桥梁转体专项施工方案(共53页).doc
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2、-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业丁家沟公铁分离式立交桥丁家沟公铁分离式立交桥转体专项施工方案转体专项施工方案1 1 编制依据编制依据1、凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线建设项目施工组织设计;2、凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线施工图设计文件;3、 公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011;4、 沈阳铁路局营业线施工安全管理细化办法沈铁运201337 号文件;5、 铁路营业线施工安全管理办法 (铁运(2012)280 号) ;2 2 工程概况
3、工程概况2.1工程概况建兴高速公路丁家沟公铁分离式立交桥跨越既有京哈线客运专线,跨越处铁路里程为京哈线 DK425+992=建兴高速 K77+278,交角为 69.4。起点里程为 K76+760,终点里程为 K77+440,全长 680.0m,桥孔布置为 15 跨:左幅(1040)+(280)+(340)m;右幅(1240)+(280)+40m。桥梁设计为双向四车道,主桥为分幅桥,单幅桥宽度为 11.60m,主桥采用(2-80)m T 型刚构。采用平面转体的施工方法,即先在铁路一侧浇筑梁体,然后通过转体使主梁就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上、下盘,最后浇筑合拢段,使全桥贯通。梁体分为转
4、体段、直线现浇段及合拢段,转体段 T 构长为(69+69)m,直线现浇段长度为 8.95m,合拢段长 2.0m。转体角度为 69,转体总重量为 8500 吨。主桥平面布置均位于直线段上,纵断面布置自建兴高速向兴城方向为1.01078% 的 上 坡 路 段 和 -1.82117% 的 下 坡 路 段 , 凸 型 竖 曲 线 半 径 为精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业R=12000.0m;变坡点高程为 66.0m。2.2主桥与京哈线位置关系图转体前(图 2-1) ,左幅 11#梁体与既有线路的最小距离为 32.03m,右幅13#梁体与既有线路的最小距离为 30.58m;转体后(图 2-2
5、、图 2-3) ,梁底与铁路轨面最小距离为 9.2m;左幅直线现浇段及合拢段与既有线路的最小距离分别为 21.15m 和 19.28m, 右幅直线现浇段及合拢段与既有线路的最小距离分别为 22.59m 和 20.72m。图 2-1转体前,梁体与既有线路平面位置关系图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业京哈线(秦沈段)图 2-2转体后,梁体与既有线路立面位置关系图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 2-3转体后,梁体与既有线路平面位置关系图3 3 总体施工方案总体施工方案该 T 型刚构连续梁顺既有铁路方向采用钢管支架现浇刚构梁部,再利用铁路封锁时间进行平面转体的施工方案。转体完成
6、后进行上下转盘封固混凝土施工,最后进行直线现浇段、合拢段、桥面系、附属结构等施工。3.1转动体系转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于上球铰,上球铰通过球铰间的四氟乙烯滑片传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕以后,拆除支架、脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰,然后进行称重和配重,利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶,克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩,使梁体转动到位。转动体系主要有承重系统、顶推牵引系统和平衡系统三大部分构成(图3-1) 。承重系统由上转盘、下转盘和转动球铰构成,上转盘为纵横竖三向预精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业应力体系,是转体结构的重要组成结
7、构;下转盘为支撑转体结构全部重量的基础,转体完成后,与上转盘共同形成基础;转动球铰设在上下转盘之间,通过球铰使上转盘相对于下转盘转动,达到转体目的;顶推牵引系统由牵引索、牵引设备(连续千斤顶)、牵引反力座、助推反力座构成;平衡系统由结构本身、撑脚、大吨位千斤顶及配重用的砂袋等构成。图 3-1转动系统侧面图3.2转体前施工准备3.2.1 模板及支架拆除拆模应注意保护梁体混凝土不受碰撞和缺棱掉角。模板拆除顺序为:翼缘板腹板底板。梁体转体前进行卸架,然后拆除支架,首先拆除翼缘板部分,再从悬臂端向主墩对称拆除。拆除时先逐步拧松顶托使底模脱离梁底缓慢卸载,决不可骤然放松以防冲击过大。卸架前,在转体梁端各
