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箱梁架设.docx
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箱梁架设
客运专线32m双线整孔箱梁运架
施工工艺及关键技术
摘要:
结合新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段运输及架设施工实例。
详细介绍原华中建机有限公司生产的900T双主梁架桥机改造为HZQ900D单主梁过隧道型架桥机,配套使用改造后的运梁车运输及架设32m大吨位预应力混凝土简支箱梁运输及架设施工工艺、关键项点控制技术。
关键词:
简支箱梁;运输架设;施工工艺
新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段中交第二航务工程局有限公司犍为制梁场承担里程范围为DK56+971~DK77+874内39座桥梁共319孔箱梁的预制、架设任务。
其中无砟轨道双线32m简支箱梁271孔,24m简支箱梁48孔。
运架梁共20.9公里(含路基及隧道)。
首架成都方向,架梁118榀,其中32m梁95榀,24m梁23榀。
次架贵阳方向,架梁201榀,其中32m梁176榀,24m梁25榀。
首架方向过隧道2座(总长832m),路基16段,合计3635m。
次架方向过隧道4座(总长1988m),路基26段,合计4002m。
32m箱梁梁体最大吊重近750t。
运架设备采用原华中建机有限公司生产的900T双主梁架桥机改造为HZQ900D单主梁过隧道型架桥机,配套使用改造后的运梁车,除能够正常架设32米、24米铁路箱梁外,在现有的路基、桥梁、隧道施工条件下,根据现有的施工设备,保证路基、桥梁、隧道原有安全状态并确保架梁安全通过隧道。
本文就箱梁运架施工工艺及关键技术进行阐述。
一、主要运架设备参数
1.1架桥机
架桥机出厂前由厂家检验,厂家技术人员到场进行拼装,架桥机安装完成后进行各项设备的调试、检测,当架桥机各设备调试运转正常,然后进行载重试验。
HZQ900D架桥机的主要技术参数
序号
项目
主要技术指标
1
额定起重能力
900t
2
可架梁型
32m、24m、20m双线等跨及变跨箱梁
3
吊梁小车升降速度
0-0.5m/min
4
起落高度
7.5m
5
横向微调速度
0-0.1m/min
6
横向微调距离
±200mm
7
吊梁小车纵移速度
0-3m/min(重载)0-5m/min(空载)
8
梁体吊装方式
四点起吊三点平衡
9
架梁方式
一跨简支架设
10
过孔方式
自行移位过孔;移位速度0-3m/min
11
架设曲线桥最小半径
0-3m/min
12
架设曲线桥最小半径
Rmin≥600m
13
操作方式
操作室操作、遥控操作
14
适应纵坡
20‰,横坡4%
15
适应工作环境温度
-20℃~50℃
16
适应风力
6级(工作状态),11级(非工作状态)
17
作业效率
2孔/8h(运距8km)
18
外形尺寸
67×17.5×13.2m(长×宽×高)
19
装机容量
300KW
20
发电机额定功率
300KW
21
整机总重
420t
1.2运梁车
运梁车的基本要求:
运梁车应能实现预制混凝土箱梁从制梁场到架桥机之间的运输。
运梁车通过路基和桥涵等结构时,不能超过其允许的承载能力。
必须保证箱梁运输过程中的正常的支承状态,保证箱梁结构安全。
满足配套架桥机的架梁方法、使用条件、技术性能、相关配合尺寸等要求。
运梁车主要技术参数表
序号
项目
参数
1
