重庆朝天门大桥总体施工方案

重庆朝天门大桥总体施工方案

中港总公司以BT总承包方式参与建设重庆朝天门长江大桥，根据中港与重庆市城市投资公司签订的合作协议，设计由城投公司负责，可委托中港进行管理，中港负责主桥的施工工作。作为主跨546米的世界最大跨度的钢桁架拱桥，主桥施工方案的选择对全桥的工作质量、施工进度、和总体投资均起控制作用，朝天门长江大桥作为重庆市的门户，是重庆市以后的重要景观工程，工程的安全、进度、质量对重庆市的影响极大，中港作为该项目的BT业主，对该项目的设计、施工负全面责任，必须对主桥的施工方案提前进行准备，如总体施工方案结构设计、施工机械设备的询价等，以确保工程的顺利实施。 尽管初步设计尚未开始进行，但由于工可推荐方案及市政府均以主跨546米的中承式无推力钢桁架系杆拱桥方案为推荐方案，施工方案设计暂按主跨546米、二边跨均为140米的小箱形钢桁架方案进行。下图为钢桁架拱桥设计方案。

二、总体施工方案选择

钢桁架拱桥主桥全长826m，主桥结构包括主拱、边拱、主梁、吊杆、吊杆、桥面系及下部结构。主拱为双肋式钢桁架小钢箱肋拱，矢跨比为1/4.2的悬链线，单一拱肋宽2.0m、高2.0m，单片桁架为变高截面，高度变化为74~14m，两肋拱在横向往内侧以9：1的斜度倾斜靠拢，形成空间构架。横向连接采用9个空间桁架连接，所有拱肋桁架弦杆均采用小钢箱截面形式（主拱上下弦杆为2000*2000*45mm，腹杆采用800*800*40mm小钢箱）。主梁采用钢桁架结构，桁架高12.5m、宽40.6m、标准节间长16m。桁架主要构件为Q345钢板组成的箱形截面杆件，杆件间用钢强螺栓连接。桁架在工厂加工制造，利用缆索吊机安装。吊杆间距16m，选用高强钢丝的PE护层拉索。

拱座基础为3m直径桩基础加钢筋混凝土承台，拱座为箱形结构，墩身为钢筋混凝土空心箱形截面，每墩壁厚7m，两壁间相距9m，墩身总宽23m，高74.5m。

国内外钢桁架拱桥很少，国外也只是在上世纪30年代的70年代做了一些，且数量很少，跨度大于500米的只有三座。目前同类型的桥梁中，美国新河桥主跨518.2米，跨度最大，1977年建成，为上承式钢桁架拱桥，另二座跨度大于500米的钢桁架拱桥是美国贝永桥，主跨504米，中承式拱桥，1931年建成；澳大利亚悉尼港桥，主跨503米，中承式公铁二用桥，1932年建成，其它同类桥跨度均在400

以内，修建年代同样较久。

目前拱桥施工中常用的方法有缆索吊装法、悬臂拼装法、转体施工法和支架施工法，后二种施工方案在本工程中很难实施，因而本桥的施工只能采用前二种方及其组合方法。

缆索吊装法在国内拱桥的施工中采用较为普遍，如四川万县长江大桥(主跨420米)、武汉睛川大桥(主跨280米)、浙江省千岛湖南浦大桥(280米)等；采用悬臂拼装的项目有澳大利亚悉尼港大桥（主跨503米）、万州长江铁路桥。二种施工方法存在的问题及所应做的准备工作如下。

三、缆索法施工方案

缆索吊装方案的主要设备为跨桥的拼装吊机，通过吊机分别对称安装主塔二侧的主拱节段，直到合拢。该方案的优点是施工过程附加给主体工程的临时荷载较小，吊装过程比较安全，施工进度较快。

本桥上、下主拱弦杆长度为16~20m，最大重量约130吨（板厚45mm），腹杆长度74~14m，最大重量约110吨(板厚40mm)，各类型杆件断面均较小，长度较大，其受力稳定性较差。

缆索吊机拟由缆索运输系统、万能杆件双柱门式轻型索塔、混凝土锚碇基础组成，拱圈骨架节段由二组天线、四个吊点抬吊。结构设计时，控制重载垂度fmax=L2/13，索塔纵向允许偏位Δ=±h/100。施工总体布置见下图。

采用该法施工存在的问题有以下几个方面：

1、最重单根杆件的吊装重量约为140吨，且最在跨度约为600米，如此大跨度的缆索吊机在国内外桥梁施工中尚未使用，对吊机的设计、加工制作、安装及使用提出了新的要求，尤其是对缆索材料的性能要求较严格，应尽早进行可行性研究及设计；

2、临时扣塔的结构设计及施工过程中的相关技术要求，主拱主跨和边跨二侧的平衡方案及施工方法；

3、杆件时拼装所需的小型设备和施工机具的数量及施工方式，操作程序及相关要求；

4、拼装过程中存在的问题还有边跨及引桥的主梁如何吊运至边跨进行安装，采用何种设备进行安装等，包括施工便桥的结构设计；

5、施工过程中的局部变形调节控制及主拱合拢时的相关技术要求。

三、悬臂吊机拼装方案

悬臂拼装方案是通过设置在主拱悬臂端的轻型拼装吊机进行主拱杆件拼装，逐段拼装外伸，直到主拱合拢。为平衡吊机重量和基础二边的受力，在拱圈的适当位置设置平衡拉杆。由于吊机的位置在施工过程中是不断变化的，因而在进行施工方案设计时，必须与设计单位密切配合，将各种可能的施工工况交给设计单位进行设计复核及施工控制设计，以保证结构的安全和稳定。总体施工方案见图3。

采用该法施工时同样存在缆索吊装施工中存在的几个需要解决的技术问题。另外，该吊机支承在已拼装主拱上，对主拱增加了附加荷载，需与设计协商后进行结构整体设计，对拼装过程中及成桥后的受力进行综合分析，并进行与缆索法进行总体投资核算。

该方案的主要设备为悬臂拼装吊机，一般设计为步履式或移动式，通过千斤顶或卷扬机牵引行走，吊机的起吊重量、最大悬臂长度、起吊速度等根据主体结构的形式及各施工单位的经验和习惯决定，由专业厂家进行设计、制造，经过荷载试验后交付使用。

吊机的设计应注意以下几点：

1、尽量减少吊机自重等对永久结构产生的安装内力；

2、采取相应措施减少永久结构悬臂端的挠度与变形；

3、吊机设计时要尽量考虑增加吊装过程中吊机桁架及永久结构的侧倾稳定性；

4、尽量增加主拱桁架整体结构的刚度，防止结构因冲击性震动而引起晃动，增加施工人员的安全感；

5、方便吊装操作与吊机移动、设置相应的安全与防护措施。

四、施工安全及控制

主拱的合拢是本桥的关键，对成桥后的受力状态至关重要，各种可能出现的情况均要考虑，合拢时二侧悬臂各个接点的平面位置、标高、倾角、转角的相应调整方法及其结构处理措施。若需在支座及拱脚处设置相应的调节装置，应进行专业的工艺和结构设计。因此在结构设计开始前应编制相应的主桥整体施工方案并提出相应的技术措施及费用，通过进行结构设计分析后提出最终的施工方案，特别注意施工过程中的质量保证措施和安全保证措施，以下几个方面在进行施工组织设计方案编制时必须重点考虑：

1、主体结构施工安全保证措施；

2、大型杆件拼装质量保证措施；

3、施工人员高空操作安全保证措施；

通过在初设阶段组织施工相关人员进行相关科研准备工作，达到保证工期、安全可靠、经济适用的目的。