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        漸變式鋼箱梁河道Y型景觀橋安裝施工技術(shù)

        2023-03-13 10:27:38張義周馬永志
        中國(guó)水運(yùn) 2023年2期
        關(guān)鍵詞:景觀設(shè)置

        張義周,馬永志

        (中建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司,北京 100037 )

        坪山河干流綜合整治及水質(zhì)提升工程—景觀橋工程位于坪山河項(xiàng)目景觀提升樣板段,建于坪山高級(jí)中學(xué)正門區(qū)域河道上,為連接坪山河兩岸的跨河人行天橋。建橋主要為滿足學(xué)校師生及接送家長(zhǎng)過河之需,可一定程度緩解學(xué)校放學(xué)高峰期交通壓力;景觀橋不僅功能完備,也極富觀賞性,可滿足周邊居民休閑活動(dòng)之需。景觀橋工程是坪山河項(xiàng)目重要的構(gòu)筑物,是坪山區(qū)政府重要的民心工程。

        景觀橋平面布置呈Y 型,主體鋼梁和頂棚結(jié)構(gòu)為漸變式箱梁。河內(nèi)不設(shè)支墩,立于55 米寬河道之上。橋梁分5 段,主跨分A、B 段,長(zhǎng)37.22m,寬6m;Y 型鋼梁相交位置為等高C 段,長(zhǎng)8.67m;D1、D2 段為變高段,長(zhǎng)20.45m,寬4m;頂棚分為4 段,A 段寬6m,長(zhǎng)3.5m;B 段寬6m,長(zhǎng)15.15m;C1 和C2 段寬4m,長(zhǎng)15.15m;橋梁整體呈箱型截面,鋼結(jié)構(gòu)用量總計(jì)約433.2t。

        圖1 景觀橋分段圖

        1 景觀橋安裝總體思路

        本工程鋼結(jié)構(gòu)主要包括主橋鋼梁、頂棚、主橋斜板、主橋拉桿。主橋鋼梁最寬達(dá)6m,頂棚最長(zhǎng)達(dá)43m,超出運(yùn)輸車輛的限寬4.2m,限長(zhǎng)17m,限重30t,故需對(duì)主橋鋼梁、頂棚、主橋進(jìn)行合理分段。制造廠分段制作后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),先采用汽車吊進(jìn)行地面拼裝成吊裝單元,然后采用汽車吊將吊裝單元整體吊裝到位。構(gòu)件在地面拼裝須在地面設(shè)置專用拼裝胎架。

        主橋鋼梁和頂棚安裝,采用支撐架原位安裝,下方設(shè)置臨時(shí)支撐胎架,從兩端向中間的安裝順序,支撐胎架頂部設(shè)置焊接操作平臺(tái)。

        安裝流程如下:

        主橋鋼梁A 段→主橋鋼梁D1、D2 段→主橋鋼梁C段→主橋鋼梁B 段→主橋斜板→頂棚A 段→頂棚B1 段→頂棚C1、C2 段→頂棚B2 段。

        2 支撐架設(shè)置

        2.1 支撐架布置

        支撐架用于支撐主橋鋼梁和頂棚,位于河流中和兩岸。其中,支撐主橋鋼梁的支撐架16 個(gè),支撐頂棚的12 個(gè)。

        2.2 支撐架基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算

        2.2.1 支撐架軸心載荷

        根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D63-2007 4.2.2 條[1],基地承受軸心載荷:

        式中:P——基地平均壓應(yīng)力;N——在基底產(chǎn)生的豎應(yīng)力;A——基礎(chǔ)底面面積

        A 段主橋鋼梁支撐架基礎(chǔ)驗(yàn)算:

        N=橋梁豎向力+ 支撐架及操作平臺(tái)自重=37t+5t=42t=420KN×1.3(安全系數(shù))=546KN;

        A=6m(長(zhǎng)邊)×3m(短邊)=18 m2

        P=546KN/18 m2=30.34KPA

        2.2.2 支撐架地基承載力驗(yàn)算

        根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D63-2007 4.2.2 條

        B——基礎(chǔ)地面的最小邊寬(m);當(dāng)b <2m 時(shí),取b=2m;當(dāng)b >10m 時(shí),取b=10m;

        h——基礎(chǔ)埋置深度(m),自天然地面起算;當(dāng)h<3m 時(shí),取h=3m;當(dāng)h/b >4 時(shí),取h=4b;

        K1、K2——基底寬度、深度修正系數(shù),根據(jù)基底持力層土的類別確定,K1 取3.0、K2 取5.0;

        根據(jù)河岸兩側(cè)地勘報(bào)告可得,中粗砂的承載力為210KPa,密實(shí)度為稍密,重度為19.0 kN/m3;按規(guī)范第3.3.3 條[1]取值為330KPa;該處取最小值210KPa。

        根據(jù)驗(yàn)算可得,支撐架最大的載荷為30.34KPA,該處地基的承載力為267KPA,對(duì)比可得,30.34KPA<267KPA,滿足支撐架承載力要求。

        2.3 主體支撐架設(shè)置

        2.3.1 主橋支撐架

        主橋支撐架使用2×2×1.5m 塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié),塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)豎向受力桿底端焊接在30mm 厚400mm×400mm鋼板上,鋼板與預(yù)埋螺栓相連。

        支撐架頂部設(shè)置H400×400×13×21 頂梁,頂梁上方設(shè)置砂箱(用于卸載)和H400×400×13×21 立柱(長(zhǎng)久受力構(gòu)件),頂梁下方設(shè)置螺紋調(diào)整節(jié)。

