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    浅谈钢结构不规则大节段吊装技术.pdf

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    浅谈钢结构不规则大节段吊装技术.pdf

    20 铁道建筑 Railway Engineering 文章编号10031995201306002003 浅谈钢结构不规则大节段吊装技术 李英俊,徐结明 中铁三局集团有限公司桥隧分公司,河北邯郸056036 摘要柳州市广雅大桥为海鸥式中承钢箱拱桥,桥型优美,施工_T-艺复杂,为国内外拱桥的杰出代表作。 本文以广雅大桥为例介绍了钢结构不规则大节段吊装的施工技术。采用两台吊机,通过对吊装设备的 重量和起吊高度、吊装节段的重量和安装精度的计算,保证了吊装施3-的可实现性;通过将拱肋分成多 个节段,预制组拼整体吊装,解决了场地狭小和吊装能力小的问题。最终精确、安全地完成了拱肋吊装。 关键词桥梁施工钢结构 大节段吊装 中图分类号U445.467文献标识码A DOI10.3969/j.issn.10031995.2013.06.06 1工程概况 广雅大桥位于柳州市区,大致呈东西走向。大桥东 岸接广雅路,通往市中心;西岸接河西路和磨滩路,与西 环线相连。大桥将柳江市中心城区与河西片区以最短 捷的路径有机连系起来,对柳州市河西片区的开发,形 成柳州市区路网总体构架,配合柳州市调整社会经济布 局,带动柳州市的经济建设具有十分重要的意义。 本工程包括主体工程与雅儒路改造工程。主体工 程起点里程KO0,终点里程K1410.487,主线全长 1 410.487 m含引道及桥梁总长。其中主桥长546 1TI,桥跨布置为63221063m,桥宽36 m;主拱 肋为钢箱拱,桥面加劲梁采用底板开口的正交异性钢 桥面板纵横梁格结构形式,主桥结构体系为下承式系 杆拱与三角刚构的组合体系拱桥,见图1。中墩三角 刚构两侧斜腿及边墩的三角刚构主跨侧斜腿为主跨拱 圈同线型拱圈的延续。边墩三角刚构的边跨侧斜腿与 主跨侧斜腿对称布置。三角刚构的存在,减小了主孔 的跨度,增大了结构的跨越能力。三角刚构可理解为 与上部系杆拱固结的下部结构三角刚构桥墩,其优 点是抗推刚度大,施工和运营中起到抵抗边、中跨不平 衡内力的作用。 图1主桥立面布置单位in 2浮吊吊装方案 由于市中心场地无法满足缆索吊施工条件,拱肋 安装施工采用支架加2台150 t浮吊抬吊架设。由于 三角刚构及拱肋节段尺寸过大且形状不规则,吊装过 程中存在很多不稳定因素,所以为保证安全顺利安装, 采取两种方案,其中一个为备用方案。 收稿日期201209-20;修回日期2013-02-19 作者简介李英俊1973一,男,山西沁县人,高级工程师。 2.1 首选方案以异形段即2 节段为例 1将异形节段拱肋以吊装的上下顺序支立在驳 船上面,运输到桥址安装处,抛锚固定驳船。并安排交 通船在附近航道处挂慢行标旗,提醒过往船只慢行。 22台150 t浮吊按先后顺序行驶到桥址吊装处, 然后挂上弓形卡环和钢丝绳,根据起吊高度和浮吊吊 装高度确定吊装钢丝绳吊装长度范围,再确定钢丝绳 合适吊装长度。将浮吊上的卷扬机钢丝绳通过船头和 船尾的滑轮成八字挂在拱肋下撑支架和锚块上,以便 调节浮吊的各个角度。 