蘇年就

(廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430)

大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋懸拼吊機(jī)的研制與應(yīng)用

蘇年就

(廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430)

以某擴(kuò)建大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋懸拼施工為例，介紹了懸拼吊機(jī)的設(shè)計(jì)原則及預(yù)制懸拼施工工藝，并采用ANSYS建模，對機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)算，實(shí)踐證明，該懸拼吊機(jī)具有自重輕、加工簡單、行走方便、綜合指標(biāo)較高的特點(diǎn)。

連續(xù)剛構(gòu)，懸拼吊機(jī)，設(shè)計(jì)，施工

在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁的懸臂施工法中，懸拼和懸澆均利用懸臂原理逐段完成全聯(lián)梁體的施工。與以掛籃為支撐的懸澆施工相比，采用吊機(jī)懸拼更有如下特點(diǎn)：1)在施工工序安排上，梁體的預(yù)制可與橋梁下部構(gòu)造施工同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省工期。2)梁段在預(yù)制場標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化生產(chǎn)，施工質(zhì)量能得到較好控制。3)預(yù)制梁段由于混凝土養(yǎng)護(hù)齡期較長，可以顯著減少懸拼成梁后混凝土的收縮和徐變。佛開高速公路改擴(kuò)建工程新建北江特大橋主橋?yàn)?60+2×100+60)m連續(xù)剛構(gòu)，采用節(jié)段預(yù)制懸拼吊機(jī)拼裝的施工方法。主橋箱梁采用C60混凝土，箱梁頂寬10．728 m，底寬5．7 m，均設(shè)2%結(jié)構(gòu)橫坡。箱梁根部梁高為5．8 m，跨中及邊跨現(xiàn)澆段中心梁高H=2．5 m。梁高按2．0次拋物線變化。全橋共分144個(gè)節(jié)段，除0號(hào)塊支架現(xiàn)澆外，其余梁段均采用節(jié)段預(yù)制懸拼施工。在橋位附近設(shè)置梁段預(yù)制場，為保證梁體的線性控制，設(shè)置長線預(yù)制臺(tái)座，梁段場內(nèi)運(yùn)輸由龍門吊機(jī)承擔(dān)，在河邊設(shè)置棧橋及起重天車將梁塊吊至水中的運(yùn)梁船，使用運(yùn)梁船將各梁段運(yùn)至墩下逐塊吊裝。

1 懸拼吊機(jī)設(shè)計(jì)

1．1 吊機(jī)設(shè)計(jì)原則

1)滿足梁段設(shè)計(jì)的要求，即滿足梁體結(jié)構(gòu)、形體、質(zhì)量及設(shè)計(jì)對吊機(jī)質(zhì)量的要求。2)自重輕、結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固穩(wěn)定、前移和裝拆方便，具有較強(qiáng)的可重復(fù)利用性。3)滿足施工安全、高質(zhì)量、低成本、短工期和操作簡便的要求。

1．2 吊機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

該大橋待架梁段長度分為2．5 m，3 m，3．5 m，4 m四種。懸拼吊機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 懸拼吊機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1．3 吊機(jī)構(gòu)造形式

該起重機(jī)主要由機(jī)架結(jié)構(gòu)、吊具、吊具縱移機(jī)構(gòu)、錨固機(jī)構(gòu)、起升系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、走行軌道系統(tǒng)、前支點(diǎn)等組成(見圖1)。金屬結(jié)構(gòu)的主材料采用Q345B。

