钢桁梁拼装施工工艺工法后附图片.docx
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钢桁梁拼装施工工艺工法后附图片
钢桁梁拼装施工工艺工法
1前言
1.1工艺工法概况
随着桥梁建设技术的不断发展,大跨度桥梁正以日新月异的态势快速涌现,而钢梁桥比预应力混凝土桥有着更好的跨越能力而被广泛采用,其主要结构形式有:
钢桁梁(拱)桥、钢桁(箱)梁斜拉桥及钢桁(箱)梁悬索桥等。
1.2工艺原理
本工艺采用散拼架设钢桁梁。
利用龙门吊在岸边边跨支架上架设边跨钢梁,作为后续钢桁梁提升站,然后采用梁上运梁台车喂梁,在上弦利用吊机悬臂拼装钢梁。
根据钢梁的自重加设计活载的一半作为荷载计算的挠度作为钢梁拼装预设拱度。
2工艺工法特点
2.1可从一岸拼装到另一岸,不需要大型水上运输、吊装设备;
2.2大部分杆件(除横梁、桥面板外)可利用栈桥作为临时杆件存放场,克服了运梁台车在上弦行走、杆件捆绑试吊的难度。
2.3边跨架设时在临时墩上设置抱箍,每排栓孔下方安装施工平台,悬臂架设时使用永久检查车及增设吊机下挂平台作为施工平台,使得焊接及架梁施工不冲突;有足够的工作面。
3适用范围
适用于桥跨较大,通航要求不高,可设置跨中临时墩的钢桁梁散拼架设。
4主要引用标准
《铁路钢桥制造规范》(TB10212)
《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》(TBJ214)
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213)
《钢结构用高强度大六角头螺栓》(GB/T1228-及其他高栓规范)
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设60号)
5施工方法
本工法采用先支架拼装后悬臂拼装方法进行钢梁架设。
在岸上边跨通过临时墩柱支撑的支架法安装,并且在安装好的钢梁上拼装悬臂架梁吊机及运梁台车,为悬臂架梁做准备。
悬臂架设时通过设置跨中临时支墩对钢梁进行支撑及调整。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
钢梁拼装分支架上拼装和悬臂拼装2种情况。
拼装时杆件应该预拼检查合格,各种辅助工程施工安装到位质量合格后方能进行钢梁的架设作业。
2种情况架设杆件的工艺流程见下图1:
图1支架上拼装和悬臂拼装安装流程
全桥钢梁架设工艺流程见下图2:
图2全桥钢梁架设工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1杆件预拼工艺
为了不影响高强度螺栓的扭矩系数,保证高强度螺栓施工质量,杆件预拼时不允许用高强度螺栓作为预拼螺栓,均采用普通螺栓进行预拼。
所有杆件预拼前,杆件栓接面及拼接板必须洁净、干燥,无油污。
钢梁杆件现场预拼主要分三种情况:
栓合——拼接板、填板按设计图拼装定位,用1~2个普通螺栓栓合。
栓带——拼接板、填板退后拼装接头用1~2个普通螺栓将其带在拼装杆件上。
预拼——拼接板、填板按设计图拼装定位,高强螺栓终拧。
(横向联接系和斜桥门架即为此法)
1下弦杆件的预拼
