钢箱叠合梁现场加工及支架安装施工技术.docx
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1、钢箱叠合梁现场加工及支架安装施工技术钢箱叠合梁现场加工及支架安装施工技术第三工程有限公司李凡黄天贵摘要曹妃甸工业区1#桥的主桥为138m+138m独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥,塔梁分离体系,采用平行镀锌高强钢丝斜拉索,扇形布置,钻孔灌注桩基础。介绍了该斜拉桥叠合梁中钢梁的构造技术特点、现场加工及支架安装施工所采用的技术和工艺。关键词斜拉桥;钢箱叠合梁;现场加工;支架安装施工;技术与工艺1概述在钢箱叠合梁斜拉桥的施工中,钢梁部分的加工及安装施工是难度最大的两个关键工序。对主梁而言,钢梁构造的制造加工、运输、安装及施工监控是非常重要的组成部分,由于钢梁构件主要为焊接构造,且近年来国内桥梁构造用钢多采
2、用等级较高的桥梁钢,因而对于高等级钢焊接工艺有较高的技术要求;钢梁构造多为超长、超重、超宽的大型构件,不管采取何种运输方式,都存在较大的难度;对钢箱叠合梁构造,主梁安装施工的方法、顺序及工艺与构造的受力行为特征密切相关,怎样使钢梁的内力符合设计要求,并在构成叠合梁构造的经过中,避免混凝土桥面板产生开裂,是主梁安装施工必须认真对待的关键问题。因而,要根据桥梁的构造技术特点、桥位处的地形地物、桥梁施工的总工期要求以及所拥有的机械设备条件等因素进行综合分析研究,确定适宜的安装施工方法,采用合理的施工技术与施工工艺,方能使工程得以顺利开展,并确保工程施工的安全、质量和进度到达预期的目的。本文主要介绍钢
3、梁现场加工及支架安装的施工技术与施工工艺。2工程构造简况曹妃甸工业区1#桥主桥为136m+136m独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥,塔梁分离体系,采用平行镀锌高强钢丝斜拉索,扇形布置,钻孔灌注桩基础。其桥跨布置见图1。图1主桥桥跨布置单位:cm全桥钢梁共分为41个梁段,7种类型,南北对称布置。梁段编号由北向南分别为:NB18NB1、NB0-2、NB0-1、塔梁相接处B0、SB0-1、SB0-2、SB1SB18。主梁采用单箱三室截面,梁高4.0m。全桥主梁钢构造共划分为7种类型AG,其中A类为标准段,共30个,梁段长7m;B、C类梁段各2个,梁段长7m;D、E类梁段各2个,梁段长5.5m;F类梁段位于
4、塔梁交接处,采用2个对称式的分离箱型叠合梁,梁段长5.5m,G类梁段各2个,梁段长5.5m。全桥主梁钢构造重约4400t,最大吊装重量约125t。主梁钢构造部分由顶板、内腹板、外腹板、底板、内腹板间横隔板、内外腹板间横隔板组成。顶板厚24mm,外腹板处顶板宽1.3m,内腹板处顶板宽由标准梁段的2.8m渐变至E梁段的约7.6m,横隔板处顶板宽0.6m;内腹板厚24mm,A、G类梁段横桥向间距2.0m,B至E梁段横桥向间距由2.0m渐变至6.5m,拉索锚箱与内腹板焊成一体,此处为本桥承力关键区,要确保各道焊缝的焊接质量;外腹板厚16mm,纵向采用U形加劲肋;底板厚1224mm,纵向采用U形加劲肋;
5、内腹板间横隔板及EG梁段横隔板采用实腹式,内外腹板间横隔板在AD梁段内采用空腹式,内设圆管型钢桁杆;混凝土桥面板与钢构造之间通过布置于钢构造顶板的圆头焊钉连接,焊钉直径22mm;梁段间连接全部为焊接。钢梁顶板宽32.8m,底板宽28.0m,梁高(3.2183.55)m,桥面板总宽39.8m,与钢梁上的抗剪栓钉构成整体,组成叠合梁体系。桥面板采用C50高性能混凝土,混凝土桥面板一般板厚为0.26m,在腹板顶及横隔板顶附近加厚至0.45m。主梁除在梁段两端预留0.5m宽现浇混凝土接缝外,均在钢梁节段上全断面制作完成,预制段至少存放3个月的时间,以减少由于混凝土收缩徐变造成的不利影响。桥面板采用纵、
