上承式栓焊鋼桁梁吊裝施工組織設(shè)計(jì)優(yōu)化

上承式栓焊鋼桁梁吊裝施工組織設(shè)計(jì)優(yōu)化

1預(yù)應(yīng)力混凝土梁南昆線東陽(yáng)溝4號(hào)大橋位于南昆線100號(hào)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(jiàn)圖1。中間4孔為兩聯(lián)2×80m上承式栓焊鋼桁梁(其余為預(yù)應(yīng)力混凝土梁),主桁高11m,主桁中心距5.75m,墩高72m。該橋?yàn)樯焦葮?橋兩端均為隧道口,橋墩較高。總工期為10個(gè)月。設(shè)計(jì)單位提供的鋼桁梁架設(shè)指導(dǎo)性施工方案為:在距1號(hào)墩8m處、2號(hào)墩24m處用萬(wàn)能桿件搭設(shè)臨時(shí)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(shè)1孔80m鋼桁梁,該梁用作向前架設(shè)的平衡梁(并配壓重1000kN)。使用2臺(tái)梁上軌行拼裝吊機(jī)和運(yùn)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(shè)至第8孔上,完成鋼桁梁架設(shè)。為實(shí)現(xiàn)該方案,要求2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)墩分2次灌注。第一次灌注至膺架梁底高程,待鋼梁架設(shè)就位后,再灌注至設(shè)計(jì)高程。拼裝方案如圖2所示。2懸臂拼裝法建造架設(shè)鋼桁梁橋的比選施工方案有龍門(mén)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(shè)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(jì)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(shè)計(jì)、拼裝,拼裝段與支墩的聯(lián)結(jié),輔助臨時(shí)支墩的設(shè)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(jī)加運(yùn)桿件小車加拼裝吊機(jī);(2)纜索吊機(jī)。方案(1)適應(yīng)于地面運(yùn)輸較困難、拼裝總長(zhǎng)較長(zhǎng)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(jī)的安裝及高度要求。橋下枯水季為旱地,地面水平運(yùn)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(jī)高度進(jìn)行設(shè)計(jì),纜索吊機(jī)跨度650m,最大吊重50kN。跨中負(fù)重凈高15m(以墩頂起算)。2.2中間橋墩拼裝方案優(yōu)化指導(dǎo)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(shè)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(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。而對(duì)稱懸臂拼裝則沒(méi)有上述工程量,只需在中間橋墩上設(shè)置拼裝平臺(tái),以拼裝平臺(tái)向兩端對(duì)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(tái),只需設(shè)置一臨時(shí)支墩即能實(shí)現(xiàn)拼裝,和指導(dǎo)方案相比能顯著減少工程量。2.3與鋼桁架梁的拼裝對(duì)稱懸臂拼裝要求鋼桁梁設(shè)計(jì)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(tái)實(shí)現(xiàn)。拼裝平臺(tái)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(tái),該拼裝平臺(tái)允許懸臂拼裝64m,因而必須設(shè)置臨時(shí)支墩?？紤]到拼裝平臺(tái)和臨時(shí)支墩的綜合效益的發(fā)揮,臨時(shí)支墩設(shè)置在距拼裝平臺(tái)32m處,這樣可以提高拼裝段承受不對(duì)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(duì)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(jí)強(qiáng)度聯(lián)結(jié)將2聯(lián)聯(lián)結(jié)為一體。3工程技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)3.1鋼桁架梁懸臂拼裝順序經(jīng)過(guò)比選優(yōu)化,綜合考慮橋梁跨度80m、拼裝平臺(tái)允許懸臂拼裝長(zhǎng)度64m及場(chǎng)地等情況,拼裝平臺(tái)設(shè)置在7號(hào)墩,臨時(shí)支墩設(shè)置在6號(hào)、7號(hào)墩間,距離7號(hào)墩32m處。