双吊机钢箱梁吊装工法(国家)

1、钢箱梁双吊机吊装施工工法 钢箱梁双吊机吊装施工工法 编制单位：中交第二航务工程局有限公司 1、前言 1、前言 苏通大桥主跨 1088m，居世界斜拉桥之首。上部结构采用双吊机悬臂拼装工艺，主 梁宽 41m、高 4m，单节段长 16m，重 450t330t，吊高近 80m。为了将苏通大桥钢箱梁 悬臂拼装经验推广，特编制本工法。 2、工法特点 2、工法特点 2.1 新型的吊机结构 桥面吊机采用分离式双吊机结构，并优化了支点布置，对于宽、重钢箱梁，可有效 减小已安梁段的局部变形，有利于节段间匹配和结构受力。 2.2 先进的控制系统 桥面吊机采用先进的电脑控制系统。钢箱梁节段吊装时，用一台电脑控制两台钢绞 线千斤顶同步提升， 可自动和手动保持荷载和高度平衡。 每台千斤顶具有缓慢下放功能， 可以实现桥面节段缓慢下放，满足调位和荷载转移的要求。 2.3 快速的连接构造 吊具与吊点之间采用柔性连接， 可在运梁船颠簸状态下， 实现吊具与梁段快速连接。 吊机后锚与已安梁段之间采用链杆式后锚，可以适应较大的变形与误差，实现吊机快速 锚固。 2.4 高精度的调位系统 可快速实现空间三个方向各 1mm 的定位精

2、度和梁段纵坡调整。 极大减少了精确匹配 时间和工人作业强度，提高了工效，基本实现无应力匹配，确保了匹配精度和几何控制 法的实施。 2.5 合理的匹配工艺 应用有限元程序分析，确定梁段匹配时，先固定纵隔板，然后用马板配合千斤顶调 整腹板高差和顶、底板局部高差的匹配程序。 2.6 局部线形控制方法 1 采用局部测量方法控制主梁局部线形，实现了预拼装线形在安装过程重现。 2.7 便捷的行走系统 吊机采用单点顶推步履式前移系统， 通过液压千斤顶推进桥面吊机行走， 操作方便。 3、适用范围 3、适用范围 本工法适用于斜拉桥宽、重钢箱梁双吊机悬臂吊装施工。 4、工艺原理 4、工艺原理 采用分离式双吊机结构适应宽、重钢箱梁特点，运用可自行走起吊装置桥面吊 机在主梁悬臂上逐段向前行走，从驳船上吊起钢箱梁，采用合理的工艺实现吊装梁段与 已安梁段匹配，并控制主梁局部线形，然后施焊连接。 5、施工工艺流程及操作要点 5.1 施工总体工艺 5、施工工艺流程及操作要点 5.1 施工总体工艺 吊机安装 梁段运输、 运梁船抛锚定位 下放吊具 梁段挂钩 梁段起吊 梁段调位、匹配 梁段焊接、斜拉索施工 桥面吊机前移 下

3、轮钢箱梁吊装 2 5.2 操作要点 5.2.1 桥面吊机系统 5.2 操作要点 5.2.1 桥面吊机系统 1、桥面吊机主体结构 桥面吊机主要由钢构架、提升系统、行走系统、调位系统、吊具及工作平台等组成， 其主体结构见图 5-1。 图 5-1 桥面吊机主体结构图 图 5-1 桥面吊机主体结构图 2、桥面吊机的布置 每个作业面布置 2 台桥面吊机联合提升、调整、安装钢箱梁节段。每个作业面的桥 面吊机布置见图 5-2。 桥面吊机布置要点： （1）吊机前支点分散，并适当远离悬臂前端，可以有效减小已安梁段局部变形， 有利于节段间匹配和结构受力； （2）吊机前支点须布置在钢箱梁横隔板上，并进行局部强度、稳定性验算和加固 处理； （3）吊机后锚点须布置在钢箱梁横隔板上。若后锚上拔力较大，后锚点应贯穿钢 箱梁顶板，与横隔板连为整体，或采用栓接。 3 图 5-2 每个作业面桥面吊机布置图 图 5-2 每个作业面桥面吊机布置图 3、桥面吊机的主要技术性能参数（表 5-1） 桥面吊机主要技术性能参数选择要点： （1）起吊速度：根据吊装高度和航道情况确定； 4 （2）纵坡调整范围：根据主梁安装阶段已成梁段线形

