鋼梁節(jié)段在臨時(shí)支墩上現(xiàn)場(chǎng)拼裝成型工藝

鋼梁節(jié)段在臨時(shí)支墩上現(xiàn)場(chǎng)拼裝成型工藝——XXXX大橋主橋鋼梁現(xiàn)場(chǎng)精調(diào)、落梁施工工藝摘要：XX運(yùn)河改線工程XX大橋主橋?yàn)殇摶旖M合梁，其中鋼梁部分采用在臨時(shí)支墩上先分段架設(shè)后組拼成整體的施工工藝，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)利用碗扣式腳手架搭臨時(shí)支墩，自制簡(jiǎn)易調(diào)節(jié)裝置，完成了鋼梁節(jié)段的精調(diào)就位，方法簡(jiǎn)便可行，節(jié)約施工成本。1主橋工程簡(jiǎn)介XX運(yùn)河X(jué)X市區(qū)段改線工程——XX大橋，主橋設(shè)計(jì)為71+110+71m三跨變截面連續(xù)鋼混疊合梁，底腹板為鋼梁結(jié)構(gòu)，頂板為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。箱梁左右分幅，單幅采用雙箱單室結(jié)構(gòu)，單鋼梁寬4.25m，箱梁間凈距4.24m。箱梁高度按二次拋物線變化，墩頂高5.2m，跨中高2.6m。為便于架設(shè)安裝，鋼梁在縱向上劃分為16個(gè)節(jié)段（全橋共16×4=64個(gè)），梁段長(zhǎng)度在15m～16m之間，最大梁段重109.9噸。主橋上部結(jié)構(gòu)施工工藝流程為：場(chǎng)地及地基處理搭設(shè)臨時(shí)支墩在工廠制造鋼梁節(jié)段及配件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)在臨時(shí)支墩上拼裝焊接成整體搭設(shè)滿堂支架分段澆注橋面板砼施加橋面預(yù)應(yīng)力，灌注剪力釘孔C65無(wú)收縮砂漿使橋面與鋼梁結(jié)合砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后拆除臨時(shí)支墩完成落梁最后施工橋面附屬工程。圖1主橋節(jié)段及臨時(shí)支墩縱向布置圖2柔性臨時(shí)支墩使用特點(diǎn)XX大橋采用柔性臨時(shí)支墩支撐鋼梁節(jié)段，使用柔性臨時(shí)支墩的最終目的，是在滿足結(jié)構(gòu)使用的前提下，有效地減少支墩的結(jié)構(gòu)尺寸和材料，從而降低全橋的工程成本。所謂柔性支墩是相對(duì)剛性支墩而言，在滿足承載力的前提下墩頂有較大的柔度（水平位移和轉(zhuǎn)角）。經(jīng)過(guò)分析柔性支墩所受最不利荷載為其墩頂?shù)乃酵屏?，主要為移梁產(chǎn)生的頂推反力，XX大橋合理利用主墩作為剛性墩主要分擔(dān)柔性墩頂傳來(lái)的水平推力，從而降低臨時(shí)支墩的使用風(fēng)險(xiǎn)，具體做法是：先架設(shè)主墩頂鋼梁節(jié)段，將該段與主墩頂支座焊接在一起，同時(shí)將活動(dòng)支座臨時(shí)鎖定，使鋼梁節(jié)段與主墩形成剛性連結(jié)，以主墩為中心向兩側(cè)依次架設(shè)其余節(jié)段，每架設(shè)一節(jié)，精調(diào)就位并臨時(shí)固結(jié)后，方可架設(shè)下一節(jié)段，這樣新的節(jié)段移動(dòng)調(diào)整時(shí)產(chǎn)生的對(duì)柔性支墩的水平反力通過(guò)已固結(jié)好鋼梁節(jié)段逐漸傳遞，經(jīng)過(guò)若干個(gè)柔性墩傳遞分擔(dān)后，最后大部分水平力傳往主墩，因此可以顯著地減少柔性支墩所承受的水平力。XX大橋采用WDJ碗扣式腳手架搭設(shè)臨時(shí)支墩，與其它剛性支墩相比具有裝拆方便，使用靈活，無(wú)需大型機(jī)械，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。3臨時(shí)支墩的構(gòu)造與施工XX大橋柔性臨時(shí)支墩從下至上分為基礎(chǔ)、支架、臨時(shí)支座三部分（見(jiàn)圖3）。3.1基礎(chǔ)主橋臨時(shí)支墩中心設(shè)在主梁梁段接縫處，在鋼梁拼裝階段起臨時(shí)支撐作用。