关键词:曲线钢箱梁;平衡吊点;钢箱梁吊装;既有铁路
正文:
目前,钢箱梁因自重轻,且施工速度快,对周围环境影响少的特点得到广泛应用。本文研究的钢箱梁桥位于昆明经开区呈黄路王家营铁路互通立交桥A匝道第二联。A匝道全长353.739米,第二联简支钢箱梁为上跨王家营准轨场铁路,跨度45米,梁高2.2m,桥平面位于R=130米,最大纵坡5.18%,桥面净宽9米。
图一:钢箱梁横断面
1、工程概况
1.1工程背景
呈黄路王家营互通立交桥属城市快速路,设计时速A匝道为40km/h,汽车荷载为公路-I级,桥梁设计安全等级为一级。昆明经开区呈黄路王家营铁路互通立交桥A匝道第二联钢箱梁上跨王家营准轨场铁路(上跨昆河铁路、东王线,普七道,昆河铁路与钢梁中心交点里程为MK18+644.95,东王线与钢梁中心交点里程为K10+113.76、普七道与钢梁中心交点里程为K0+040),铁路路基总宽31.2米。跨准轨场段采用45米跨钢箱梁(如图一),重量约220t,钢箱梁低距离铁路轨顶最小净空9.3m。因铁路部门要求施工过程中尽可能缩短吊装时间,在天窗点内施工,天窗点时间为2小时,且为曲梁吊装,因此吊装难度大,吊准时间紧。
图二:钢箱梁平面位置
1.2地质情况
根据地质调查和钻探孔揭示,呈黄立交工程范围上部一般为第四系全新统人工填土(Q4m1 )和第四系全新统冲洪积 (Q4a1+p1 )和坡残积地层(Q4d1+e1 )所覆盖;其下为第四系中更新统冲洪积层 (Q4a1+p1 )。下伏为寒武系下统沧浪铺组(Б1c1)砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩,以及断层破碎带角砾(F br)等。根据地质情况,对吊机支设位置进行硬化,确保基础的强度、刚度及稳定性。
1.3方案比选
方案一:原设计方案将45长钢箱梁按15米均分为3段,在工厂制造,试拼完成后,运至现场吊装。采用支架法,利用四个临时支墩分别对准轨场的三个股道进行搭设棚洞,在安装前对支架进行预压后先安装中间节,再安装两边,就位后再拼装焊接钢箱梁,然后拆除临时支墩、支架,恢复铁路运营。经与昆明铁路局多次对接,采用此方案施工周期长,需要多个天窗,对准轨场运营影响极大。
方案二:经过对现场的反复调研和与设计的多次沟通,采取在厂内分段制作,运输至已完工的主线桥上进行现场拼装焊接为完整整体,采用单体一次性吊装就位,不搭设任何棚洞支架。由需6次天窗点改为1次天窗点吊装施工。
两个方案对比:方案一施工周期长,安全风险大且持续时间长,安全成本较高,所需工作面较大,影响范围广,费用高(主要体现在搭设临时支墩及防护棚架上)。方案二施工周期短,存在较大吊装安全风险,但影响范围小,对铁路运营线影响时间短,费用较方案一略低。终上分析,最终确定按方案二施行。
1.4运输方法
A匝道钢箱梁为曲线钢箱梁,钢箱梁全长45m,高2.2m,宽9m,重220t,钢梁运输采用专业运梁车,并在运梁车前后端用钢丝绳固定。沿运输线路对坑洼道路进行修补,防止运输过程中发生扭转、翘曲和侧倾而发生变形,确保运梁安全。
钢梁运输采取夜间运输,运输过程中在钢梁四周显眼位置贴反光条起到警示作用,同时联系沿线交警在各路口指挥交通,确保运输期间道路安全。
1.5吊装方法确定
单体钢箱梁吊装采用三一360吨履带吊和GMK7450汽车吊在铁路两侧吊装,360吨履带吊在南侧,450吨汽车吊在北侧,两台吊车同时起吊,通过吊车旋转,一次性吊装到位,起吊过程中必须保证四个吊点在同一水平位置,避免两端不一样高而造成荷载不均。
图三:钢箱梁吊装平面布置
2、施工总体部署、
钢箱梁采用工厂分节段制作,分节段运输到现场拼装焊接,拼装焊接完成后主线桥采用三一360吨履带吊和GMK7450汽车吊架设。钢梁加工工厂在距离施工现场约18km的三瓦村,运到施工现场后,摆放在主线桥左幅第五联钢梁桥面进行拼装,焊接、检测、补漆完成并检测合格后一次性整体吊装。
2.1钢箱梁现场拼装
钢梁运输到施工现场后,利用两台50t汽车吊把钢梁吊装到预先做好的现场(主线桥左幅,最靠近A匝道)胎架上,钢梁现场拼装时必须保证钢梁线形和预拱度。焊接前由技术员在胎架上标定一条控制线,同时根据胎架位置,计算出各点胎架的高度(含预拱高度),在胎架上用钢板调整好胎架高度,钢梁运输到现场后之后摆放在胎架上。钢梁焊接时,用码板和千斤顶调整钢梁接头两端的钢板,保证钢梁连接焊缝平齐。
2.2履带吊组装