4、变化情况确定； （3）梁段水中定位允许偏差：根据千斤顶允许钢铰线最大折角值确定； 表 5-1 桥面吊机技术参数表 表 5-1 桥面吊机技术参数表 项 目 参 数 备 注 最大安全工作荷载 236t 悬臂 13.8m 平均提升速度 40m/h 提升高度 80m 自重 75t 含吊具 起吊梁段时重心，位于前支撑前 4.2m 起吊点纵向调整范围 +/800mm 起吊点横向调整范围 +/100mm 节段纵坡调整范围 +/5 采用吊具液压缸 节段调整精度 +/1mm 任意方向 提升期间最大允许风速 20m/s 桥面标高处 行走期间最大允许风速 25m/s 桥面标高处 非工作时最大允许风速（30 一遇） 35.4/s 10m 供电 400V、50H、3 相 功率 110kW 正常运行温度 2550 单机前后支点纵向距离 16.0m 单机横向支点距离 8.4m 每组（2 台）吊机中心线横向距离 20.8m 运梁节段水中平面定位允许偏差 /2.5m 5.2.2 桥面吊机安装 5.2.2 桥面吊机安装 1、吊机安装 根据起吊设备能力和现场实际情况，选择拼装方案。拼装程序如下： （1）吊机行走轨道安装；

5、5 （2）吊机钢构架安装：采用杆件散拼后整体安装或现场散拼； （3）提升机构安装； （4）液压、电器、控制系统安装； （5）吊具安装。 2、吊机检验 （1）设计资料检查：对设计说明、设计图纸和设计计算书进行检查； （2）制造资料检查：对材料、焊接、试验、检测与质量控制资料进行检查； （3）试验：进行空载、静载、动载、液压密封等试验。 试验合格获取特种设备使用许可证。 5.2.3 梁段运输及运梁船抛锚定位 5.2.3 梁段运输及运梁船抛锚定位 （1）梁段采用专用自航式运梁船运输。 （2）运梁船到场后停泊在桥墩附近安全水域，等待吊装。 （3）吊装作业时与海事部门取得联系，在施工水域增派巡逻船只加强警戒，当需 要占用主航道时，临时封闭航道。 （4）运梁船起锚，将梁段运输至起吊位置抛锚定位（图 5-3） 。 （5）根据水文气象资料制定吊装作业计划。避免在强风、大浪和潮水涨落交替时 段进行抛锚定位，引起走锚或者定位不准确等问题。为了达到梁段稳定而准确的定位， 尽可能选择吊装时间内最适宜执行吊装操作的时段，利用 GPS 辅助运梁船抛锚定位。运 梁船抛锚定位偏差控制在0.5m 以内。 图 5-3 运

6、梁船抛锚定位 图 5-3 运梁船抛锚定位 6 5.2.4 标准梁段起吊 5.2.4 标准梁段起吊 1、施工工艺流程（图 5-4） 图 5-4 标准梁段起吊流程图 图 5-4 标准梁段起吊流程图 2、吊装前检查 制定详细的桥面吊机吊装检查表 ，对桥面吊机锚固系统、千斤顶系统、吊索具 系统、操作系统等进行逐项检查，确认无误后下放吊具。 （1）对于锚固系统，重点检查前支点限位、锁定，以及后锚点锚固、锁定情况（图 5-5、6） ； 图图 5-5 前支点限位与锁定前支点限位与锁定 图图 5-6 后锚限位与锁定后锚限位与锁定 吊装前检查 下放吊具 梁段挂钩 吊机及吊具检查 梁段重心调整 正常起吊 达到桥面位置、粗匹配 7 （2）对于千斤顶系统，在每次吊装前取出主千斤顶夹片，进行检查，磨损超标的 及时更换，对夹片内的渣滓用钢丝轮打磨清洁，打蜡保养后重新安装（图 5-7、8、9） 。 图图 5-7 夹片拆除夹片拆除 图图 5-8 夹片清洁夹片清洁 图图 5-9 夹片打蜡保养夹片打蜡保养 （3）对于吊索具系统，重点检查吊索完整性。 3、吊具与梁段连接 （1）检查完成后下放吊具至待吊梁段上。 （2）吊具与

7、吊装节段采用钢索柔性连接（图 5-10），可在颠簸的条件下实现吊具 与梁段吊点的快速连接，减少航道占用时间。 图 5-10 吊具与主梁吊耳柔性连接 图 5-11 拧紧吊钩两端的螺母 图 5-10 吊具与主梁吊耳柔性连接 图 5-11 拧紧吊钩两端的螺母 （3）拧开吊钩在吊具上两端的固定螺栓，使吊钩可以在吊具上滑动。连接好梁段 吊耳和吊具，缓慢收紧钢绞线使各吊点开始受力，用水平尺测量吊具是否水平。如不水 平则通过吊具上的液压千斤顶调整吊钩位置，确保钢箱梁水平起吊，保证各吊点均匀受 力。当吊具达到水平状态时拧紧固定螺帽，避免起吊过程中吊钩在吊具上产生滑动（图 5-11）。 4、正常起吊 （1）通过电脑控制每个吊点受力均衡，起吊梁段重量 30后，停止起吊，检查确 8 认吊机系统及吊耳情况是否良好。通过控制系统按每 500kN 为一级逐级加载，每次加载 时检查吊机、吊耳情况。当加载接近梁段起吊重量 80时，拆除梁段的临时固定装置， 作最后全面检查，并确认钢铰线是否受力均匀，有无打滑松弛现象。 （2）当检查确认无任何影响起吊的障碍和确保安全后，两台主顶同时连续起吊， 一次性将梁段吊离运梁船，此时