由于鋼梁節(jié)段自重較大（最大達(dá)109.9噸），對(duì)支墩的承載力以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求較高。針對(duì)支墩的搭設(shè)型式采用矩形截面素混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，平面尺寸為5.4×4.8m（橫×縱），厚度為0.5m，混凝土標(biāo)號(hào)C20，根據(jù)上部荷載計(jì)算基底的最大應(yīng)力不小于80~120kpa，橋位處地表以下10m均為亞粘土，最大容許應(yīng)力可達(dá)200kpa。將基礎(chǔ)全部設(shè)置在原地表以下，基礎(chǔ)頂部與地表基本持平，利用機(jī)械和人工開(kāi)挖基坑，開(kāi)挖完成后用輕型觸探儀對(duì)基底逐個(gè)檢測(cè)，如達(dá)不到基底最大應(yīng)力要求，采用換填碎石或12%石灰土處治的辦法提高地基承載力。主墩兩側(cè)的最近的支墩位置位于承臺(tái)基坑范圍內(nèi)，全部采用12%石灰土分層回填，分層厚度不大于25cm。圖3主橋柔性臨時(shí)支墩構(gòu)造圖3.2支架部分3.2.1支架構(gòu)造支架采用WDJ碗扣式腳手架，為滿足支墩不同高度的需求立桿采用3.0m，2.4m，1.8m，1.2m，0.9m五種，頂、底部設(shè)置可調(diào)托撐、底座，底座、托撐的旋出長(zhǎng)度按不大于25cm控制。便于調(diào)節(jié)支墩高度，支墩主要受力部位的橫桿全部采用0.3m，非受力區(qū)域的人工操作區(qū)采用0.9m橫，橫桿的豎直步距根據(jù)受力大小將靠近主墩的支墩設(shè)置為0.6m，其它按1.2m設(shè)置。根據(jù)受力形式支墩按對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，每支墩對(duì)稱(chēng)設(shè)置臨時(shí)支座、精調(diào)裝置區(qū)，在頂部中間預(yù)留人工精調(diào)操作區(qū)。臨時(shí)支座區(qū)對(duì)應(yīng)立桿數(shù)量為5×5=25根，精調(diào)操作區(qū)對(duì)應(yīng)立桿數(shù)量為7×5=35根。支墩?qǐng)D3支墩立桿布置及分區(qū)示意圖立桿的平面布設(shè)及分區(qū)情況見(jiàn)圖3。3.2.2支墩搭設(shè)要點(diǎn)為保證碗扣式腳手架搭設(shè)的支墩整體受力性能，必須使每一根立桿同時(shí)作用在基礎(chǔ)上，在搭設(shè)立桿前需對(duì)可調(diào)底座按計(jì)算好的標(biāo)高操平，具體做法為：先將底座調(diào)整到設(shè)計(jì)高度，安裝第一層立桿及橫桿，使支架初步成形，利用水平儀按計(jì)算好的標(biāo)高將支墩四角的四個(gè)底座螺旋精調(diào)到同一高程，然后拉線逐個(gè)調(diào)整其它底座，這樣保證支架每根立桿充分發(fā)揮作用，避免出現(xiàn)立桿懸空現(xiàn)象?？紤]到調(diào)節(jié)鋼梁節(jié)段時(shí)縱橫向移動(dòng)對(duì)支墩頂產(chǎn)生水平推力，在縱向移動(dòng)時(shí)水平力主要傳遞到臨近的剛性墩（主墩）上，而橫向移動(dòng)時(shí)則完全由支墩承受，故對(duì)支墩橫向剛度要求較高些，在實(shí)際操作中已考慮到這一點(diǎn)，把支墩橫向長(zhǎng)度比縱向大些，同時(shí)在橫向上加設(shè)6道剪刀撐，剪刀撐采用φ48mm鋼管利用扣件和支墩立桿連接在一起，剪刀撐要從支墩頂加到支墩底部，鋼管搭接部分要至少搭接1m范圍，且不少于2個(gè)扣件。3.2.3支墩的相關(guān)驗(yàn)算根據(jù)支墩的構(gòu)造特點(diǎn)，主要對(duì)支架在各工況下的承載能力、支墩的縱橫向抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，此略不贅述。3.3臨時(shí)支座3.3.1構(gòu)造臨時(shí)支座由砂筒、木支跺底座構(gòu)成。