圖1 懸拼吊機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1)機(jī)架結(jié)構(gòu)。機(jī)架主要由頂梁、前斜撐、立柱、后拉桿、底縱梁、底橫梁以及若干橫聯(lián)組成，所有桿件均采用12 mm以及16 mm鋼板焊接而成，其中最重桿件為頂梁，約為1．45 t，長約7 m。2)吊具縱移機(jī)構(gòu)。吊具縱移機(jī)構(gòu)落于機(jī)架的頂梁上，主要由縱移支座、定滑輪組、縱移油缸、油缸支座等組成。縱移支座采用箱形結(jié)構(gòu)，截面為360 mm×400 mm，其底部設(shè)置有聚四氟乙烯滑塊，以減少摩擦力;縱移支座通過銷軸與定滑輪組連成整體，定滑輪組采用φ560的焊接滑輪?？v移油缸一端通過銷軸與縱移支座相連，另一端與油缸支座相連，通過油缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)縱移支座與定滑輪組縱移，最大縱移距離為1 000 mm。3)吊具。吊具由動(dòng)滑輪組、扁擔(dān)梁、分配梁、連接座等組成。扁擔(dān)梁上部通過銷軸與動(dòng)滑輪組相連，下部通過銷軸與連接座相連動(dòng)，連接座通過銷軸與分配梁相連?；喗M采用φ560的焊接滑輪;在扁擔(dān)梁上設(shè)置有距離為3 760 mm以及3 320 mm的兩個(gè)孔位，以保證不同寬度梁的架設(shè)。分配梁通吊桿與預(yù)制混凝土梁相連。4)后錨機(jī)構(gòu)。錨固系統(tǒng)主要用于起重機(jī)架梁時(shí)將起重機(jī)固定于預(yù)制箱梁上，保證起重機(jī)的架梁安全。錨固系統(tǒng)主要由錨梁、精軋螺紋鋼筋等組成。后錨機(jī)構(gòu)在非架梁狀態(tài)時(shí)可以在機(jī)架底梁上滑動(dòng)，以便適應(yīng)預(yù)制梁錨點(diǎn)位置。在架梁前應(yīng)將后錨機(jī)構(gòu)的精軋螺紋鋼筋施加一定的預(yù)緊力，保證起重機(jī)的使用安全。5)起升系統(tǒng)。起升系統(tǒng)主要由卷揚(yáng)機(jī)、動(dòng)、滑輪組、轉(zhuǎn)向滑輪等組成。采用2臺(tái)電控卷揚(yáng)機(jī)，位于機(jī)架底盤上，每臺(tái)電機(jī)功率為22 kW，卷筒直徑420 mm;鋼絲繩直徑為26 mm，容繩梁為300 m，倍率 m=10，單繩拉力80 kN，起升速度約為0 m/min～1 m/min。2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)采用手動(dòng)控制，架梁時(shí)要求2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)同步、同速作業(yè)，保證左右兩側(cè)吊具同步提升。

1．4 設(shè)計(jì)驗(yàn)算

對機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，利用ANSYS建模(見圖2，圖3)。

機(jī)架結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力：

撓度驗(yàn)算：

fmax=34 mm(滿足要求)。

2 懸拼施工

2．1 吊裝前準(zhǔn)備

對預(yù)制好的梁塊，在吊裝前對梁段進(jìn)行檢查和修補(bǔ)，檢查的內(nèi)容包括：預(yù)應(yīng)力管道是否通順、拼接面多余的混凝土是否鑿除徹底、拼接面是否洗刷干凈、梁體是否干凈完整、濕接縫處拼接面鑿毛是否滿足要求。在梁段脫模之前，測量組在每片梁的頂板放出其中線，在拼裝時(shí)用中線控制其線性。在梁塊上布置六個(gè)控制點(diǎn)，移梁前復(fù)核其標(biāo)高，便于懸拼時(shí)控制。

圖2 應(yīng)力計(jì)算模型圖

圖3 位移計(jì)算模型圖

2．2 梁塊起吊

在梁塊浮運(yùn)過程中，吊機(jī)上卷揚(yáng)機(jī)開動(dòng)，動(dòng)滑車放置水面上一定高度，梁塊定位后，將動(dòng)滑車下連接的鋼板吊環(huán)與梁塊上預(yù)埋的吊桿通過螺母緊固在一起，再分別開動(dòng)上下游主桁上的卷揚(yáng)機(jī)收緊鋼絲繩，最后同時(shí)起吊。施工中，一個(gè)T構(gòu)的兩端梁塊應(yīng)同時(shí)起吊。在實(shí)際施工中，一般一個(gè)T構(gòu)的兩端梁塊并非同時(shí)起吊的，但盡量縮短其時(shí)間差，一般不超過2 h～4 h。