8、配备砂袋,测量梁顶标高和砂箱高度,卸架过程由技术人员对梁体变形进行观测,每 4 小时观测一次。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业观测过程中, 若发现砂箱变形超过 5mm, 停止卸架, 在 T 构升高一侧进行配重,然后再进行卸架。待整个 T 构全部落架并稳定后,再从两端向中间拆除支架。3.2.2 拆除砂箱及清理滑道对上下转盘接茬处混凝土进行凿毛并清理,同时,清除撑脚底部的石英砂,在撑脚底安装 10mm 厚涂抹黄油的聚四氟乙烯滑板,然后对称同时拆除砂箱,最后将上下转盘之间的杂物清除干净。3.2.3 称重试验及配重转体前,由第三方监控单位(兰州交通大学工程检测有限公司)对梁体进行称重平衡试验
9、,测试转体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数等参数,实现桥梁转体的配重要求。3.2.4 牵引系统每个转体桥墩均配置一个自动连续牵引转体系统和一个助推转体系统,并备用一套转体系统。3.3试转体经过现场实际测量与理论计算, 计划试转角度为 10 度, 试转后 (图 3-2) 。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-2试转后,梁体与既有线路平面位置关系图正式转动之前,进行试转,全面检查一遍牵引动力系统、转体体系、位控体系、防倾保险体系是否状态良好,检测整个系统的安全可靠性。同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集,并分析采集的各项数据,对转体实施方案进行修正后,方可
10、进行正式转体,整个转体采用统一指挥控制系统。3.4正式转体试转体结束后转体角度剩余 59 度,计划以不大于 0.02rad/min 的角速度转动,转体到位后,进行梁体标高、线形复核并调整到符合设计要求,即为转体结束。3.5封固转盘转体完成后,先将上下转盘临时锁定,保证转体单元不再产生位移。再立即绑扎剩余钢筋、安装模板,浇注上下转盘间的封固混凝土,使上转盘与精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业下转盘连成一体。3.6直线现浇段及合拢段施工因左幅 12#、右幅 12#的直线现浇段必须等到主桥转体完成后才能进行施工,均采用钢管贝雷梁支架形式施工。合拢段施工亦采用贝雷梁支架的形式施工。3.7附属工
11、程施工为防止转体后,桥梁附属工程的施工影响铁路行车安全,在转体前,必须将转体梁段铁路投影上方的防撞墙、铁路防落物网及其他附属设施等安装完毕。4 4 施工工艺及主要施工方法施工工艺及主要施工方法4.1转体施工工艺流程4.2称重试验及配重4.2.1 称重试验转体前,由第三方监控单位对梁体进行称重平衡试验,测试转体部分的箱梁直线现浇段施工转体 T 构梁施工梁体卸载、支架拆除解除承台间约束、砂箱安装转体牵引系统上承台、墩身及箱梁整体试转体、转体监控转盘封固合拢段施工监控称重试验、配重精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业不平衡力矩、偏心矩及摩擦系数等参数,实现转体的配重要求。4.2.1.1 称重前
12、的准备工作(1)撤除梁顶所有材料、机具、设备;(2)检查上转盘撑脚下滑板;(3)安放千斤顶、大量程百分表;(4)拆除支架,对称拆除砂箱,清理滑道,在撑脚下安装黄油聚四氟乙烯板;(5)解除临时固结,观察转体结构是否倾斜及倾斜方向以确定其状态。4.2.1.2 称重试验在上转盘下用千斤顶施加力,分别用位移计测出球铰由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值,上转盘两侧的力差即为不平衡重量。根据该状态的测试方法,在两幅梁的上转盘底面布置如下图所示的千斤顶和位移传感器,实施两幅梁的不平衡力矩等参数测试。图 4-1称重设备平面及立面布置图测试中所用设备及性能:400T 千斤顶两台,用于施加顶力;应变式位移传感器:用
13、于测试球铰微小说明:1-位移传感器;2-大吨位千斤顶;3-压力传感器;4-转盘底垫钢板;5-千斤顶底座。称重设备平面及立面布置图称重设备平面及立面布置图432531精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业转动产生的撑脚竖向位移;主要技术指标:量程5mm ,精度 1/100,使用条件:受周围环境影响不大;力与应变综合参数测试仪,用于采集应变式位移传感器的信号。4.2.2 配重平衡转体施工必须保证转体上部结构在转动过程中的平稳性,水平转体应该绝对保证转体中支点两端重量的一致,也就是保证其两端达到平衡状态。4.3牵引系统4.3.1 牵引索转体转盘设计埋设有两束牵引索,每束由 22 根强度等级为 1