梁段的支點(diǎn)即砂筒與鋼梁接觸的位置選擇在鋼梁底部剛度最大的地方以防止鋼梁變形，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，選擇了橫隔梁與底板加勁板交叉點(diǎn)作為支點(diǎn)。3.3.2砂筒及施工要點(diǎn)砂筒主要起到支點(diǎn)和卸落梁的作用。砂筒的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要確定在最大荷載作用下活塞的直徑、外筒壁厚度以及根據(jù)落梁要求需采用的卸落度。根據(jù)梁段重量，砂筒按最大承載能力不小于30噸設(shè)計(jì)，實(shí)際施工中砂筒活塞直徑采用239mm，外筒直徑265mm，筒壁厚度8mm，蓋板采用15mm鋼板制作，最大卸落高度全部按100mm考慮。由于鋼梁底部按二次拋物線變化，鋼梁底板有一定傾斜角度，砂筒在受力情況下利用活塞與外筒之間的空隙活塞在筒內(nèi)可以轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，而使荷載豎直傳遞給支架，從而使支架保持穩(wěn)定，主墩附近梁底角度較大，需要通過(guò)在砂筒上設(shè)置楔形鋼板解決此類(lèi)問(wèn)題。由于砂筒底面積相對(duì)較小，為避免局部應(yīng)力過(guò)大而使砂筒陷入木支跺中，在木支跺與砂筒間加墊一塊15mm厚鋼板，鋼板大小與木跺頂面積相同（約60×60cm）。3.3.3木支跺及施工要點(diǎn)支跺底座的主要作用是將砂筒傳來(lái)的力均勻分配給支架，同時(shí)在移梁過(guò)程中做為保險(xiǎn)垛使用。支跺采用20×20cm截面方木垂直交叉疊加而成，為節(jié)省材料支跺搭設(shè)成金字塔形，方木每疊加一層，每邊縮短20cm，支跺頂面積由受力大小決定的，即頂層方木的最大壓應(yīng)力不得超過(guò)其容許值，實(shí)際應(yīng)用中底層方木每根長(zhǎng)1.4m，共7根，最頂層每根長(zhǎng)0.6m，共3根。有時(shí)為了調(diào)整高度，頂層方木會(huì)調(diào)換成10×10cm截面或15×15cm截面，但頂層面積不變，即每根長(zhǎng)度不變數(shù)量改變。由于加工原因方木可能厚度不均，同一層的方木要保證厚度一致，否則需刨成同一厚度使用，木跺各層應(yīng)平整、密貼、并用足夠的扒釘聯(lián)牢。4鋼梁節(jié)段的精調(diào)裝置4.1精調(diào)裝置簡(jiǎn)介由于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土具有顯著的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼箱梁的頂、底、腹板比普通混凝土要薄很多，一般僅為2.4～4.0cm，鋼板拼裝的允許錯(cuò)邊量為2mm，要求鋼箱梁的安裝位置十分精確，我們參考了鐵路上常用的移梁設(shè)施，自行研制了鋼箱梁節(jié)段精調(diào)裝置。裝置構(gòu)造見(jiàn)圖4，主要由下滑道、輥軸、移動(dòng)墊座、頂升千斤頂、頂推千斤頂構(gòu)成。4.2下滑道下滑道是整個(gè)移梁裝置的載體，由I32b工字鋼與鋼板組合焊接而成，工字鋼之間焊接三道15mm厚加勁鋼板，上下各焊接一塊20mm厚連接鋼板，其中下鋼板起到均布荷載的作用，使支墩處立桿受力均勻，上鋼板主要是作為鋼梁移動(dòng)的滑道，同時(shí)使上部傳來(lái)的力均勻傳遞到下部。下滑道四周設(shè)置了千斤頂頂推時(shí)支撐用的擋板，其中縱向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置了2處，橫向由于空間限制只在外側(cè)設(shè)置，圖4精調(diào)裝置構(gòu)造鋼梁橫向移動(dòng)時(shí)只能集中從一個(gè)點(diǎn)頂推。4.3輥軸輥軸由6根φ70mm圓鋼組成，長(zhǎng)度約50cm,材質(zhì)為5號(hào)鋼或45號(hào)鋼，是鋼梁能夠移動(dòng)的“輪子”。4.4移動(dòng)墊座輥移動(dòng)墊座由5根14#工字鋼組并列焊接而成，主要作用是支撐千斤頂，同時(shí)墊座可使用1～4個(gè)疊加，起到調(diào)整千斤頂高度的作用，以滿足不同梁底凈空的需要。