下弦杆件预拼时,下弦杆件只栓带与下弦杆件连接的拼接板和填板。
拼接板栓带在后安装的杆件上,腹板、底板内外侧均按设计位置栓带,杆件顶板内拼接板栓带在设计位置,外拼接板退后栓带。
栓带均采用1~2个普通螺栓将其带上。
2上弦杆件的预拼
上弦杆件预拼时,上弦杆件只栓带与上弦杆件连接的拼接板和填板。
拼接板栓带在后安装的杆件上,腹板、底板内外侧均按设计位置栓带,杆件顶板内拼接板栓带在设计位置,外拼接板退后栓带。
栓带均采用1~2个普通螺栓将其带上。
上弦杆件在起吊前需要将施工脚手架预先安装。
3斜杆的预拼
工形斜杆无拼接板,一般箱型斜杆预拼时,将所有拼接板及填板按设计位置栓带,栓带均采用1~2个普通螺栓将其带上。
特别要注意的是某些杆件箱内拼接板小而多,尤其杆件与上下弦对接连接,拼接板不能提前预拼,只将其放在斜杆上口箱内,安装时直接安装。
4竖杆的预拼
竖杆与上下弦连接无拼接板,运输至工地时已将其与横联拼接板栓合上,现场毋须预拼。
5横梁的预拼
横梁预拼时,将与桥面板、横联连接的拼接板全部栓带上。
与桥面板连接的腹板、底板上拼接板退后栓带,底板下拼接板按设计位置栓带。
与横联连接的拼接板按设计位置栓带。
6横向联接系及斜桥门架的预拼
横向联接系及斜桥门架采用现场预拼整体吊装法进行安装。
横向联接系预拼杆件包括整体桁架所有杆件,除与竖杆连接杆件预拼时只将其栓带上外,其余杆件在预拼后进行线性测量符合要求后,高强度螺栓全部终拧完毕整体吊装上桥。
K撑及吊杆散拼。
斜桥门架预拼杆件包括整体桁架所有杆件,除与斜杆连接的杆件外,其余杆件在预拼后进行线性测量合格后,高强度螺栓全部终拧完毕整体吊装上桥,斜桥门架斜腿单根散拼。
6.2.2杆件安装工艺
1上下弦杆安装
1)上下弦杆采用钢丝绳四个栓点用吊耳起吊,吊耳安装在弦杆顶面接头拼接板的螺栓孔上。
栓捆后应试起吊,通过卡环来增加一侧吊绳的长度,调整杆件前后水平度。
经检查确认无问题后正式起吊。
2)拼装脚手架起吊前应挂在弦杆上,拼装接头前后各一片并应安放脚手板,接头对上后移向接头位置用于拼装。
脚手架在拱桁杆陡坡上安装时,要在弦杆顶面固定防止脚手架下滑。
3)上下弦杆一般采用水平插入法安装,当吊装的后端接头拼接板接近先装弦杆端头时,用小撬棍拨正对接端头使其插入拼接板,然后将导链滑车前端插入上拼接板预留螺栓孔,导链施力对拉,吊机随之起落,弦杆插入安装基本对位时先打入对位尖冲钉其后在栓孔群四周打入四个定位冲钉,随即补充50%栓孔数冲钉后松钩。
4)上弦杆安装时,因该节点斜杆为□形四向内外都有拼接板,弦杆按正常无法水平插入,如果按正常先架设竖杆时,上弦斜杆的箱型对接口会被提前安装的竖杆挡住,因此该类上弦大节点安装时特别注意竖杆待上弦安装完成后再安装竖杆。
2斜腹杆安装
1)斜腹杆使用单点捆绑起吊。
2)斜腹杆捆绑处的千斤绳,用卡环卡双股千斤绳作防溜绳,下端用环钩钩住斜杆腹板,防止起吊千斤绳向上滑移。
斜腹杆起吊前应在上端挂钢筋梯,方便施工人员上去拆卸卡环。
3)杆件起吊就位后对孔时,在栓孔基本重合的瞬间(相错在10mm以内)将小撬棍插入孔内拨正,然后微微起落吊钩,使杆件转动吻合其它孔眼,首先打入对点冲钉,接着打入定位冲钉和一般冲钉。
3竖杆安装
