钢桁梁 悬臂 拼装 施工

1、钢桁梁悬臂拼装施工 7.2.1工艺概述本工艺适用于高桥、大跨和通航、水深流急桥位上钢桁梁桥施工。桥跨较小时可采用由一端向另 一端进行的悬臂拼装;当桥跨较大时,可辅以中间支墩、墩旁托架、吊索塔架等方式进行悬臂拼装;当跨度特大时,可采用跨中合龙的方式进行两端悬臂拼装。 7.2.2 作业内容钢梁架设前的准备工作;中间支墩施工,钢梁杆件预拼;钢梁拼装及调整;钢梁合龙。 7.2.3 质量标准及检验方法 铁路钢桥制造规范(T B10212-2009 铁路桥涵工程施工质量验收标准(T B10415-2003 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB 10752-2010 铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件(T

2、B/T 1527-2011 7.2.4 工艺流程图 7.2.5 工艺步骤及质量控制一、施工准备1.施工场地图7.2.4-1 钢桁梁架设施工流程图(1钢桁梁施工场地应根据全桥施工平面图、结合桥位地形、钢梁运输方式、架设方法、使用的吊装机械等因素综合考虑。场地位置宜尽量靠近桥位,应有足够面积。(2钢桁梁杆件存放及预拼场地,应平整、压实、排水良好和具有足够承载力,并应位于汛期洪水位以上。杆件存放支承点应设在不因自重而产生永久变形的地方,并应防止杆件积水锈蚀和栓接板 面磨损、污染。2.钢桁梁悬臂拼装方式选择根据设计单位要求和桥位地形、地质、水文、气象、交通、航运等施工条件,结合桥梁跨度、孔数及工期要求

3、等因素,选择合适的拼装方式。3.钢梁杆件进场后,应按设计文件和现行规范对制造厂提供的技术资料和实物进行检查。4.钢梁预拼。钢梁预拼前应根据设计图绘制预拼图。预拼单元重量不得超过吊机额定起重重量。图内应绘出杆件平立面,注明组拼在一起的各部件位置、编号和数量,并标示出组拼后的质量和重心位置以便装吊。预拼用工作螺栓、试验螺栓等不得再作为正式螺栓使用。5.悬臂拼装前,应做好施工组织设计,其主要内容如下:平衡梁和主梁杆件拼装顺序图(包括吊机移动位置和主梁各阶段的挠度曲线;最长悬臂状态的杆件应力表和计算书;辅助结构设计图,并应符合规范的有关规定;杆件预拼和起吊单元的重心、质量等图表。二、中间支墩施工,墩顶

4、布置1.中间支墩施工可参考钢桁梁支架法施工当中支架施工相关内容,这里不再赘述。2.悬臂拼装过程中,应由节点中心永久(或临时支座支承钢梁。在节点中心周围布置带有辊轴或聚四氟乙烯板和千斤顶的临时支座作为保险,当用以调整钢梁高程和纵横移梁时,应以中心支座作为保险,不得将钢梁支承在带千斤顶的临时支座上悬臂安装。顶落梁或纵横移梁不得与拼装同时进行。3.全悬臂拼装时,悬臂孔始端墩顶临时支座的高程,应根据悬臂端的最大挠度、工厂制造拱度和锚孔梁坡度及前方墩顶设备高度等因素确定。4.采用跨中合龙方案时,相关墩顶应设置良好的顶落梁及纵横移梁的设备。5.施工过程中,当主要受力支点采用工字钢束、钢垫块或钢轨束等组成临

5、时支座时,应考虑因钢梁转角产生的偏心反力对支座和钢梁节点的影响。6.施工过程中,每孔或每联钢梁必须设置一处固定支座。固定支座应设在悬臂孔始端,使其摩擦力足以抵消水平外力。7.临时支座除需具备足够的强度和稳定性外,还应具备互相转换和顶面能随钢梁下挠而稍许转动的性能。应经设计计算确定。三、钢梁悬臂拼装施工1.钢梁悬臂架设过程中的抗倾覆稳定系数>1.3,以钢梁自重、压重或用预应力束进行配重平衡。2.钢梁拼装应遵循先主桁后桥面系、先下后上、先平面后立面、先装杆件不妨碍后续杆件的拼装,尽快将主桁拼成闭合三角形等原则进行。3.预拼场按拼装顺序发送杆件,且出场前在杆件上标注重量和重心位置。对于重量较大

