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蘇通大橋南主塔MD3600塔機的安裝與應(yīng)用

發(fā)布時間:2008-07-02   點擊率:1935
蘇通大橋南主塔MD3600塔機的安裝與應(yīng)用
白飛陽1 張接信2 王栓讓1 許傳波1
(1.中交第二公路工程局有限公司,陜西 西安 710065;2.長安大學(xué) 工程機械學(xué)院,陜西 西安 710064)
1 工程概要
1.1 主塔結(jié)構(gòu)概況
蘇通大橋位于江蘇省長江口南通河段,連接南通和蘇州兩市,東距長江入??诩s108km,西距江陰長江公路大橋約82km。是江蘇省規(guī)劃建設(shè)的5個跨江通道之一。
其主橋全長為2088m,采用7跨連續(xù)鋼箱梁雙塔雙索面斜拉橋,其1088m的主跨實現(xiàn)了斜拉橋的千米跨越,位居世界第一。
蘇通大橋南主塔采用倒Y形結(jié)構(gòu),高300.40m,為同類橋型世界第一高塔; 索塔混凝土量達(dá)27786m3,鋼筋總重達(dá)7981t; 其中上塔柱斜拉索采用鋼錨箱錨固結(jié)構(gòu),鋼錨箱總高度73.6m,分30節(jié)施工,最大鋼錨箱單節(jié)重達(dá)45.8t。塔柱總體布置圖見圖3。
1.2 施工難點
(1) 橋位處年平均8級以上大風(fēng)天氣達(dá)108天,對吊裝設(shè)備的抗風(fēng)穩(wěn)定性提出了很高的要求。
(2) 上塔柱為鋼錨箱與混凝土共同受力結(jié)構(gòu),其中最大鋼錨箱單節(jié)重達(dá)45.8t,對吊裝設(shè)備的吊裝能力提出了較高要求。 2 吊裝設(shè)備的選擇與布置方案
2.1 塔機選型
根據(jù)蘇通大橋主塔設(shè)計構(gòu)造形式,結(jié)合橋位處的地理環(huán)境,主塔施工塔機選型及布置主要考慮以下幾個影響因素:
(1) 塔柱施工爬升模架空間尺寸及安裝荷載。
(2) 鋼錨箱的安裝荷載(包括從駁船上起吊及塔上安裝)。
(3) 塔機的拆除荷載及空間位置。
(4) 塔柱施工材料的垂直運輸。
(5) 橫梁支架的安裝與拆除。
(6) 施工電梯的平面位置及安裝荷載。
(7) 主梁平面位置。
(8) 抗風(fēng)性能等。
在設(shè)備選型上,塔機的最大吊裝荷載按照幅度30m處最大吊重50t和幅度30m處最大吊重10t的吊裝要求進(jìn)行大塔機和小塔機的選擇。前者主要考慮上塔柱鋼錨箱節(jié)段的最大荷載(45.8t)+吊具重量+錨箱工作平臺重量; 后者主要考慮自動模架在安裝過程中的最大吊裝荷載及施工支架安裝時的最大吊裝荷載的要求。
綜合考慮以上各種影響因素,經(jīng)過對國內(nèi)、國外塔機的大量的市場調(diào)查研究,最后確定選用以下兩種塔機作為塔柱施工的吊裝設(shè)備: 大塔機選擇波坦MD3600型塔機,小塔機選擇江簏QTZ315型塔機。
2.2 塔機施工性能
法國波坦MD3600型塔機經(jīng)改造后,其主要性能參數(shù)如表1。
江簏QTZ315型塔機性能參數(shù)如表2。
2.3 塔機布置方案
結(jié)合蘇通大橋塔肢結(jié)構(gòu)特點,為保證2個塔肢同時作業(yè),綜合考慮影響塔機布置的各種因素,對塔機的布置進(jìn)行以下3種方案的比選:
方案一: 布置1臺大型塔機于塔柱中部,利用1臺塔機完成塔柱施工;
方案二: 布置1臺大型塔機于塔肢一側(cè),利用1臺塔機完成塔柱施工;
方案三: 中、下塔柱施工時布置2臺塔機于2塔肢,上塔柱施工由一側(cè)大型塔機完成。
以上3種布置方案的優(yōu)缺點比較如表3所示。
經(jīng)過比選,方案三雖然投入成本較高,但能有效地保證塔柱施工進(jìn)度,故選用布置2臺塔機的方案進(jìn)行塔柱施工。塔機具體布置形式如下:
索塔施工時采用一大一小2臺塔機進(jìn)行施工。在下游岸側(cè)布置一臺波坦MD3600型大塔機,主要負(fù)責(zé)下游塔肢、上塔柱及鋼錨箱吊裝施工,并輔助以后的斜拉索掛索施工,是主要的施工設(shè)備。在上游江側(cè)布置一臺江簏QTZ315型小塔機,主要負(fù)責(zé)吊裝上游塔肢的鋼筋、模板等小型施工材料,在塔柱合龍段施工完成后拆除。塔機布置如圖7。