1)竖杆在上端安装吊耳,使用钢丝绳双头起吊安装。
2)竖杆起吊前应在上端挂钢筋梯,以便施工人员上去拆缷钢丝绳和吊耳。
4横梁安装
1)下弦横梁每个节点1根,在顶面安装吊耳用钢丝绳平吊安装就位;
2)杆件起吊安装对位必须四角调平,安装对点后迅速打入对点冲钉,补充剩余冲钉完全定位后,在松钩前将高强度螺栓初拧,是为了防止桥面板架设后,横梁冲钉难于退出。
如果两主桁间距稍小横梁无法放入时,可用螺旋千斤顶借助横梁将其顶开使横梁能顺利放入。
5桥面板安装
1)桥面板使用千斤绳挂在桥面板安装吊耳上起吊。
2)桥面板安装采用分块吊装,由上向下放落的方法进行安装。
3)放落至位置后先对点纵梁,打入对位冲钉和一般冲钉,再把栓带的拼接板对位,补足剩余冲钉。
桥面板安装应先纵梁后纵肋。
4)桥面板安装时,边跨每处高强螺栓施拧位置均有走道兼做施工平台,悬臂拼装时采用永久下弦检查车及增加一吊机下挂平台作施工平台。
6吊杆K撑安装
吊杆K撑各杆件采用小钩散拼安装就位。
7横向联结系安装
1)横向联结系采用整体垂直吊装,首先将上平联横撑对位上弦杆节点的连接板,用橇棍拨正插入打上尖冲钉,左右同时进行。
2)横向联结系两端与竖杆安装松钩后,用架梁吊机提吊横梁中心点将吊杆上端对位施打冲钉安装完成。
8桥门架安装
斜桥门架采用预拼整体安装,安装时使用四根不同长度钢丝绳捆绑在斜桥门架两横撑上,使斜桥门架成40度左右角,先使其与上平联横撑杆件螺栓眼孔基本对正后,用小撬棍拨正,穿入安装用高强度螺栓后慢慢松钩,使斜桥门架角度基本与斜杆齐平,然后使用电动扳手施拧将斜桥门架拉至设计位置,该安装螺栓最后在高强度螺栓安装时更换掉。
6.2.3边跨钢梁拼装
1支座的安装
提前对支座垫石的平整度、标高、锚栓孔预埋位置是否准确进行复核。
不平整度小于2mm,锚栓孔能保证支座锚栓顺利放入。
安装支座时,先将支座底座的横、纵向中线用红油漆标记出来,将支座垫石的十字中心线用墨线弹出来。
安放支座时,使支座底座横、纵向中线与支座垫石的十字中心线重合。
支座摆放好了需要临时固定支座的上摆以及滑动面。
使其不能转动与滑动。
2首节钢梁的安装
1)钢梁首节下弦杆件需要在预拼场预拼后方能进行安装。
连接节点需要高强度螺栓进行终拧。
在预拼场连接的线性对后续杆件的安装影响很大,因此必须确保拼装线性准确。
为了方便快速安全的拼装,在预拼场提前设置4个支撑台座,使得弦杆对接后线性符合要求。
弦杆拼接好后即可上桥架设。
2)架设前,提前将支座横向中心点、主桁中心点用红线标出。
起吊安装时,使得杆件中点与垫块及支座上的标识线完全重合后松钩。
3)杆件安放完毕后,即进行安装横梁,按顺序安装余下杆件。
单个节间杆件安装完毕,即可按高强度螺栓施拧工艺进行高强度螺栓施拧。
6.2.4悬臂钢梁拼装
钢梁杆件安装完毕,高栓施拧完成后,在节间上弦拼装架梁吊机。
架梁吊机通过验收合格可使用后,即可进行钢梁悬臂拼装。
悬臂拼装的难点是保证主桁杆件顺利闭合。
悬臂拼装过程分上弦大节点和上弦小节点节间两种不同的拼装方法。
拼装上弦大节点节间时,将下弦、竖杆、斜杆安装完后,即安装上弦进行主桁框架闭合。
闭合时先闭合斜杆与上弦的三角稳定结构。
由于斜杆会产生一定挠度,尤其是箱型杆件重,挠度更大,单靠架梁吊机斜杆提不起来,增加了主桁闭合的难度。
