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下行式架桥机预制节段拼装施工技术
第二工程公司潘大鹏方伟太
内容提要: 介绍了下导梁造桥机的结构和主要性能、施工工艺及在广州轨道四号线高架桥中的应用。
关键词: 下导梁式造桥机节段梁高架桥
1.工程概况
广州地铁高架十标上部结构均采用下行式架桥机预制节段梁拼装, 总共94跨(其中
1#--9#为单线, 分左右幅)。
设计跨度分为20m、 21.5m、 25m、 30m和32.5m, 标准节梁体顶宽均为9.3m, 梁高均为1.7m, 腹板为斜腹板, 其倾斜度为1:4。
标准节长度为2.5m, 跨度20m梁2.45m+6×2.5m +2.45m=19.9m, 共8段; 跨度21.5m梁2.45m+2×2.5m +2+2.5m+2+2×2.5m +2.45m=21.4m, 共9段; 跨度25m梁分成2.45m+8×2.5m +2.45m=24.9m, 共10段; 跨度30m梁分成2.45m+10×2.5m +2.45m=29.9m, 共12段; 跨度32.5m梁分成2.45m+11×2.5m +2.45m=32.4m, 共13段。
本桥1# -9#墩间为单线简支梁, 跨径布置为9×30m, 顶板宽度为5.3m, 9# -11#墩间为双线异型简支梁, 顶板宽度从10.75m变为9.3m, 跨径布置为22×30m, 11# -75#为双线标准段简支梁, 顶板宽度为9.3m, 跨径布置为49×30 m +14×32.5 m +21.5 m, 79# -89#为双线标准段简支梁, 顶板宽度为9.3m, 跨径布置为20 m +3×30 m +3×25 m +3×25 m( 蕉门车站) 。
全桥共计94跨, 标准段重量为38t。
桥梁最小曲率半径为550m。
2.节段拼装工艺特点
2.1质量优势
采取在预制场内生产节段梁, 降低了天气对生产制品的影响。
在施工中采取自动化生产的程度高, 生产的速度大幅度提高, 生产的成品质量有保证, 施工误差及以外发生几率可降到最低
2.2安全和适用优势
采用节段预制拼装可降低施工作业对周边环境的干扰, 对繁忙的交通要道无需进行长期的交通疏解。
相对于现浇省略了施工脚手架的搭设, 排除了很多人为和现场复杂的场地等不安全因素。
2.3经济跨距大
等高的简支梁, 其经济跨径较其它工法长。
2.4工期优势
在基础施工作业进行的同时, 节段梁能够在预制场预制完成并达到设计强度, 因此, 节段梁的预制和等强、收缩徐变不占用工期, 能大大地缩短总体工期。
另外, 节段梁还具有重量轻, 尺寸小, 运输方便, 拼装成梁速度快等优点。
3.适用范围
下行式架桥机节段预制拼装适用的场地和梁型:
a. .跨径: 22.5～35m的简支梁或简支后连续的连续梁。
b. 桥长: 经济桥长至少3000m以上。
c. 桥宽: ≤9.3m。
d. 平面曲线: R＞450m。
e. 工期: 1.5～3d/孔。
f. 最大承重: 600t
g. 最大起重: 60t
h. 最大纵坡: 4%
4.机具设备
4.1主要机械设备
主要机械设备见表1.