        在頂梁下方約1m 處設(shè)置焊接操作平臺(tái),焊接操作平臺(tái)采用H200×200×8×12 型鋼和16#槽鋼、角鋼50*6、格柵板、φ115×5.0 鋼管制作而成。

        2.3.2 頂棚支撐架

        頂棚支撐架[2]使用2×2×1.5m 塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié),塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)豎向受力桿底端焊接在30mm 厚400mm×400mm鋼板上,鋼板與主橋橋面相焊接。

        支撐架頂部設(shè)置H400×400×13×21 頂梁,頂梁上方設(shè)置砂箱(用于卸載)和H400×400×13×21 立柱(長(zhǎng)久受力構(gòu)件),頂梁下方設(shè)置螺紋調(diào)整節(jié)。

        在頂梁下方約1m 處設(shè)置焊接操作平臺(tái),焊接操作平臺(tái)采用H200×200×8×12 型鋼和16#槽鋼、角鋼50*6、格柵板、φ115×5.0 鋼管制作而成。

        2.3.3 支撐架主要構(gòu)件圖和示意圖

        圖2 支撐架+焊接平臺(tái)效果圖

        3 支撐架卸載施工

        3.1 卸載方法的選擇

        本工程支架承載力大、操控性好、構(gòu)件簡(jiǎn)單的砂箱作為卸載工具,每一支撐架上方設(shè)置一個(gè)卸載砂箱。

        3.2 卸載工藝流程

        砂箱采用承受環(huán)向內(nèi)壓力較好的圓鋼管作為外筒,配以緊密的圓形活塞,外部底部開排砂口,排砂口設(shè)有開關(guān)靈活的閥門。砂箱內(nèi)填充流動(dòng)性好,承載力大的鋼砂。

        當(dāng)鋼砂通過排砂口排出后,砂箱內(nèi)的鋼砂體積減小,活塞隨之內(nèi)縮。砂箱高度由最初的H1 減小到H2。如下圖所示:

        圖3 沙箱卸載工作原理

        3.3 景觀橋變形監(jiān)控

        在卸載施工過程中,結(jié)合施工模擬計(jì)算結(jié)果,對(duì)結(jié)構(gòu)的整體變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以保證卸載施工期間結(jié)構(gòu)的安全,對(duì)變形的監(jiān)測(cè)采用全站儀。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在主橋安裝單元交匯處中心點(diǎn),在卸載過程中,鋼結(jié)構(gòu)每卸載一級(jí)進(jìn)行以此位移觀測(cè)。

        3.4 景觀橋應(yīng)力監(jiān)控

        對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用振弦式應(yīng)變計(jì),根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要布置在主橋箱梁靠承臺(tái)部位;在支座處主橋橋梁的四面貼上應(yīng)力應(yīng)變片。

        4 吊點(diǎn)的設(shè)置

        4.1 吊點(diǎn)的布置

        箱梁吊裝吊耳設(shè)置:對(duì)稱設(shè)置 4 個(gè)吊耳,吊耳距構(gòu)件兩端約 L/4,吊耳下方需設(shè)置在箱型梁縱向加勁板上,構(gòu)件重心與吊鉤在同一鉛垂線上。

        4.2 主橋鋼梁吊裝變形驗(yàn)算[3]

        根據(jù)分段后主橋鋼梁重量,最重主橋鋼梁分段為A 段,重量為72.8t,吊點(diǎn)設(shè)置為4 個(gè)吊點(diǎn),設(shè)置在距構(gòu)件兩端約L/4 處,下方正為腹板加勁板。采用MIDAS結(jié)構(gòu)分析軟件,對(duì)結(jié)構(gòu)的整體提升進(jìn)行有限元分析。因考慮動(dòng)荷載,桿件自重乘以1.35 的系數(shù),得出桁架的結(jié)構(gòu)受力情況,吊點(diǎn)約束設(shè)置為鉸接。

        圖4 分析位移為0.239mm

        5 人行天橋吊裝工況分析[4]

        人行天橋主橋箱型梁和頂棚B 段采用500t 汽車吊進(jìn)行吊裝,其他結(jié)構(gòu)采用300t 汽車吊進(jìn)行吊裝。汽車吊站位都需進(jìn)行平整后,填素土夯實(shí)并澆筑200mmC20厚混凝土,汽車吊站位區(qū)域需保證混凝土面處于同一平面,吊裝過程中汽車吊支腿下方必須墊2m×6m 鋼板。

        6 跨河人行天橋安裝施工流程圖

        第一步:臨時(shí)支撐主橋橋梁支撐架布置

        第二步:主橋A、B、C、D1、D2 段及三角斜板安裝

        第三步:頂棚A、B1、C、B2 段及吊桿安裝

        第四步:支撐卸載,安裝完成

        7 結(jié)論

        本次研究了漸變式鋼箱梁河道Y 型景觀橋安裝施工技術(shù),根據(jù)各階段施工過程,總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn),如在河道內(nèi)施工支撐架進(jìn)行了涌水高度計(jì)算,保證架體在圍堰拆除后不僅結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載力達(dá)到施工要求,而且還滿足河道行洪要求;同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接。根據(jù)場(chǎng)地布置和起吊重量要求,選擇500t 的汽車吊在最不利工況條件下施工,然后先用MIDAS Civil 軟件進(jìn)行模擬卸載,沉降量滿足起拱要求,再用千斤頂卸載到設(shè)計(jì)標(biāo)高,確保安裝精度。

        本次所總結(jié)的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)是在河道綜合治理中城市Y 型景觀橋梁建設(shè)的首例,為行類似項(xiàng)目建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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