設備自動化。機電一體，控制精度高，安全可靠；轉體機械設備無需特別加工，減少了其他工藝中的臨時構件，經濟實用；適用性強，受天氣、環境、地理條件影響因素小；設備體積小，承載能力可根據增加拉索數量而增大，特別適宜于大型起重設備無法達到的地方；第8頁/共53頁第二章拱塔施工工藝流程第9頁/共53頁2.2施工工藝流程說明步驟一、安裝拱腳、預埋后拉錨點。澆筑梁體時在塔梁固結處埋入拱腳A段，并按設計要求進行拱腳處預應力索張拉壓漿；在P7、P8橫梁處預埋后拉錨點：矮塔后錨拉點高中塔后錨拉點步驟二、安裝胎架、拼裝拱塔塔身節段，如圖所示：矮塔中塔高塔第10頁/共53頁步驟三、安裝轉體三角架和轉體拉索。按照施工順序，先轉體矮塔。拉索三角架步驟四、轉體矮塔，矮塔就位，塔身B與拱腳A固結，安裝部分斜拉索，并進行初張拉，使塔身固定；第11頁/共53頁步驟五、拆除矮塔轉體三角架，轉移至高塔，矮塔開始塔內混凝土澆筑步驟六、轉體高塔，高塔就位，塔身與拱腳A固結，安裝部分斜拉索，并進行初張拉，使塔身自身穩定；第12頁/共53頁步驟七、拆除高塔三角架，轉移至中塔安裝，開始高塔塔內混凝土澆筑步驟八、轉體施工中塔，中塔就位，塔身B與拱腳A固結，安裝部分斜拉索，并進行初張拉第13頁/共53頁步驟九、拆除轉體三角架，分段澆筑塔內混凝土，分批張拉斜拉索第14頁/共53頁第三章后拉錨點和塔座安裝3.1塔座定位

為了保證塔座安裝位置準確，塔座處混凝土分兩次澆筑，即第一次澆筑至塔座安裝底口，在需要埋設塔座位置預留空間不予澆筑砼，在安裝塔座相應位置預埋鋼板，測量準確放線，焊接限位板和定位支架，通過調節安裝在定位支架上的千斤頂和可調螺桿，使其精確定位。如圖所示：預留空間塔座第15頁/共53頁第二步：預留空間內鑿毛處理，綁扎鋼筋和安裝塔內豎向預應力索后，采用微膨脹混凝土填充塔座內外空間，混凝土面與塔軸線垂直。并對豎向預應力束進行張拉、壓漿，如圖：第二次澆筑砼振搗孔第16頁/共53頁

第三步：轉鉸定位：轉鉸定位準確是轉體施工的先決條件。因鋼塔為拱形結構，所以上下游轉鉸必須同心同軸，否則在轉體過程中可能出現“卡死”現象。因此，在拱塔加工廠預拼時，先將上游轉鉸與拱塔固定，下游轉鉸只是臨時連接。拱塔塔身節段橋面臥拼時，下游轉鉸根據上游轉鉸調整位置，這樣保證上下游轉鉸同心同軸。轉鉸第17頁/共53頁

3.2后拉點的安裝

三個鋼塔豎轉后拉索最大拉力約820噸。根據鋼塔的結構和控制特點，高、中塔轉體需要在P8墩主橋橫梁上兩側分別布置2個后拉錨點，,每個后拉錨點布置2臺350噸豎轉油缸，共布置4臺350噸豎轉油缸，每個油缸的平均載荷約205噸。矮塔在P7主橋橫梁兩個各布置1臺350噸油缸。利用箱梁自重平衡轉體荷載。高、中塔后拉錨點矮塔后拉錨點第18頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.1胎架拼裝4.1.1胎架設置拱塔的拼裝胎架以高塔、中塔、矮塔分別進行，共需三套胎架。胎架由普通支架和加強支架組成。胎架按照拱塔底面水平設置，這樣能保證拱塔底口在一個面上，便于調節標高。加強支架普通支架第19頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.1.2臨時起頂支墩設置高塔塔身重量630噸（含轉體加勁板），再加上轉較、三角架和轉體拉索、斜拉索重量，最大起重荷載為820噸。為安全起見，在高塔中間設置一個用于起頂的臨時支墩，即使轉體出現張拉至設計最大拉力后，塔身仍不能脫離胎架的情況下（此時轉體拉索受力最大），可在臨時支墩上安裝400噸千斤頂，先將高塔頂升一定高度，減小轉體初始荷載，然后在進行轉體。通過在加強支架上逐步抄墊枕木，使塔身抬高。起頂支墩設置在P11號墩橫梁處。加強支架塔身節段備用起頂墩第20頁/共53頁4.2拱塔分段及吊裝4.2.1拱塔分段根據三個拱塔的結構設計特點，并考慮結構受力、隔板、錨管、轉鉸及運輸、吊裝要求，每個拱塔分為長度不大于13m、重量小于80噸的節段。具體分段參數見表（6-1）：第四章拱塔橋面拼裝高

