周偉明
(中鐵二十四局集團安徽工程有限公司 安徽合肥 230011)
G3W德州至上饒高速公路池州至祁門段路基工程CQ-06標段主線共有橋梁10座,均為鋼板組合梁橋,橋梁全寬25 m,標準跨徑35 m。標段共有鋼板組合梁211孔,橋面板2 109片。
鋼梁采用雙主梁結(jié)構(gòu),主梁為Q345qD工字型直腹板構(gòu)造,標準間距6.7 m,由上翼緣、下翼緣及腹板焊接組成。上翼緣寬0.8 m,下翼緣寬0.95 m。主梁豎向設(shè)加勁肋,豎向加勁肋與主梁腹板同高?;炷翗蛎姘搴弯撝髁翰捎眉胶羔斶B接。
35 m跨主梁高1.8 m,距支點位置3.5 m及跨中每7 m設(shè)置1道小橫梁,小橫梁高0.4 m,中、邊支點分別設(shè)置中橫梁及端橫梁,中橫梁及端橫梁高均為0.9 m,1孔35 m跨鋼梁重約85.6 t。
橋面板橫橋向?qū)?2.25 m,承托處板厚40 cm,懸臂處板厚22 cm,跨中板厚25 cm,橫橋向每間隔50 cm設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼束,橋面板縱橋向長分3.2 m、3 m、2.5 m三種,橫向全寬預(yù)制,最重橋面板重約28 t。
鋼梁上安裝好的橋面板縱向留有濕接縫,橋面板預(yù)留剪力槽,剪力槽處的鋼梁上翼緣和濕接縫處設(shè)置剪力釘群。橋面板就位后,澆筑剪力槽及濕接縫處混凝土與鋼梁連接,并張拉通道剪力槽處的2束橫向預(yù)應(yīng)力鋼束。具體見圖1。
圖1 鋼板組合梁橋各主要部位三維示意
為達到鋼梁及橋面板一體化架設(shè)施工要求,經(jīng)綜合研究及首件實踐,施工方案總體流程如下[1-4]:
(1)橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成,橋下地面硬化,設(shè)置鋼梁拼裝臺座,在臺座上組拼基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁;
(2)安裝門式起重機,作為基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁拼裝、鋼構(gòu)件提升及現(xiàn)場拼裝等的起吊設(shè)備;
(3)依次拼裝基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁及橋面板,作為后續(xù)架橋機架設(shè)鋼梁的現(xiàn)場拼裝平臺;
(4)架橋機進場組拼驗收;
(5)架橋機先架設(shè)第1跨鋼梁,然后過孔,架設(shè)第2跨鋼梁,焊接第1跨及第2跨鋼梁;
(6)架橋機架設(shè)第1跨橋面板,然后過孔,架設(shè)第3跨鋼梁,焊接第2跨及第3跨鋼梁;
(7)架橋機架設(shè)第2跨橋面板,依此類推進行鋼梁架設(shè)、焊接及橋面板架設(shè)。
鋼梁及橋面板架設(shè)時序:整聯(lián)鋼梁架設(shè)焊接完成前,鋼梁的架設(shè)進度超前橋面板一跨,待整聯(lián)鋼梁架設(shè)完成后依次完成剩余橋面板架設(shè)。
(1)為形成規(guī)模化施工,鋼梁及橋面板架設(shè)需在現(xiàn)場搭設(shè)工作平臺供鋼梁現(xiàn)場拼裝。經(jīng)綜合比選,將第一聯(lián)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工完形成的橋面作為后續(xù)規(guī)?;┕さ墓ぷ髌脚_,即基礎(chǔ)聯(lián)[5]。
(2)基礎(chǔ)聯(lián)的鋼梁在橋跨內(nèi)場地臺座上斜向拼裝,用2臺100 t門式起重機吊裝就位。然后同樣利用門式起重機安裝橋面板,澆筑濕接縫并張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束,完成基礎(chǔ)聯(lián)施工,具體見圖2。