表1 主要机械设备表
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9 ZB4/500 500MPa 6台02.5 3 中山自有
10 灰浆拌和机QV-300/50 8台02.3 3 广州自有
11 压浆机UB3 5.5KW 4台02.4 3 广州自有
螺旋式落浆
UBL3 3m3/h 6台03.2 2 广州自有
12
机
13 真空泵SZ-2 4kw 4台02.3 3 广州自有
14 龙门吊60t 1台01.2 4 广州自有
节段拼装架桥机采用挪威NRS500T下行式架桥机( 图1) , 在国外有成熟的架梁施工经验, 能够满足跨度22.5～35m跨径节段梁的架设, 适应桥梁平面曲线半径: R＞450m。
本架桥机主要由墩旁托架、主梁、鼻梁、推进小车、悬挂梁、门式起重机、电气系统、液压系统等组成。
该架桥机的优点: 液压部件多、自动化程度较高; 节段梁的三维坐标调整简便, 操作便捷; 节段梁整跨永久张拉以后, 还能够进行第二次的三维调整。
缺点: 在张拉落梁时存在一个体系转换, 力的传递转变不够明确, 节段梁所受的应力较为复杂。
图1 架桥机全景图
4.2.1墩旁托架
每台架桥机设计有三对制式的支撑托架( 图2) , 托架经过钢立柱或砼小立柱支撑在桥
墩承台上, 采用8根张拉杆将托架与桥墩进行锚固, 每根张拉杆预紧力为50t, 保证支撑和锚固稳定可靠。
托架顶面设有不锈钢板滑道, 推进小车的底座下设置四氟板, 经过水平千斤顶的作用使推进小车在托架下平滑的移动。
图2 支撑托架
4.2.2主梁
主梁设计为钢板组合而成的矩形断面箱型梁, 全长38m( 图3) 。
为了方便运输将主梁分成四段, 到达工地再以高强摩擦螺栓( 防滑、有摩擦力) 连接。
主梁钢板厚度为10～14mm。
两片主梁是独立的单元, 能够各自进行纵向推进。
主梁腹板下方设有轨道, 可由推进小车作纵向横向移动。
每个主梁顶面的外侧设有纵向的工作平台。
每一个节段梁的重量由悬挂梁直接传至主梁。
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图3 架桥机主梁
4.2.3 鼻梁桁架
鼻梁为主梁的延伸部分, 连接于主梁的两端, 每一片鼻梁分前后两单元, 中间设置垫片来调节鼻梁前端的挠度, 总长19m( 图4) 。
鼻梁的设计采用桁架形式, 基本的杆件为槽钢和角钢。
鼻梁内设有工作平台。
鼻梁的主要作用是架桥机在过孔时作为引导梁; 在节段吊装时也加长了龙门吊的走行长度, 为吊装增加了空间。
图4 架桥机鼻梁桁架
4.2.4主梁和鼻梁相接铰链
鼻梁与主梁以铰相接, 是为了架设曲线桥梁而设计的, 这使鼻梁能够作水平方向的转角( 图5) 。
图5、主梁与鼻梁相接铰链
4.2.5推进小车
4.2.
5.1推进小车组成
推进小车主要由调整节、竖向调整千斤顶、横、纵推进千斤顶、千斤顶支座及支架系统组成。
推进小车共3套, 两套安装在当前跨的两个桥墩托架上, 另一套安装在下一跨的桥墩托架上( 图6) 。
图6 推进小车
4.2.
5.2 推进小车功能
支承导梁和节段梁的重量并将载荷转移至墩旁托架上。
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架桥机过孔时, 经过设在主梁梁底支撑座及推进小车横撑上的支座间的千斤顶实现主梁的纵移。
高位架梁时, 经过坐在托架上的千斤顶的顶升, 将整个架桥机顶起, 经过调整节将推进小车升高, 从而实现高位架梁。
在墩旁托架上和推进小车的底座间设有水平千斤顶, 在水平千斤顶的作用下, 推进小车能够整体滑移, 实现架桥机的横向调整。
4.2.6悬挂梁
悬挂梁是各个节段的吊挂系统, 主要由主横梁、纵向可调端支座、吊杆及吊杆横梁组成( 图7) 。
该横梁高度为43.2cm, 提前安装在待架梁段上, 节段梁吊运至导梁上后, 主横梁经过端支座支承在主导梁上。
吊杆分为两种, 标准吊具和墩顶节段吊具。
经过吊具, 能够单独调节每个节段块水平位置及其横向和纵向坡度, 从而满足桥梁设计要求。
墩顶吊具能够提升或下落整跨桥梁, 在特殊地段, 用来解决张拉空间不足的问题, 能够满足双向张拉要求。
同时吊具上均设有吊杆水平调节装置, 在架设弯桥时, 用来调节节段块的水平位置, 以适应弯桥的施工需要。
为适应特殊段梁的安装, 1＃架桥机的悬挂梁设计宽度满足异型梁段的安装。
图7 悬挂梁
4.2.7主梁顶门式起重机。