铁路移动模架箱梁施工作业指导书.pdf
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1、 铁路移动模架箱梁施工作业指导书 目录 一、工程概况.-2-二、简支箱梁总体施工方案.-2-三、移动模架造桥机施工总体方案.3 四、MSS32-900 移动模架造桥机工作原理简介.5 五、MSS32-900 移动模架造桥机设计施工图.10 六、MSS32-900 移动模架造桥机现场组拼施工说明.10 七、MSS32-900 移动模架预压施工方案.18 八、支腿、主梁、底模预拱度的调整和设置施工方案.22 九、底模、侧模、内模的安装施工方案.23 十、钢筋加工及安装施工.24 十一、箱梁混凝土施工.26 十二、梁片养生方案.28 十三、预应力张拉和锚固施工.28 十四、移动模架造桥机移动过孔施工
2、.31 十五、梁片生产周期分析表.31 十六、梁片生产设备配置表.32 十七、梁片生产专业工班人员配置表.33 十八、梁片生产原材料用量一览表(一片梁用量/32m).34 十九、质量保证措施.35 二十、安全保证措施.40 二十一、应急预案.44 一、工程概况 时速 200Km/h 新建客货混运铁路。桥址地形平坦,地貌视野开阔。前溪特大桥和潘郎特大桥结构形式为钻孔桩基础、圆端形墩柱以及箱梁结构的有碴轨道后张法预应力混凝土双线简支箱梁。两座桥的简支箱共计有 210 片。其中潘郎特大桥简支箱 32m 共计有 177 片,24m 共计有 10 片;前溪特大桥简支箱 32m共计有 21 片,24m 共
3、计有 2 片。梁体截面类型为单箱单室简支箱梁,梁端顶板、腹板局部向内侧加厚,底板分别向内、外侧加厚。桥梁宽13.0m,桥梁建筑总宽13.4m。32m的简支箱梁长为32.6m,计算跨度为 31.1m,24m 的简支箱梁长为 24.6m,计算跨度 23.1m.跨中部分梁高 2.8m,支点部分梁高 3.0m,横桥向支座中心距 4.7m。梁体线形控制:扣除自重影响后预应力产生的上拱度:直线梁为 14.47mm,曲线梁为 15.06mm;静活载挠度:直线梁为 7.60mm,为跨度的 1/4092,曲线梁为 7.59mm,为跨度的 1/4097;反拱的设置:理论计算跨中反拱值为 22.5mm,其他位置按二
4、次抛物线过渡。梁体混凝土采用强度等级为C50 的混凝土。封锚采用强度等级为 C50 的无收缩性混凝土,挡碴槽、遮板、电缆槽竖墙及盖板混凝土强度等级为 C40。梁体重量约 800t。梁体施工方法为移动模架现浇法。二、简支箱梁总体施工方案 根据总工期的要求,采用一套 MSS32-900,两套 ZQJ32 移动模架造桥机进行梁片施工,以确保工期目标。图 1 箱梁施工工艺流程图 三、移动模架造桥机施工总体方案 简支箱梁采用下承式移动模架(MSS32-900)造桥机进行逐孔现浇施工。箱梁混凝土总体浇筑方案为混凝土由拌和站集中拌和,混凝土输送泵和混凝土泵车进行浇注。梁片混凝土养生采用蒸汽并覆盖土工布浇水养
5、生。梁片预应力张拉采用两端同步张拉,并左右对称进行,分预张拉、初张拉(待梁体混凝土强度达到设计值 80%)和终张拉(待梁体混凝土强度和弹性模量达到设计值后、龄期不少于 10d)三个阶段进行。现场随机取样,试件制作 试件压试 移动模架过孔、模板定位与调整 底板、腹板钢筋,预应力筋的安装 安装内模板 安装顶板、翼缘板钢筋和预应力筋 安装各种预埋件 浇筑箱梁砼 波纹管检查、制索穿索 砼浇筑前检查 预应力索坐标放样样,波纹管检查 养护(蒸汽)张拉、压浆 移动模架前移过孔,进行下孔施工 砼集中拌和 砼运输车运输,泵送入模 砼配合比设计 为节约成本,减少不同作业面的交叉干扰,保证个施工作业面、个施工工序的