而且架梁吊机松钩后上弦又会产生挠度。
此时需要在上弦大节点处设置牛腿采用螺旋千斤顶配合架梁吊机上提斜杆和上弦使其闭合。
支座处最大斜杆由于杆件上下口四周均有高栓预留孔,此时可通过斜杆上口上部的螺栓孔,施拧高强度螺栓,通过螺栓拉力将斜杆拉正主桁闭合。
斜杆与上弦主桁闭合后,用架梁吊机提升下弦可闭合竖杆。
拼装上弦小节点时,安装完下弦后,即安装斜杆进行三角闭合。
安装斜杆先安装好上口后,松钩用吊机提升下弦,使斜杆与下弦眼孔基本对正后施打冲钉将其完全对正。
其余安装杆件均按照钢梁杆件安装工艺进行安装。
主桁框架闭合横梁、桥面板安装完毕后,按照高强度螺栓施拧工艺进行高强度螺栓的施拧。
6.2.5钢梁的调整
钢梁跨过正式支墩时需要对钢梁进行钢梁轴线横、纵向水平调整及钢梁高程调整,过跨中临时墩只进行钢梁高程调整(跨中高程调整是为了减少左右主桁的扭转趋势)。
钢梁调整采用液压千斤顶,通过在梁底与墩顶之间安装垫梁,根据各个接触面摩擦系数最小的面产生相对位移的原理进行滑移的。
调整结构从下往上布置为:
临时垫石、滑道梁、不锈钢板、MGE板、上垫梁、油顶、钢梁起顶支撑处。
滑动面为不锈钢板与MGE板接触眠。
不锈钢板与MGE板之间抹高压硅脂降低其摩擦系数,其余结构接触面垫石棉布增加其摩擦系数。
在温度变化及悬臂拼装的时候,钢梁纵向偏移很大。
3#墩为固定支座,钢梁架设至3#墩支座时,纵向调整到位后,将3#墩支座上摆与钢梁螺栓孔穿上螺栓固定。
然后将3#墩固定支座临时固定。
借助反力墩浇筑混凝土,临时固定3#墩支座。
以后可不进行纵向调整。
减少了后续施工难度。
7劳动力组织
劳动力组织见下表1:
表1钢桁梁施工劳动力组织
序号
名称
主要职责
人数
人员组成
备注
1
材料班
负责钢梁杆件尤其是小拼接板的清点整理,在钢梁预拼或钢梁拼装前将杆件的摩擦面清理干净,高强度螺栓分好类。
6
技术员2人,工人4人
一个班
2
预拼班
根据钢梁安装工艺要求,将拼接板与杆件栓合或栓带,横联、斜桥门架和拱肋平联需要预拼。
10
技术员2人,工人8人
2个班施工
3
钢梁安装班
主要负责脚手架安装、桥上钢梁杆件的安装以及墩顶钢梁的起顶调整。
20
技术员2人,工人18人
2个班施工
4
高栓施拧班
负责高强度螺栓的初拧和终拧。
22
技术员2人,工人20人
5个施拧班组
5
监控班
负责对钢梁的线性及应力进行监测知道施工。
4
技术员2人,测量工2人
6
质量组
进行高栓实验、扳手标定以及对高栓扭矩进行检查。
4
实验工程师1人,实验技术员3人
7
安全员
负责钢梁拼装安全监督管理工作。
2
2个专职安全员
注:
每个工作面总人数为68人。
8主要机具设备
钢梁拼装设备主要有吊装设备、起顶设备、高栓施工设备等。
主要设备见下表2:
表2钢桁梁施工主要机具设备
序号
名称
单位
数量
备注
1
80t龙门吊机
台
1
16m高,30m跨
2
80t龙门吊机
台
1
50m高,50m跨
3
70t全回转吊机
台
1
4
1000t液压千斤顶
台
16
正式墩竖向顶落梁
5
600t液压千斤顶
台
8
跨中墩竖向顶落梁
6
250t液压千斤顶
台
6
横向顶梁
7
滑道系统
套
16
包括工字钢垫块、MGE滑板、不锈钢板