6、横向预应力体系。斜拉索采用塑包平行钢丝束,钢丝采用7镀锌高强钢丝。锚具均采用张拉端锚具,按钢丝丝数编排分别为1517、1877、2237共3类。全桥共64根斜拉索,采用双层高密度聚乙烯护层,外层护套采取抗风雨振措施。拉索在塔端及梁端均为张拉端,塔端锚固在索塔锚固区内的钢锚箱上,梁端锚固在钢梁的钢锚梁上。标准节段钢梁构造形式见图2。标准节段叠合梁横断面见图3。顶板锚箱底板内腹剪力钉图标准节段钢梁构造形式图3标准节段叠合梁横断面单位:cm3施工方案确实定主梁安装的总体施工方案对于能否保证工程的顺利进展、提高施工效率、降低工程成本至关重要,同时对保证工程的施工质量和施工安全亦具有非常重要的作用。施工
7、方案中需要研究解决的问题主要有下面几项内容:1钢梁构件运输方式;2钢梁加工方式;3钢梁安装方式;4合龙段的施工方法。3.1钢梁构件运输方式钢梁构件运输有三个方案:方案一:在山桥厂内完成钢梁成品梁加工,海上运输到曹妃甸18+码头,起吊上岸后短途陆运至施工1#桥施工现场,利用现场设置的临时码头卸车装船下水,再运输至主桥支架处龙门下方,起吊至支架上拼装。方案二:在山桥厂内完成钢梁板单元加工,陆运到1#桥施工现场,在施工现场建设钢梁加工场地,成品钢梁节段在场地完成,通过现场设置的临时码头装船下水,再运输至支架处龙门下方,起吊至支架上拼装。方案三:在山桥厂内完成钢梁板单元加工,陆运到1#桥施工现场,在原
8、施工支架方案的基础上,加宽部分拼装支架,搭设平台构成钢梁加工场地,板单元直接吊运至支架上加工,成品钢梁节段在支架上完成,梁段逐段滑移拼装。一般来讲海运方式运输成本最低,且轮船的装载量较大,是一种比拟好的运输方式。方案一由于增加两次钢梁节段的起吊动作,大大增加了安全隐患,并且18+码头的租用及陆运到施工现场的运输交通管制,组织协调工作非常复杂,可能会成为叠合梁施工推进的瓶颈,同时也增加了梁体变形的可能,对保证成桥质量特别不利。方案二增加了钢梁现场加工场地的建设,亦增加了一次成品钢梁节段的大吨位吊装和一次水中短运,并且水中短运只能采用浮箱作为运输工具,其操作及组织具有一定的难度,安全隐患也有所增加
9、。钢梁节段分为板单元加工后,一般重量皆小于10t,个别板单元重量在12t,通过方案比拟,从运输方式的可行性、运输设备、道路情况、港口码头的装卸和疏港能力、以及运输成本等方面进行综合论证,拟定的运输方式为:钢梁板单元构件从厂区用汽车直接陆运至工地两岸现场,并由现场起重机设备吊运至支架平台上进行焊接、组拼及涂装。通过增加现场加工场地支架的稳定及加工、涂装条件等有效措施来保证钢梁加工及安装质量。此外,由于桥面板的重量较大,钢梁标准节段桥面板重量约205t,假如在工厂内浇筑成型,则会带来运输及吊装等一系列问题,其外观质量亦不易保证,因而在钢梁运输环节中不予考虑,桥面板浇筑采用现场浇筑方式施工。3.2钢
10、梁加工方式钢梁的加工方式与运输方式有着密切的联络,既然按上述第三方案运输钢梁构件,就决定了钢梁整体焊接组装必然在施工现场进行,而板单元的加工则需要在工厂加工成型。钢梁现场加工有两种方式:一是陆上建设加工及存放场地;二是在钢梁安装支架上加工。第一种方式需要增加临时加工场地的建设,包括场地处理、加工车间、起重设备及存量区的建设,此外还需要增加钢梁下水码头、短途水运浮箱及钢梁上桥龙门。第二种方式只需在原钢梁安装方案的基础上增加支架宽度,构成水上加工平台。据以上因素综合考虑,最终确定钢梁节段在加宽支架上加工、组拼和涂装,在支架平台钢梁加工区域设置胎架,以20t龙门辅助板单元吊装,板单元焊接组拼为节段后
