港珠澳大桥外海三塔斜拉桥施工创新工艺及关键技术介绍

二、主要设备选型
90°工况 钢塔钢结构塔身吊具UY80结构位移云图(2800t )
二、主要设备选型
4.2 139#和140#钢塔吊具销轴验算
1、吊具端梁吊轴倾斜，吊轴卡板受力计算： 吊具总起升载荷： 1.15x300+1.4x2800=4265t 单侧端梁受力：4265/2=2132.5t 吊具按倾斜5°计算端梁水平分力： 2132.5xsin5°=185.9t 吊轴轴端采用圆卡限位，尺寸如图， 圆卡剪切应力： 185.9x10^4/(3.14x500x40)=29MPa 轴端圆卡选用Q620材质，强度满足要求。
整体吊装段 加工运输
索塔整体段与Z0段全 截面栓接 浮吊吊装整体段 (Z12#)就位 整体吊装段(Z12#) 加工运输
附属结构安装
附属结构安装
待桥面铺装等二期恒载施加 完成进行锚杆第二次张拉
待桥面铺装等二期恒载施加 完成进行锚杆第二次张拉
锚箱内填充M55水泥砂浆和 9501D不干性阻蚀密封膏
锚箱内填充M55水泥砂浆和 9501D不干性阻蚀密封膏
船舶参数
“长大海升”起重船
单位：m
二、主要设备选型
“长大海升”起重船起重作业
吊 装 钢 套 箱
吊装钢箱梁
二、Leabharlann Baidu要设备选型
2.“幸运海”平驳船 •
钢塔选用“幸运海”驳船运
输，载重量18000T，平驳尺寸 125m×35m，满载吃水5m。本运输船 在甲板上设二道纵向滑轨，滑轨高约 1.23m，滑轨设在两道甲板纵桁上， 间距3.96m左右，滑轨宽0.8m，滑道 长约106 m。塔架对应的甲板进行局 部加强，并对塔架稳定性和船舶抗风 浪能力进行验算。
副塔柱 主塔柱
钢塔运 输装船 示意图
一、工程概述
138#、139#、140#钢塔构造图
138#钢塔吊装分节示意图
一、工程概述
首节钢塔 钢塔整体段 重量 （T ） 500 高度 （m ） 105 重量 吊具重量 （T ） （T ） 2800 300 塔顶段 高度 （m ） 重量 （T ）
墩号
编号 高度 （m ） 3.45 编号 编号
高性能钢丝绳 一级吊具
吊具
138#钢塔Z1-12段吊具图
二、主要设备选型
5.1 138#钢塔塔身整体段吊具验算
塔身吊具铰轴 等效应力云图 (2600t)
钢塔吊具结构等效应力云 图(2600t)
钢塔吊具结构 等效应力云图 (2600t)
二、主要设备选型
钢塔钢结构塔身吊具UY80结构位移云图(2600t )
90°工况 139、140塔身吊具铰 轴等效应力云图(2800t×105m gc.st90 放大30倍)
二、主要设备选型
5、138#钢塔Z1-Z12段吊具
吊具采用抗弯扭性能强、吊装
工艺方便的箱式结构,分别连接钢 塔及一级通用吊具，一级通用吊 具通过A168mm高性能无接头绳圈 与“长大海升”吊钩连接。
中南898参数
中南898照片
二、主要设备选型
4.139#和140#钢塔吊具
吊具采用抗弯扭性能强
、吊装工艺方便的箱式结构, 分别连接钢塔及可浮动吊臂 ，通过A168mm高性能无接头 绳圈与起重船吊钩连接。 A168mm高性 能钢丝绳
139#和140#钢塔吊具图
二、主要设备选型
4.1 139#和140#钢塔吊具验算
二、主要设备选型
6、138#钢塔塔顶段吊具
塔顶段钢塔自重220T,采用 梁式结构吊具吊装。挂点位 置直接与“长大海升”吊钩 连接。
138#钢塔塔顶段吊具图
一、工程概况 二、主要设备选型 三、吊装工艺及技术 四、吊装过程风险分析
五、吊装过程监控措施
三、吊装工艺及技术
承台施工时预埋 Z0节段锚杆 锚杆组件加工、 静载试验
139#和140#钢塔吊装工艺流程
138#钢塔吊装施工工艺流程
三、吊装工艺及技术
1.吊装前清淤疏浚
“长大海升”吊装 3200T时，船首吃水6.2m， 因此疏浚后水深应确保低 潮时达到7m要求。设计最 低通航水位为-1.18m，则 疏浚后底标高为-8.18m。 疏浚宽度方向为138140#墩桥轴线以南250m， 138-140#墩桥轴线以北50m 。疏浚长度方向为138#墩 横桥向中心线以东50m， 140#墩横桥向中心线以西 50m。