6、的钢梁杆件、有不规则节点的杆件及杆件斜向安装状态较多的情况,为确保起吊安全和方便对位安装,应设计专用吊具。对于结构较对称或重量较轻的杆件,可采用捆吊的形式;杆件用专用吊具拴捆、起吊,使弦杆尽可能保持水平,竖杆保持竖直,斜杆保持4050°的倾角。4.拼装用脚手架应事先挂于节点旁,随同杆件一同起吊。起吊前应核实杆件重量是否在吊机相应吊距的额定起重量以内,试吊后再提升。5.杆件起吊就位后对孔时,应用小锤锤击冲钉,使杆件孔眼重合,严禁用大锤连续猛击单个冲钉强行过孔或用火焰烧割。6.穿入钉栓对好孔眼后,先在栓孔群四周打入四个定位冲钉,随即安装46个高强螺栓,确认板缝间无任何杂物时,即拧紧螺栓,

7、同时安装其余栓孔的冲钉和螺栓。7.钢梁拼装到位后,主桁杆件应均匀分布的打入孔眼总数的50%冲钉,上足25%30%的高栓,并不得少于检算确定的数量;其他杆件上足30%冲钉、30%螺栓后松钩。螺栓可进行一般拧紧,松钩。更换螺栓时一次卸下冲钉的数量不超过冲钉总数的20%。8.螺栓施拧分为初拧和终拧,对于终拧后的高栓检查合格后,应用相应油漆作标志。螺栓施拧应从栓群中心向四周进行,以利板束压平及减少螺栓之间的相互影响。9.悬臂架设过程中,为保证钢梁的拱度,主桁栓合进度应不落后于拼装的两个节间。使用架梁吊机安装时,为增强钢梁总体刚性,减少晃动,应在吊机移开后即终拧各联结系的高栓。铁路纵梁的上下鱼形板和联结

8、角钢在纵梁腹板上的高强度螺栓,应在一孔简支梁(或一联连续梁拼装完毕并起顶达到设计高程后再栓合,并应符合设计要求。10.当主桁下弦拼装距墩顶最后一个节间时,将中桁杆件尽快拼装到墩顶,单桁成闭合稳定结构状态,但不搁置,与支点保持23cm间隙,立即拼装两边桁及其他杆件。待整体形成稳定结构及各节点处高栓终拧后,将空隙抄实。待钢梁悬臂拼出2个节间,加劲弦杆件全部闭合,并将主桁大节点、支点处桥门架及起顶横梁处螺栓全部终拧后,桥墩支点才起顶调梁。11.钢梁悬拼过程中,施工临时荷载及其位置应符合设计要求。当悬臂拼装接近前方桥墩时,钢梁上所有临时荷载应进行复查。大跨度钢桁梁全悬臂安装,悬臂端出现较大振荡时,应采

9、取消振措施。12.钢梁每悬臂安装一个节间,应测量一次节点挠度及中线。同时据此判定,下步是否横移钢梁。并对关键杆件进行应力测定,与计算值比较,以防超应力。13.伸缩纵梁需在组拼时予以固定,待相邻节间的纵梁安装完毕后,才可拆除该处临时杆件,临时连接杆件的安装和拆除按设计图纸办理。14.由于主桁和桥面系的共同作用产生过大的附加应力会造成横梁面外弯曲,影响桥面系的安装,应按下列措施加以控制:(1拼装时制动联接系不能构成完整的结构体系,前方支点顶平后才能将螺栓拧紧。(2普通纵梁的鱼形板,纵梁端部与横梁腹板的联结螺栓仅进行初拧。(3活动纵梁的临时联结杆件,在拼完前方一个节间普通纵梁后,应立即拆除。(4待前

10、方支点顶平进行桥面系调整时应先从制动联接系横梁处开始,将纵横梁联结的鱼形板及横梁腹板螺栓全部松开,再初拧和终拧;然后将横梁端部平联结点的螺栓松开初拧和终拧;对称于制动联结系的其它横梁依次逐步调整。调整完成后再进行中跨桥面系等剩余杆件的安装。15.当采用中间临时支架时,支架承托钢梁的支点横向宽度,每边加宽不得小于100m m。16.拆除两联(或两孔之间的连接板时,应先调整支点的高程,使其内力为零时进行,严禁在 受力状态下进行。四、跨中合龙施工1.合龙措施(1在无应力状态下合龙,通过调整支点的高程和利用支点处的纵横移设备,在计算指导下实现合龙。(2在加力状态下合龙,在合龙口施加外力强迫合龙。2.合

11、龙程序(1初调:左右两侧梁段悬拼出一定节间后在反力不大的情况下,应通过桥墩顶面上的位移调整设施,按预计设计闭合点的高程和纵横向错位,对钢梁进行一次位移调整。(2精调:在即将合龙前应对钢梁的状态进行检查,必要时才作位移调整。纵调:当合龙口纵向距离相差较多时,可在支点处对钢梁进行纵移;当合龙口纵向距离偏差不大而又可以通过两跨温差变化进行调整时,就不需动用纵移设施。竖调:主要通过调整支点高程来实现。横调:可在上平联或下平联平面上,相应地加一对水平力进行调整。(3一般采用的合龙方法有:节点铰式合龙:指在大节点处用节点板和合龙铰闭合。合龙铰包括铰板和铰轴,铰板上有孔眼(铰板上的孔眼尺寸宜由设计图定,并配

