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        單箱室鋼箱梁跨繁忙交通施工方案比選研究

        2022-04-22 07:32:20楊蒙YANGMeng
        價(jià)值工程 2022年15期
        關(guān)鍵詞:胎架鋼箱梁鋼梁

        楊蒙YANG Meng

        (中鐵十四局集團(tuán)有限公司,濟(jì)南 250101)

        1 工程背景

        西安外環(huán)高速公路(南段)與秦戶路相交,采用主線上跨形式,交角141.9°,橋梁結(jié)構(gòu)形式為:60+80+60m 鋼箱—混凝土組合梁,一孔跨越,分左右兩幅設(shè)置。結(jié)構(gòu)形式采用樁基礎(chǔ)、方柱式墩、鋼箱室、預(yù)制預(yù)應(yīng)力行車道板、金屬梁柱式橋梁護(hù)欄。

        鋼箱—混凝土組合梁分兩部分:槽型鋼箱室和預(yù)制橋面行車道板。其中鋼箱梁箱室頂寬:8.9m,翼板寬:1.2m,底寬:6.7m,箱梁高:3.8m,行車道板寬16.9m,長(zhǎng)度分為2.3m、2.8m、3.05m、3.3m 四種;左右兩幅橫向獨(dú)立無連接。主梁采用Q370qDNH 槽型鋼組合梁,主梁總高度為4.0m,主梁內(nèi)采用K 形撐,縱向間距為4m。行車道板采用預(yù)制混凝土板,橫向全寬預(yù)制,并設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力;行車道板預(yù)留焊釘孔,在焊釘孔及濕接縫處對(duì)應(yīng)的鋼梁上翼緣板設(shè)置集束式焊釘,待預(yù)制行車道板定位安裝后,澆筑焊釘孔、濕接縫混凝土與鋼梁連接。(圖1、圖2)

        圖1 橋型布置圖

        圖2 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面結(jié)構(gòu)形式

        2 施工條件

        ①主線與被交線交角為141.9°,交角較大,幾乎與線路平行;②線路主線上跨秦戶路,秦戶路為一級(jí)公路,雙向四車道,路面寬度28m,交通繁忙,車流量較大;③公路兩側(cè)地表植被為葡萄樹和景觀樹,無法設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地。

        3 鋼箱梁施工方案比選

        3.1 方案設(shè)計(jì)

        鋼箱梁制造全部按照加工圖和制造工藝在工廠內(nèi)切割、下料、矯正、打孔,并焊接成單元件,運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝、焊接組成節(jié)段。

        方案一:大節(jié)段吊裝:鋼箱梁在場(chǎng)內(nèi)加工為單元件,運(yùn)輸至加工場(chǎng)地進(jìn)行節(jié)段組裝,根據(jù)箱梁分段圖進(jìn)行再切割(分段圖如圖3),經(jīng)驗(yàn)收合格后拼裝成型。

        根據(jù)分段重量邊跨采用垂直主線節(jié)段拼裝,主跨跨被交路位置采用平行被交線節(jié)段拼裝;邊跨用35T 吊車拼裝,主跨用300T 平板車運(yùn)輸至吊裝位置,再采用350T 履帶吊進(jìn)行拼裝。主跨吊裝共需要4 次,每次中斷交通需約8 小時(shí)。

        表1 方案1 節(jié)段重量表

        總體拼裝方案如下:鋼梁分段運(yùn)至吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)后,采用吊車將鋼梁分段吊裝到現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)的臨時(shí)支架上進(jìn)行拼裝作業(yè);同一橋梁先進(jìn)行左幅橋施工,再進(jìn)行右幅橋施工。

        根據(jù)各鋼箱梁在加工方案中分段最大重量和拼裝時(shí)最大起重高度,鋼梁拼裝臨時(shí)支架采用無縫鋼管進(jìn)行搭設(shè),鋼梁吊裝起重設(shè)備采用2 臺(tái)350 噸汽車吊根據(jù)實(shí)際情況或搭配吊裝或單獨(dú)吊裝。

        方案二:?jiǎn)卧囱b:根據(jù)橋式孔跨布置、加工制造、施工的需要,將全橋鋼箱梁縱向劃分成節(jié)段1~13 節(jié)段,由于結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn),橫向劃分為A~B 兩節(jié)段。全橋鋼箱梁共分為26 節(jié)段。梁段場(chǎng)內(nèi)加工制造完成后,梁段成品采用汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng),再采用龍門吊吊裝。