6、同步、有序进行。原材料、小型机具的的储存,钢筋加工、混凝土部分的输送均利用已经制好的梁片上进行。在浇注梁片的第一跨处,设置上梁马道。图 2 移动模架施工工艺流程图 落架、卸模 滑移至下一孔 移动模架系统组装 模板调整,预拱度设置、施工放样 绑扎底、腹板钢筋,布置预应力钢束 支立内模 绑扎顶板钢筋,布置顶板预应力钢束 浇筑混凝土及养生 张拉预应力钢束及压浆 四、MSS32-900 移动模架造桥机工作原理简介 移动模架造桥机是世界桥梁施工的先进工法,施工时无需在桥下设置模板支架,而采用两个支撑在牛腿上的钢结构主梁支承外模板,两主梁通过牛腿支架支撑在桥墩承台上,通过推进小车、液压系统、电气系统等作为
7、自行整体移动的依托,而完成逐孔现浇梁片的造桥设备。1、移动模架造桥机合模施工状态(横端面)2、移动模架造桥机开模施工状态(横端面)3、移动模架造桥机过跨状态 4、模板的调整 移动模架造桥机预拱度的调整是施工中重点,移动模架造桥机挠度值的来源要考虑周全,挠度值的计算要尽量结合实际情况。该移动模架造桥机的挠度值主要有三部分组成:a、混凝土自重产生的挠度值;b、预应力钢束张拉产生的反拱值,支点间按抛物线计算;c、牛腿压缩产生的变形值。5、荷载预压 造桥机拼装完成后,首先根据计算书中提供的理论挠度值进行预拱度调整。共调整 10 组横梁下面支撑在主梁箱梁体内的支撑螺旋千斤顶。模板预拱度调整完成后即可进行
8、预压试验。荷载采用砂袋,钢筋,散砂、配重块堆载的等载预压方法,通过先底板,再腹板,最后堆载翼板的顺序进行,总荷载量控制在 32m跨箱梁 790T(扣除梁端头各 1.3m 的范围)左右(浇注的混凝土量为 315.2m3),持荷时间 24 小时即可,最多不超过 48 小时,通过测量计算出堆载前后的实测变形挠度值。对比理论挠度值与实测挠度值的差值,修正理论计算预拱度值,以此作为第一孔箱梁浇注时的预拱度值。荷载预压也可采用胶囊充水的方法进行,优点是可以较好的模拟出混凝土的侧压力,加载卸载方便快捷。缺点是成本太高。6、混凝土的浇筑及模板的行走 每孔桥上部箱梁浇筑完混凝土并张拉预应力钢束后,将第三对牛腿预
9、先用吊机、拖车倒运安置在下一孔的桥墩上,然后通过液压缸使纵梁下移并向外横移带动外模脱离桥身,用液压缸顶推纵移模板至下一孔,然后再向内横移带动外模合拢,连接横梁连接销,调好位置后,安设底板及腹板钢筋、预应力钢束、安装内模板,顺即安设顶板钢筋及预应力钢束,全部工序验收合格后浇注箱梁混凝土。箱梁混凝土整孔一次浇注完成,由悬臂端向已浇梁段推进。MSS 滑移支架具有周转次数多,周转时间短,使用辅助设备少的特点,减少了人力物资的浪费,特别适用于多跨现浇箱梁施工,既保证了工程质量,又能加快施工进度,且能在不中断桥下交通的情况下,保证施工现场的文明施工和安全施工,在现代化的桥梁施工中的应用日益广泛。7、移动模
10、架技术参数表 表 1 MSS32-900 移动模架造桥机主要技术参数表 名 称 性 能 参 数 备 注 支承方式 桥面下支承 承载能力 32 米箱梁自重及施工阶段其他荷载 其他荷载的计入根据最新铁路施工技术规范 适用范围 同时满足 32m、24m 及等多种跨度 及其过渡跨的连续箱梁的原位安 装现浇混凝土施工 现浇箱梁最大浇注长 度及桥梁顶宽 最大浇注长度 32.6m(桥宽 13.4m)一次浇注箱梁的最大(重量不含施工荷载)850 T 现浇箱梁最小平曲线半径 1600m 允许现浇箱梁纵向最大坡度 4.0%允许现浇箱梁横坡 4%整机纵向移位速度 1m/min 整机横向移位速度 0.5 m/min