额定装载质量
900t
2
空载运行速度
10km/h
3
满载运行速度
5km/h
4
满载爬坡能力
5%
5
运梁车净重
281T
6
轴数
16轴
7
单轮载荷
18.25t
8
轮胎总数
64个
9
轴距
2100mmmm
10
跨距
4770mm
11
轮组横向间距
1150mm
12
总宽度
6600mm
13
总长度(驾驶室位于横向位置)
38125mm
14
前支承横向间距
3200mm-4800mm(可调)
15
后支承横向间距
3700mm
16
空载运梁车高度
前3300mm/后3400mm
17
空载走行状态时与地面间隙
700mm
18
重载走行状态时与地面间隙
600mm
19
最大单件尺寸
11.6m×2.2m×1.875m
20
平路900t负载走行速度
5km/h
21
平路空载走行速度
10km/h
22
蠕动速度
0~0.2km/h
二、机械设备的准备
2.1架桥机调试及试验
架桥机在梁场安装检查合格后,先进行空载试验,检查架桥机空载时的性能参数;检查个机构作业是否完好正常;通过各参数测定,检查动力、液压系统与整机性能匹配情况;检查液压系统工作有无渗漏、振动,温升是否正常;检查各仪表显示是否正确,工作指数是否正常;检查架桥机起重安全装置是否可靠,紧急停机系统是否灵敏;检查各轮组承载是否均衡;检查各部位连接是否可靠。
依据《起重机试验规范和程序》(GB5905-86)进行重载试验,检查架桥机主要钢结构的强度、刚度是否达到设计要求;检查液压系统工作是否平稳,有无渗漏、振动,温升是否正常;检查各工作系统参数是否符合有关规定;检查个部位连接是否可靠;检查架桥机起重安全装置是否可靠,紧急停机系统是否灵敏;检查吊重平衡系统是否灵敏,各吊点误差是否在技术要求范围内;检查各各轮组承载是否均衡检查劳动力组织、指挥方法、联络方式是否适应架桥机作业。
2.2运梁车装梁支座安装
2.2.1梁场装梁
移梁是用900T轮胎式提梁机将梁从梁场移到提梁机的作业范围内,将梁放在该范围内的支撑台座上。
该过程主要涉及到提梁机吊具的安装、起吊梁、大车行走、落梁、拆卸吊具以及900T轮胎式提梁机的行走。
在提梁机的吊具移到梁的正上方时,轮胎式提梁机大车停止运行,将提梁机的吊具下移,使吊具螺栓穿过梁的吊点孔,加装吊具垫片后将吊具螺母均匀紧固后,吊具提升,待吊离地面或障碍物50cm~100cm,然后提梁机开始行走,一直到行走到900T运梁车作业区域内,运梁到该区域的台座上方,900T轮胎式提梁机停止行走,然后将梁慢慢放到该台座上卸下吊具,900T轮胎式提梁机离开该区域,然后进行下孔梁的倒运。
2.2.2球形钢支座安装
箱梁支座进场后,除应检验支座包装标志与产品合格证、附件清单等相关技术资料外,还应对支座外形尺寸、外观质量和组装质量进行检验。
检验过程中,不得随意松动支座上下座板的连接板。
支座品种、类型、性能、规格、结构和涂装质量均符合设计要求和相关标准规定方可安装。
在支座安装前应检查支座连接状况是否正常,确定所需球形钢支座的型号,核对各支座应安装的方向和位置。
由于所制梁均为简支箱梁,且横桥向支座中心距均为4.4m,固定支座设于坡底,并设在线路曲线内侧。
保证预埋钢板与梁底接触面的平整度。
做到密贴、无缝隙。
将支座用上连接螺栓和梁底的预埋组件相连接;用叉车配合将球形钢支座按设计位置安装在箱梁底部,并复核跨度的尺寸情况和检查支座底的四角高度误差。
安装时先确定支座的固定端和坡度方向,并进行测量放线,校核支座预留孔的位置;清理预埋钢板。
见表2-1球形钢支座安装允许偏差和检验方法。