8、，移走运梁船。在双悬臂施工条件下，岸侧梁段与江侧 梁段要求同步、对称、匀速起吊。 （3）吊装过程中，由电脑（图 5-12）控制起吊同一梁段的两台主千斤顶同步运动， 如发现同一梁段上下游两台吊机受力和位移出现不均匀时，系统可自动进行调整，也可 通过系统操作界面手动控制某一千斤顶的升降来调整受力情况，以保持梁段平衡。 （4）正常起吊过程中，全过程监视操作界面吊点荷载与位移变化情况，监视主千 斤顶动作、钢铰线松弛和钢铰线卷盘情况（图 5-13） ，并巡视吊机锚固系统。 图 5-12 吊机控制系统软件界面 图 5-12 吊机控制系统软件界面 9 图 5-13 监视主千斤顶与钢铰线卷盘情况 图 5-13 监视主千斤顶与钢铰线卷盘情况 （5）每台提升千斤顶有上下两个锚具，其开合均通过电脑程序自动控制，所以上 下锚不可能同时打开，即使在液压失效时，钢绞线千斤顶也可安全锚固。 5.2.5 梁段调位及匹配 5.2.5 梁段调位及匹配 1、梁段匹配模拟分析 梁段匹配原则：减小匹配时产生的附加应力，实现基本无应力匹配。 建立三维有限元模型，模拟计算确定待吊梁段与已安装梁段匹配工艺。 已安装梁段在吊机前支点反

9、力和斜拉索拉力的作用下，钢箱梁出现中间下挠，两边 上翘的临时状态，而此时吊装钢箱梁在自重作用下出现的变形状态正好相反（见图 5-14）。通过模拟计算不同的匹配工艺，选取最优匹配方案。 苏通大桥采用的钢箱梁匹配工艺为：先对齐并固定纵隔板，然后用 50t 千斤顶调整 腹板高差，最后用 10t 千斤顶配合马板调整顶、底板局部高差的匹配程序。 已装梁段 待装梁段 斜拉索 图 5-14 已成梁段与吊装梁段变形比较图 图 5-14 已成梁段与吊装梁段变形比较图 2、梁段粗匹配 （1）当梁段吊装至桥面附近时，利用吊具上的水平千斤顶调整吊装钢箱梁的纵坡 与已安梁段纵坡一致，使其与已安梁段对应位置处上下接口的缝隙宽度大致相等（图 10 5-15） 。继续提升梁段，调整高程，使其与已安梁段的表面大致齐平。 图 5-15 梁段纵坡调整图 5-15 梁段纵坡调整 （2）利用桥面吊机前端的纵向调位千斤顶驱使钢箱梁纵向移动，使梁段向已安梁 段缓慢靠拢。然后，利用桥面吊机前端的横向调位千斤顶调整钢箱梁的横向位置，使吊 装梁段与已安梁段的轴线对齐（图 5-16、17） 。 图 5-16 纵、横移梁段 图 5-17 轴线对齐图 5-16 纵、横移梁段 图 5-17 轴线对齐 （3） 反复微调， 使吊装梁段与已安梁段的纵隔板处的顶止顶板对齐 （图 5-18、 19） 。 图 5-18 梁段微调 图 5-19 顶板止顶板对齐图 5-18 梁段微调 图 5-19 顶板止顶板对齐 11 （4）在止顶板上焊接交叉限位板（图 5-20） ，限制相邻梁段变位，并将梁段纵隔板 处匹配件通过螺栓连接（图 5-21） ，锁定主吊千斤顶。至此，梁段粗匹配完成。 图 5-20 止顶板交叉限位 图 5-21 匹配件连接 图 5-20 止顶板交叉限位 图 5-21 匹配件连接 3、梁段精匹配 （1）当达到施工控制条件（钢箱梁顶、底板温差小于 2）时进行精匹配作业。 （2）首先进行悬臂前端局部测量（测量相邻 3 个梁段控制点的相对平面位置及

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