龙门吊施工方案、计算书及施工图

一、工程概况

1、概述：

钱江四桥位于钱江大桥下游4.3公里，南星桥1码头上游约200米处；北端跨越滨江公路通过复兴立交桥与杭州市已建的中河高架路相连，构成了一条连接杭州市中心与滨江新区的便捷通道。桥位处江面规划宽度为1160米，桥梁设计全长1376米，主桥设计采用钢管砼双主拱方案，其计算跨径组合为2×85+190+4×85+190+2×85，其中85米跨为下承式系杆拱桥和上承式拱桥的组合，190米跨为下承式系杆拱桥和中承式拱桥的组合。两侧引桥均为双层3×45米跨高强预应力砼箱梁结构；全桥的跨径组合为3×45+90+89+196+4×89+196+89+90+3×45。主桥上、下层均不设纵坡，上层桥面的中心标高32.315米，为6车道的快车道，下层桥面的中心标高18.60米，为过江轻轨和人行通道，通航标准按国家四级航道设计，*高通航水位为6.123米，通航净高10米，航道宽度80米。190米跨部分桥梁的横断面宽度为30.6米，引桥及85米跨部分桥梁的横断面宽度为25.0米，引桥上层设4.0%的纵坡，下层设2.0%的纵坡。桥梁上、下层等宽，外形结构美观，整体性好。

2、水文气象：

钱江流域位于南风活动地区，雨量充沛，四季分明，每年3～6月份为梅雨季节，7～10月份为台风期，常伴有暴风雨，若与大潮汛相遇，将会出现特高潮位，钱江涌潮举世闻名，近几年来由于河道进一步整治，下游河道主槽趋向顺直，主流偏北，涌潮较以前更大，本河段七月份前后低潮位*低，八、九、十月份高潮位*高。闸口站历年*高潮位+7.56米，历年*低潮位+1.19米，*大涨潮差2.98米，*小涨潮差0.01米，平均涨潮历时1小时33分，平均落潮历时10小时52分。潮流为往复流。潮流流速按百年一遇设计为4.1m/s。桥位处百年一遇高水位为8.52米，低水位为1.23米，三百年一遇洪水位为9.08米，施工期间洪水与涌潮按10年一遇的频率设计。

3、工程地质：

桥址区上覆第四系覆盖层厚度变化较大，近山前的杭州岸较薄，在2墩处*薄为28.1米，向萧山方向渐厚，在15墩处*厚达59.40米，按其时代、成因和物理力学性质可分为三大层。**层为素填土及*新河流冲积相沉积的流塑～软塑的亚砂土、亚粘土及松散～中密状的粉、细、中砂，层厚11.4～35.1米，第三层为晚更新世冲相沉积的圆砾土及砾砂层，层厚1.25～19.85米。下伏基岩为侏罗系上统（J3a）的火山岩层及白垩系下统朝川组（K1C1）的陆相碎屑沉积岩，两者呈断层不整合接触，以钱塘江断裂为界，东南侧岩质软弱，工程性能差。西北侧6、7墩基岩受构造影响较重，发育有断层破碎带，差异风化显著。

4、施工特点：

本工程水文及地质情况复杂，桥位处受涌潮影响严重，若采用水上船舶施工，对施工船舶的适应性能要求很高，泊锚困难，作业时间有限，其基施工段由于墩位多，工作量大，且受上部结构安装时机的限制，组织流水作业困难，要求投入大量的船机及起重设备，且该河段交通运输船舶繁忙，因此，施工期间，航道管理困难。工程质量、进度及船舶机设备的**均难以保证。从该河段已建及在建的桥梁的施工情况看，采用栈桥彻底摆脱涌潮影响的施工方案已十分成熟，有大量的成功经验可供借鉴。其上部结构均为安装构件，工作量十分巨大，安装精度极高，而桥位处地势平坦，受台风影响严重，故要求上部结构安装工艺简便快捷，安装精确。针对上述具体情况，经多方面比较，我局提出了如下施工方案：一、基础阶段采用单栈桥陆上施工，不仅可省掉大量的船机设备，且对工程的质量进度和**有充分的保障。二、上部结构施工阶段采用双栈桥、龙门吊及少支架施工方案，其施工工艺简单，方便快捷，且安装精度高。