港珠澳大桥外海三塔斜拉桥施工 创新工艺及关键技术
目录
一、工程概况 二、主要设备选型 三、吊装工艺及技术 四、吊装过程风险分析
五、吊装过程监控措施
一、工程概况 二、主要设备选型 三、吊装工艺及技术 四、吊装过程风险分析
五、吊装过程监控措施
一、工程概述
江海直达船航道桥采用中央单索面三塔钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为110＋ 129＋258＋258＋129＋110＝994m，两个中跨和次边跨布设斜拉索。 钢塔为“海豚”形全钢结构，主塔柱受力部分由下至上共分为Z0~Z12十三 个节段，其中138#和140#塔总高度均108.5m，139#塔总高度109.756m。钢塔 采用工厂制造，整体吊装方案。
一、工程概况 二、主要设备选型 三、吊装工艺及技术 四、吊装过程风险分析
五、吊装过程监控措施
二、主要设备选型
1.“长大海升”起重船
钢塔吊装选用“长 大海升”3200T起重船 ，工作角度40°～67° ，额定起重能力3200T ，主钩4×800t，横向 间距24m，前后中心间 距5.375m。
140#
Z0
Z1-Z12
138#
Z0
3.45
500
Z1-Z11(含 副塔F1#～ 83.3791 F9#节段)
2560
220
Z12(含副 塔F10#～ 21.6209 F12#节段)
212
139#
Z0
3.45
500
Z1-Z12
106.256
2800
300
江海直达船航道桥钢塔吊装分节参数表
一、工程概述
清淤疏浚范围
三、吊装工艺及技术
• 2. Z0节段安装
Z0节段螺杆定位支架
Z0节段效果图
Z0节段螺杆图（定位架拆除后）
三、吊装工艺及技术
•
•
2. Z0节段安装
Z0节段重500T，采用“长大海升 ”3200T浮吊吊装，Z0节段吊具用一级通 用吊具与浮吊连接。Z0安装就位后，以 东西两侧提前安装的钢管（内灌砼）为 基础，采用4台650T三维千斤顶对Z0节段 进行精确调位。 • Z0节段临时固定后对该预留空隙 进行灌浆处理。待水泥砂浆（ M50 ）强 度达到要求后，外圈50根锚杆进行第一 次张拉，张拉力为3500KN。桥面铺装等 二期恒载施加完成后进行第二次张拉， 张拉到4000KN。内圈24根锚杆在整体段 吊装前张拉至4000KN。
“幸运海”平驳船
装载图
二、主要设备选型
卷扬机及滑道布置图
二、主要设备选型
滑靴结构图
二、主要设备选型
“幸运海”平驳船
滑靴结构图
二、主要设备选型
3.“中南898”起重船
• • 该船船长76米， 型宽26.6米，型深5.6米 ，2个主勾安全工作负荷 300T，1个副勾安全工作 负荷300T，臂架仰角 70°时，副勾起升高度 102.5m。用于安装钢塔 吊具、配合钢塔吊具拆 除。
二、主要设备选型
139#和140#钢塔吊具验算
2、吊轴受力计算 力臂取675mm， σ =2132.5x10^4x675/(3.14x700^3)x32=427MPa τ =2132.5x10^4/3.14/350^2=55.4MPa 合成σ =430.6MPa 材料为0Cr2Ni2Mo，屈服强度为590MPa 安全系数：n=590/430.6=1.37。
卡板照片
二、主要设备选型
3、吊具与主塔连接销轴（φ 300mm）计算 由以上计算吊具总起升载荷4265t。连 接销轴共8件，考虑载荷不均，按4个销轴计 算，每个销轴受力：4265/4=1066.25t,销轴 应力计算 τ =1066.25x10^4/3.14/150^2=150.8MPa 材料为30Cr2Ni2Mo，屈服强度为635MPa 安全系数：n=635x0.6/150.8=2.52
一、工程概述
各墩位平台之间间距如下图 ：138#-139#及139#-140#平台间距为210m， 137#-138#及140#-141#平台间距85m。
通航孔桥137#-141#平台平面布置图
一、工程概述