塔中

塔矮

塔節段編號節段長度m節段重量T節段編號節段長度m節段重量T節段編號節段長度m節段重量TA976.17A8.7562.36A8.547.82B9.573.50B9.7559.37B8.542.26C1266.28C1153.83C10.535.04D944.17D1259.76D11.547.61E1258.22E8.531.15E6.523.87F935.63F7.527.49

G935.63

第21頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.2.2拱塔吊裝現場節段采用80噸門吊進行吊裝。龍門吊橋面以上凈空16m，在主橋標準斷面處（梁寬42.5m）右側凈寬5.05m，左側凈寬1.75m，拱腳吊裝在橋左側。拱塔節段8m第22頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝拱塔采取四支吊索法吊裝，在塔身設置四個吊點。吊索采用Φ51mm鋼絲繩，穿插兩根千斤繩。吊索與水平面夾角小于45度，四支吊索共八股，配吊重35噸卸扣四個。塔身節段第23頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.3橋面拼裝4.3.1拱塔B段與拱腳A段拼接因拱腳A段已安裝完成，所以A、B段的連接只能依靠轉鉸保證位置準確。首先根據拱塔首節A段對應轉鉸處的理論位置，通過調整胎架的高度，實現A、B段的順利對接。上游轉鉸上游B段上游A段下游轉鉸下游B段下游A段第24頁/共53頁4.4中間節段拼裝拱塔B段與A段轉較連接后，將其余節段吊至橋面胎架上，依照編號，對應臨時連接件排放。

節段吊裝過程中有可能碰撞已拼裝就位節段，所以對于已就位的節段如B段，需要在胎架上焊接限位板。為了防止胎架在節段吊裝過程吊裝時傾斜、倒塌，在對應吊裝節段設置臨時鋼絲繩纜風，固定其位置，待節段拼裝后再轉移纜風至下一個塔身節段位置。B段利用A段轉較定位，C段則與B預拼時的定位板連接定位，其余節段依次類推。先拼裝3月份再施焊。第四章拱塔橋面拼裝臨時纜風第25頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.5焊接順序對于塔身節段與節段之間焊接，自拱塔B段向塔頂方向。其焊接順序為先兩個節段單獨焊接，然后將焊好的節段與其他節段焊接，最后焊接塔頂合攏口，這樣可以減小焊接引起的殘余應力。以中塔為例：第26頁/共53頁4.6.1拉壓桿三角架的組成

拉壓桿三角架由壓桿、拉桿、上下橫桿和十字撐四部分組成，其中拉桿桿采用Φ800×20鋼管組成，其余桿件為Φ500×16鋼管。拉壓桿件和十字撐之間采用銷軸連接，上下橫桿與節點連接采用焊接，以抵抗轉體過程中較大的彎矩。整個三角架自重約85噸，安裝后最高點距離橋面約35m，轉體后三角架最高點距離橋面約40m。第四章拱塔橋面拼裝壓桿拉桿壓桿上橫桿下橫桿十字撐第27頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.6.2拉壓桿三角架安裝步驟一、拼裝壓桿框架及轉體拉索壓桿框架含壓桿、上下橫桿及十字撐三部分，因塔身頂面距橋面近8m，直接在塔身上拼裝有一定困難。現將壓桿框架構件逐根調至橋面拼裝，使壓桿框架成一個整體。壓桿框架拼裝完成后，安裝轉體拉索。將鋼絞線逐根穿過疏導板；將疏導板疏導到提升油缸附近，注意疏導板上的記號，鋼絞線不許有翻轉情況。第28頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝步驟二、將壓桿框架和轉體拉索吊裝就位壓桿框架和轉體拉索總重約70噸，利用1臺80噸龍門吊和2臺汽車吊可將框架抬至胎架上就位，插上壓桿與拱塔連接銷軸。汽車吊汽車吊龍門吊第29頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝步驟三、安裝拉桿龍門吊將壓桿吊起，拉桿則用汽車吊輔助吊，通過轉體拉索將三角架牽引到位，然后拉桿一端穿銷，安裝到拱鉸4上。汽車吊轉體拉索龍門吊轉體拉索汽車吊第30頁/共53頁步驟四、安裝臨時拉桿第四章拱塔橋面拼裝因索塔橫橋向為拱，在轉體過程中會使上下游B段產生一個向外的推力，所以需要在上下游間安裝一個臨時拉桿，克服這個水平力。拉桿設置形式為一根Φ630×8mm螺旋鋼管，兩端與拱塔焊接。安裝完成后，其整體效果如圖所示：臨時拉桿第31頁/共53頁第四章拱塔橋面拼裝4.7安裝臨時通道利用Φ48鋼管順拱塔方向4個角各布置一根，每隔一定距離沿拱塔斷面搭設一周，鋼管與塔壁之間包裹海綿膠條。環向鋼管間距根據現場需要布置，在斜拉索錨管及進人孔處設置環向通道。三角架爬梯安裝。在三角架壓桿側面焊接簡易爬梯。爬梯由Φ16圓鋼制作，間距為40cm一道。拱塔內掛梯設置。第32頁/共53頁第五章轉體結構計算