11、驱动方式 电液控制驱动方式(含高压液压站)动力条件 AC 380V;50HZ 设计施工周期 移动模架造桥机移位、就位以及模板 的调整到位等共需时间需控制在8小 时以内完成 主材最大应力 安全系数2 纵向顶推能力 360KN6 台 系统横移开模顶推能力 300KN12 台 系统落模顶升能力 2600KN0.35m12 台 移动模架对墩身的 最大受力 垂直力:约 23400KN=6800KN;纵向水平力:约 150KN 施工时适合的净高(梁底到承台顶面)3 米 外模分合 主梁带动外模升降和侧移 外模调节 通过调节横梁的标高和平曲线分段整体调节 内模组立 采用组合钢模拆装 内模调节 用双向螺杆调节
12、抗风能力 不小于 6 级(风速)挠跨比 主梁系统:1/800 模板系统:1/600 开模行走时允许最大风速 6 级 整机抗倾覆稳定系数 在最不利荷载组合况下1.5 合模浇注时允许最大风速 12 级 前支点最大压力 680 T 双边 后支点最大压力 680 T 双边 设计施工周期 10 天 表 2 MSS32-900 移动模架各部件重量表 序号 部件名称 重量(吨)1 外模板 105 2 横梁 40 3 主梁 120 4 鼻梁 40 5 推进小车 35 6 牛腿及支腿 105 7 内模板 30 合 计 475 表 3 MSS32 型移动模架钢结构主要件一览表 序号 部件名称 尺寸(长宽高)mm
13、数量(件)质量(吨)1 牛腿支腿 为组合件,结构简单,重量较轻,略去 2 牛腿托梁 108976001200 8 5.3 3 主梁 1 1187718002800 2 18.9 4 主梁 2 1240418002800 2 16.8 5 主梁 3 1332718002800 2 21.01 6 横梁 1 68303001100 5 1.25 7 横梁 2 68303001100 5 1.25 8 鼻梁 1 949518002200 4 4.68 9 鼻梁 2 1010018002200 4 3.643 五、MSS32-900 移动模架造桥机设计施工图 中铁十一局甬台温铁路 MSS32 下行式移
14、动模架造桥机加工图纸(总装图)。附后。六、MSS32-900 移动模架造桥机现场组拼施工说明 一)组拼前的准备工作 1、施工准备(1)场地整理 拼装前应对拼装现场进行平整、换填、压实处理,考虑到承重能力,拼装场地已填铺石碴和碎石进行硬化,确保 50T 的吊车和其他吊装设备能安全顺利地到达安装现场,同时在吊车的操作半径的范围内,要清除可能影响施工的一切设施及障碍物。另外在临时支墩范围内上面采用混凝土硬化作为支撑平台基础。(2)模架的存放 从上表中可看出,模架构件体积非常庞大,需在现场平整大面积的堆放场地,场地要进行硬化,存放时,重要部件垫放枕木,以防损坏,并有专用人巡察,小型部件,入公司库房保管
15、。(3)吊装设备、安装工具 安装时,主要以两台吊车为主要吊装工具,装载机配合工作。考虑到模架部件比较沉重,安装部位略高,尤其是主梁,重达 20 吨。公司现有吊机一次起吊到位可能有困难,到时可采用两台吊机同时起吊安装。全机约有 5900 个连接螺栓(不包括模板连接螺栓)。厂家提供部分工具,且配有两套电动扭力扳手。2、组拼场地的地基处理施工 MSS32 移动模架主梁拼装时,两墩之间的场地必须进行地基处理,以确保主梁拼装安全。以前溪特大桥主梁拼装为例,主梁的吊安装(分 3 节拼装),需在 20#墩与 21#墩场地之间增设 8 个临时支墩。临时支墩尺寸及高度应根据现场实际情况,结合移动模架尺寸和梁底设
