(文字說明)
編制複核
審核重慶渝通公路橋梁有限責任公司
海馬大橋拱箱吊裝施工技術方案
1、工程概況
海馬特大橋位於貴州金沙縣與修文縣交界處的烏江上。頁岩、粉砂質頁岩及粉砂岩以及石灰岩夾泥質灰岩，層厚相對較厚。海馬特大橋主橋為180m跨裝配式鋼筋混凝土箱型拱橋，引橋為預製安裝預應力鋼筋混凝土簡支空心板梁橋，兩岸引橋孔跨皆為1×20m，大橋全長250.
50m。
技術標準：公路-ⅰ級；橋面淨寬：9 m，橋梁全寬11.5m；設計洪水頻率：1/100。
橋型採用上承式鋼筋混凝土懸鏈線箱形拱，主孔淨跨徑l0=180m；淨矢跨比f0/l0=1/5.5。拱上結構為立柱、蓋梁、跨度13m的鋼筋混凝土簡支空心板梁。
兩岸引橋台皆為樁基礎輕型橋台，主拱台採用實體承臺結構。引橋墩柱式墩，樁基礎。
主拱採用預製與現澆組合的箱型截面，橫斷面由2個邊箱和1個中箱組成，中箱寬2.79m，邊箱寬2.45m，全寬780m；單箱預製高度290m，拱背設定10cm厚的現澆層。
拱圈採用預製吊裝方法施工，單箱分十八段預製安裝，全橋拱箱共54個吊裝節段，拱箱節段最大淨重量g=72t。拱箱節段全部吊裝完成，接頭焊接完畢後，澆築縱橫接縫及拱背現澆層混凝土，整體化拱圈。
橋位區內河流主要為烏江水系。海馬特大橋水位不受烏江水電站控制，最高蓄水位為762.8m，最低蓄水位為741.746m。
2、懸索吊裝系統的布置
2.1、總體布置(圖01)
根據海馬大橋實際地形特點，確定吊裝索跨為80m+320m+80m。金沙岸塔架設於0#橋台臺尾80m處。修文岸塔架設於0#橋台臺尾80m處。
拱箱預製場設定在修文岸塔後引道上，起吊場設定於修文岸橋上，預製好的拱箱節段通過軌道平車從預製場運輸至天線下方待吊，運輸平車上設定轉盤來方便在彎道上運輸拱箱。在修文岸塔後80m處的橋軸線上設定鋼筋砼錨碇來進行修文岸主索、扣索、工作索及塔架後風纜等的錨固；在金沙岸塔後80m處的後山橋軸線上仍設定鋼筋砼錨碇來進行該岸主索、工作索、扣索等的錨固。兩岸一扣、二扣的扣索利用索塔基礎內的預埋拉板錨固，拱箱在引橋空心板安裝完成後進行，以使扣索力可通過引橋板分配傳遞。
拱箱安裝系統採用單組主索並根據所吊箱肋位置在塔頂進行橫移，主索在主錨碇上的錨固位置不變，所產生的後拉索橫向水平分力通過設定塔架橫向風纜來克服。纜索系統總體布置見圖號01。
2.2、吊重的確定
經計算，拱箱節段最大淨重量為72噸，在吊裝計算中，按拱箱72噸控制設計，計算重量pmax＝72×1.2+4+1＝91.4t≈914kn，4噸為吊具及配重，1噸為施工荷載，1.
2為預製超重及衝擊係數。
2.3、主索
主索按靜力平衡原理進行計算，先假定主索初始垂度，計算重索垂度。初始(空索)垂度(f0)自定以後，空索長度(s0)為定值，在荷載作用下必然引起彈性伸長，受載後的總長度s應等於空索長度s0加上由於荷載引起的彈性伸長值δs，即s=s0+δs。重索長度有兩個途徑計算：
一是按假設重索垂度，以圖形幾何關係算得s；二是按假設重索垂度，以計算主索內張力得到彈性伸長δs算得重索長度s=s0+δs。當s≈s(在要求的精度內)，則假設重索垂度為所求解，重索垂度求出後，其它需要值即可解出。
在塔頂布置1組6∮56.5mm(6×37+1)的麻芯鋼索作為主索，公稱抗拉強度170kg/mm2。單根鋼繩破斷拉力為164噸。
懸索跨度l＝320m，空索垂度f0＝20.55m，矢跨比為l／18，當吊運至索跨跨中時，主索垂度fmax＝29.17m，矢跨比l／10.