確保轉體計算正確的前提：正確的統計轉體過程的重量。本次轉體過程考慮的重量包含如下幾個方面：拱塔的自重三角架重量鋼塔轉鉸重量及鋼塔內部加勁重量轉體過程中掛索重量以及搭設腳手架的重量轉體拉索采用Φ15.24鋼絞線，對應的每個油缸配31根。為了使鋼絞線在轉體過程中不打絞，每束鋼絞線需按左旋、右旋各半配置。采用SAP200按照拱塔轉體初始狀態（拱塔軸線0°）及最終狀態（拱塔軸線為55°）兩種工況進行驗算。第33頁/共53頁轉體結構計算第五章三座拱塔轉體重量統計表序號荷載分類高塔（t）中塔（t）矮塔（t）1自重5804342762轉鉸2351.244.833.33轉鉸42013.211.64三角架及后拉索按照模型實際重量按照模型實際重量按照模型實際重量5掛索2918.49.66腳手架888水平荷載考慮風荷載，方向為平行于橋梁和垂直橋梁兩個方向；風荷載取大同地區10年一遇風荷載，風壓為0.35kPa。荷載一：自重荷載荷載二：風荷載第34頁/共53頁第五章轉體結構計算整體計算結果-高塔轉體-0°構件拉桿壓桿拉索上橫桿下橫桿斜桿截面Ф800/20Ф800/2062Ф15.24Ф500/16Ф500/16Ф500/16應力比0.7890.880.2540.4990.6280.607構件拉桿壓桿拉索軸力KN

4779-39824501桿件內力

塔腳臨時拉桿：Ф630/8

軸力：72.9t

應力比：0.48

伸長：6mm臨時拉桿計算應力比第35頁/共53頁構件拉桿壓桿拉索上橫桿下橫桿斜桿截面Ф800/20Ф800/2062Ф15.24Ф500/16Ф500/16Ф500/16應力比0.7070.1790.1030.3190.4770.548整體計算結果-高塔轉體-55°構件拉桿壓桿拉索軸力2539-2372420桿件內力（KN）

塔腳臨時拉桿：Ф630/8

軸力：63t

應力比：0.475

伸長：4.9mm臨時拉桿計算應力比第五章轉體結構計算第36頁/共53頁第六章拱塔豎向轉體6.1轉體準備工作6.1.1豎向轉體前整體檢查1、液壓豎向轉體系統檢查（1）、豎向轉體油缸（2）、液壓泵站（3）、控制系統檢查2、豎向轉體支撐結構的檢查檢查油缸支架及連接錨點結構檢查地錨支架及與橫梁連接結構檢查拉壓桿與主塔連接結構3、各種應急措施與預案的檢查檢查豎向轉體設備的備件等是否到位檢查防雨、防風等應急措施是否到位第37頁/共53頁6.1.2成立“豎向轉體指揮組”、商定豎向轉體日期現場指揮組根據工程進度、天氣條件、工地準備情況，與各方商定豎向轉體日期。商定豎向轉體日期，豎向轉體時的天氣要求：3--5天內不下雨，風力不大于5級。6.1.3試豎向轉體為了觀察和考核整個豎向轉體施工系統的工作狀態，在正式豎向轉體之前，按下列程序進行試豎向轉體：（1）、解除主體結構與胎架等結構之間的連接；（2）、按下列比例，進行20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分級加載；