综合钢塔吊装高度及施工水域水文条件，“长大海升”起重船是目前国内唯 一一艘能够完成该项吊装任务的船舶。 受钢塔整体段运输的条件制约（主塔 在下，副塔在上），以及长大海升起重 船舶的特点（船长110m）；139、140钢 塔顺桥向泊位起吊，138#钢塔吊装时， 起重船只能垂直于桥轴线吊装，必须分 两节才能实现。
1、吊具钢结构按许用应力设计法设计 由起重机设计规范（GB/T3811-2008）中的4.2.1.1计算载荷和载荷系数，考 虑起升冲击系数φ 1和起升动载系数φ 2。φ 1=1.15(海上吊装原因增大)，φ 2=1.4 。吊具结构和浮吊柔性连接，取吊装浮吊机构驱动加（减）速动载系数φ 5=1。 2、自重振动载荷=φ 1PG，起升动载荷=φ 2PQ。其中PG为吊具自重载荷，PQ是 额定起升载荷（吊装模块自重）。选载荷组合B1。 3、计算时考虑8级风载荷的作用。 4、按起重机设计规范（GB/T3811-2008）中的表G.11：安全系数n=1.34。吊 具结构材料基本许用应力［σ ］=σ s/1.34，剪切应力［τ ］= ［σ ］/√3。由起 重机设计规范（GB/T3811-2008）表25销轴连接：销轴许用剪切应力［τ ］=0.6［ σ ］,被连接构件许用承压应力为1.4［σ ］。 5、吊装自重计算载荷：1.15×300+1.4×2800=4265t。
承台施工时预埋 Z0节段锚杆 锚杆组件加工、 静载试验 Z0节段吊装就位 Z0节段加工运输
Z0节段吊装就位 承台顶与承压钢板间 隙压浆 锚杆第一次张拉
Z0节段加工运输
承台顶与承压钢板间 隙压浆 锚杆第一次张拉 整体吊装段(Z1#～Z11#) 加工运输
浮吊吊装整体段 (Z1#～Z11#)就位
浮吊吊装整体段就位 索塔整体段与Z0段全 截面栓接
139#、140#钢塔 吊点设置在Z10节段 底部以下0.86m（距 离钢塔顶部36.76m） ，吊具连接轴组件中 心线紧贴钢塔侧面。 与钢塔重心偏差距离 ：高度方向21.55m， 顺桥向1.37m。
45°工况 钢塔吊具 UY80铰轴等 效应力云图 (2800t)
二、主要设备选型
45°工况 钢塔钢结构塔身吊具UY80结构位移云图(2800t)
二、主要设备选型
90°工况 塔 身吊具UY80结 构等效应力云 图(2800t)
90°工况 塔身吊具UY80结构 等效应力云图(2800t)
90°工况 钢 塔吊具UY80铰 轴等效应力云 图(2800t)
3.钢塔导向设计与安装（塔顶段）
在Z11节段外腹板外顶面4个角栓接定位导向钢板进行钢塔的平面定位。导 向结构采用5cm厚钢板焊接而成，加劲板采用4cm钢板，与整体段交汇处设置 2mm的间隙。单面用56根10.9级M24螺杆连接。
三、吊装工艺及技术
4.钢塔吊装 4.1 139#、140#钢塔整体段吊点设置
二、主要设备选型
0°工况 塔身吊具 UY80结构等 效应力云图 (2800t)
0°工况 吊具UY80结构等效应力 云图(2800t)
0°工况 钢塔吊具 UY80铰轴等 效应力云图 (2800t)
二、主要设备选型
45°工况 塔身吊具 UY80结构等 效应力云图 (2800t)
45°工况 塔身吊具UY80结构等效 应力云图(2800t)
Z0节段安装侧面图
Z0节段安装立面图
三、吊装工艺及技术
3.钢塔导向设计与安装(整体段)
在Z0节段外腹板外顶面4个角栓接定位导向钢板进行钢塔的平面定位。 导向结构采用5cm厚钢板焊接而成，加劲板采用4cm钢板，与整体段交汇处设置 2mm的间隙。单面用56根10.9级M24螺杆连接。
• •
三、吊装工艺及技术
钢塔制造
一、工程概述
钢塔整体段吊装难点和重点：
整体段吊装高度高（高度105m）、吊装重量大（整体段重量达2800T，吊具 300T，合计3100T）。类似大型钢塔吊装在国内外属首次，尚无成熟经验可以 借鉴； 受主塔结构制约，为适应主塔吊装各种姿态要求，吊具结构设计复杂，吊具 与钢塔吊装钻孔匹配精度要求高； 受高空作业环境和海况影响，吊具安装和拆除难度大； 钢塔吊装和吊具拆除所需船舶众多，船舶组织和协作要求高。