14、860Mpa、75 钢绞线组成,每根 75 钢绞线所能承受最大拉力 26t。每束承受的最大拉力为 572t。每束 4 根钢绞线备用,18 根钢绞线为牵引束。安装牵引索时清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污,逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后,穿过 QDCLT2000-300 型连续千斤顶。牵引索的另一端设置固定锚具,已在上转盘浇注时预埋入上转盘混凝土体内,作为牵引索固定端。将预埋好的钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶,并用千斤顶的夹紧装置夹持住;先用 YDC240Q 型千斤顶在 510Mpa 油压下逐根对钢绞线预紧,再通过连续张拉千斤顶在 23Mpa 油压下对该束钢绞线整体预紧,使两束牵引索每
15、根钢绞线持力基本一致。牵引索索道与对应千斤顶轴心线应在同一标高。4.3.2 转体施工计算(1)基本数据转体总重量 W 为 85000.00kN。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业球铰平面半径 R=195cm。上转盘(牵引束力偶臂)直径 D1=1100cm。滑道中心线直径(助推力作用力臂)D2=1000cm。动摩擦系数动=0.05,静摩擦系数静=0.10。设计转体角速度0.02 rad/min。主梁端部水平线速度 v1.2m/min。(2)转体牵引力计算摩擦力计算公式为 F=Wx。启动时静摩擦系数按静=0.1,静摩擦力 F=Wx静=8500.0KN;转动过程中的动摩擦系数按动=0.05,
16、动摩擦力 F=Wx动=4250.0KN。转体拽拉力计算:T=2/3x(RxWx)/D1计算结果:启动时所需最大牵引力 T静=2/3x(RxWx静)/D1=1004.6KN;转动过程中所需最大牵引力 T动=2/3x(RxWx动)/D1=502.3KN(3)平转助推力计算考虑动摩擦力矩与静摩擦力矩间的差值全部由上转盘撑脚处的两台助推千斤顶承受,则有助推力 T 推为:T推=2/3x(RxWx静)-2/3x(RxWx动)xD1/D2=552.5KN。(4)牵引索钢铰线检算每束 22 根 75 钢铰线:标准强度:fpk=1860MPa每束根数:n=22精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业单根截面面
17、积:A=140mm2钢铰线锚下控制应力:fk=0.75fpk=0.75x1860=1395MPa单束钢铰线容许拉力T1:T1=nAfk=22x140 x1395/1000=4296.6KNT静=1004.6KN安全系数 K1:K1=T1/T静=4.28,满足要求。(5)牵引设备牵引千斤顶:2 台 2000KN 连续千斤顶(考虑侧向风荷载对转体的阻力,设备有一定的储备) ;则启动动力储备系数1:1=F1/T静=2000/1004.6=1.99满足要求。助推千斤顶:2 台 200T 千斤顶。则助推动力储备系数2:2=F2/T推=2000/552.5=3.62满足要求。(6)惯性制动距离计算理论上,
18、在转体就位前,若张拉千斤顶停止牵引,转体结构由于惯性会继续向前转动,此时阻止整个转体继续转动的力量是下转盘对转体的动摩擦力,摩擦力对转盘中心的力矩的作用使梁体停转。若梁体梁端以转角速度=0.02rad/min 的速度转动时,其动能W1=J2/2=.5x0.022/2=1370.16t.m2.rad2/min2式中:J 为转体部分总的转动惯量,t.m2。J=2miLi2=2(1950 x7.52+1000 x26.752+900 x53.752)=.5t.m2在摩擦力矩作用下,设止动所需的转角为 a,则摩擦力矩提供 W1=M1精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业则=W1/(3600 xM1
19、)=1370.16/3600 x2/3x(RxWx动)=1370.16/=6.89x10-5此时梁端中心差距为=L0 x=69x6.89x10-5=0.0048m=4.8mm理论上,在止动阶段,当梁端距设计中心线相差为 4.8mm 时应停止牵引,利用惯性就位。但实际操作上,利用转动惯性就位根本无法实现,当牵引动力停止时,梁端也即停止转动。经上计算可知,每个桥墩转体配置一个自动连续牵引转体系统和一个助推转体系统,自动连续牵引转体系统由一个 LSDKC8 主控台、两台QDCLT2000-300 型连续千斤顶和两台 YTB 液压泵站组成, 该自动连续牵引转体系统可以提供转体结构启动时所需全部扭矩;助