[注]每次加載，須按下列程序進行，并作好記錄：第六章拱塔豎向轉體第38頁/共53頁第六章拱塔豎向轉體

6.2正式轉體

經過試豎轉，觀察后若無問題，便根據監控指令正式豎轉。監控測量主梁全部應力測點、A節段應力測點以及轉較應力值，測量主梁跨中測點的標高值。第39頁/共53頁6.2.1轉體步驟操作：按要求進行加載和豎向轉體；觀察：各個觀察點應及時反映測量情況。測量：各個測量點應認真做好測量工作，及時反映測量數據；校核：數據匯交現場施工設計組，比較實測數據與理論數據的差異；分析：若有數據偏差，有關各方應認真分析；決策：認可當前工作狀態，并決策下一步操作。第六章拱塔豎向轉體第40頁/共53頁6.3轉體就位

為了保證拱腳A段和塔身部分能夠順利對接，盡量減少對接口的錯臺，在拱腳周圍焊接導向板，使塔身轉體即將到位時，塔身B段能夠順著導向板的方向就位。導向板在拱腳后壁板、內外腹板上各設置2個。導向板為3cm厚鋼板加工而成，導向部分為1：2斜口，斜口打磨光滑，上抹黃油，如圖（7.2.2）所示：拱塔轉體即將到位時，需加強拱塔位置的監測，按照監控指令轉體到位。第六章拱塔豎向轉體全站儀持續觀測塔頂坐標，拱塔塔頂達到理論坐標時發出停止轉體張拉指令，轉體到位。

第41頁/共53頁第六章拱塔豎向轉體6.4A、B段合攏口焊接

拱塔豎轉到位以后根據監控指令，進行拱塔合攏口環焊縫的焊接，使拱體達到自身穩定狀態。鋼塔豎轉后，復測拱塔位置，確保各項安裝精度尺寸符合設計要求，如發現超差及時進行調整；如果沒有問題，聽取監控指令，焊接定位板。根據焊接參數和焊接順序，進行鋼塔壁板環焊縫的焊接，焊接時每個環口四個焊工同時對稱焊接，盡量減少焊接變形的影響。第42頁/共53頁第六章拱塔豎向轉體6.5張拉部分斜拉索索力

拱塔轉體到位后，焊接合攏段環焊縫，然后張拉部分斜拉索索力，使拱塔處于自然穩定狀態。第43頁/共53頁6.6拆除三角架初張拉使轉體拉索不再受力后，可拆除轉體拉索和三角架。拆除順序按安裝順序的反方向進行。第六章拱塔豎向轉體步驟一：拆除萬向鉸，將轉體拉索先卸下汽車吊汽車吊第44頁/共53頁步驟二：取出轉較4銷軸，利用4臺汽車吊吊住拉桿端部，繞轉較3旋轉緩慢下放第六章拱塔豎向轉體汽車吊汽車吊步驟三：至壓桿不能再下放后，壓桿框架在龍門吊的吊裝范圍內，可以利用龍門吊將壓桿框架吊住，然后拆除拉桿龍門吊步驟四：最后拆除壓桿框架。第45頁/共53頁第七章塔內混凝土澆筑拱塔內斜拉索區填充C40混凝土，塔頂無索區不填充，共計C40混凝土3510m3。塔內混凝土頂面自橋面以上高度分別為33m、41m和49m。為防止澆筑混凝土側壓力使鋼箱的局部變形，節段鋼箱混凝土填充采用分段分層澆筑，混凝土達到設計要求后分批張拉斜拉索，即塔內混凝土澆筑和斜拉索張拉交替進行。

根據大同現有機械設備，可選擇臂長49m混凝土汽車泵輸送混凝土，其最大泵送高度為地面以上46m，另有6臺混凝土攪拌車配合運送混凝土。混凝土入孔后，內接減速竄筒，使混凝土的承接面與竄筒的高差小于2m。第46頁/共53頁7.1場地布置

地面以上44m以內的混凝土施工時，混凝土輸送泵布置在上下游地面。這個高度可以施工矮塔全部混凝土、中塔至M5索、高塔至R5索位置，如圖所示；第七章塔內混凝土澆筑施工高、中塔地面44m以上塔內混凝土時，此時大部分斜拉索已經施工完成