        施工各臨時(shí)墩,在邊跨、中跨范圍搭臨時(shí)墩支架,臨時(shí)墩由支架基礎(chǔ)、鋼管立柱、橫梁組成,支架施工完成后在支架頂部制作鋼箱室拼裝胎架,在胎架上分段拼裝鋼箱室,每次拼裝節(jié)段不少于3 段,拼裝檢查合格后,留最后一節(jié)段參與下一批次拼裝。由于各單元件重量均小于50 噸,采用龍門吊拼裝滿足各方面吊裝要求。

        支架平面布置圖如圖5。

        圖5 支架平面布置圖

        方案三:頂推施工:根據(jù)橋式孔跨布置、柱墩間距,在邊跨設(shè)置60m 拼裝平臺(tái),中跨跨中位置設(shè)置臨時(shí)支墩,主梁前端設(shè)置30m 鋼導(dǎo)梁,從小里程方向往大里程方向頂推。

        首先在拼裝平臺(tái)上組拼鋼導(dǎo)梁,將運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)的鋼箱梁?jiǎn)卧谄囱b平臺(tái)上拼裝成整體;每次頂推長(zhǎng)度20m,依次頂推大里程60m,中跨80m,頂推完成后在胎架上拼裝小里程60m 邊跨。

        圖4 鋼箱梁分段及支架搭設(shè)示意圖

        3.2 施工方案比選

        3.2.1 頂推方案與原位拼裝方案比選 單元件拼裝方案和大節(jié)段拼裝方案均屬于原位拼裝方案,頂推方案與原位拼裝相比,可以最帶限度的減少道路占用和影響交通的時(shí)間,僅僅占用中央分割綠化帶搭設(shè)臨時(shí)支墩,不用封閉交通即可進(jìn)行施工。頂推方案優(yōu)點(diǎn):

        ①鋼箱梁施工過程不與道路交通相互干涉,施工約束少,交通安全風(fēng)險(xiǎn)低;②鋼箱梁頂推過程中,梁底凈空與成橋凈空基本一致,最大限度的滿足行車限界;③鋼箱梁加工集中在拼裝胎架上,施工區(qū)域較小,支架搭設(shè)和胎架設(shè)計(jì)最好為全封閉式,可無限接近工廠化,投入成本較少,易于施工管理和質(zhì)量控制。

        缺點(diǎn):①屬于高難施工技術(shù),過程復(fù)雜,要求高;②需要專業(yè)的施工隊(duì)伍與專業(yè)的步履式頂推設(shè)備,頂推過程突發(fā)問題的處理,頂推位置的特俗變化,均需要專業(yè)的調(diào)整;③同步式步履頂推除需要設(shè)置臨時(shí)支墩,還需對(duì)頂推位置邊墩進(jìn)行檢算復(fù)核反頂推力,不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)需要設(shè)計(jì)墩旁支架,并同時(shí)對(duì)中跨臨時(shí)支墩進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì),滿足頂推要求;④頂推方案需要增加前導(dǎo)梁,經(jīng)初步測(cè)算前導(dǎo)梁需要約200 萬,與原位拼裝方案相比,費(fèi)用增加約75%,費(fèi)用占比較大;⑤頂推過程需要在拼裝胎架上進(jìn)行鋼箱梁拼裝,每次拼裝長(zhǎng)度受胎架約束,與原位拼裝方案相比施工進(jìn)度增加50%。

        3.2.2 單元件拼裝方案和大節(jié)段拼裝方案比選 這兩種方案均為原位拼裝方案,鋼箱梁加工廠將單元件制作驗(yàn)收完成后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng),首先進(jìn)行支架搭設(shè)和胎架制作,其次進(jìn)行單元件組拼,再進(jìn)行節(jié)段拼裝,最后焊接成橋。單元件拼裝優(yōu)點(diǎn):①單元件運(yùn)輸方便,不要與交管部門進(jìn)行超高超寬貨物的運(yùn)輸申請(qǐng);②吊裝設(shè)備不需要特別大,常用型吊裝設(shè)備選型多,容易滿足施工需要;③支架搭設(shè)方案設(shè)計(jì)為常規(guī)工藝,計(jì)算團(tuán)隊(duì)能力要求較低;④施工工期短,支架上設(shè)計(jì)原位拼裝胎架,單元件可直接上橋拼裝,吊裝、拼裝、焊接形成流水作業(yè);⑤最大節(jié)段的單元件設(shè)計(jì),可以最大限度的減少焊縫總量;⑥支架原位拼裝焊接,不需要單獨(dú)設(shè)置拼裝場(chǎng)地。缺點(diǎn):①支架法施工,支架數(shù)量較多,臨時(shí)工程投入較大;②支架立柱占用一部分既有道路,影響道路交通,但不中斷交通;③審批手續(xù)涉及交管部門,審批流程比較復(fù)雜。