11、,移位至涂装大棚内进行涂装,节段加工完成后平移至设计安装位置,这样减小了钢梁构件的起吊难度与风险,减少了临时码头、浮箱及龙门等设施,降低了加工成本,但需要有完善的措施来保证支架的稳定及钢梁的加工质量。3.3钢梁安装方式钢箱叠合梁最成熟的安装方式即悬臂整节段拼装,但综合考虑1#桥总体施工进度计划,悬臂拼装的工期无法知足总工期的要求,并且纳潮河河床底标高不确定,河水深浅不一,需要在桥跨之间进行大面积的清理工作,在这些主要问题基础上,提出了钢梁支架拼装方案的新思路。悬臂施工必须逐节段的拼装钢梁节段,每个节段安装包括船舶定位、钢梁节段起吊、钢梁环焊连接及焊缝探伤、湿接缝混凝土浇筑养护、斜拉索挂索张拉、
12、悬臂吊机前移、监控转序等工序,至少需要12天时间,全桥共18个梁段,共需216天,计7个月。支架拼装施工比悬臂施工减少了船舶定位、钢梁节段起吊、悬臂吊机前移等工序,每个节段需时8.5天,全桥共需153天,计5个月。此种方式能够大大提高对大风天气影响的抵御能力,这样后续的桥面系施工工期及总工期就会得以保证。钢梁支架拼装方案,不仅能够加快安装的速度,也避免了整节段钢梁的吊装难度,使起重设备小型化,但安装支架的整体稳定性是决定此方案成功与否的关键。整个安装支架大部分处于纳潮河深水区,河床表层为淤泥质粘土,下层为粉细砂,水深近20m,支架采用钢管桩基础,为解决整体稳定性顺桥向每7m长度设置2根斜桩,支
13、架上部构成桁架构造。NB0SB0、NB0-1SB0-1、NB0-2SB0-2梁段支架钢管直接支撑在主塔承台上,NB18、SB18梁段支撑在过渡墩承台上。支架顶设置钢梁节段纵移轨道,利用大吨位移位器平移就位钢梁节段。在过渡墩向主塔方向67m长度范围将支架加宽至39m,作为板单元组拼焊接施工平台。3.4合龙段施工方法1#桥为独塔斜拉桥,因而原设计中合龙方式也只要边跨合龙。由于整个安装支架顶均设有钢梁纵向移动轨道,因而与常规斜拉桥施工边跨合龙的方式有所区别。在边跨NB17、NB18SB17、SB18梁段板单元组拼焊接的经过中,即可尽量减小与NB16SB16梁段的顺桥向距离,节段加工完成后只需通过微小
14、移动即可与已安装的NB16SB16对接,完成边跨合龙。3.5小结钢箱叠合梁中钢梁的加工和安装方案确实定是由很多因素综合考虑后确定的:按工期安排首先确定的是钢梁的支架安装施工方案,并配以钢梁节段吊装龙门,钢梁节段工厂内加工,水运至施工现场;外界条件变化后,钢梁加工方案修改为工厂内加工板单元,陆路运输至现场,直接吊装至安装支架上焊接、组拼及涂装。方案中变化较小的是钢梁平移就位这部分工序,最终构成了符合施工条件的、特殊的叠合梁现场加工及安装总体方案。4钢梁安装施工技术4.1叠合梁拼装支架4.1.1叠合梁拼装支架总体布置及形式叠合梁拼装支架在主跨范围内全跨布置,采用630钢管群桩基础、钢管立柱、型钢支
15、架斜撑、型钢滑移轨道及大吨位移位器装置的形式,钢管立柱及基础顺桥向按钢梁标准节段长度7m布置,横桥向中心间距14.1m。总体布置及形式见图46。图4叠合梁拼装支架顺桥向布置单位:m图5叠合梁拼装支架钢管桩平面布置单位:m图6叠合梁拼装支架14.1m顶宽横桥向布置单位:cm4.1.2叠合梁拼装支架施工流程及施工方法叠合梁拼装支架施工先从主塔开场,采用吊车配电动振动桩锤进行630基础钢管插打,边向前推进边构成施工平台,直至推进到边墩,然后由边墩向主塔方向展开拼装支架上部构造的搭设,直至退回到主塔,完成全部叠合梁支架施工。现场具备施工条件后,首先从主塔平台处开场插打基础钢管,基础钢管四根一组,每组对
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- 关 键 词:
- 叠合 现场 加工 支架 安装 施工 技术
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