12、备大、小直径铰轴各一个(直径大小应由设计图定,插入有困难时,可先插入直径较小的铰轴,再继续调整至能插入直径较大铰轴为止。上、下临时铰合龙后,即可将临时节点板和拉力设备拆除,换上正式节点板。正式节点板的钉孔宜在工厂一次钻成设计孔径。合龙设施见图7.2.5-1。 图7.2.5-1 合龙设施图节间拉杆式合龙:合龙节间拉杆式是利用特别设计的临时拉杆装在合龙节间内施加拉力进行精调,以便插入并装上合龙杆件的一种合龙方式。合龙前首先将合龙段一端支点改为活动支承,并利用支点处的调整设施调整闭合端的竖向和横向错位,使闭合节间的长度不大于d+(d 为节间长;为最大样预留空隙值,一般取3050,然后装入下弦闭合杆件

13、、拉杆等,杆件一端暂时不装冲钉、螺栓,以便由拉杆精调。拉杆分水平拉杆和斜向拉杆两种,两者结构细节相同,仅长度不同,每个杆件由外杆和内杆组成,并配备铰轴(数量和直径应由设计单位定,通过铰轴及临时拉板与主桥节点相连。安装时先进行粗调,在临时拉杆的长圆孔内插入销子后再用千斤顶进行精调,待内外圆孔重合时立即插入铰轴,然后千斤顶卸载。合龙后立即安装两侧拼接板束和节点板并上足冲钉和螺栓。(4安装合龙杆件:合龙处经过精调后,可立即安装合龙杆件进行闭合。合龙杆件有:弦杆、斜杆、节点板或拼接板等,应首先合龙弦杆,然后合龙腹杆。3.合龙注意事项:(1应在主跨两桥墩布置临时固定支座,其余各支点布置活动支座。(2节点

14、合龙时应符合下列原则:两悬臂端的高程一致,中线一致;两悬臂端间隔距离与设计尺寸相符;两悬臂端的转角一致,即其正切值相等。最后节间的杆件安装前,应调整钢梁平面和立面位置,达到两端主桁平面中线差小于2mm,两悬臂端间隔距离可稍大于设计尺寸。(3在施工组织设计中,应事先计算安装荷载作用下,梁悬臂端变位(包括竖直、水平变位和转角及由于支点高程变化,梁端增加单位附加力、温度等对悬臂端的变位影响,以便在合龙时根据情况及时采取措施。(4由两端向跨中悬拼到设计要求长度后,一端的吊机应退回几个节间,另一端的吊机则留作吊拼合龙杆件;(5采用合龙铰时,应在上下游温度均匀时插铰轴,先插下弦铰轴,然后在平衡梁后端顶落梁

15、,使上弦合龙对孔插铰轴。最后测量钢梁中线拱度并作必要的调整和校正。校正过程中应防止合龙铰超载;(6合龙工作应在温差变化很小的时段进行。(7跨中合龙后,体系转换时应调整支点反力,以设计支点高程为准,复核支点反力。当实测反力与设计值相差较大时,应与设计单位研究分析。(8纵横移时,应控制反向的制动千斤顶。(9在合龙处弦杆和拼接板的一侧设置有一长圆孔及一圆孔。合龙时长圆孔先插入圆轴销,使竖向位移受到约束。再采取相应措施,使圆孔重合,插入圆轴销,实现上下弦杆合龙,然后再合龙斜杆和竖杆。圆轴销直径应由设计图定。合龙处所有连接钉孔宜在厂内一次钻足直径。(10桥跨合龙后,钢梁已形成整体结构时,应立即将一侧的临

16、时固定支座变为活动支座。(11合龙工作一经开始,应连续不断进行。五、钢梁纵横移、顶落梁施工1.钢梁横移(1钢梁横移前,起重横梁及节点,桥门架,上、下平联节点螺栓必须终拧完毕,以防钢梁受横向水平力的影响造成钢梁轴线发生曲折。(2横移工作应在支点反力较小的情况下进行,如必须在反力较大的情况下横移钢梁,则横移设备不宜集中一处,可分别设于下弦节点和起顶横梁下。(3横移通过施加外力法进行。横移装置由竖向千斤顶、横向千斤顶、滑动面、反力座和垫块组成,桥梁中心线随钢梁架设已逐孔横移调整,因此正式定位横移量均较小。2.钢梁纵移钢梁纵移常用方法有三种:施加外力法、温差法、起落顶法,如若偏位不大时应优先采用温差法