鋼桁梁的懸臂拼裝順序如下:(1)由7號(hào)墩拼裝平臺(tái)向兩端對(duì)稱懸臂拼裝32m至臨時(shí)墩;再單向向6號(hào)墩懸臂拼裝24m(圖3a)。形成7號(hào)敦、臨時(shí)支墩組成的支承體系;(2)向兩端對(duì)稱懸臂拼裝24m,后方到達(dá)6號(hào)墩,前方由7號(hào)墩向8號(hào)墩懸臂56m(圖3b);(3)向5號(hào)墩單向拼裝56m(圖3c),形成6號(hào)墩、7號(hào)墩組成的支承體系;(4)向兩端對(duì)稱懸臂拼裝,前方到8號(hào)墩,后方到達(dá)5號(hào)墩;(5)繼續(xù)懸臂拼裝至4號(hào)墩,完成全橋拼裝任務(wù)。3.2關(guān)鍵技術(shù)3.2.1拼裝平臺(tái)設(shè)計(jì)原則使用于本橋懸臂拼裝的拼裝平臺(tái)是利用既有的拼裝平臺(tái),其允許懸臂拼裝長(zhǎng)度為64m,拼裝平臺(tái)的作用是將已拼裝的鋼桁梁牢固可靠地連接在橋墩上,設(shè)計(jì)拼裝平臺(tái)應(yīng)滿足下述要求:(1)保持鋼桁梁懸臂拼裝全過(guò)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(tái)與橋墩必須牢固可靠地連接,在墩頂適當(dāng)位置布設(shè)錨固螺栓,對(duì)錨固進(jìn)行力學(xué)設(shè)計(jì);對(duì)錨固抗拔力以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,確保錨固可靠;(3)拼裝平臺(tái)與鋼桁梁的連接,應(yīng)使其對(duì)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(tái)與鋼桁梁的連接應(yīng)在鋼桁梁結(jié)點(diǎn)進(jìn)行,其連接必須經(jīng)力學(xué)設(shè)計(jì);(4)拼裝平臺(tái)總體設(shè)計(jì)為布置在鋼桁梁兩主桁下的兩片工型板梁;長(zhǎng)度確定為略大于鋼桁梁兩個(gè)節(jié)間長(zhǎng),以便于與鋼桁梁連接;截面形式采用工型,根據(jù)允許應(yīng)力、計(jì)算彎矩、假定腹板厚度計(jì)算、選配截面高度;然后經(jīng)過(guò)驗(yàn)算比較,最后確定截面尺寸,對(duì)拼裝平臺(tái)的驗(yàn)算包括強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定等力學(xué)驗(yàn)算;該橋拼裝平臺(tái)最終設(shè)計(jì)的每片板梁重接近100kN,為了使纜索吊能順利吊裝拼裝平臺(tái),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(duì)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(shè)計(jì)的。鋼桁梁上拱度的施工控制實(shí)際是控制孔眼重合率和螺栓終擰進(jìn)度。(1)桿件對(duì)位時(shí),沖釘總數(shù)不少于孔眼總數(shù)的50%,沖釘拆卸時(shí)不超過(guò)孔眼總數(shù)的20%。(2)主桁大節(jié)點(diǎn)螺栓終擰進(jìn)度,不落后于拼裝接點(diǎn)2個(gè)節(jié)間。高強(qiáng)度螺栓施擰工藝按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。4懸臂拼裝法施工要點(diǎn)(1)對(duì)于較大跨度、較大墩高和狹窄的施工場(chǎng)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(huì)增加大量輔助工程量而不經(jīng)濟(jì),應(yīng)用懸臂拼裝法則不受條件限制,但懸臂拼裝法架設(shè)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(wèn)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(tái)上,拼裝平臺(tái)固定在橋墩上。拼裝平臺(tái)與橋墩的聯(lián)結(jié)及允許懸臂拼裝的長(zhǎng)度均以力學(xué)計(jì)算確定,當(dāng)拼裝平臺(tái)允許懸臂拼裝的長(zhǎng)度不夠時(shí)可采用布設(shè)臨時(shí)支墩的辦法,并且當(dāng)拼裝到達(dá)臨時(shí)支墩后,即以拼裝平臺(tái)和臨時(shí)支墩形成的新的穩(wěn)定體系向前拼裝架設(shè)。(3)懸臂拼裝法的吊裝,可以采用纜索吊或者梁上軌行吊。當(dāng)拼裝長(zhǎng)度很大時(shí),采用纜索吊會(huì)不經(jīng)濟(jì),應(yīng)優(yōu)先采用梁上軌行吊;當(dāng)拼