8
轨排
套
150
双60钢轨
9
吊绳及配套卡环
个
若干
规格根据吊重确定
10
电动扳手
把
20
400~2500N.m
11
电动扳手
把
20
200~1500N.m
12
指针扳手
把
1
高栓扭矩检查用
13
硬度计
台
1
高栓试验
14
压力环
个
200
15
应变仪
台
2
16
平衡箱
台
2
17
轴力扭矩仪
套
1
0~2500N·m
18
梅花扳手、大锤、撬棍等
个
若干
9质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1钢梁主桁挠度过大、中线偏移过大。
挠度过大除增加了支座处钢梁的转角外,还使得后期道砟使用量增加既增加成本,又对结构受力不利。
9.1.2高强度螺栓超拧及欠拧。
超拧影响到高强度螺栓的寿命,有可能在以后的运营过程中高强度螺栓发生断裂,严重影响列车行车安全;欠拧影响节点的受力,大面积欠拧更影响结构的安全。
9.2保证措施
9.2.1杆件悬臂安装时冲钉施打数量不足
加强现场施工的管理,悬臂拼装尤其是主桁的安装冲钉数量除满足受力要求外必须大于50%以上,以此来保证栓孔的重合率,减少由于错孔引起的挠度。
9.2.2冲钉直径与栓孔直径不匹配
冲钉直径宜小于栓孔直径0.1~0.2mm之间。
冲钉直径过大难于打入,冲钉直径过小易引起孔隙挠度。
对此需要对杆件尤其是主桁的栓孔及冲钉进行抽样检查,确保冲钉大小符合要求。
对于使用达2个月以上的冲钉需要重新检查确保符合要求。
9.2.3钢梁杆件制造有误差
加强杆件进场的验收制度,实行验收质量签认。
除此之外,钢梁悬臂安装时,上下游主桁对称安装,尽快使结构形成闭合三角形稳定结构,悬臂端严禁偏载。
在通过正式墩及跨中临时墩时,将支撑处的垫块标高左右主桁调整到同一标高,高差不超过2mm。
同时悬臂拼装时桥面板焊接最多滞后杆件拼装2个节间。
9.2.4高强度螺栓超拧、欠拧
高强度螺栓施拧前,必须对扳手进行标定。
高栓施拧时必须安照要求做好记录。
在班后标定时发现扳手误差超过±5%时,则需要对该工班用此扳手施拧的高强度螺栓全部用指针扳手进行紧扣法检查。
欠拧的补拧,超拧的更换重新施拧。
高强度螺栓施工过程中要做好监控工作,加强对高栓施拧人员的教育,初拧完后一定要进行检查并划初拧线,终拧后通过观察初拧线螺母、螺杆、垫圈之间错位情况快速判断其是否进行终拧,这样可以避免大面积没有终拧的情况发生。
而后才对其用指针扳手进行扭矩抽查检测。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
10.1.1高空作业风险分析
1人员高空操作安全风险
2施工过程中扳手、高强螺栓栓等施工材料高处坠落伤人。
10.1.2吊装作业风险分析
1无证操作,指挥混乱,吊具未经检查确认。
2作业条件不良。
3吊装斜杆时没有防溜措施。
4高处作业下方站位不当或未采取可靠的隔离措施
10.2保证措施
10.2.1高空作业安全保证措施
1作业人员必须经安全教育,熟悉现场环境和施工安全要求,按《高空作业证》内容检查确认安全措施落实到位后,方可作业。
2作业人员必须戴安全帽,拴安全带,穿防滑鞋。
作业前要检查其符合相关安全标准,作业中应正确使用。
