1 概况
广珠铁路复工工程跨广清高速公路特大桥为双线铁路桥,全长747.64m,与广清高速公路107º斜交。主桥为1孔80m的钢桁梁结构,为无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁结合梁。桥面布置采用两片主桁,主桁中心距为11.8m,桁高11.6m,节间长度为10m,主桁为无竖杆N形桁架,上、下弦杆件截面为箱型截面,其它杆件为H形截面,主桁杆件为工地M30高强度螺栓连接。钢梁自重1022t,最大杆件重量18.5t。
2 总体方案概述
双线钢桁梁自重较大,前导梁的设计、受力计算较为复杂,前导梁与钢桁梁之间的连接较难处理,而且导致前导梁的结构庞大,施工成本较高,故采用无导梁拖拉法架设钢桁梁。利用桥台临时支架及桥台后路基作为拼装场地进行钢梁拼装作业,采用人工配合吊机的方式拼装钢梁;拼装完成后通过特殊设计的起顶点起顶钢梁,安装上下滑道设施,利用2台10t的卷扬机通过2台3门走5的滑轮组,按照平坡拖拉的方式,拖拉钢梁纵向移动至钢梁设计位置,利用墩顶的调位设施,调整钢梁至设计位置,利用墩顶的临时落梁设施,起顶钢梁,拆除上下滑道,落梁就位,然后施工桥面系和拆除临时支墩。拖拉采用滚轴滑道的方式,上滑道布置在钢桁梁的各个下弦节点,下滑道在支墩及相关路基上通长布置。
图1:拖拉钢梁施工示意图
3 主要施工工艺流程及要点
3.1钢桁梁拼装
钢桁梁的拼装场地设在桥台临时支架和台后路基之上,在桥台临时支架钢管桩施工完成后,施工纵横分配梁和下滑道,与路基本体部分的下滑道同时完成,路基部分下滑道采用C30混凝土条形基础,利用膨胀螺栓固定下滑道钢轨,钢轨采用P50钢轨,以构成钢桁梁的拼装台座。施工时充分利用支架,减少路基部分的滑道长度。
钢梁拼装安装原则:自下至上,先下平面,后立面,尽快形成三角形稳定结构。每安装两个节段的纵横梁即安装一节的斜杆,每安装两节的斜杆即安装一节上平联,依次类推拼装完成。拼装按主桁纵梁→主次横梁→斜杆→上平联→横联的顺序进行。
3.2支墩设置
依据总体施工方案,在本桥24#台处、广清高速公路两侧、以及22#墩顶部设置临时支墩。
所有临时支墩均采用Φ630mm的打入钢管桩进行搭设,钢管桩纵向3排,横向间距2.0m,纵向间距2.2m,其上设置纵横分配梁, 24#台及22#墩处临时支墩结合既有桥台及桥墩结构搭设而成。分配梁的纵梁采用2I40工字钢,横梁采用2I55工字钢,下滑道梁采用2H350型钢组焊钢板而成。临时支墩的设计必须经过各种不同工况的检算,打入桩承载力必须满足最不利工况承载力要求。 支墩结构如图2:
图2:支墩结构图
3.3滑道安装
钢桁梁拼装完成经检查满足质量要求后,利用设置在路基段的4个起顶点,采用4台500t千斤顶顶起钢梁,用方木抄死后安装上滑道及滚轴。滚轴滑道布置如图3:
图3:滑道布置图
3.4拖拉施工
采用2台10t的卷扬机,配合2个3门走5的滑轮组进行拖拉施工。钢桁梁总自重1022t,按照平坡拖拉的方案组织施工。根据《路桥施工计算手册》,上下走板的摩擦系数取0.05,阻力系数为2.5,采用直径为7cm的滚筒,所需牵引力为2.5×1022×(0.05+0.05)/7=36.50t;采用2个走5的滑轮组进行拖拉,每个卷扬机的动力为35.5/2/5=3.55t。采用2个10t的卷扬机进行拖拉,可以满足施工要求。
3.4.1牵引系统布置
牵引拖拉方式为推进拖拉,即将动滑车组放在钢梁后端,定滑轮组放在前方适当地方,卷扬机牵引下,钢梁将被推着前进,本方式在钢梁前端不设滑车、卷扬机等工具,可以减小前端下挠度,顺利上墩,拖拉准备和前方墩顶托架滑道布置同时进行。提前做好拖拉准备。
采用双头牵引滑车组,可用一台来调节滑轮组的速度,调整牵引偏差。牵引速度控制在1.0m/min~1.5m/min。
具体布置如下:①牵引卷扬机固定在23#墩前方2#临时支墩上。②牵引固定滑车固定在23#墩后方,钢丝绳固定位置在23#墩旁支架上与23#墩紧靠。③动滑车固定在钢桁梁纵梁下翼缘,固定位置设在6、7、8#节点上。
