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榕江南河大桥预应力混凝土梁的吊装方法

2023-01-14 来源:茂名机械信息网

榕江南河大桥预应力混凝土梁的吊装方法

摘要:某特大桥工程的预应力混凝土梁单件重量大,数量多,采用架桥机架设。本文介绍其预制场布置、运输与安装安排、架桥机拼装、纵横移动与安装就位等主要吊装方法与安全技术措施。

关键词:预应力混凝土梁、运输与安装、架桥机拼装、纵横移动、安全措施。

1、 工程概况

广东省揭阳至普宁高速公路跨榕江南河大桥长1315m,共52跨,跨径分别为11×20m+6×30m+6×45m+6×30m+1×25m+22×20m,属特大桥,总造价7200万元。该工程设计为简支梁桥,采用双幅分离式结构,桥面总宽26m,每幅13m。主体结构为预应力混凝土T型梁与空心板梁,其中45m、30m与25mT型梁各有72片、144片与12片、20m空心板梁有528片,每片重量分别为139t、67t、57t与32t。T型梁采用后张法、空心板梁采用先张法预应力混凝土的预制施工工艺。由于预应力混凝土预制梁单件重量大,数量多,其吊装工作成为该工程的关键工序。施工前经过多方案比较,决定采用架桥机吊装。国内目前尚无架桥机完整的操作规程,其操作还需在实践中继续探讨并逐步积累经验。该工程合同工期自2002年1月8日至2003年7月8日,其中预应力混凝土梁吊装工作于2002年11月1日至2003年6月18日进行,吊装施工过程中没有发生任何质量与安全事故,竣工验收被评为优良工程。

2、 预制场布置

预制场设置在大桥27#~29#墩桥位右侧的一片砂滩地上,预制场地标高比桥面低13m。T型梁预制台座平行于桥轴线,45mT型梁台座12条,30mT型梁台座12条(兼25mT型梁预制台座),预制台座后方是30mT型梁的临时储存区。平行于台座方向设置移梁龙门架3台,其中跨度48m龙门架1台、33m龙门架2台,负责所有台座上T型梁的起吊、横移及预制过程中钢筋与混凝土的运输工作。空心板梁预制台座垂直于桥轴线,共设置4槽×6片/槽=24片台座。在空心板梁台座之间设置跨度23m龙门架3台,前端与大桥之间设置移梁转盘小车,以便移梁上桥面前先转向90度使之平行于桥轴线。预制场施工要点:

ə>T型梁采用钢丝绳兜托梁底起吊法,不设吊环,在台座吊孔处的底模设为活动板,摆放在钢支撑上,活动底模与两端底模接缝可采用胶带粘缝止浆,活动板下空隙要能让钢丝绳兜底穿入及拉出,同时在梁翼板上对应位置预留穿索孔。ɚ>空心板梁采用预埋吊环起吊,在预制过程中认真做好吊环的预埋工作,在绑扎钢筋时浇灌混凝土前及时埋设。ɛ>在预应力张拉或放张后,由于梁起拱,台座两端将承担全部梁重,因此台座两端基础须坚硬可靠,并对T型梁两侧设置斜支撑,纵向间距50cm。

3、梁的吊装安排

预制场内移梁采用单龙门架,提梁上桥面采用双高低式龙门架,桥面上移梁采用运梁小平车,架梁安装就位采用架桥机。该工程使用最大架设跨度为45m与20m的架桥机各1台。

在梁吊装前,先由单龙门架将梁移至梁临时停放点,临时停放点设在大桥的27#~28#墩下右侧,此时双高低式龙门架先移开于27#~28#墩外两侧。梁临时停放并支稳后,双高低式龙门架移到梁吊点处,再用双高低式龙门架提梁至桥面,并移梁放置于桥面的运梁小平车上。运梁小平车兼负运梁和给架桥机喂梁的任务。架桥机架梁前先横移至运梁小平车的轨道处,从运梁小平车上提起梁后,先横移至待安装的梁位,再向前吞梁,后落梁并横向微调安装就位。T型梁的吊装程序安排:钢丝绳兜底、龙门架起吊→龙门架运梁并放于高低架下→高低架将梁提运于桥面的运梁小平车上→运梁小平车将梁运至架桥机位→架桥机起吊梁并横移至待安装梁位→架桥机向前喂梁→架桥机微调并对位落梁。