3搭设的脚手架、防护围栏应符合相关安全规程。
在边跨支架架梁范围内走道两侧设置的护栏,护栏立柱采用φ48×3.5mm钢管焊接在走道上,护栏高度1.2m,走道之间满挂安全网,安全网必须按照要求进行沙袋坠落实验合格方能使用。
施工作业搭设的钢筋挂梯(吊架)的扁担槽钢梁眼孔必须采用钻孔,严禁气割,挂梯采用双螺母固定在扁担梁上,挂梯脚手板采用50mm厚木板搭设,跨度不得大于2m并用铁丝捆绑牢固在钢筋挂梯上。
挂梯背向钢梁杆件外侧满挂安全防护网。
高栓施拧及检查时操作人员安全带必须按规定佩戴。
4高处作业使用的扳手、高栓等材料必须装入工具袋或者工具桶内,上下时手中不得持物。
不准空中抛接工具、材料及其他物品。
易滑动、易滚动的工具、材料堆放在吊架上时,应采取措施防止坠落。
高栓施拧完毕后工具用绳索慢慢下放。
10.2.2吊装作业安全保证措施
1吊装和指挥人员必须经过专业培训,持证上岗,非紧急意外情况下,现场专人统一指挥,信号明确。
作业前应检查周围场地的环境以及千斤绳、卡环和吊钩等设施,千斤绳及卡环要经过技术人员根据吊重进行选用,在确认正常并符合有关安全规定后,才可以开始作业。
2夜间作业现场要有足够的照明,遇暴雨、大雾及6级以上大风等恶劣气象条件,必须停止作业。
3进行单点捆绑吊装斜杆时,要用导链设置防溜绳,防溜绳一端拴在捆绑吊绳上,另一端拴在杆件底端。
4起吊物件时,起重臂回转区域内和重物下方,严禁站人,也严禁有人站在吊物上。
起重作业时,应有专人指挥信号。
信号员应由责任心强、经验丰富的装吊工担任。
信号应清晰、规范、准确。
11环保措施
11.1高强度螺栓使用的包装袋严禁乱扔形成白色污染,包装袋全部回收后统一处理。
11.2钢梁调整时防止油顶漏油形成污染。
油顶下设置封闭顶座,油顶回油时的漏油以及意外漏油可全部流在顶座内。
12应用实例
12.1工程简介
京沪高速铁路济南黄河大桥主桥为(112+3×168+112)m刚性梁柔性拱桥,刚性主梁采用带竖杆的等高度三角形桁架,桁高16.0m,桁宽30.0m,节间14.0m,柔性拱肋按圆曲线布置,矢高30.0m,矢跨140.0m。
两片主桁桁间距达30m的结构尚属首次采用。
该桥使用本工法施工完全达到了预期目标,顺利完成了施工任务。
12.2施工情况
济南黄河大桥2009年3月17日开始架梁,2009年11月30日完成钢桥主梁架设任务。
在施工过程中,项目部克服杆件供应滞后等外部因素,合理组织,加强架梁各个工序之间的衔接,创造了单月架10节间钢梁的记录,成桥后经过动载测试桥梁结构完全符合设计要求。
12.3工程结果评价
本工程施工取得了良好的经济效益和社会效益。
主梁在杆件供应滞后3个月的情况下提前2个月完成了钢梁的架设任务,济南黄河大桥作为全线控制性工程,实现了铁道部要求的2009年底京沪线全线贯通的目标。
钢梁成桥线形完全符合设计要求,主桁结构全部无扩孔闭合,施工期间无一重大安全事故。
提高了公司施工大型钢桥的水平。
12.4建设效果及施工图片
图3支架搭设时的走道图4钢梁预拼
图5支架上钢梁拼装图6支架上安装最后一节钢梁
图7钢梁起顶图8钢梁架设
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