圖2 基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁及橋面板安裝示意
(3)門式起重機寬30 m,橫橋向跨越全幅橋?qū)挘槝蛳蜓貥蚨諆蓚?cè)敷設(shè)走行軌道。門式起重機高度需滿足最高橋墩的鋼梁及橋面板安裝要求。
(4)鋼梁在現(xiàn)場拼裝完成后,利用門式起重機起吊越過蓋梁,利用天車調(diào)整縱橫橋向方向,基礎(chǔ)聯(lián)鋼梁安裝從大里程往小里程方向進行。
(5)橋面板同樣采用門式起重機安裝,橋面板運輸至現(xiàn)場后,將橋面板提升至越過鋼梁,天車向跨中方向橫移;然后將橋面板旋轉(zhuǎn)90°,形成安裝姿態(tài),天車緩慢下鉤,點動調(diào)整橋面板位置,對準安裝控制線后落鉤[6-9]。
為滿足鋼梁及橋面板一體化架設(shè)要求,在傳統(tǒng)架橋機的基礎(chǔ)上進行適用性改造,根據(jù)選型,最終采用JQJ40 m/180 t架橋機(見表1),架橋機總長81 m,寬12 m。
表1 架橋機主要性能參數(shù)
架橋機改造主要是針對鋼梁及橋面板的特點對吊具進行改造。
(1)橋面板吊具采用扁擔梁+精軋螺紋鋼吊桿,另外吊鉤設(shè)計成具有旋轉(zhuǎn)功能(見圖3),方便橋面板安裝時進行姿態(tài)調(diào)整。橋面板吊點采用φ50 mm PVC管預(yù)留4個吊點,然后采用φ32 mm作為吊桿連接至扁擔梁。
圖3 橋面板吊具構(gòu)造
(2)鋼梁吊具采用雙層扁擔梁(見圖4),上下扁擔梁之間采用4根鋼絲繩連接,兜底扁擔梁與鋼梁接觸部位設(shè)有橡膠墊及限位塊,防止鋼梁表面損傷及橫向滑移。
圖4 鋼梁吊具構(gòu)造
(1)架橋機組拼順序:前支腿安裝→中托橫移軌道、中托輪安裝→主梁及導(dǎo)梁安裝→前支腿調(diào)整→縱導(dǎo)梁前框架安裝→縱導(dǎo)梁后上橫梁安裝→提升小車安裝→伸縮系統(tǒng)安裝→電器系統(tǒng)安裝。
(2)架橋機組拼:先將主橫梁、縱導(dǎo)梁,起重行車及其相關(guān)配件組拼成若干個單元,再利用兩臺門式起重機配合在前、中支腿位置整體吊裝至橋面既定位置。
(3)架橋機組拼完成后進行試吊,試吊分空載試吊、輕載試吊、1.0倍荷載試吊及1.25倍荷載試吊,試吊完成后辦理簽證手續(xù),手續(xù)齊全后架橋機方可正式啟用。
(1)架橋機就位:架橋機架設(shè)鋼梁前,架橋機就位分為兩種工況,即架設(shè)首邊跨、架設(shè)中跨及尾邊跨。兩種工況架橋機前支腿及后支腿位置均相同,架設(shè)首邊跨時中支腿落在前一跨最后一塊橋面板位置,架設(shè)中跨及尾邊跨時,中支腿落在安裝跨后墩墩頂鋼梁上。
(2)鋼梁運輸:鋼梁組拼完成后由兩臺門式起重機抬吊至運梁臺車上,鋼梁運輸采用4輛運梁臺車對稱布置(見圖5),動力端設(shè)置在后端。
圖5 鋼梁運輸臺車布置示意
(3)鋼梁掛鉤:1#、2#天車移至架橋機尾部,待鋼梁前端進入尾部后先將2#天車與鋼梁掛鉤,2#天車與后端運梁臺車同步前移,鋼梁后端前移至一定位置時,1#天車與鋼梁掛鉤,2臺天車提起鋼梁,運梁車退出。
(4)鋼梁前移:2臺天車同步提梁向安裝跨方向移動,前移過程中,2臺天車應(yīng)同步,若梁體晃動,應(yīng)停止前移,待鋼梁穩(wěn)定后再平穩(wěn)前移,前移速度不得大于3 m/min。
(5)鋼梁落梁:鋼梁前移至安裝跨正上方時,后端對準上一節(jié)段鋼梁基準線,前端對準支座墊石中心線(見圖6),初步對位后緩慢落梁至距墊石頂面50 cm,前端安裝臨時支撐千斤頂。
圖6 鋼梁架設(shè)示意