17、或起落顶法进行调整。(1施加外力法:用千斤顶或其他顶力设备使钢梁移动至设计位置。(2温差法:在高温时和低温时进行体系转换,借助于伸缩变形使钢梁移动。(3起落顶法:通过起落顶使钢梁变形、支点移动,然后转换体系,进行反向操作使钢梁移动,如此反复进行,直至钢梁纵移到设计位置。为增加固定支点的摩擦约束,固定支点加垫石棉板,使其摩擦力大于所有活动支座的摩擦力之和。3.顶落梁应符合下列规定:(1顶落梁使用的油压千斤顶,应带顶部球形支承垫、保险圈,升程限位孔。共同作用的多台千斤顶应选用同一型号,用油管并联。油压千斤顶、油泵、压力表、油管可分别进行试验。当测定支点反力时,应由计量单位对千斤顶、压力表一并配套校

18、正,并注意定期检查。(2顶落梁中,千斤顶底部应设置辊轴或可水平位移的垫座,垫座中心应与千斤顶中心轴重合。安装工程中对辊轴、垫块、工钢束等设备应按图纸进行检查。(3顶落梁应符合设计文件要求。千斤顶中心轴应与支承结构中心线重合,顶落梁过程中对梁部各杆件应力变化情况,应事先进行计算。对顶落高程、支点反力、支点位移、跨中挠度等变化应进行观测记录。(4顶落梁时应设保险支座,拼梁与顶落梁两工序不得同时进行。同一墩台的上、下游两支点,除调整二者高程需分别起顶外,应同步起落。顶落梁前必须栓合的部位应在技术文件或施工细则中规定。(5千斤顶安放在墩台或支架及梁底的位置均应符合设计要求。(6在顶落梁及纵横移时,应由

19、值班工程师负责,并做好记录,使用多台千斤顶顶落梁时,应统一指挥,由专人负责,保证同步起落。(7临时活动支座,可采用辊轴(滚筒或聚四氟乙烯板。辊轴(滚筒应放置平行,辊轴间均保留一定间隙。聚四氟乙烯板与不锈钢板作为临时活动支座时,接触面应洁净,上下均有刚性支承板。7.2.6 施工机械及工艺装备本工艺7.2.67.2.9 均以南京大胜关长江大桥(北岸0#6#墩钢梁施工为例予以说明。该段钢梁为2联(2×84m连续钢桁梁共28个节间和(108+192+336/2m连续钢桁拱共37个节间,钢梁总重约为31690t。南京大胜关长江大桥(北岸钢梁架设主要机械设备见表7.2.6-1。 7.2.7 作业

20、组织南京大胜关长江大桥(北岸0#6#墩钢梁从4#墩向6#墩架设;6#主墩墩顶2个节间在墩旁托架上架设,其余节间钢梁均为双悬臂架设;6#墩设吊索塔架一座。在5#6#墩192m边跨合龙后,架梁吊机退回4#墩拆除并调头重新安装,从4#墩向0#墩方向全悬臂架设,直至完成两联2×84m钢梁架设;同时6#墩吊索塔架辅助悬臂拼装北岸336m主孔3237节间钢梁。根据以上架设方案,设置两个架梁作业队(作业一队、二队,分别负责4#墩(0#墩192m孔跨中、6#墩的钢梁架设。7.2.8 材料消耗南京大胜关长江大桥(北岸钢梁架设材料消耗量见表7.2.8-1。 7.2.9 生南京大胜关长江大桥(北岸从200

21、7 年11月开始第一片钢梁架设,至2009年9月全桥合龙,合计工期为23个月。平均平弦7天1个节间,拱桁9天1个节间。7.2.10 安全生产及环境保护一、架梁安全措施1.钢梁安装开始前,对架梁使用的材料、工具、吊具、脚手板、梯子、安全带、安全网等应经有关人员验收合格后方能使用,并应配足、配齐数量。机械应经过试运转并试吊认可后使用。安全网、安全带应按规定作模拟人体冲击试验,合格后方能使用。2.所有施工辅助结构应按施工工况进行设计检算,以保证结构有足够的强度、刚度和稳定性。并在安装完毕后,经过检查签证,方能使用。3.钢梁杆件起吊时,应确认起吊杆件的重量和重心位置,必须捆绑牢靠,吊具夹角不得大于60°,吊斜杆时应设防滑保险绳,并应拴上溜绳。4.起吊杆件的吊具与杆件棱角接触处应用胶皮垫好。5.在悬臂孔和通航孔的钢梁下面,必须挂安全网。其每侧宽度应超出钢梁两侧外端,长度应与桥墩相接。不得有漏空或空隙。安全网应拉紧,并宜与钢梁面保持较小距离,此时还应距地面、水面等有适当距离。 6.水中钢梁架设用的膺