南溪长江大桥钢箱梁叠放装船方案研析.doc

1、1南溪长江大桥钢箱梁叠放装船方案研析摘要：简要介绍了南溪长江大桥钢箱梁叠放装船的施工方案，该装船方案的成功实施，克服了运输航道急流、浅滩、弯道多、航道窄等困难，解决了钢箱梁运输难题，降低了施工成本，满足了工期要求，收到很好效果。 关键词：南溪大桥钢箱梁叠放装船 ABSTRACT: The paper briefly introduced steel box beam stacked shipping program in Nanxi Yangtze River Bridge construction. The program have overcome the difficulties in

2、fairways which have rapids, shoals, much bend and is very narrow in some places. It was successfully implemented, solved steel box beam transportation problems, reduced construction costs, met the schedule requirements and proved significantly effective. KEY WORDS: Nanxi; bridge; steel box beam; sta

3、cking; shipping TU74 工程概况 2四川南溪长江大桥为主跨 820 m 的单跨钢箱梁悬索桥，被誉为蜀中第一跨大桥。主缆分跨为 192m +820m +176m，中跨为悬吊结构，跨中设置中央扣。主缆矢跨比 1/10，主缆横桥向中心间距为 29.1m，吊索顺桥向标准间距为 12.8m。主桥钢箱梁梁段为大型薄板焊接钢结构，划分为A、B、C、D 共 4 个类型，共计 65 个梁段（其中标准梁段 60 个，特殊梁段 5 个） ，标准梁段尺寸为:长 12.8m宽 33m高 3m。最大梁段吊重约180t，全桥钢箱梁钢材共重约 10277.3t。需从钢箱梁总拼装场重庆涪陵经长江航道水路运输至

4、桥址四处宜宾。图 1 为主桥立面图。 图 1 主桥立面图 m 航运特点及施工难点分析 （1）南溪长江大桥钢箱梁总拼装场地位于重庆市涪陵地区，自重庆涪陵黄旗港至四川省南溪长江大桥建桥工地全程约 500 公里，属于长江上游航道在南溪长江大桥桥址处施工期间，正值长江枯水季节（每年的11 月中旬至次年的 2 月底） ，最低水位只有 2.7 米，这给运输船舶正常航行带来一定的困难。图 2 为钢箱梁运输船舶桥址水域吃水线示意图 （2）该航道分别含 B 级、C 级两个航区。其中，重庆市至桥址的长江航道为 C 级航区，由于该航道逐渐远离三峡库区，少受蓄水影响，基本保持原有自然状态，急流、浅滩、弯道较多、航道窄

5、，最大江水流速为 6m/s，运输船舶更为难行。 3（3）钢箱梁叠放装船除需考虑钢箱梁和船体自身结构受力应满足安全要求外，航道江水流速以及船舶在运输航行过程中会受到对面反向行驶船舶等因素影响，船型的选择及稳定性验算也需重点考虑。 （4）钢箱梁叠放装船的施工方案在重庆下游航区有过先例，但在重庆及上游航区尚属于首例，存在一定技术、安全等方面问题，在具体实施过程需克服解决。 （5）受桥梁钢结构市场竞争激烈等因素影响，我公司中标南溪长江大桥价格相对偏低，基本没有利润空间，如采用常规装船运输方案，施工费用将大大超出项目预算，因此，需要最大限度控制钢箱梁运输费用的成本支出。 图 2 钢箱梁运输船舶桥址水域吃

6、水线示意图 码头浮吊装船作业 钢箱梁码头浮吊作业适于 172m175m 水位，运梁平车将钢箱梁节段运输到码头前沿平台上，钢箱梁节段离码头平台边缘 1.4m 为界。浮吊作业半径不大于 10m，仰角 72，钢箱梁与吊臂距离不小于 0.276m，浮吊臂正对钢箱梁节段，浮吊左、右两侧分别向码头前端方向系上钢缆绳（24mm） ，便于浮吊作左、右行船使用。浮吊正面朝码头方向系钢缆绳（24mm） ，作为浮吊前进使用。浮吊船艉各向江中水域 150m 处，左、右各抛下一个 2 吨重的霍尔锚，其作用是船后退和左右摆动用。运梁平4车沿码头前沿停好后，浮吊将吊钩对准梁的重心处，系好吊绳缓慢起升吊钩，钢箱梁离开运梁平车

7、，浮吊利用船艉的霍尔锚后退至距离码头前沿约 20m 时，装载钢箱梁的船舶开进来定位后，浮吊缓慢靠接货船，将钢箱梁节段放入船仓内。 钢箱梁及船体结构受力分析 钢箱梁叠放装船时，需要考虑钢箱梁和船体自身结构的局部受力情况，同时考虑运输航行过程中上层钢箱梁的稳定性。钢箱梁结构自身受力要求不大于 120KN/，船体的龙骨布置为 500500mm，要求不大于100KN/。 为了减小钢箱梁节段间及钢箱梁对船舶舱底部的压力，采用尺寸为1500250200 mm 木楞承垫进行分散压力的方式, 钢箱梁与舱底接触面设 28 个井字支点，钢箱梁钢箱梁节段段间设 18 个支点，支点设置在横隔板的节点位置。钢箱梁节段叠

8、装重量约为 360t。图 3 为钢箱梁叠放装船示意图。 图 3 钢箱梁叠放装船示意图 4.1 钢箱梁自身受力分析 下层支点 24 个，每个支点受力为：3200KN24=133KN； 下层钢管受力为：2N2COS39=134 KN，其中 N2=86KN; 上层支点 18 个,每个支点受力为：1600 KN /18=89 KN； 5上层钢管受力为：2N2COS39=89 KN，N2=57 KN。 （1）钢管自身承受最大的压力为：F1= 3453.14（203/2）2（183/2）2 =209KN 钢管自身最大临界力：F2=(3.143.14 EI)/L2=3.143.14 3.051012/263

9、82 =4.3106 =430 KN 因 F2=430 KNN2 =57 KN， F2=430 KNN2=86KN，满足受力要求。（2）局部受压力：下层支点受力为 134 KN，接触面积为0.70.252=0.35 轮压面面积为（0.0672+0.6）（0.0672+0.2）=0.4903 m2 轴压力为：140 KN，局部压力满足要求。 4.2 船舱底部受压分析 船体的龙骨布置为 500500mm，受力不得大于 100KN/，每个支点分布船底面积为 1.5，24 个支点能承受的重量为 1.51224=432t，能够满足叠放的要求。 4.3 叠装上层钢箱梁的稳定性分析 铁与木材的接触面摩擦系数

10、为 0.35，船体最大左右摆动倾角 5，最大航速度 20km/h，最小转弯半径为 200m。 6最大静摩擦力 P1=180cos50.35=620 KN，重力分力P2=180sin5=156 KN 向心加速度 a= v2/r=5.55.5/200=0.15m/s，向心力P3=ma=1800.15=270 KN P1P2+P3 cos5=156+2700.99=423 KN。 因此，上层钢箱梁在航行过中不会发生相对滑动。 结语 在南溪长江大桥钢箱梁制造工程实践中，综合了钢箱梁结构特点、运输条件及施工成本等因素，提出并尝试了钢箱梁叠放装船的施工方案，解决了钢箱梁运输难题，满足了工程工期要求，在保持运输船舶船型、积载系数不变的前提下，使单位航次装载钢箱梁的节段数量提高了一倍，减少了运输航次，降低了钢箱梁运输费用，符合该项目最大限度控制施工成本的总体思路。同时为重庆乃至长江上游区域类似大型杆件装船运输积累了经验。