4.5千斤頂主要由頂升和頂推兩種。頂升千斤選用QYL50型立式油壓千斤頂，最大起落量20cm。頂推千斤頂用于縱橫向頂推調(diào)整，所需頂力按支點(diǎn)反力的5%～10%估算，實(shí)際選用QL10型普通螺旋千斤頂。5鋼梁節(jié)段的精調(diào)工藝5.1施工準(zhǔn)備精調(diào)首先的前提是前一節(jié)段鋼梁已經(jīng)調(diào)整完畢精確就位并臨時(shí)固結(jié)，其次是測(cè)量準(zhǔn)備工作，如控制點(diǎn)標(biāo)高計(jì)算、中線點(diǎn)標(biāo)記等，再次是精調(diào)用的工具如千斤頂、薄鋼板以及施工作業(yè)人員等必須足夠。為減小精調(diào)時(shí)工作量，要求吊機(jī)粗放置鋼梁節(jié)段時(shí)高程誤差控制在±5cm以?xún)?nèi)，中線誤差控制2cm以?xún)?nèi)，梁段間縫寬控制在1～3cm之間。5.2精調(diào)順序精調(diào)主要調(diào)整3個(gè)方面：高程、中線、梁縫寬，根據(jù)相互影響關(guān)系，鋼梁節(jié)段調(diào)整按先標(biāo)高后縱移而后橫移的順序進(jìn)行。第一輪調(diào)整結(jié)束后再檢測(cè)3方面數(shù)據(jù)，一般情況下會(huì)有1-2項(xiàng)不符合要求，則進(jìn)行下一輪的調(diào)整，仍按著上述調(diào)整順序，如果某一項(xiàng)已經(jīng)合格，可越過(guò)不調(diào)整該項(xiàng)。如此反復(fù)直到高程、中線、梁縫寬均滿足設(shè)計(jì)要求為止。5.3精調(diào)方法調(diào)節(jié)鋼梁標(biāo)高時(shí)，如鋼梁稍高，則只需掏砂降低砂筒高度即可，如鋼梁稍低，則起升千斤頂使鋼梁起高至脫離砂筒，在砂筒上放置與高程誤差相當(dāng)?shù)娜舾杀′摪?，然后降落千斤頂，如仍不滿足要求可反復(fù)調(diào)整直到符合要求為止；鋼梁縱橫移動(dòng)前必須調(diào)整好輥軸的方向，使輥軸的滾動(dòng)方向與調(diào)整方向一致。首先起升千斤使鋼梁脫離砂筒，使墊座和輥軸承重，將頂推千斤頂按照輥軸滾動(dòng)的方向安裝就位并打緊，依據(jù)口令同步緩慢有節(jié)奏的頂推鋼梁，直到達(dá)到需要的位置，最后降下千斤頂使砂筒受力，完成梁段的調(diào)節(jié)任務(wù)。圖5鋼梁移動(dòng)調(diào)整示意圖6落梁根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主橋鋼梁節(jié)段拼裝完成并焊接成整體后，落下臨時(shí)支墩頂?shù)男堵湓O(shè)備，使鋼梁能夠自由受力，形成三跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。6.1落梁標(biāo)準(zhǔn)落梁是以消除鋼梁部分的預(yù)拱度，使鋼梁能夠自由受力為準(zhǔn)，即臨時(shí)支墩不再承受鋼梁重量。根據(jù)支墩構(gòu)造特點(diǎn)，以卸落支墩頂?shù)纳巴策_(dá)到這一目的，對(duì)于落梁高度超過(guò)砂筒活塞卸落量的支墩，采取利用頂升千斤頂換撐，減小木跺頂方木的厚度，以滿足落梁高度要求。當(dāng)逐次掏砂使砂箱能夠松動(dòng)時(shí)，落梁完成。6.2落梁順序根據(jù)設(shè)計(jì)方提供的預(yù)拱度大小按照先中跨后邊跨的次序?qū)ΨQ(chēng)進(jìn)行，同時(shí)為避免單支墩受力集中，對(duì)預(yù)拱度較大的支墩頂采取分級(jí)卸落的辦法，落梁順序及分級(jí)情況見(jiàn)表1。表一落梁順序及分級(jí)卸載表單位：mm支墩編號(hào)1#2#3#4#5#6#7#8#落梁高度2618-5-91676149185落梁順序44//4321分級(jí)卸載175//4204050275//4204050365//4204050463//42029354結(jié)語(yǔ)XX大橋柔性臨時(shí)支墩通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，滿足了施工的需要