三、栈桥设计：

1、纵向轨道梁：

龙门吊大车行车系统设计间距为24.0m，考虑到栈桥在使用过程中对称均匀受力，初步将栈桥的设计跨度定为12.0m，轨道拟采用单层三排贝雷桁梁，设计*大单轮压力为26t，每组滑车的前后轮距为1.8m，结合轨枕的布置，取如下计算图求。

△①△    ②    △③△

12.0m      12.0m     12.0m

当荷载作用在①③跨时为弯距*不利位置：

查弯距影响线图表得：

Mmax=2×l×f

=0.289×12×52t

=194.208t.m<[M0]   =224.64t.m

*大挠度查表得：

Fmax=K×（pl3/100EI）

式中：

K——挠度系数取为2.716

P——为集中荷载为52t

L——为计算跨度12m

E——弹性模量为2.1×107t/m2

I——惯矩为7.515×105cm4

Fmax=2.716×(52/123)/(100×2.1×107×0.007515)

=1.55×10-2m

=15.5mm<l/600=20mm

剪力计算：

Vmax=K×P

=1.34×52

=69.68t<V0=69.89t

故均符合要求

2、钢管桩设计

1）桩长计算：

桥位处河床较为平缓，河床顶标高从+00.34m*-2.09m，河床平均标高按-1.0m计算，栈桥的顶标高为+10.0m，桩顶标高为+7.85m，采用Φ800×8钢管桩，单桩承载能力按50t计算，使用过程考虑河床有2.0m的冲刷，河床上部覆盖层一般为淤泥质亚粘土、亚砂土，土层的极限摩阻力τ1=20Kpa，每墩采用4根管桩支承轨道梁，设计时不考虑闭塞效应和群桩效应。由于在桩入土范围内有多层砂层分布，综合考虑2米粉砂层作为持力层，取L=25Kpa，则：

P=K.λs.U∑τili

式中：K——**系数取为0.65

λs——挤土效应为0.87

U——桩周长2.513m

P=K.λs.u.(τ1×l1+τ2×l2)

则：l1=（P-Kλs.u.τ2.l2）/(kλJ.u.τ1)

=(5×105-0.65×0.87×2.513×25×103×2)/

(0.65×0.87×2.513×20×103)