97，主索用量6×500=3000公尺。為使懸索受力均勻，主索通過120噸大噸位滑輪串聯，使張力自動調整均勻。
2.4、工作索
考慮到吊運扣索、檢修滑車及運送小型機具的需要，在塔頂布置了1根∮47.5mm(6×37+1)工作索，公稱抗拉強度170kg/mm2，破斷拉力為 1175kn，工作索安裝垂度f0＝11.68m，按最大吊重80kn(含配重及衝擊係數)進行控制，工作索用量600公尺。
2.5、索塔(見圖02～10)
塔架採用常備m型萬能桿件組拼成門式鋼桁架結構。塔頂設工字鋼上、下分配樑來支承主、扣索及工作索座滑輪，並將懸索系統傳遞來的荷載分配到塔頂各節點上。塔頂標高由拱頂標高865.
202+fmax+工作高度來決定，即為865.202+29.17+10.
0+滿足扣索角度＝919m，實際金沙岸塔頂標高919m，塔架基礎頂面標高859m，塔高60m；修文岸塔頂標高919m，塔架基礎頂面標高859m，塔高60m。塔架頂部橫向寬12m，塔腳橫向寬度8m，塔架縱向寬度6m(塔頂為6m)。除塔頭外，在塔架中部設定二道橫向連線繫梁以增強塔架的整體性，並作為扣索的錨梁。
索塔採用m型萬能桿件組拼，主塔需桿件鋼材總重491.9t、扣塔265.63 t。
為克服塔架縱橫向水平力，金沙岸塔架設定兩組8∮19.5mm前風纜和兩側各一組5∮19.5mm橫風纜；修文岸塔架設定6∮19.
5mm前後風纜各兩組和兩側各一組5∮19.5mm橫風纜。前後風纜拉於每籠立柱頂部中間位置，側風纜拉於上分配梁端頭位置；後風纜進入主錨碇錨固，前風纜和橫風纜利用預先置於整體基岩內的風纜錨環錨固；前風纜及橫風纜與水平面夾角按總體布置圖。
為減小風纜垂度的影響，塔架橫風纜每道安裝張力按6t控制，金沙岸塔架前風纜每道安裝張力按8t控制，修文岸塔架前風纜每道安裝張力按7t控制，修文岸塔架後風纜每道安裝張力按6t控制；所有風纜千斤繩考慮8倍的安全係數後布置。
塔架按起吊場起吊、運輸拱箱至索跨跨中、金沙岸拱腳就位等運輸狀態按塔架的最大受力組合進行計算，計算時綜合考慮了主索、扣索、工作索、起吊牽引索、風纜索及縱向風力的共同作用，並按吊運邊箱、次邊箱、中箱不同的索力作用位置對塔架分別進行了計算。
塔架作為空間杆繫結構利用《微機結構分析通用程式sap2000》進行了電算，萬能桿件各節點看成空間鉸結點，同時將風纜作為鉸結拉桿進入計算模型(利用ernst公式考慮風纜垂度的影響，利用等效彈性模量代替風纜彈性模量)。按各個計算狀態各單元的最大受力值進行單肢桿件、杆端連線螺栓及節點板孔壁擠壓的強度複核。
2.7、錨碇
兩岸主錨碇設計皆採用樁+重力式錨碇，錨樁全部嵌入中弱風化基岩。主錨碇相對於主橋軸線對稱布置（見總體布置圖）。
2.8、扣索
扣索皆採用鋼鉸線，公稱抗拉強度18600kg/mm2。一扣用鋼筋砼支撐牆支撐；二段扣索在0#、3#橋台的錨固型鋼上；
三、四、
五、六段扣索的一端的鋼鉸線皆通過塔中連線繫梁於錨墊板錨固，另一段鋼鉸線的錨梁錨固於主地錨；
七、八、九段扣索的一端的鋼鉸線皆通過塔頂分配梁連線層的錨墊板錨固，另一段鋼鉸線的錨梁錨固於主塔上。修文岸為起吊岸，為方便拱箱吊運，
三、四、
五、六、
七、八、九段利用扣索將同一扣點分上下河兩束扣索分開，便於後續拱肋從其間吊運通過。
單肋共計18道扣索， 扣索長短採用滑車組捲揚機調整後用張拉千斤頂收放（微調）。
本橋扣掛體系中扣索數量按照靜力平衡計算方法的結果配索，按平面杆繫結構進行計算。因在拱肋合攏及軸線標高調整完成之前，各分段接頭是通過接頭連線螺栓進行臨時連線；在拱肋合攏及軸線標高調整完成之後，才進行接頭的焊接；因而各分段點按頭接鉸接考慮，扣索與各扣段一起構成一靜定結構，按照靜力平衡方法的計算結果來配索是比較合理的，並能夠保證有足夠的安全係數。
因而在吊裝過程中，各分段點按鉸接考慮，扣索與各扣段一起構成一平面靜定結構，每道風纜按初始張力5t進入計算，計算時考慮拱肋自重作用。
2.9、起重索、牽引索(圖31～32)
拱肋前後兩個吊點抬吊，起重索採用∮22mm (6×37+1)的麻芯鋼索，公稱抗拉強度170kg/mm2，鋼繩破斷拉力為24.25噸。起吊滑車組走12線布置，跑頭拉力f=4.
