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        鐵路橋梁懸臂澆筑掛籃新型行走裝置的設(shè)計與應(yīng)用

        2018-11-22 06:37:38
        建筑機械 2018年10期
        關(guān)鍵詞:作業(yè)施工

        王 磊

        (中鐵十八局集團第五工程有限公司,天津 300451)

        1 工程概況

        某鐵路橋梁工程全線為直線,設(shè)計路面寬30.5m,設(shè)計行車速度60km/h。全線設(shè)大橋1座,中心樁號K1+129.00,起點K0+481.88,終點K1+631.88,路線總長為1150m,橋梁全長828.1m,兩側(cè)引道總長321.9m。其中施工重點為(68+116+118)m雙轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆梁,轉(zhuǎn)體重量為14000t,是由55m連續(xù)鋼構(gòu)主墩樁基74根、18m連續(xù)鋼構(gòu)防護樁基132根、主墩承臺2個、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝2套、主墩墩身2肢、(68+116+68)m連續(xù)轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆梁、40m連續(xù)鋼構(gòu)邊墩樁基32根、承臺4個、墩身4個、蓋梁4片組成,為國內(nèi)至今為止第二大噸位轉(zhuǎn)體橋。為保證既有鐵路的安全運行不受影響,(68+116+68)m連續(xù)梁采用掛籃施工。

        2 研發(fā)目的

        該鐵路高架橋工程(68+116+68)m連續(xù)梁,該橋橋面寬30.5m,梁段最長節(jié)段4.1m,最大節(jié)段重量310t。在以往傳統(tǒng)懸臂梁掛籃施工中,掛籃行走多采用導(dǎo)鏈人工拖拽的方式。行走時掛籃1個主桁架需配2個10t以上導(dǎo)鏈,每個導(dǎo)鏈需4人配合,因此每片掛籃主桁架最少需要8人配合。該橋橋體為4箱結(jié)構(gòu),因此掛籃主桁架為5片,每次僅掛籃行走導(dǎo)鏈配合就需要40人。掛籃行走時必須保證5套掛籃對稱同步行走前移,因此在掛籃行走前移過程中需要80人配合施工才能實施,勞動力成本較高。

        此外,導(dǎo)鏈人工拖拽掛籃行走最少需要4h才能行走到位,且費時費力。由于導(dǎo)鏈牽引需要對受力點進行加固,勢必造成掛籃結(jié)構(gòu)強度提高的同時掛籃重量也會增加,增加掛籃的采購成本,從而增加施工成本。另外,掛籃行走前移時,因人工拖拽無法保證掛籃行走的同步性和穩(wěn)定性,由此可能引發(fā)掛籃結(jié)構(gòu)的扭曲變形、卡機、開裂,甚至脫落等一系列危險,成為掛籃施工中最重要的安全隱患。

        為避免以上問題的發(fā)生,經(jīng)過不斷研究和改進,利用液壓推進力大、推進速度可控、安全可靠的性能,研制出了一套用于橋梁懸臂澆筑掛籃行走的裝置,其主要部件包括:千斤頂油缸、泵站系統(tǒng)、后反力座、銷軸、行走軌、滑動鉸座。其特征在于:由泵站系統(tǒng)提供動力與千斤頂,由千斤頂推動掛籃前行。此掛籃行走利用千斤頂省時省力,不僅保證掛籃同步穩(wěn)定行走,而且有效保證了掛籃行走安全,從而節(jié)省了勞動力成本,提高了工作效率,為項目施工創(chuàng)造更多效益[1]。

        3 工作原理

        該橋梁懸臂澆筑掛籃行走裝置的工作原理:通過采用張拉用油泵推動千斤頂,使千斤頂頂進掛籃,從而推動掛籃行走,油泵回油,前移千斤頂和后反力座,再推動掛籃繼續(xù)行走。如此循環(huán)使用,從而達(dá)到掛籃前移到位的目的[1]。

        該裝置是由千斤頂頂進掛籃,只需1人控制油泵即可推動掛籃行走,大大節(jié)省了人工,采用掛籃行走千斤頂只需2h就能前移到位,節(jié)省了施工時間。由于采用千斤頂前移增強了掛籃行走過程中的同步性和穩(wěn)定性,保證了掛籃施工安全[2]。