2013年第6期 李英俊等浅谈钢结构不规则大节段吊装技术 21 3在拱肋节段连接端的下端2 段与1 段连接断 面下面往上一段距离处挂一垂球,距离由拱肋节段 吊装完成后与水平面的角度确定,使拱肋调整至安装 角度时垂球的垂线通过拱肋连接断面的下端点。2台 浮吊同时起吊,徐徐提起拱肋节段,当节段提起高度能 使运输驳船驶出时则停止起高。先使驳船驶出安装位 置,然后一台浮吊往上,另一台浮吊适当往下调节拱肋 节段角度,当垂球与连接断面下端重合时停止调整角 度。2台浮吊再同时提高拱肋节段至安装高度,通过 卷扬机钢丝绳进行前进后退地调整浮吊,使拱肋大致 落于安装支架上的安装位置处。然后通过5 t手拉葫 芦固定拱肋节段自由端,使拱肋节段慢慢往1 节段连 接处靠近,并使异形节段拱肋慢慢落在事先在1 节段 底板上焊接的马板上。再在异形节段的一侧腹板和在 1 节段上焊接马板,并通过手拉葫芦和千斤顶固定拱 肋连接端,测量拱肋自由端和其他端头是否符合监控 指令数据。如果有出入则通过手拉葫芦和千斤顶进行 调整,至拱肋安装在误差范围以内。 2.2备选方案 在拱肋节段吊装至支架顶后,由于重量和尺寸或 其他原因导致无法精确定位,则通过在支架顶设置一 套调节装置进行调节。 1由于拱肋与支架之间存在夹角,为减少拱肋往支 架上安装时水平推力,先在拱肋上焊接一块楔形调节块。 2在支架顶上横桥向放置一个分配梁,在分配梁 上对应于两立柱钢管内侧放置两个垫梁,最后在垫梁 上放置一根扁担梁,见图2。 百 1 L I L 1 I oc 纵向调节千斤顶 L景 [ 巳 g 拱肋q 一 1 丽担粱 I 横向调节千斤顶 一 1 三 \垫粱 、 而谰节千斤顶 l f 图2支架顶调节装置单位mm 3安装6个lo t和2个100 t千斤顶。在垫梁外 侧扁担梁下面横向分配梁上各放置一个100 t千斤顶 以便调整拱肋上下的移动,且在2个垫梁内侧各放置 一个10 t千斤顶以便调整拱肋节段横桥向的位置。另 外还需在垫梁上和扁担梁侧面各放置1个,共4个千 斤顶,以便调整拱肋纵桥向位置。 横向分配梁与垫梁之间和垫梁与分配梁之间均设 有聚四氟乙烯板或不锈钢钢板,以便千斤顶顶升时结 构能够很好的移动。调节时浮吊始终不松吊钩,并受 大部分力。根据测量从支架顶面扁担梁往下调整,边 调整浮吊边放松拱肋节段。先调节节段纵向偏位,再 调节横向偏移,最后调节高程。每调节一个位移后将 滑移装置进行临时固结并焊接拱肋和滑移的挡块,以 防止浮吊在放松时导致下垫侧向滑移。调整完成后将 一套滑移装置固结,调整后存在间隙的用钢板进行填 补,保证拱肋下支架密实。 吊装过程中不断总结经验,最后用首选方案和备 选方案的调节装置相结合,使拱肋精确定位。 3拱脚三角刚构吊装 3.1三角刚构构造 主桥拱肋三角刚构节段采用钢板环焊缝焊接,内 部加劲肋栓接的连接方式。由于市中心拆迁无法满足 缆索吊施工条件,施工方法采用支架加2台150 t浮吊 进行抬吊架设。为保证三角刚构的整体性和受力性 能,三角刚构各节段钢板采用热轧整体钢板。且三角 刚构单幅分为两个2 异形阶段,两个l 小节段和两个 O 节段。异形节段为长22 m宽15.3 m高2.5 In的大 节段,最大质量为210 t,加上一些节段接头板,吊耳等 质量约为230 t。异形节段各个截面尺寸等都不规则, 需根据结构尺寸设计计算出吊点位置。 3.2三角刚构异形节段吊装计算 吊装三角区节段时,安装2 异形大节段对浮吊起 吊能力要求最高。