上承式栓焊鋼桁梁吊裝施工組織設計優(yōu)化

上承式栓焊鋼桁梁吊裝施工組織設計優(yōu)化

1預應力混凝土梁南昆線東陽溝4號大橋位于南昆線100號至魏社段，中心距離dk393.811。全橋孔跨布置為4×32m+4×80m+2×32m,位于4‰上坡直線上,立面布置見圖1。中間4孔為兩聯(lián)2×80m上承式栓焊鋼桁梁(其余為預應力混凝土梁),主桁高11m,主桁中心距5.75m,墩高72m。該橋為山谷橋,橋兩端均為隧道口,橋墩較高?？偣て跒?0個月。設計單位提供的鋼桁梁架設指導性施工方案為:在距1號墩8m處、2號墩24m處用萬能桿件搭設臨時支墩,在第2孔、第3孔、第4孔分別用2孔32m六四式軍用梁滿鋪膺架。用高38m100kN塔式吊車在膺架上先架設1孔80m鋼桁梁,該梁用作向前架設的平衡梁(并配壓重1000kN)。使用2臺梁上軌行拼裝吊機和運桿件小車懸臂拼裝第5、6、7孔鋼梁。然后,拆除平衡梁并架設至第8孔上,完成鋼桁梁架設。為實現(xiàn)該方案,要求2號、3號、4號墩分2次灌注。第一次灌注至膺架梁底高程,待鋼梁架設就位后,再灌注至設計高程。拼裝方案如圖2所示。2懸臂拼裝法建造架設鋼桁梁橋的比選施工方案有龍門吊整孔吊裝法、支架法、拖拉法、懸臂拼裝法(表1)。根據(jù)比選,本橋采用懸臂拼裝法架設能較好地利用橋兩端地形克服橋墩較高的困難,是唯一經(jīng)濟合理的方案。懸臂拼裝包括桁梁桿件吊裝,拼裝步驟的確定,拼裝段的聯(lián)結(jié)、平衡穩(wěn)定的設計、拼裝,拼裝段與支墩的聯(lián)結(jié),輔助臨時支墩的設置。2.1方案3:特高效系統(tǒng)方案2本橋可選擇的方案有:(1)塔式吊機加運桿件小車加拼裝吊機;(2)纜索吊機。方案(1)適應于地面運輸較困難、拼裝總長較長的情況,該方案由于環(huán)節(jié)較多,因而成本較高。本橋兩端均為隧道,且洞頂?shù)匦味盖?容易滿足纜索吊機的安裝及高度要求。橋下枯水季為旱地,地面水平運輸條件好,因此本橋特別適合采用方案(2),根據(jù)最大吊重和纜索吊機高度進行設計,纜索吊機跨度650m,最大吊重50kN?？缰胸撝貎舾?5m(以墩頂起算)。2.2中間橋墩拼裝方案優(yōu)化指導方案:在橋下凈空較小的孔跨滿布膺架,在膺架上拼裝平衡梁并配重,以平衡梁及平衡壓重向前拼裝,拆除平衡梁完成最后一孔的拼裝。該方案要求:(1)鄰跨橋墩先只灌注到膺架梁底高程,待鋼梁全部拼裝后再灌注剩余部分;(2)布設較大的膺架;(3)拼裝及拆除平衡梁。上述要求必然增加較大的工程量,因而需要對其進行優(yōu)化。而對稱懸臂拼裝則沒有上述工程量,只需在中間橋墩上設置拼裝平臺,以拼裝平臺向兩端對稱懸臂拼裝即可;考慮到利用既有允許懸臂拼裝64m的拼裝平臺,只需設置一臨時支墩即能實現(xiàn)拼裝,和指導方案相比能顯著減少工程量。2.3與鋼桁架梁的拼裝對稱懸臂拼裝要求鋼桁梁設計具有懸臂拼裝能力,拼裝段與支墩必須牢固聯(lián)結(jié),該聯(lián)結(jié)以拼裝平臺實現(xiàn)。拼裝平臺采用工字鋼板梁,與支墩采用錨固螺栓連接,與鋼桁梁采用螺栓連接。由于利用既有拼裝平臺,該拼裝平臺允許懸臂拼裝64m,因而必須設置臨時支墩?？紤]到拼裝平臺和臨時支墩的綜合效益的發(fā)揮,臨時支墩設置在距拼裝平臺32m處,這樣可以提高拼裝段承受不對稱的荷載的能力及拼裝段的整體穩(wěn)定性,方便施工。完成一孔梁的拼裝后,為了減少配重工作量,仍須按對稱懸臂拼裝法原理,完成3孔梁的拼裝。第4孔為單懸臂拼裝。