履带吊提前进场组装,组装形式为H型,主臂长42m,后配重+中央配重:(135t+20t)+41t,桅杆长9m。为组装方便,需要配备一台50吨汽车吊配合组装。组装完成后项目部验收小组对连接件、配重、液压系统、发动机、吊钩、钢绳等项目部进行调试、验收,验收合格方可使用。待履带吊、汽车吊组装、调试合格后,在封锁前两天进行试吊,试吊时的吊钩(180吨吊钩)、钢绳(单根起吊能力为110吨,钢绳直径φ80mm)、吊耳(单个起吊重量80吨)、U型扣(单个起吊重量80吨)全部使用正式吊装材料。试吊采取原位吊装,吊装高度离开临时支墩20cm为宜,试吊时间为10min,观察吊点的平衡性,吊钩、吊具等起吊设备、系统的承载力、稳定性情况及基础的稳定性。试吊时在临时支墩上放橡胶垫块,减少钢梁试吊失败造成的冲击。
2.3吊耳计算
钢梁吊耳通过专用软件计算,确保吊耳安全,钢绳及“U”扣每次使用前进行安全检查,确保吊装工具使用安全。吊耳采用500*700*35mm钢板制作,理论吊耳最大承载力为55t,计算每个吊耳按80t承载力计算,夹角45度,吊耳底部L为500mm,开孔直径200mm,吊耳板厚度为35mm,对应的材质为δ=230N/mm2,经验算校核,吊耳材质、截面、焊缝及型号安全可靠!同时预备两台100汽车吊作为救援设备。
2.4平衡吊点确定
为防止钢梁在吊装过程中出现“钢梁挠度过大”和“钢梁扭曲变形”等质量位置,平衡吊点的选择至关重要。吊点位置尽可能在重心位置,方便吊起后比较平衡。吊点位置要具备强度和刚度,且不影响起吊后的就位问题。钢箱梁吊点经过和设计沟通,采用通过建模确定的钢箱梁支座位置,把支座位置从底板引至顶板,作为平衡吊点,具体位置为从梁端向梁中60cm,左侧距离钢梁中心线2.65m,右侧距离中心线0.45m。具体位置如图。
图四:钢箱梁吊点位置图
2.5跨铁路安全防护
钢箱梁吊装时应联系铁路各相关配合单位进行封锁施工,吊装前做好充足准备,保证吊装作业在封锁时间内(天窗时间:2小时)完成,钢箱梁翼板、防撞墙全部焊接好一次性吊装,不搭设防护棚架。
3、曲线钢箱梁吊装过程
吊装时360吨履带吊安放于铁路南侧,450吨汽车吊安放于铁路北侧。360吨履带吊作业半径为14m(主臂长42m),允许起吊重量为约123吨;450吨作业半径为9.4m,臂长35.3m,允许起吊重量约130吨。
第一步:450吨汽车吊作业半径为9.4m,允许起吊重量在130吨左右,360履带吊H工况起吊半径为14m,允许起吊重量为123吨,每端设计起吊重量为110吨。450吨汽车吊和360吨履带吊同时起吊钢箱梁,提升高度超过防撞墙20cm。
第二步:汽车吊顺时针旋转25.3°,同时主臂往上抬,把作业半径变为8.5m(起吊重量为140t),履带吊逆时针旋转9.5°,把主臂往上抬,把作业半径变为11m(起吊重量为162t)。
第三步:汽车吊顺时针旋转59.25°,履带吊顺时针旋转16.5°,此时汽车吊端钢箱梁在两吊点的轴线上。
第四步:汽车吊顺时针旋转89.62°,履带吊顺时针旋转74°,此时履带吊端钢箱梁在两吊点的轴线上。
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第五步:汽车吊逆时针旋转38.13°,履带吊逆时针旋转61.82°,此时钢箱梁从吊车右侧全部移到吊车的左侧,同时汽车吊端钢箱梁在A匝道4#盖梁上方。
第六步:履带吊自动向西行走13m,汽车吊把钢箱梁稳定在4#盖梁上方,主臂旋转配合履带吊行走。
第七步:汽车吊慢慢把主臂放下,把作业半径放到9.4m,履带吊此时慢慢旋转半径配合汽车吊,保证吊装钢绳垂直;汽车吊半径达到要求后,履带吊开始慢慢放主臂,把作业半径放到14m,汽车吊此时慢慢旋转半径配合履带吊,保证吊装钢绳垂直。此时钢箱梁已达到A匝道4#、5#盖梁支座处,可以精确调整位置使钢梁就位。
在整个吊装过程中,指挥畅通至关重要。总指挥及两名吊机指挥与司机分别配备同频道对讲机,由总指挥同时向两名司机发送指令,确保双机同步,两名吊机指挥对两台吊机进行监督,发现情况立即向总指挥进行报告。
4、结束语
(1)通过对钢箱梁的吊装工况进行对比,该吊装方案安全可行。钢箱梁竣工后,对钢梁梁力、变形、支承反力等进行全面检验,符合设计及规范要求。
(2)针对钢箱梁吊准场地受限,吊装钢箱梁时,对支腿位置进行地基加固处理,并对吊车位置进行规划,确保吊准安全。
(3)涉及铁路,与铁路运营方沟通对保障各方安全起到至关重要的作用。
参考文献:
[1] 罗朝华. 既有线铁路钢箱梁吊装施工技术探讨〔J〕.企业技术开发,2019年8月,第38卷(8期)∶起止页码.
[2] YB9254-95.《钢结构制作安装施工规程》〔S〕.
[3]《三一360吨履带吊性能手册》
[4]《GMK7450汽车吊全配重参数表》
论文作者:张珍
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2期
论文发表时间:2020/3/16
标签:钢梁论文; 铁路论文; 汽车吊论文; 匝道论文; 履带吊论文; 半径论文; 位置论文; 《工程管理前沿》2020年2期论文;