16、计标高来控制。(1)地基换填施工 前溪特大桥地处海积区软基地带,根据实际情况进行采用隧道的洞碴换填。换填区域两承台之间,换填深度从地面到承台底。(2)地表硬化施工 尺寸见下图(图 3、4)。采用 30cm 厚 C20 钢筋混凝土。3、临时支墩搭设 为了施工和拆卸简便,临时支墩采用枕木垛堆起,再在支架上下用方木固定后作为支撑平台。见附图 1、2 4、桥梁承台安全性检算和加固施工方案(1)工况介绍 设备自重约 450 吨,混凝土自重约 800 吨(不包括桥面面层的摊铺重量),共 1250 吨。所有载荷由两个承台承担,一个承台承担载荷为 625 吨。取 1.1 的载荷系数,每个承台载荷按 680 吨
17、计算。整套设备与承台有 8 个接触面,每个接触面为 560mm440mm,每个接触面承担载荷为 85 吨。以下图承台为研究对象,由 11 根深入地基的立柱支撑。计算模型见图5。(2)计算结果 此模型采用实体建模技术,共划分体单元 58686 个。经过计算,此承台的最大复合应力为 2.77MPa,出现在牛腿与承台的接触位置,中间部位局部拉应力为 1.2MPa;竖向最大位移为 1.39mm。图 5:计算模型 图 6:承台应力云图 图 7:承台应力细部图 图 8:应变云图(3)结论及加固方案 经过计算,承台受力在允许使用范围内。建议在承台的牛腿支撑位置采用高标号砂浆找平,同时在砂浆表面垫一块厚 2c
18、m 相应大小的钢板,以防止承台局部受压开裂。二)MSS32-900 移动模架造桥机现场拼装与调整 1、主要部件描述(1)主要结构件组成 MSS 移动模架系统(move support system)是世界桥梁施工的先进工法,施工时无需在桥下设置模板支架,采用两个支撑在牛腿上的钢结构主梁支承模板系统,两主梁通过牛腿支架支撑在桥墩柱上。本工程的 32m、24m 跨箱梁墩高从 3.0m14m 不等,设计方案考虑 32m 跨与 24m 跨箱梁通用。施工时从 32m 过渡到 24m 时只需作微小变动即可满足 24m跨施工要求。根据工程情况,其设计方案采用牛腿拆装式移动模架系统,共设置三对牛腿托梁,施工时
19、只用其中二对牛腿,另一对牛腿在造桥机纵移前预先安装在下一孔桥墩承台上,以缩短施工周期。移动模架系统主要由牛腿、推进平车、主梁、鼻(导)梁、横梁、外模及内模组成。每一部分都配有相应的液压或机械系统。各组成部分结构功能简介如下:牛腿:牛腿采用横梁式结构,为横梁、竖向支腿组合而成,通过竖向支腿支撑在承台上。牛腿共有三对,它的主要作用是支撑主梁,将施加在主梁上的荷载通过牛腿传递到承台上。每个牛腿顶部滑面上安装有推进平车。并配有两个横向移动液压缸、两个竖向顶升主液压缸,一个纵向顶推液压缸。主梁支撑在推进平车上。牛腿上表面与推进平车下表面分别镶有不锈钢板和塑料滑板。推进平车上表面安有聚四氟乙烯滑板,通过三
20、向液压系统使主梁在横桥向、顺桥向及竖向正确就位。主梁:移动模架系统主梁为一对钢箱梁。根据计算,主梁刚度按最大净挠度1/800 施工跨径控制,最大净挠度控制在 41mm 以内。主梁截面尺寸为1800mm2800mm,上、下翼缘板厚为 2030mm,腹板厚为 1216mm,主梁长度约为 38m,分为三节,节间用高强螺栓连接。主梁两端设有前后鼻梁,长约为 20m,分为两节,节间也用高强螺栓连接,起到支架向下一孔移动时的引导和承重作用。横梁:横梁为焊接工字钢形式,跨中截面尺寸为 1000mm300mm,同一断面上每对横梁间销连接,横梁上设有销孔,以安置外模支架。横梁通过机械支撑系统进行竖向和横向调整。