本橋4孔80m鋼桁梁為2聯(lián),按等級強度聯(lián)結(jié)將2聯(lián)聯(lián)結(jié)為一體。3工程技術(shù)和關鍵技術(shù)3.1鋼桁架梁懸臂拼裝順序經(jīng)過比選優(yōu)化,綜合考慮橋梁跨度80m、拼裝平臺允許懸臂拼裝長度64m及場地等情況,拼裝平臺設置在7號墩,臨時支墩設置在6號、7號墩間,距離7號墩32m處。鋼桁梁的懸臂拼裝順序如下:(1)由7號墩拼裝平臺向兩端對稱懸臂拼裝32m至臨時墩;再單向向6號墩懸臂拼裝24m(圖3a)。形成7號敦、臨時支墩組成的支承體系;(2)向兩端對稱懸臂拼裝24m,后方到達6號墩,前方由7號墩向8號墩懸臂56m(圖3b);(3)向5號墩單向拼裝56m(圖3c),形成6號墩、7號墩組成的支承體系;(4)向兩端對稱懸臂拼裝,前方到8號墩,后方到達5號墩;(5)繼續(xù)懸臂拼裝至4號墩,完成全橋拼裝任務。3.2關鍵技術(shù)3.2.1拼裝平臺設計原則使用于本橋懸臂拼裝的拼裝平臺是利用既有的拼裝平臺,其允許懸臂拼裝長度為64m,拼裝平臺的作用是將已拼裝的鋼桁梁牢固可靠地連接在橋墩上,設計拼裝平臺應滿足下述要求:(1)保持鋼桁梁懸臂拼裝全過程的傾覆穩(wěn)定性,其最不利荷載位于最大懸臂狀態(tài);(2)拼裝平臺與橋墩必須牢固可靠地連接,在墩頂適當位置布設錨固螺栓,對錨固進行力學設計;對錨固抗拔力以現(xiàn)場試驗確定,確保錨固可靠;(3)拼裝平臺與鋼桁梁的連接,應使其對鋼梁的損壞減到最低,考慮到鋼桁梁的結(jié)構(gòu)特性,拼裝平臺與鋼桁梁的連接應在鋼桁梁結(jié)點進行,其連接必須經(jīng)力學設計;(4)拼裝平臺總體設計為布置在鋼桁梁兩主桁下的兩片工型板梁;長度確定為略大于鋼桁梁兩個節(jié)間長,以便于與鋼桁梁連接;截面形式采用工型,根據(jù)允許應力、計算彎矩、假定腹板厚度計算、選配截面高度;然后經(jīng)過驗算比較,最后確定截面尺寸,對拼裝平臺的驗算包括強度、剛度、穩(wěn)定等力學驗算;該橋拼裝平臺最終設計的每片板梁重接近100kN,為了使纜索吊能順利吊裝拼裝平臺,又將每片工型梁分解成上下兩幅,上半幅和下半幅各重約50kN,用螺栓連接。3.2.2桿件對位沖釘鋼桁梁上拱度是為了解決鋼桁梁在列車荷載作用下下?lián)隙O計的。鋼桁梁上拱度的施工控制實際是控制孔眼重合率和螺栓終擰進度。(1)桿件對位時,沖釘總數(shù)不少于孔眼總數(shù)的50%,沖釘拆卸時不超過孔眼總數(shù)的20%。(2)主桁大節(jié)點螺栓終擰進度,不落后于拼裝接點2個節(jié)間。高強度螺栓施擰工藝按有關規(guī)范執(zhí)行。4懸臂拼裝法施工要點(1)對于較大跨度、較大墩高和狹窄的施工場地條件山谷鋼桁梁橋,采用拖拉法和支架法以及整孔吊裝法都會增加大量輔助工程量而不經(jīng)濟,應用懸臂拼裝法則不受條件限制,但懸臂拼裝法架設鋼桁梁必須首先解決拼裝段的傾覆穩(wěn)定性、吊裝方式等主要問題。(2)為了滿足拼裝段傾覆穩(wěn)定性要求,拼裝起始段固定在拼裝平臺上,拼裝平臺固定在橋墩上。拼裝平臺與橋墩的聯(lián)結(jié)及允許懸臂拼裝的長度均以力學計算確定,當拼裝平臺允許懸臂拼裝的長度不夠時可采用布設臨時支墩的辦法,并且當拼裝到達臨時支墩后,即以拼裝平臺和臨時支墩形成的新的穩(wěn)定體系向前拼裝架設。(3)懸臂拼裝法的吊裝,可以采用纜索吊或者梁上軌行吊。當拼裝長度很大時,采用纜索吊會不經(jīng)濟,應優(yōu)先采用梁上軌行吊;當拼