2．3 梁塊試拼

試拼工藝：梁片對位→測量調(diào)整→分離30 cm→涂膠→將兩片梁拉緊。

首先，利用固定在懸拼吊機(jī)主梁上的手拉葫蘆將梁塊斷面合龍，在基本合龍后，拉緊接縫兩邊梁塊頂板、底板預(yù)埋鋼筋上的手拉葫蘆，將梁塊合龍初步收緊。

合龍后測量復(fù)測。試拼前先用全站儀控制其中線，通過交叉布置手拉葫蘆微調(diào)，然后通過箱內(nèi)的騎縫線精確對準(zhǔn)。最后利用水準(zhǔn)儀控制其標(biāo)高，標(biāo)高的微調(diào)通過卷揚(yáng)機(jī)操作手相互配合，手拉葫蘆輔助，保證拼接的精度。

在試拼成功后，將兩片梁分離30 cm，留出涂膠空間，再進(jìn)行下一步穿束涂膠工作。

2．4 預(yù)應(yīng)力張拉

懸拼預(yù)應(yīng)力張拉分為臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束張拉和永久預(yù)應(yīng)力束張拉兩部分。

首先按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，為抵消拼裝過程中張拉腹、頂板后底板出現(xiàn)的拉應(yīng)力、防止底板接縫開裂，并且使兩片梁之間的膠壓實(shí)均勻，在底板每道接縫上設(shè)置2根由φ32精軋螺紋鋼構(gòu)成的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，使用1 000 kN的張拉千斤頂張拉并錨固。拉錨器布置于箱梁中線，用工字鋼及預(yù)埋鋼板焊成。

在臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉完成后，即張拉永久預(yù)應(yīng)力鋼束。張拉的順序?yàn)橄葟埨拱迨?，再張拉頂板束，張拉工藝：安裝錨具、千斤頂→拉至初應(yīng)力(設(shè)計(jì)應(yīng)力10%)→作量測伸長量起始記號(hào)→張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力→量測伸長量→持荷5 min→補(bǔ)油壓至設(shè)計(jì)應(yīng)力時(shí)油壓(在持荷時(shí)有可能油壓下降)→量測伸長量→回油錨固→量測實(shí)際伸長量并計(jì)算回縮值→檢查是否有滑絲、斷絲。永久預(yù)應(yīng)力張拉完成后，即可對預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行壓漿封錨。

3 結(jié)語

從北江特大大橋采用該吊機(jī)懸拼施工方案的效果看，具有較強(qiáng)的可操作性和經(jīng)濟(jì)性，施工方便、工期短，一個(gè)梁端的施工僅需2 d～3 d，節(jié)約了工期。此外，線性控制和膠接縫控制是懸拼施工的工藝重點(diǎn)，需要引起重視。

［1］交通部第一公路工程總公司．公路施工手冊橋涵手冊［M］．北京：人民交通出版社，1999．

［2］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［3］徐道立，劉紅勝．佛開高速擴(kuò)建工程北江大橋懸拼施工工藝［J］．公路，2012(2)：89-92．

The research and application of long-span continuous rigid frame bridge cantilever crane

SU Nian-jiu

(Guangdong Highway Engineering Limited Company，Guangzhou 511430，China)

Taking an extension long-span continuous rigid frame bridge cantilever construction as an example，this paper introduced the design principle and pre-casting cantilever construction process of cantilever crane，and used ANSYS modeling，checked the rack frame，the practice proved that，the cantilever crane had the characteristics of light weight，simple processing，convenient walking，comprehensive index higher．

continuous rigid frame，cantilever crane，design，construction

U448．23

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.048

1009-6825(2013)10-0142-03

2013-01-11

蘇年就(1974-)，男，高級(jí)工程師