        4 掛籃傾覆計算

        掛籃的傾覆不同于模架的傾覆,模架的各支柱下端無負(fù)Z方向約束,在荷載、風(fēng)載和制造及安裝誤差造成誘發(fā)荷載的作用下有傾覆的可能。掛籃無論是在混凝土灌注狀態(tài)或走行狀態(tài),桁架下部均有錨固措施(混凝土灌注狀態(tài)下為精軋螺紋鋼將桁片錨固在橋面;走行狀態(tài)下除有保險錨點將桁片錨固在滑軌上,還有后吊輪將桁片承吊在滑軌上,而滑軌是通過螺紋鋼錨固在橋面上)。如果按規(guī)范操作及錨固掛籃,一般情況下不會發(fā)生傾覆。掛籃傾覆主要是前傾覆,即在走行過程中發(fā)生的掛籃前墜現(xiàn)象,排除因違規(guī)造成的傾覆,則掛籃的前傾覆為后吊輪軸或銷發(fā)生斷裂。以下僅就掛籃走行過程中后吊輪的計算確定掛籃傾覆[3]。

        荷載參數(shù)包括:掛籃自重114t和掛籃底模沖擊系數(shù)1.1。每組后吊輪最大吊力94kN,每組后吊輪由12只銷軸承力,每支銷軸承力7.8kN??紤]到偏載現(xiàn)象,取1.2偏載系數(shù),取荷載7.8×1.2=9.4kN。銷軸最大彎距:9.4×0.039=0.3666kNm;銷軸材料40Cr,許用應(yīng)力410MPa;直徑φ45mm,抗變截面模量:8.9416×10-6m3;σ=0.3666×10-3/8.9416×10-6=41MPa<410MPa,滿足要求??箖A覆安全系數(shù):410/41=10。

        5 工作方式

        5.1 制作與拼裝

        由千斤頂廠家根據(jù)油缸設(shè)計圖紙加工千斤頂油缸,將千斤頂油缸用銷軸與后反力座、行走軌道和滑動鉸座銷接,連接泵站及油管(見圖1)。

        圖1 油缸圖

        5.2 掛籃行走前移

        梁懸臂澆筑掛籃行走裝置組裝好后,由泵站供油2——行走千斤頂伸長1——推動滑動鉸座6,從而推動掛籃前移,達(dá)到千斤頂最大行程后,取下反力座3與行走軌道5和銷軸4——行走千斤頂回油1——反力座3前移再與軌道5銷接——伸長行走千斤頂推動掛籃1,循環(huán)進行直到掛籃前移到位[4](見圖2)。

        圖2 梁懸臂澆筑掛籃行走裝置圖

        5.3 施工中走行系統(tǒng)的配合方式

        行走系統(tǒng)包括:主梁與滑梁的滑道、導(dǎo)向、錨固、頂推裝置;側(cè)模與底模的走行牽引裝置;內(nèi)模的滑行裝置共3部分[5]。

        第1步:主梁走行。

        (1)首先檢查掛籃及側(cè)模板與已成梁段是否還有聯(lián)接,阻礙處,檢查滑軌連接處是否平順,縱向垂直,水平高度一致,梁段張拉完成后,松開并抽出斜吊桿,抽出內(nèi)外滑梁后吊桿,滑梁后端落在內(nèi)外側(cè)模桁架下滾筒上。

        (2)松開壓緊器取掉限位銷,將后上限位器與主梁脫離,把支撐墊梁換成支撐軸。加設(shè)油缸頂座,利用油缸頂推活動支座逐漸將掛藍(lán)前移,見梁懸臂澆筑掛籃行走裝置圖。前移時要盡量保證5片桁片同步進行并且要緩慢避免沖擊,可在滑軌面上涂些黃油方便滑動。每前行1個行程后要對桁片前行距離進行調(diào)整,調(diào)整方法如下:用尺子測量滑軌頂座立面至滑動較座后立面距離,如有誤差可單獨調(diào)整前行不夠的桁片。