=15.1m

桩长∑l=l0+l1=7.85+1+15.1+2+2

=27.95m

2）沉降计算：

栈桥墩支承桩的沉降按单桩简化计算如下：

S=△c+△k=Nl0/EA+2Nh/3EA+N/COA0

式中：N——桩顶竖向压力为N=50t

E——材料弹模E=2.1×105N/mm2

L0——冲刷线以上桩长L0=10.85m

H——冲刷线以下桩长h=17.1m

A——桩的横断面积  A=20106mm2

CO——桩底平面的地基竖向地基系数CO=moh

MO为桩比例系数，亚砂土层取MO=3000KN/m4

则CO=3000×103/10.2×1.71×104

=5.13×10-2N/mm3

A0——桩底平面的作用面积

A0=Л（d/2+h.tgψ/4）2

或A0=1/4Лl12

取两者中的小值。

ψ为土的内磨擦角取ψ=15。

L1为两排桩间距取2.0m。

A01=Л（d/2+htg4/4）2

=Л×(800/2+1.71×104×tg15/4)2

=7.3×106mm2

A02=1/4Лl12

=1/4×Л×20002

=3.14×106mm2取AO=3.14×106mm2则：

S=Nl0/EA+2Nh/3EA+N/COAO

=1.285+1.35+3.1

=5.735mm

但在实际使用过程中，作用在单桩顶上的压力均小于50t，且为群桩，故单桩的沉降均在5mm以内，能够满足使用要求。

3、栈桥的结构形式：

1）上游侧：

根据上述计算，结合钱江六桥的实际经验，栈桥采取，上游侧桥桥宽6.0m，设龙门吊轨道和运输车辆通道，桥面板采用δ10mm钢板，龙门吊轨道采用P43钢轨，纵向分配梁采用I12.6工字钢，沿宽度方向通长按50cm布置，在桥墩处考虑到如50T履带吊车等起重设备作业需要，局部将纵梁按25cm布置，横向分配梁采用I25a工字钢，全断面范围内按1.50m的间距布置，在龙门吊作用范围内按75cm布置，龙门吊纵向轨道梁采取单层三排贝雷桁架，在四分之一节点处，需作加强处理，行车道部分纵梁采用单层双排贝雷桁架，桩顶帽梁采用I25a工字钢，每墩5根Φ800×8钢管桩，离桥墩附近采用6根，如图3-3、3-4、3-5所示。

为方便计算，取如下计算图式验算P43钢轨强度

Mmax=KFL

=0.289×26×0.75

=5.6355+m

拉应力：f=M/W      W——为截在抵抗矩W=217.3cm3

=(5.6355×104N×103mm)/217.3×103mm3

=259.3N/mm2<[f]

满足强度要求

2）中下游侧

中下游侧栈桥，只考虑到龙门吊的行驶路轨与人走动道，总宽依照3.0m考虑到，在两路轨中间铺设过道钢网，沿总宽方位按50cm间隔通长布局[10糟钢做为竖向分派梁，承重梁选用I25工型钢，沿竖向按75cm布局，龙门吊路轨选用单面三排贝雷桁架，每跨跨距12.0m，每一个栈桥墩选用4根Ф800钢板桩，壁厚δ=8mm，桩民工27.95m，充分考虑中下游侧栈桥总宽较小，为确保让其有充足的侧面强度刚度，设计方案时要将4根桩连接成总体，其构造生成与上下游侧的栈桥的龙门吊一部分同样。

3）因为受龙门吊设计方案跨距及主墩桩承台工程施工时护岸规格的限定，栈桥的驾驶一部分，在主墩口要从里侧衔接到两侧，随后又从两侧衔接到里侧，其结构形式如下图3-6所显示，每幅栈桥渐按564米设计方案，其所需原材料如下所示表明。

名字 Φ800（t） 贝雷片（m） I25(t) I12.6(t) τ18(t) δ10mmmm（t） 过道网（m2） τ10(t)

总数 1959 7896 245 129 17．24 265．65 1128 28．2

考虑到其总体稳定及超车必须，栈桥在桥墩处扩宽并与钻孔平台连接成总体。

四、支撑架系统软件：

融合龙门吊起吊拱肋，组装流程中各分快速段选用少支撑架系统软件支撑，小拱分三节起吊，大拱分七节吊装，起吊时每节较大净重调节在80t之内，则小拱拱肋起吊时，一跨共需4个支撑架，大拱起吊时必须12个支撑架，支架系统软件拟选用打进桩作基本，上端组装全能构件桁架结构、桩基础仍选用Φ800mm壁厚δ8mm的钢板桩。单桩承载力依然为50t，桩顶设计标高+6.0m，每墩选用4根钢板桩，桩核心间隔为4.0m，桩管用δ20mm厚钢板作桩帽，如下图4-1示。主拱支撑架系统软件如下图4-2、4-3、4-4示。用全能构件组装成格构样子，一同承担水准荷截，每一个支撑立杆为4.0×4.0m，则一个主拱支撑点需要的资料如下所示表明以一部分异形构件：

名字 Φ800 Ι18 δ20 N1 N3 N4 N5 N8 N11 N26 N22A

总数（t） 182 7.2 7.54 135 81 24 100 9.2 18.4 11 10.7

一个小拱支撑架系统软件所需原材料如下所示表：

名字 Φ800 Ι18 δ20 N1 N3 N4 N5 N8 N11 N18 N22A N26

总数（t） 61 2.4 2.52 24.1 13.5 5.9 19 1.51 2.87 1.04 2.31 2.4

支撑架系统软件在拱肋组装载荷的作用下的应力及形变，在这儿未作详尽测算，但在具体工作中，应按照其载荷的分配原则对支撑架的水准偏移和缩减形变作详尽测算，有利于操纵拱肋的组装精密度。