此时最大起吊量230 t,最大安装高 程106.4 m,最大安装高度29 m。浮吊选用60 m扒 杆,安装时工况为仰角65。时,作业半径23.66 m,起 重高度50.75 m。安装工况时水位高程按77.4 m考 虑,两台浮吊双机抬吊,则浮吊可安装的最大高程计算 如下77.4水位高程0.8甲板距水面高度1.0 甲板距扒杆铰点高度50.75扒杆最大起吊高度 一5.0扒杆顶端距吊钩高度一3.0钢丝绳高度一 1.0安装超高120.9 m拱顶安装高程106.4 m, 故安装高度能够满足要求。 安装工况下,浮吊采用60 m扒杆、安装角度65。 时的最大起吊量为150 t,考虑双机抬吊时0.8倍折减 系数影响,则两抬浮吊最大可安装节段的质量为150 20.8240 t230 t。各节段的安装质量均小于 240 t,故浮吊安装质量能满足工程需要。 4 拱肋吊装 4.1拱肋吊装吊耳计算 根据该桥施工设计图,主拱肋大节段长47.8 m宽 22 铁道建筑 13.4 m高2.5 m。采用多种计算方法互相校核,最终 确定拱肋吊耳位置。经过多种方法的比选,最终确定 利用CAD软件建立空间模型进行计算。通过CAD软 件的空间模型计算构件的质心,然后通过坐标确定重 心的位置,再利用力矩分配法将节段的吊耳分配到拱 肋节段。分配时要在箱形拱肋内横隔板的位置,并尽 量使两个吊耳在吊装过程中受力均匀。 由于在CAD里建立各个节段空间模型所需的时 间很多,所以改为在CAD建立平面模型。由于空间和 平面存在差异,计算重心位置不是很准确。解决方法 是根据图纸计算节段单位面积内含有的质量是否均 匀,分解一个节段为多个板块,然后比较各个节段的重 量分配,再用平面CAD计算重心和空间模型的重心进 行比较。比较了几个节段之后,找出了之间的关系,即 空间模型的重心与平面模型计算的重心之间存在90 ~100 cm的偏差,再根据质量分配可以很容易确定这 个距离偏差在构件上的哪个方向。 通过平面CAD建模计算的重心布置吊耳,再根据 吊耳位置用力矩平衡计算浮吊的受力情况是否在浮吊 的吊装范围以内。一般在范围以内再扣除10 t,作为 安全系数。 通过异形节段的计算可以很容易确定节段的重 心,由于异形节段尺寸不规则,但根据尺寸可以看出吊 装过程中变形情况可以忽略不计。而主拱肋大节段由 于长宽比悬殊很大,则存在吊装过程中节段变形情况。 对于大节段的变形,采用Midas软件建立节段模型,然 后输入参数计算变形情况。 吊装过程中因自重引起的残余应力26.14 MPa,残 余变形17.8 mm,残余应力及变形量相对较小。 4.2主拱区拱肋吊装施工 拱肋大节段吊装与三角刚构区吊装过程大致相 同,主要采用首选方法,但吊装高度过高,所以吊装过 程中要控制好拱肋的横向偏移。 5 结语 柳州市广雅大桥拱肋划分大节段进行吊装,解决 了拱肋三角刚构整体预制后的吊装问题,减少了高空 焊接工作任务,保证了焊接质量,节省了工期。确定了 用CAD快速有效地计算吊点位置,且在两台浮吊抬吊 过程中提升顺序、大节段吊装至支架上的调整,都有现 场的施工技术总结资料,为以后不规则大构件吊装提 供宝贵的资料。 参 考 文 献 [1]席红星.客运专线大跨度钢箱系杆拱桥原位拼装施工技术 [J].铁道建筑,201164951. 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