20、推转体系统由两 2 台 200T 千斤顶和两台 ZB4-500 型油泵构成,如发生异常无法启动时可用其助推启动。两台连续千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧,千斤顶的中心线必须与上转盘外圆相切,中心线高度与上转盘预埋钢绞线中心线水平,同时要求两千斤顶到上转盘距离相等。千斤顶放置于配套的反力架上,并通过电焊或高强螺栓与反力墩固定,反力墩必须能够承受 200T 反力的作用。主控台应放于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。4.4转体作业时间计算千斤顶的牵引理论速度 (mm/min)=泵头流量(L/min)/(2伸缸面积)理论上由于泵头的实际流量可根据要求从 0 到 36L/min 进行选择
21、,所以转体的速度可根据设计的要求而设定在规定的时间范围内实现施工要求。根据转体角度 69及上转盘半径 5.5m, 计算出钢绞线牵引长度 L=6.62m。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业69m 梁端转过弧线长度为 83.05m。现将 YTB 泵站流量调整为 16L/min,伸缸面积为 8.199610-2m2。计算出千斤顶动作速度 V=(160.)600.001=5.85m/h。(1)转体所用时间 t=L/V=1.13h=67.8min。牵引钢绞线线速度:6.62/67.8=0.098m/min。(2) 转体角速度: 69/67.8=1.02/min, 即 (1.02/180) x=
22、0.0178rad/min;(3)转体悬臂端线速度:83.0567.8=1.2m/min。计算转体角速度及悬臂端线速度均满足设计转体角速度0.02rad/min,悬臂端水平线速度 v1.2m/min。根据公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011) 规定,转体角速度不大于 0.010.02 rad/min,转体悬臂端线速度不大于 1.52.0m/min,上述计算数据均满足规范要求。试转体角度为 10 度,正式转体角度为 59 度,正式转体时间为:T=(59180)/0.017857.8min,启动和点动阶段时间约为(2+5)=7min,加上转体准备工作、线形初调、转盘临时锁定及收尾工作,
23、所需总时间约为 90分钟。转体施工相关参数表序号施工项目试转体正式转体1与既有线线路关系转体角度()10592离路肩最小距离(m)15.683离线路最小距离(m)18.684梁底与线路净高(m)9.25转体封锁时间安排转体准备(min)56转体实施(min)657线形初调(min)108临时锁定(min)10精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业9总需时间(min)90904.5试转体正式转动之前,进行试转,全面检查一遍牵引系统、转体体系、位控体系、防倾保险体系是否状态良好,检测整个系统的安全可靠性。同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集,建立桥墩转动角速度与梁端转动线速度的
24、关系,对转体全过程进行跟踪监测,以便在转动过程中把转动速度控制在要求范围内。转体操作的具体流程如下:转体工作准备设备安装、调试牵引索、千斤顶连接牵引索预紧防倾保险体系准备监控体系准备拆除支架,静置 24 小时试转气象信息“自动”状态下启动转体纠偏排除隐患辅助顶推转体过程质量控制精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4.5.1 试转体目的试转体目的:检查、测试泵站电源、液压系统及牵引系统的工作状态;测试启动、正常转动、停转重新启动及点动状态的牵引力、转速等施工控制数据;以求在正式转体前发现、处理设备的问题和可能出现的不利情况,保证转体的顺利进行。4.5.2 试转体步骤(1)预紧钢绞线。用 Y
25、DC240Q 型千斤顶将钢绞线预紧,预紧应采取对称进行的方式,并应重复数次,以保证各根钢绞线受力均匀。预紧过程中应注意保证 18 根钢绞线平行地缠于上转盘上。(2)合上主控台及泵站电源,启动泵站,用主控台控制两千斤顶同时施力试转。若不能转动,则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶同时出力,以克服超精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业常静摩阻力来启动桥梁转动,若还不能启动,则应停止试转,另行研究处理。(3)试转时,应做好两项重要数据的测试工作:A、每分钟转速,即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弦线距离,应将转体速度控制在设计要求内。B、控制采取点方式操作,测量组应测量每点动一次悬臂端所转
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