21、外模:外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板分块直接铺设在横梁上,并与横梁相对应。每对底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。腹板、肋 板及翼缘板也与横梁相对应,并通过在横梁设置的模板支架及支撑来安装。外模板底面板采用 8mm 的钢板,缘翼板及侧模纵筋采用 6mm 面板加不等边角钢,底板纵筋采用 H 型钢和不等边角钢。以起到减轻模板重量和增加模板刚度的效果。外模节与节之间的拼装形式见右图。内模:移动模架系统的内模系统采用小块组钢模板以方便拆装,加快施工速度。(2)液压系统 MSS 移动模架造桥机系统配有六套推进(滑移)小车液压系统。每套液压系统有液压站、液压缸、液压管路和电气控制系统组成。推进小车
22、:每套推进小车液压系统设有一台高压液压站、两台推力2600KN 行程350mm的竖向顶升自锁液压缸、两台推力 300KN 行程 500mm 横移液压缸、一台推力 470KN 行程 1000mm 的纵移液压缸。液压系统工作原理:液压站驱动电动机通过联轴器驱动轴向恒功率变量柱塞泵,移动模架主梁作纵、横、竖方向移动时,油泵通过并联多路换向阀向纵、横、竖移动油缸供油,系统工作压力由多路换向阀前端阀所带的溢流阀限定在32MPa。液压站采用性能可靠的 YCY 恒功率变量泵,在液压缸完成一个行程的顶推工作回程时,所需油压较小,油泵排量自动增大,油缸回程速度加快,提高工作效率。采用的进口并联多路换向阀在不扳动
23、换向手柄时(各阀芯处于中位),油泵排出的液压油经换向阀中位油道直接返回油箱,达到电动机处于空载起动,起动电流小,液压系统无冲击,节约能源的效果。液压元件:自锁液压缸采用德州德隆集团产品;高压液压泵采用宁波恒力公司产品;高压控制阀采用意大利布雷维尼多路控制阀纵移顶推液压缸;液压软管采用济南军区军工厂产品。液压站电源为三相交流电 380V,50Hz,控制电源为交流 220V。(3)电气系统 MSS移动模架造桥机系统的六套液压系统都配有完善的电力驱动与电气控制系统。推进小车电气系统原理及电器布置图 电气系统元器件 电气控制系统主要要器件采用德国西门子技术国内合资企业产品;液压站驱动电机采用国内大厂制
24、造的Y系列电动机,安装型式,防护等级 IP44。电源 电气系统的电源使用 3 相 380V,50HZ 交流电源,允许电压波动10%。整套设备装配动力 73KW,最大负荷 44KW。2、移动模架造桥机系统的组装(1)牛腿的组装:牛腿横梁为钢箱梁式结构,安装牛腿系统时先将牛腿支腿安装在承台上,吊装牛腿横梁时先装一边的横梁并用临时拉杆固定,再安装另一边的牛腿,全部固定好后,在牛腿顶面用水准仪抄平,再安装推进平车。(2)主梁安装:主梁在桥下组装根据现场起吊能力可采用搭设临时支架将主梁分段吊装在牛腿和支架上。组成整体后拆除临时支架。(3)横梁及外模板的拼装:主梁拼装完毕后,接着拼装横梁,待横梁全部安装完
25、成后,主梁在液压系统作用下,横桥向、顺桥向依次准确就位。在墩中心放出桥轴线,按桥轴线方向调整横梁,并用销子连接好。然后铺设底板和外腹板、肋板及翼缘板。(4)造桥机拼装顺序:移动模架造桥机按如下工序进行拼装:牛腿的组装主梁的组装及其他施工设备、机具的就位牛腿的安装主梁吊装就位横梁安装铺设底板安装模板支架安装外腹板及翼缘板、底板内模安装(在绑扎完底板钢筋后)。移动模架造桥机拼装时要求各部件之间连接可靠,拼装完后要通过认真地全面检查,确认安全可靠后方可用作上部结构施工使用。3、主要拼装方法 1)高强螺栓连接施工一般规定(1)高强螺栓连接在施工前应对连接实物和摩擦面进行检验和复验,合格后才能进行安装。
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