        (3)主梁及內(nèi)外滑梁走行用液壓千斤頂向前推移,直至主梁行走到位,安裝后上限位器。前移過程中要始終保證后結(jié)點有1個保險錨點。掛藍(lán)到位后進行調(diào)整錨固。

        第2步:側(cè)模和底模走行。

        (1)旋緊壓緊器豎向預(yù)應(yīng)力筋的連結(jié)螺母(在之前應(yīng)把支承軸換成支撐墊梁),旋緊后限位器的連接螺栓用限位銷定位。

        (2)穿上后上吊桿并旋緊螺絲栓,拆除下限位器、后下吊桿,并用10t倒鏈把底、側(cè)模固定支承在外?;荷希从赏鈧?cè)模橋桁架的上排滾筒把側(cè)模和底模都掛在外滑模上緣)。

        (3)在拆除下限位器、后下吊桿之前,用倒鏈把前下橫梁與已澆注梁段連接。

        第3步:底、側(cè)模板定位及內(nèi)模前移。

        (1)提升底板,安外側(cè)斜吊桿和后桿等。

        (2)提升側(cè)模至設(shè)計標(biāo)高并予以固定。

        (3)用斜吊桿精細(xì)調(diào)整底模標(biāo)高。

        (4)綁扎底板鋼筋,安裝預(yù)應(yīng)力鋼束管道,綁腹板鋼筋,安裝豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。

        (5)通過吊桿與主梁、上橫梁連結(jié);內(nèi)模下落至內(nèi)滑梁上并前移到位

        (6)安裝內(nèi)斜吊桿。調(diào)整內(nèi)模頂標(biāo)高,綁扎頂板及翼板鋼筋,安裝預(yù)應(yīng)力鋼束及管道。

        (7)調(diào)整標(biāo)高,檢查無誤后灌注新梁段混凝土。

        (8)待混凝土達(dá)到100%強度后張拉、壓漿。

        (9)滑移掛籃,重復(fù)以上步驟。

        6 安全注意事項

        (1)施工前要收集、查看天氣預(yù)報資料。暴風(fēng)雨天氣要固定好設(shè)備,做好防風(fēng)、防雨的工作準(zhǔn)備,檢查用電安全,停止室外作業(yè)。

        (2)設(shè)置安全警示牌,作業(yè)人員必須佩戴安全帽和安全帶,設(shè)置安全網(wǎng),并禁止上下作業(yè)區(qū)同時作業(yè)。高空作業(yè)嚴(yán)禁在同一個物件上掛幾根安全帶或1根安全繩上栓幾個人。臨邊作業(yè)要設(shè)置防護圍欄和安全網(wǎng),高空作業(yè)應(yīng)有可靠的安全防護設(shè)施。

        (3)起重設(shè)備要堅持“十不吊”原則,要有專人指揮起重吊裝工作。

        (4)要逐級進行安全技術(shù)教育及交底,對用于高處作業(yè)的設(shè)施、設(shè)備和安全標(biāo)志,檢查確認(rèn)完好后方可使用。如遇惡劣天氣不得進行露天與高空作業(yè)。用于高空作業(yè)的防護設(shè)施不得擅自拆除。如因作業(yè)需要,臨時拆除必須經(jīng)項目部施工負(fù)責(zé)人批準(zhǔn),并采取相應(yīng)的防護措施,作業(yè)后應(yīng)立即回復(fù)。

        (5)施工人員不得疲勞作業(yè),夏季要避開高溫時段作業(yè)。高空作業(yè)人員要按規(guī)定著裝,穿軟底防滑鞋,嚴(yán)禁穿短衣短褲、穿拖鞋、硬底鞋和帶釘易滑的鞋、靴。

        (6)高空作業(yè)中所用的物料均應(yīng)堆放整齊、平穩(wěn),不得置放在臨邊或洞口附近,更不得妨礙通行和裝卸。對于有墜落的任何物料、工具,均應(yīng)先行撤除或加以固定。對苫蓋物要固定好,避免被風(fēng)掀起或落到營運線路上造成事故。

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