        圖6 鋼箱梁頂進(jìn)方案示意圖

        3.2.3 方案比選 基于本工程鋼箱梁施工環(huán)境綜合考慮施工成本、施工工期、交通影響程度、施工設(shè)備等因素,經(jīng)比選確定方案二為最優(yōu)方案,各方面因素對(duì)比如表2。

        表2 方案各類因素對(duì)比表

        3.2.4 方案研究結(jié)論 由于本項(xiàng)目施工工期不屬于關(guān)鍵性控制因素,經(jīng)過比選最終確定方案二為最優(yōu)選擇,在節(jié)約施工成本的條件下,既可以充分利用既有的龍門吊資源,又不中斷交通,方便交通導(dǎo)改方案的審批辦理。本項(xiàng)目采用方案二施工,自現(xiàn)場(chǎng)拼裝開始至最終驗(yàn)收完成,共5.5個(gè)月,很好的完成了施工任務(wù)。

        3.3 單元件拼裝施工工藝

        根據(jù)本鋼橋的特點(diǎn)確定鋼梁制作分為三個(gè)階段:?jiǎn)卧谱?、?jié)段吊裝、橋上連接(施工現(xiàn)場(chǎng))。即:下料→板單元制作→運(yùn)輸→拼裝場(chǎng)地胎架及原位拼裝胎架搭設(shè)→吊裝→橋上連接(梁段連接)→檢測(cè)驗(yàn)收。

        3.3.1 板單元?jiǎng)澐?板單元是鋼梁制作的基本單元,在滿足設(shè)計(jì)要求、保證橋梁制造質(zhì)量的前提下,對(duì)節(jié)段進(jìn)行板單元?jiǎng)澐帧1緲虬鍐卧谱靼唇Y(jié)構(gòu)類型的不同劃分為底板單元、T 梁?jiǎn)卧⒏舭鍐卧蚄 形撐單元等,所有單元件均根據(jù)最大板塊進(jìn)行設(shè)計(jì),減少鋼橋的整體焊縫,同時(shí)采用“雙定尺”進(jìn)行鋼板定做。

        3.3.2 節(jié)段吊裝 板單元在加工廠制作完畢后采用汽車運(yùn)輸至橋址,采用龍門吊進(jìn)行梁段拼裝,鋼箱梁由兩邊向中間拼裝。根據(jù)吊裝重量、現(xiàn)場(chǎng)情況、站位情況選用兩臺(tái)50T 龍門吊進(jìn)行吊裝作業(yè),先吊裝底板單元,然后吊裝隔板和T 梁或腹板單元,焊接成梁段。

        3.3.3 橋上連接(梁段連接) 采用整箱體在胎具上進(jìn)行組裝。胎架設(shè)置的胎形與施工控制確定的預(yù)拼線形一致。胎架具有足夠的剛度和幾何尺寸精度,并按工藝文件要求檢測(cè)胎架的幾何尺寸是否符合施工控制的要求。鋼梁預(yù)拼裝時(shí)3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段連續(xù)匹配,按施工控制確定的預(yù)拼線形組拼,梁段拼裝順序與吊裝順序相同。

        4 結(jié)束語

        本項(xiàng)目結(jié)合施工環(huán)境和鋼橋特點(diǎn)等,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和比選,在影響交通最小、節(jié)省施工成本、加快施工進(jìn)度、減少焊縫提高鋼橋質(zhì)量等方面,通過各個(gè)因素的分析,最終得出最適合本橋的最優(yōu)施工方案,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值,為同類施工環(huán)境的鋼箱梁施工提供經(jīng)驗(yàn)。

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