(6)鋼梁位置調(diào)整及加固:臨時支撐千斤頂布置在中橫梁或端橫梁頂升加勁處,蓋梁頂面設(shè)置2個35 t螺旋千斤頂,千斤頂?shù)撞吭O(shè)置砂筒。根據(jù)蓋梁頂面高程及梁底高程初步計算砂筒高度,鋼梁前端落在千斤頂上,后端采用碼板與前一節(jié)段鋼梁初步固定。測量人員利用全站儀對鋼梁的標高及坐標進行量測,根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進行微調(diào),微調(diào)采用千斤頂進行。鋼梁調(diào)整完成并經(jīng)測量驗收合格后,后端碼板固定限位,前端千斤頂暫不拆除。具體見圖7。
圖7 鋼梁高程(上)及橫向微調(diào)(下)千斤頂布置示意
(7)支座安裝:支座安裝采用自上而下的方法,先將支座與鋼梁采用高強螺栓連接,保證支座與鋼梁密貼,鋼梁安裝時將支座下錨桿對準支座墊石上預(yù)留孔,鋼梁位置調(diào)整準確后,鋼梁臨時落在支撐千斤頂上,對鋼梁對接處進行限位固定,支座位置及平整度滿足要求后開始下部重力灌漿。支座四周采用竹膠板封模,與墊石結(jié)合位置張貼雙面膠密封,灌漿采用專用支座灌漿料,將灌漿管伸入至支座下部中心位置,從支座中心向四周灌漿。灌漿不得過快,確保支座預(yù)留孔灌實,灌漿頂面應(yīng)高出下支座鋼板底面1 cm。待灌漿料達到設(shè)計強度后,方可拆除臨時支撐千斤頂,完成結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)換。
(8)鋼梁對接面焊接及涂裝:鋼梁安裝位置調(diào)整完并進行臨時固定后,再進行鋼梁節(jié)段對接處焊接施工。焊縫驗收合格且支座底部灌漿料達到設(shè)計強度后,拆除調(diào)位千斤頂及輔助設(shè)施,完成焊縫表面及附近涂裝[10]。
第1步:采用運梁車將橋面板順橋向運輸至架橋機尾部,1#天車移動至架橋機最尾端,2#天車移動至橋面板正上方,天車落鉤,安裝吊具,緩慢提升橋面板,使橋面板提離運梁車,運梁車退回。
第2步:天車前移至安裝跨,推動橋面板旋轉(zhuǎn)90°,使橋面板呈安裝姿態(tài)。同時在鋼梁與橋面板接觸面上涂抹環(huán)氧砂漿[11-12]。
第3步:移動天車將橋面板移動至安裝位置,緩慢下鉤,待橋面板底面距剪力釘頂約10 cm時,停止下鉤,根據(jù)橋面板上的中心線及鋼梁上標示線,調(diào)整橋面板位置并穩(wěn)定,緩慢落鉤,使橋面板緩慢下落至穩(wěn)定狀態(tài),橋面板落穩(wěn)后,檢驗其中心線及邊線,若偏差過大,應(yīng)提起橋面板重新對位。
第4步:按照上述方法,依次完成該跨橋面板安裝,中支腿處橋面板暫不安裝,待架橋機過孔后再進行安裝。具體見圖8。
圖8 橋面板架設(shè)示意
G3W德州至上饒高速公路池州至祁門段路基工程CQ-06標段10座鋼板組合梁橋采用架橋機一體化架設(shè)鋼梁及橋面板,從不斷改進到目前已形成規(guī)?;┕?,實踐效果良好,為鋼板組合梁橋在山區(qū)高速公路應(yīng)用提供配套施工技術(shù)支撐。從長遠看,也為鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展帶來了生機及活力,具有良好的推廣應(yīng)用前景。現(xiàn)得出以下結(jié)論:
(1)當施工現(xiàn)場對汽車吊或履帶吊適用性較差時,采用架橋機一體化架設(shè)鋼梁及橋面板的方案易形成規(guī)?;┕ぃ┕すばЦ?,優(yōu)越性突出。
(2)當線路上多座橋梁之間有路基或隧道時,架橋機過隧方案及轉(zhuǎn)場方案等需進一步研究,尤其是不同轉(zhuǎn)場方案的經(jīng)濟性比選。
(3)隨著施工機械化水平的不斷提高,架橋機、運梁車等橋梁施工工裝也要配套發(fā)展,從而形成成套建造技術(shù)助推橋梁建造技術(shù)不斷發(fā)展。