空心板梁的吊装程序安排:吊环穿钢丝绳、龙门架起吊→龙门架运梁并放于运梁转盘上→运梁转盘向前转运90度、放于高低架下→高低架将梁提运于桥面的运梁小平车上→运梁小平车将梁运至架桥机位→架桥机起吊梁并横移至待安装梁位→架桥机向前吞梁→架桥机微调并对位落梁。为了能在桥面上铺设运梁小平车轨道、双龙门架高位轨道、和在桥面上拼装架桥机,在大桥全面吊装之前,使用大型吊机或龙门架先安装2~3跨桥梁,该工程先安装26#~29#墩的T型梁,其中27#~28#墩T型梁使用30m龙门架直接安装,龙门架轨道铺设于27#与28#墩两侧。

4、 架桥机拼装

架桥机一般在制作场把各构件(支腿、主桁架、副架等)先制作,再搬运到现场拼装。拼装前先用型钢或贝雷片搭设马架,由吊车或龙门架将各支腿和两片主桁架吊到马架上组拼。各部件组装并接好电气线路后,在马架下安装轨道,在支腿处用千斤顶将架桥机顶起。再把马架抽出、千斤顶回油,将架桥机支腿落于轨道上。然后根据桥面纵坡调整各支腿,使架桥机处于水平(主桁架纵坡不得大于0.5%)。最后采用简单扒杆将副架安装于主桁架上,对架桥机各部件进行试运转后,将架桥机推至待安装梁的位置。

架桥机安装时要注意以下问题:

架桥机拼装位置要选择好,不得有架桥机纵横移动的障碍,架桥机中支腿尽量处于己安装梁的端部梁肋位置。

ɚ>架桥机各节桁架间采用栓接,销棒使用前仔细检查其质量,安装时尽量使用龙门架销接。

ɛ>架桥机顶升时支腿处要支垫较大刚度的分配梁,以免过大的集中力将桥面板损坏。

ɜ>架桥机拼装后将轨道端部的止滑块安装牢固,方可进行纵横移运行,以策安全。

5、 架桥机纵横移动

先铺好纵向轨道,架桥机横移至轨道上方,分别将后支腿与中支腿顶离轨道,轮箱转向并骑位于轨道上方,拆除中后支腿横向钢轨,两支腿落于纵向轨道上,同时将副架移至后支腿处做配重,并收起前支腿。将下一跨盖梁上的横向轨道铺好,各工作就绪、安全检查后整机纵向前移。飘架(即纵向移动架桥机)到位时,落下前支腿,顶升前支腿并铺横向钢轨。同样方法顶升中支腿与后支腿,并铺横向钢轨。各支腿轮箱转向落在横向钢轨上,全面试运行安全检查即具备横移能力。

架桥机纵横移动时应注意以下要点:

为了保证安全,架桥机前移飘架前,必须依次对前、后、中支腿进行陆续临时顶升,把各支腿从横向轨道移到纵向轨道,要求用两个千斤顶对一个支腿同时顶升,并同时收起。

ɚ>架桥机跨墩纵向飘架移位时,必须空载并将前支腿及附属构件拆卸,以减轻前支腿的重量,两副架运行到后支腿后面作配重,并作临时固定,以防架桥机纵向运行时失稳。飘架移位过程中应随时测量架桥机前端的下挠度,确保在计算的安全范围内。

ɛ>架桥机支腿顶高时要在已安装梁的梁腹中心线上操作,如不在梁腹中心线上,可铺设钢横梁把受力传到腹板上。中支腿横移轨道不能压翼板,前后横移轨道可满垫方木。

ɜ>对于各支腿轨道,尤其是前支腿横移轨道的吊装,宜采取在架桥机主桁架上装临时小扒杆,由小扒杆吊运和人工配合安装的方法。ɝ>由于该工程的双幅桥面都有2%的斜向外侧的坡度,因而架桥机横移轨道宜用枕木调平,并在轨道两侧设置可靠的止滑块,以确保架桥机横移安全。

ɞ>架桥机飘架到位后,进行较全面的安全检查,如螺栓与销子的连接是否牢固、钢丝绳接头及电气线路是否正确、电线有否破损和挤压、液压系统是否正常、轨道接头是否平顺,支垫是否平稳和轨距尺寸是否正确等,并进行空载试运行正常,才能进行架梁吊装作业。