表2-1球形钢支座安装允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差(mm)
检验方法
1
支座板四角高差
±1
尺量
2
上下座板十字线扭转
±1
3
同一梁端两支座高差
±1
4
一孔箱梁四个支座中,一个支座不平整限值
±3
5
固定支座上下座板及中线的纵、横错动量
±1
6
活动支座的纵横错动量(按设计气温定位)后)
±3
支座安装在箱梁底板后,上支座板与梁底预埋钢板之间不得留有空隙,拧紧支座与梁体的连接螺栓。
如有空隙,应采用注浆方式填充。
图2-1支座布置
三、箱梁运输架设各工况关键技术
3.1混凝土箱梁在运输过程中必须防止受扭
由于运梁车串通组中的液压悬挂油压相等,其合力位于固定的位置,三组悬挂实现呈等腰三角形的三角支承,并且箱梁为对称截面,只要装载时保证其几何中心与运梁车中心一致,便不会发生轴向扭矩。
为了确保其几何中心与运梁车中心一致,在箱梁装车前先对箱梁的两端头及箱梁底部四块预埋钢板进行精确分中并将中点引向梁体外侧做上标记。
装车作业人员在装车落梁时用吊锤将梁体前后左右中线与运梁车对应的中点进行对吊,落梁指挥人员根据对吊情况随时指挥提梁机将箱梁缓慢移动和下落,前后左右对中偏差控制在10mm之内。
运梁注意事项,重载运梁前空车应沿线路往返两次,以适应道路情况,重载运梁起步应缓慢平稳,严禁突然加速或急刹车,运梁重载运行速度控制在3-5km/h,当运梁车接近架桥机时应减速,到位停车,得到指令后开始喂梁。
3.2混凝土箱梁的喂梁过程
运梁车在向架桥机喂梁时,梁体支承由静定的三点装换成超静定的多点,大大降低了车架主梁的弯矩,同时由于是静止的从静定转换成超静定,支承反力并没有发生变化,因此仍能保持箱梁的受力状态。
箱梁一端起吊后,吊点为一个支承点,后驼梁小车为两个支承点,仍能实现静定的三点。
根据这样的受力设计,运梁车可以很安全的将箱梁喂入架桥机。
但要真正实现梁体三点同时受力并且后驼梁小车两个支承点受力相等,必须保证运梁车与架桥机准确对中以及喂梁过程中运梁车后驼梁小车与架桥机前吊架同步走行。
喂梁注意事项,在吊梁天车起吊、纵移时要有专业技术人员监护观察吊梁天车和箱梁的运行状况,绝对禁止箱梁碰撞架桥机的任何部位,如发现异常应立即停车检查,箱梁纵移接近设计位置时应提前减速,必要时可以点动对位,禁止连续起停动作,以减轻对架桥机的纵向冲击。
3.3架桥机各种工况下工作示意图
3.3.1首孔箱梁架设步骤简要介绍
步骤一:
架桥机安装完成后,在路基上自行移位到首孔架设位前就位。
启动中支腿旋转油缸,中支腿向前旋为竖直状态,离地面1m距离。
步骤二:
启动前支腿托辊电机和后支腿走行机构电动机,确保前后走行机构同步,使架桥机沿桥面轨道前移13.45m至设计位置;
步骤三:
启动中支腿顶升油缸,使中支腿支撑于桥面上继续顶升0.15m,主梁前段抬高,前支腿吊挂轮着力于主梁吊挂轨道上,前支腿准备纵移。
步骤四:
启动前支腿吊挂电机,前支腿吊挂纵移一孔后在前墩垫石设计位置安装。
步骤五:
启中支腿顶升油缸收回,整机下落,主梁下轨道着力于前支腿托辊钢轮上,启动中支腿旋转油缸,拉动中支腿向后旋转并锁定。
步骤六:
、启动前支腿托辊和后支腿走行机构电动机,确保前、后走行机构同步,使架桥机沿桥面轨道前移19.25m至设计位置后停止,后支腿、前支腿顶升油缸升出,调整架桥机,拆除架桥机过孔用临时轨道,全面检查架桥机,准备架梁。
3.3.2标准跨架梁步骤(32米箱梁)
步骤一:
架桥机准备工作进行,提梁机吊起吊箱梁(带支座)至运梁车上,运梁车运梁就位并与架桥机对接,安装运梁车与架桥机之间的过渡轨桥。
步骤二:
运梁车前后顶升油缸支撑完成,驮梁小车驮运箱梁至后支腿下横梁上,箱梁前吊点与前吊梁小车对位,前吊梁小车将箱梁吊起。
步骤三:
前吊梁天车吊梁与驮梁小车同步配合,携梁体前移至箱梁后吊点与后吊梁小车对位(此时前驮梁小车已经运行至后支腿前方的旋转轨道上),架桥机后吊梁小车将梁吊起。
步骤四:
前、后吊梁小车同步前移梁体至墩顶垫石正上方,驮梁小车退回至运梁车,后支腿前方的旋转轨道旋转让开落梁位置,运梁车顶升油缸收回,准备返回提梁站运梁。
步骤五:
前、后吊梁小车同步落梁完毕,灌浆完毕,准备过孔。
3.3.3架桥机架设(24米箱梁)
步骤一:
桥机落梁完毕,中支腿向前旋为竖直状态,离地面0.3m距离。
步骤二:
、启动前支腿托辊减速机和后支腿走行机构电动机,确保前后走行机构同步,使架桥机沿桥面轨道前移6.204m至设计位置。
步骤三:
启动中支腿顶升油缸,使中支腿支撑于桥面;启动前支腿顶升油缸,收回油缸,使前支腿吊挂轮着力于主梁吊挂轨道上,前支腿准备纵移。
步骤四:
启动前支腿吊挂电机,前支腿吊挂纵移一孔后在前墩垫石设计位置安装。
步骤五:
启中支腿顶升油缸收回,整机下落,主梁下轨道着力于前支腿托辊钢轮上,启动中支腿旋转油缸,拉动中支腿向后旋转并锁定。
步骤六:
启动前支腿托辊和后支腿走行机构电动机,确保前、后走行机构同步,使架桥机沿桥面轨道前移19.496m至设计位置后停止,后支腿、前支腿顶升油缸升出,调整架桥机,拆除架桥机过孔用临时轨道,全面检查架桥机,准备架梁。
3.3.4架桥机架设24米箱梁步骤
步骤一:
运梁车驮24米箱梁就位,与架桥机对接,安装运梁车与架桥机之间的过渡轨桥。
(步骤同于32米箱梁)
步骤二:
运梁车前后顶升油缸支撑完成,驮梁小车驮运箱梁至后支腿下横梁上,箱梁前吊点与前吊梁小车对位,前吊梁小车将预制梁吊起,前驮梁小车行走至旋转轨道。
步骤三:
前起吊天车吊梁与驮梁小车同步配合,携梁体前移至箱梁后吊点与后吊梁小车对位(此时前驮梁小车已经运行至后支腿前方的旋转轨道上),架桥机后吊梁小车将梁吊起。
步骤四:
前、后吊梁小车同步前移梁体至墩顶垫石正上方。
步骤五:
驮梁小车退回至运梁车,后支腿前方的旋转轨道旋转让开落梁位置,运梁车顶升油缸收回,准备返回梁场继续运梁。
步骤六:
前、后吊梁小车同步落梁完毕,灌浆完毕,准备过孔。
3.3.5架桥机过路基步骤
架桥机过路基步骤与在箱梁上过孔步骤相同,需要将轨道调直,对准中心线行进。
3.3.6架桥机过隧道步骤
步骤一:
架桥机末孔架设完毕,检查桥机各机构,准备过孔。
步骤二:
运梁车在3.3m高位运行至桥机下方,桥机托运支架利用顶升油缸下落和托梁小车固定。
中支腿折转支撑于桥面。
步骤三:
前支腿油缸收回300mm,依靠吊挂轮向后移动13.5m至中支腿附件,顶升油缸支撑前支腿于桥面上。
拆除后支腿下横梁与立柱间连接螺栓,后支腿油缸收回20mm,折转后支腿。
中支腿油缸收回300mm,后托运支架和前支腿支撑主梁。
步骤四:
运小车和前支腿同步配合,向后移动18m后停止,中支腿支撑与地面,拆除中支腿内导柱和下部螺栓连接,内导柱收回100mm。
步骤五:
托运小车和前支腿同步配合,向后移动10m后停止,中支腿油缸伸出支撑于运梁车设计位置。
前支腿油缸收回,转换为驮运支架支撑受力。
步骤六:
前支腿依靠吊挂移动至后支腿位置附近,并折转至过隧道状态。
架桥机利用托运支架和中支腿整体下落2.5m,运梁车悬挂下落0.2m,转换为低位过隧道状态,准备通过隧道。
步骤七:
运梁车驮运架桥机穿过隧道,前支腿中心与桥墩垫石设计位置重合时停止,前支腿向下旋转.伸缩导柱伸出支撑在桥墩垫石上。