3 MD3600塔機的安裝與使用
MD3600塔機由法國波坦公司設(shè)計制造,是目前國內(nèi)應(yīng)用的最大水平臂變幅塔式起重機,其特點是起升高度高,起重力矩大,穩(wěn)定性強,吊裝定位精度高等。為適應(yīng)蘇通大橋的施工特點,對其進(jìn)行了改造設(shè)計,改造后最大工作高度達(dá)315m,臂長50m,起重機采用了雙吊鉤設(shè)計,分別具備20t和80t的起重能力,同時也滿足了吊裝速度的要求。
3.1 塔機基礎(chǔ)安裝
(1) 塔機基礎(chǔ)的位置布置。
塔機基礎(chǔ)的布置需要考慮以下2個主要因素:
① 便于設(shè)置能夠滿足設(shè)計受力要求的基礎(chǔ);
② 盡量縮短與待安裝鋼塔柱的距離,以減小對塔機起重能力的要求。
(2) 塔機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式。
塔機基座由以下2部分構(gòu)成: 基座預(yù)埋件和塔機基座。其基座預(yù)埋件采用12根?45×16鋼管,鋼管下端預(yù)埋在承臺混凝土中,鋼管頂?shù)卓诰捎忙?0mm鋼板將其連成整體,底面鋼板底設(shè)置?8鋼筋網(wǎng)以確保混凝土受力。塔機基座由4個塔機柱腳、2片縱梁、2片橫梁、2根前支撐、2根后支撐及4個基座預(yù)埋件構(gòu)成。為了確?;A(yù)埋件的整體受力,每根鋼管采用一根?6mm精軋螺紋鋼筋對頂?shù)族^板張拉力600kN,張拉后對鋼管實施壓漿處理。塔機基礎(chǔ)施工如圖4及圖5所示。
3.2 塔機安裝
塔機柱腳安裝完畢后,按照設(shè)計好的拼裝順序進(jìn)行塔機的拼裝,并采用浮吊整體吊裝起重臂。塔機吊裝如圖1和圖6所示。
MD3600塔機高達(dá)315m,塔機附墻裝置是保證塔機受力安全的重要保障措施,由于塔機距離橋梁塔柱較遠(yuǎn),附墻裝置長度比較大,故拼裝成桁架形式,塔機附墻裝置局部安裝如圖9所示,整體安裝如圖2所示。
3.3 塔機和索塔施工的安全措施
(1) 塔機所有動作均通過安全系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù),設(shè)有吊重限制器和起吊速度限制器,司機室內(nèi)的操縱臺上和塔機底部電控箱上均設(shè)有緊急停止按鈕,在塔機的最高點上設(shè)有風(fēng)速儀和夜間航行警示紅燈和避雷針,能夠?qū)?0km/h風(fēng)速提前報警。
(2) 為保證基礎(chǔ)安全,對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的焊縫進(jìn)行了應(yīng)力檢測,并對安裝完成后的塔身進(jìn)行了垂直度檢測,確保各構(gòu)件均滿足設(shè)計要求。在施工過程中,必須進(jìn)行定期的維修和保養(yǎng),并對關(guān)鍵的位置進(jìn)行監(jiān)測,確保結(jié)構(gòu)安全。
(3) 風(fēng)洞試驗。為確保索塔和塔機共同受力時的結(jié)構(gòu)安全,在蘇通大橋進(jìn)行風(fēng)洞試驗時考慮了索塔和塔機共同作用的風(fēng)洞特性,并進(jìn)行了專題研究。研究考慮了索塔對塔機的振動激勵影響,分不同的工作狀態(tài)進(jìn)行了計算和試驗研究。研究結(jié)構(gòu)表明,索塔和塔機在工作和非工作狀態(tài)下都未發(fā)生發(fā)散性振動,塔機本身沒有安全性問題。
3.4 塔機應(yīng)用效果
由于塔機配備及布置合理,有效地保證了2塔肢同步施工過程中的吊裝任務(wù),同時順利地完成了下橫梁支架及0#塊支架的安裝,確保了下橫梁、0#塊支架的架設(shè)及塔柱整體施工進(jìn)度。尤其上塔柱施工過程中, MD3600型塔機的優(yōu)秀吊裝能力,實現(xiàn)了上塔柱鋼錨箱2節(jié)整體吊裝方案,大大縮短了上塔柱施工周期,有效保證了主塔施工總體工期。塔機施工如圖8和圖10所示。
4 總論
蘇通大橋塔高、風(fēng)大,MD3600塔機的穩(wěn)定運行確保了南主塔順利完成施工,其施工進(jìn)度較原計劃提前了近1個月左右。實踐證明塔機的布置方案和施工工藝較為科學(xué)合理,為同類橋梁施工提供了有益的參考價值。