6、 梁的安装就位

移运及架梁工艺流程图

安装前,自行式运梁小平车将梁运至架桥机后跨内,将两副架移到梁吊点处,安装吊具进行起吊,吊离运梁小平车面20~30cm时宜暂停检查,对各受力部位进行观察确认没有问题时才能继续起吊。梁在起落过程中应保持横向倾斜不超过2%、两端纵向高差应不大于30cm。两副架同步起吊后,宜先整机横移到待安装梁位轴线,再纵向吞梁到前跨位置。梁落至盖梁顶约20cm时,保持梁的稳定,微横移到待安装的准确位置。宜先落稳一端再落另一端,同时注意支座偏差,梁倾斜度,支座密贴。就位后应临时支撑,将梁横隔板上的钢筋与已安装梁横隔板上的钢筋焊接。这样依次安装下一片梁,整跨梁全部安装后,可将架桥机纵向飘架,进行下一孔的架设,如此循环直到完成。

每跨梁的架设一般先安装其中一片边梁,再安装其它梁。每跨第一片边梁安装就位时,应做可靠的临时支撑,待与其相接的下一片梁安装就位后,再将两片梁横隔板上的钢筋互相焊接。

7、主要安全技术措施

对于龙门架和运梁小平车,一般采用定型产品,使用时,应按其额定载荷并严格遵守其操作规程,确保安全。针对该工程的特点,重点采取了以下安全技术措施:ə>架桥机的强度与刚度验算:架桥机在使用前,应根据工程的特点和尺寸(如桥跨度、梁重量等)验算其强度与刚度,对主桁架接点、支腿滚轮及轨道等薄弱环节采取加强措施。在台风季节使用架桥机应验算其空载横向抗倾覆稳定性,在六级以上大风时停止架梁。架桥机在跨墩纵向飘架时应全过程观测主桁架前端的下挠度,架桥机吞梁时也应全过程观测主桁架各跨中的挠度,若超过计算值应立即停止,检查原因,采取加固主桁架各接点等措施后,才能继续飘架或吞梁。ɚ>架桥机各支腿应同步横移:架桥机横移过程中,前、中、后三个支腿应同步进行,其继电器等应灵敏可靠,若某一支腿发生故障,其它支腿应同步停止移动,否则会发生严重后果。ɛ>桥面轨道坡度的调平:该桥梁共52跨,其中第22#墩处的桥面标高最大,往桥前后沿桥轴线设计有1.5%的纵向坡度,因而架桥机跨墩纵向飘架时,其轨道宜采用枕木调平。桥面设计有横向坡度,双幅桥面都以桥中轴线为高点并以2%的坡度向两侧倾斜,因而宜采用槽钢、钢板和枕木等把架桥机的横移轨道调平,把运梁小平车两轨道的标高调整一致。ɜ>运梁速度和抗滑措施:龙门架、运梁小平车和架桥机负载移运梁时,其速度宜控制在0.1~0.2m/s(即6~12m/min)之间,尤其是负载启动与刹车时加速度不宜超过0.1m/s2。各种轨道的端部应设置止滑挡块,必须在雨天移运梁时,可对轨道适当撒水泥粉,增加轨道的摩擦系数。ɝ>架桥机对桥面的压力验算:由于架桥机有三个支腿,在吊梁移运(吞梁)过程中,最不利工况是梁位于架桥机主桁架中间(如下图示),此时中支腿承受的压力最大。可按一次超静定梁计算中支腿的压力,其应不大于桥面最大设计荷载。同时在架桥机飘架和吊运梁之前,应将前一跨所有梁的横隔板钢筋焊接,以增加桥面的整体性,防止已吊装的T型梁倾倒。

架桥机中支腿压力计算示意图

ɞ>提梁高低架的抗倾覆验算:当高低架将梁提到桥面标高后,将把梁以加速度a=0.1m/s2向桥上移动,此时梁有惯性力T=Ga/g(G为梁重量)。由于高低架自重相对于梁重量较小,可忽略高低架自重,则高低架对低端点的抗倾覆安全系数为K=gl/ah。K应大于1.5才能确保安全。如下图所示。

高低架抗倾覆验算示意图

参考文献:1、姚玲森主编《桥梁工程》人民交通出版社2001年5月第1版;2、周水兴、何兆益、邹毅松等编著《路桥施工计算手册》人民交通出版社2001年10月第1版。[作者简介]李浩(1970.11~),2000年广东工业大学本科毕业,现广东省湛江市公路工程大队助工。

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