3.4.2防滑应急布置
考虑减少拖拉摩擦力,又要考虑有冲击载荷引起的溜滑,备用2台5t卷扬机防止钢桁梁在移动时产生的溜滑。
防溜滑卷扬机布置在路基平台上,借用导向滑车,采用2倍钢丝绳固定在钢桁梁后端横梁上,拖住钢桁梁防止溜滑。防滑钢丝绳始终处于拉紧戒备状态。防滑装置依据拖拉方向及时向前移动。
3.4.3动滑车移位
动滑车位移每次最大距离为45cm,每次移动到达,动滑轮组要向尾端位移,如此循环拖拉。当位移到最后梁尾,距离固定滑轮为最小极限时,固定滑轮向23#墩前方移动,或者移至2#支墩前方,导向滑车向22#墩移动。
3.4.4最终位移
当钢桁梁拖拉接近22#墩时,由于卷扬机位置和固定滑轮组位置限位,不能达到最终位置时,或者拖拉偏移较大,无法调正时就要调整拖拉方向、卷扬机和动滑轮固定位置,最终拖拉就位。
3.4.5拖拉纠偏措施
在拖拉过程中,由于滚动阻力摩擦和钢梁安装应力的释放,行走过程中产生偏移,要严密注视。
(1)首先在拖拉前进行试拉,对拖拉过程进行观察。
(2)拖拉过程观察横向位移情况。
(3)发现偏移用卷扬机进行纠偏。
(4)纠偏方法:①滚面纠偏:正确塞滚筒,水平、平行送入。滚筒有偏移及时用锤子调顺。②牵引纠偏:当发生偏移时,采用卷扬机单机运转调正,用偏移同方向的卷扬机进行纠偏,此方法是悬空纠偏。③横向推移纠偏:发生偏移在桥墩上面,采用千斤顶,利用顶架进行纠偏。
(5)拖拉之前下滑道上刻画前进标尺,观察偏移情况。
(6)有时采用强制纠偏,即下滑道固定牢固,使钢桁梁产生横移,保证下滑道不变形。
3.5上墩
由于不设前导梁,钢桁梁在拖拉前进时,钢桁梁的前端会产生下挠度,所以前支墩的下滑道暂不铺设,在钢桁梁拖拉进入至前端临时支墩时停止拖拉,在临时支墩用千斤顶支顶起钢桁梁,在钢桁梁前端的梁底安装下滑道、上滑道及滚筒。
3.6落梁及定位
钢梁拖拉至22#墩顶后,先安装临时支座,再在临时支座上安装千斤顶。解除下滑道、分配梁等与支墩之间的联系。
利用千斤顶、滑移梁、滚杠等进行移梁和落梁。每个墩顶安置2台500t千斤顶,在统一指挥下操作千斤顶,保证千斤顶同步。首先将梁与支座一同顶起,在支座下安放滑移梁,然后在滑移梁与支座间放置滚杠,用千斤顶和倒链滑车纵横向移梁。移梁时必须确保匀速、同步、慢行,严格按照千斤顶操作规程操作。
钢桁梁只允许一端2个支点起顶或落梁,禁止两端支点同时起顶或落梁。落梁时根据油压顶工作,每100mm进行升降调整垫片,反复多次直至调整在支座上。4台千斤顶落梁同步率控制在5mm。落梁系统如图4所示:
钢梁拖拉完成后,可能因种种原因不能与设计位置保持一致,必须在墩位处做纵横移进行微调就位。纵横移由上下滑道、辊轴(或滑块)及水平千斤顶等设施组成。
(1)横移采用施加外力法,为了既加快进度又避免钢梁偏移,将顶力设备对称布置于桥墩左、右侧,当一侧横移千斤顶工作时,另一侧的设备起保险作用。
(2)钢梁纵移可利用温差法、起落梁法或顶推法实施。此桥采用起落梁法进行调整。
起落梁法即通过起落顶使钢梁变形、支点移动,然后转换体系,进行反向操作使钢梁移动,如此反复进行,直至钢梁纵移到设计位置。为增加固定支点的摩擦约束,固定支点加垫石棉板,使其摩擦力大于所有活动支座的摩擦力之和。
4 结束语
采取上述技术措施,本桥钢桁梁顺利完成了架设,在采用拖拉法架设施工过程中,由于积极开展技术攻关,不断优化方案,采用无导梁拖拉方法,节约了架设费用,同时拖拉过程中,监控到位,纠偏方法得当,保证钢桁梁准确就位,提高了钢桁梁架设施工的质量,确保施工进度,达到预期的经济目标和质量目标。
参考文献:
1、《路桥施工计算手册》 周水兴 何兆益 邹毅松 等编著 人民交通出版社
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文章名称:
无导梁拖拉法架设钢桁梁关键技术
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