落下后支腿下横梁,下横梁油缸支撑于路基上。
步骤八:
解辅助支腿伸缩导柱与运梁车连接螺栓,中支腿收回100mm,准备纵移。
步骤九:
整机在驮梁小车和前支腿的配合下前移9.78m停止,中支腿内导柱和下部螺栓连接,并支撑于路基上。
步骤十:
前支腿油缸收回,前支腿吊挂纵移32.7m后停止,支撑在前方桥墩垫石顶面,中支腿油缸收回,转换为后托架和前支腿支撑。
步骤十一:
整机依靠驮梁小车和前支腿托辊轮纵移20m后停止。
以桥机整机出隧道为准。
步骤十二:
整机顶升2.6米。
步骤十三:
折转后支腿,后支腿下横梁依靠自身动力前行对位,安装后支腿。
步骤十四:
运梁车回梁场驮梁,准备架梁。
3.3.7落梁就位
当吊梁小车走行到箱梁落梁位置时开始同步平稳落梁,落梁速度通过变频电机控制在0.5m/min。
落梁过程要有专业技术人员监视架桥机上卷扬机、制动器的工作状况,下落梁体不得碰撞架桥机前支腿和已架设箱梁。
下落梁体保持相对水平,必要时进行单边落梁调整,离墩台垫石表面500mm左右时梁体停止下落,开始安装支座锚栓。
安装完成后继续落梁到离垫石表面250mm处,按照垫石上的支座十字线与梁端和梁侧的支座中心线进行箱梁纵横向精确对位。
对位完成后4台落梁千斤顶开始顶升工作,直到梁体受力全部由千斤顶承受后停止。
(图3-1落梁示意图)
图3-1落梁示意图
通过千斤顶调整梁体支点标高,同时应保证每支点反力与四个支点反力的平均值相差不超过±5%,支承垫石顶面与支座底面间隙应控制在20~30mm。
完成落梁箱梁就位后的标准要求应符合表2的规定。
箱梁就位允许偏差
序号
项目
允许偏差mm(mm)
1
梁体中线与线路设计中心线偏差
±2
2
固定支座处支撑里程与设计里程纵向偏差
±15
3
同一梁端两支座高差
±1
4
相邻墩处梁底面高程偏差
±2
5
梁端面不垂直度
≤1/1000梁高
3.3.8支座灌浆
采用重力灌浆法向支座与垫石间隙处灌注砂浆,使支座锚固螺栓孔和支座与垫石间隙充满无收缩高强C50砂浆。
注浆应从支座中心部位向四周进行,直至灌浆材料全部灌满为止。
(图3-2支座灌浆示意图)
图3-2支座灌浆示意图
灌浆用的模板与垫石顶面应采取可靠措施,防止在重力灌浆时发生漏浆。
在没有可靠保温措施,灌浆材料保温性能未进行试验验证时,严禁在负温度条件下进行灌浆施工。
完成注浆2h后,试验室对砂浆试块进行压力测试,压力达到20mpa以上时即可拆除模板,拧紧下支座板地脚螺栓,拆除支座上下盖板临时连接角钢(螺栓),安装支座围板。
拆除千斤顶的同时,松掉支座固定螺栓,让支座完全承受活载。
对支座及螺栓出现的锈蚀、脱漆应做除锈、涂漆处理,然后安装支座围板。
此时架桥机可以过孔进行下一孔箱梁的架设。
四、结语
中交第二航务工程局有限公司犍为制梁场首次采用HZQ900D单主梁过隧道型架桥机及配套使用改造后的运梁车运用此项运架施工工艺技术顺利的完成了首架方向189榀箱梁架设,架梁质量均达到了相关标准的要求。
此项运架施工工艺技术不仅为犍为梁场后续的箱梁运输和架设工作奠定了坚实基础,同时也给同类工程提供了有益参考。
五、参考文献
TB10752-2010 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准
TZ213-2005客运专线铁路桥涵工程施工技术指南
合武客运专线大吨位箱梁提运架施工方法-《期刊论文》铁道建筑-2008
客运专线箱梁预制与架设的关键技术探讨《交通科技》-2006
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