659t，安全係數k=5.205>[5]，採用10t中速捲揚機做起吊動力。起吊捲揚機容繩量應不小於950m。
牽引索採用∮28mm(6×37+1)的麻芯鋼索，公稱抗拉強度170kg/mm2，鋼繩破斷拉力為41.041噸。最大牽引力25.
294噸，牽引按來回線布置，滑車組走4線（不含通線），跑頭拉力f=6.924t，安全係數k=5.93>[5]，採用10t中快速捲揚機牽引。
工作起吊採用∮19.5mm麻芯鋼索，滑車組走2～3線布置，採用5t捲揚機做起吊動力。工作牽引採用∮19.5mm麻芯鋼索，滑車組走1～2線布置(來回線)，採用5t捲揚機牽引。
起吊、牽引千斤繩不能在塔頂轉向而增加塔架的水平力，轉向滑輪的千斤繩必須卡在主索後拉索上，使索力傳入錨碇。
全橋起吊、牽引索用量：∮19.5mm鋼索1150公尺(工作索起吊和工作索牽引)，∮22mm鋼索2500公尺(前、後主起吊)，∮28mm鋼索2000公尺(主牽引)。
2.10、拱箱風纜索
拱肋風纜繩採用2∮19.5mm(6×37+1)的麻芯鋼索，公稱抗拉強度170kg/mm2，鋼繩破斷拉力為39.3噸(雙線)。
風纜與地面夾角不大於30°，風纜水平投影與橋軸夾角不小於50°，為減小風纜垂度的非彈性影響，風纜初張力按5噸控制。全橋兩個肋需76道風纜繩。拱箱風纜繩用量約11000m。
拱肋風纜位置根據設計的風纜角度要求放樣後確定，錨碇根據具體地質情況可採用錨環或埋置式地壟等形式，工地自行設計布置，要求每道風纜錨碇容許抗拉力不小於15噸。
2.12、主要鋼索組成參數列
主要鋼索組成參數列
3、拱箱的吊裝
吊裝系統安裝完成，正式吊裝前，應進行以下幾方面的工作：
(1)、複核跨徑、起拱線標高，放樣拱腳對位大樣並畫線。
(2)、對拱腳預埋件進行檢查和校正。
(3)、檢測吊裝段拱箱的幾何尺寸及預製施工質量。
(4)、對吊裝系統進行全面檢查並進行試吊，以檢驗吊重能力及系統工作狀態。纜索系統的試吊包括吊重的確定及重物的選擇、系統觀測、試驗資料收集整理。
3.1、試吊裝前的準備工作
對整套纜索系統檢查驗收，各關鍵裝置材料檢查主要專案如下：
(1)、捲揚機
安裝布置合理、排繩順暢、錨固牢靠、電線接駁符合安全要求、機械電器執行良好(特別是剎車系統)。
(2)、鋼絲繩(牽引、起重)
鋼絲繩質量、磨損、斷絲情況、轉向布置、摩擦等，穿索是否正確。
(3)、轉向滑車、索鞍、跑車、滑車組轉動順暢，與鋼絲索聯接平順、固定牢靠。
(4)、塔架：螺栓的緊固、桿件安裝是否正確、線形順直、初始位移達到設計要求。
(5)、纜風索：初張力是否符合設計要求、錨固牢固、鋼絲繩質量、磨損、斷絲情況。
(6)、主索：主索養護、鋼絲繩質量、磨損、斷絲情況、錨固、聯接可靠(繩卡數量、擰緊情況)、垂度與設計相符。
(7)、各類地錨牢固，砼、鋼筋、結構尺寸、錨固深度等符合設計要求。
(8)、對試吊的物件及工具進行檢查，檢查起重、牽引、跑車、吊點連線、塔架、塔頂、索鞍、捲揚機、千斤的校核、轉向滑車等各部位運**況，發現問題及時調整解決。
(9)、指揮系統(通訊)、準備工作檢查。
(10)、纜索系統空載執行試驗。
3.2、試吊方案
(1)、根據有關技術規範規定和本橋的實際情況，以本橋節段最大設計吊重g=72噸為試吊重量。直接利用拱肋作為試吊重量。行走完索跨全程後直接安裝。
(2)、試吊的目的是為了檢查以下幾個方面的情況：
①、檢查載入起吊後至跨中主索的垂度情況與設計是否相符。
②、觀測主塔受力變形情況、塔架基礎、地錨的變形資料和穩定安全情況。
③、牽引索、起重索的動作情況，跑車、倒拐滑車、滑車輪組的運轉情況，捲揚機組的運**況等。
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