五、施工技术

1、生产流程

在这儿将④～⑤跨设为1拱，⑤～⑥跨为2拱。⑥～⑦跨为3拱，⑦～⑧跨为4拱，⑧～⑨跨为5拱，现假定立交桥工程施工以⑨墩为界，竖直区划为2个中标单位，则一个标段共需龙门吊2～4台，其工程施工工生产流程如下图5-1所显示。

杭州侧工程施工中前场只有建在临江道路之内,为便捷工程施工，应在施工中前场与工程施工栈桥中间架设一座10.0米宽的工程施工天桥跨过大马路，天桥静空应在4.2米以上，确保**的常规行驶，天桥沿竖向应伸进工程施工栈桥内20米以上，有利于工程材料的装运，杭州萧山区侧可立即将工程施工栈桥与中前场接入。

2、龙门吊组装

龙门吊组装时要尽可能挨近岸上，栈桥搭个后，将龙门吊的走动安装系统上路轨，并与栈桥预压，各自组装两边立杆*50.2米相对高度，充分考虑在组装全过程中的纵向可靠性，在立杆拼*30米时，应在其四角各设一根缆风。与此同时在龙门吊承重梁竖直投射部位，组装承重梁*38米，并将上下两块承重梁按2米的净间隔锁住，无恙行车路轨和行车，天车也应与承重梁锁住，等立杆和承重梁均组装好后，在立杆顶部各设4组滑轮，将承重梁提高*立杆的48.2Km，与立杆连接。承重梁组装到位后，将行车、走动体系的预压、两承重梁间的锁住及立杆缆风消除，对龙门吊开展调节。

在组装大拱前需将两部龙门吊的相对高度升到68.2米，充分考虑不危害其他作业面的常规运行，应挑选正中间的两部在栈桥上合理的部位加高，因为拱肋组装时是用两部龙门吊来一同提高，为确保龙门吊加高有充足的可靠性，可将两部龙门吊的立杆沿桥中心线方位连接成总体，并将其走动系统软件与栈桥预压，*先在两龙门吊立杆的44.2Km各设一道承重梁，横梁可在栈桥上组装，用龙门吊本身吊装*44.2Km与立杆连接，随后将立杆逐节组装*68.2米，在拼装时必不可少采取一定的**措施确保立杆的侧面平稳，待立杆拼*68.2米时，将行车与承重梁锁住，并将两承重梁锁住，在立杆顶部各设四组滑轮将承重梁悬吊训练后，消除承重梁与立杆间的联接，将承重梁提高*必须的极度后，与立杆连接，再消除承重梁与行车及承重梁间的锁住，又运用行车吊住44.2Km的优势互补桁架结构，将其与立杆间的连接消除，下发*栈桥面后解散，经查验确定以上流程均进行后，消除龙门吊走动系统软件与栈桥中间的预压，对龙门吊开展调节，直到龙门吊的各类性能指标均实现了设计需要后，即可开展主拱的安装工程施工。

3、拱肋组装：

拱肋组装时均选用2台龙门吊一同吊装，起吊时要采取相应举措避免拱肋坍塌，实际施工步骤如下所示：

1）基础工程施工环节依据进度表在加工厂将拱肋制做成规范节段序号运送*当场。

2）架设拱肋固定支架系统软件，并按测算规定设定预拱度。

3）在建筑工地将拱肋组装*起吊必须的分节长短。

4）在托架上施工放线，明确拱肋的原始组装部位，并设定拱肋的高度和水平部位调节设备。

5）将拱肋垂直运送*龙门吊有利于吊装的部位，两部龙门吊与此同时吊装，并走动*组装处。

6）下发拱肋开展组装，待各节点处的高度及平面图部位调节*设计方案需要后，将拱肋的一端与上一节段连接。

7）组装下一节拱肋，安装时，上中下游两块拱肋应多线程对称性组装，并立即组装好水准风撑，拱肋组装好后的下一阶段组装工作中均可由龙门吊来进行。

此方式组装不但省时省力，并且可以确保有充足的组装精密度，有利于对施工质量开展操纵。