中桥跨铁路T梁吊装专项施工方案.docx
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中桥跨铁路T梁吊装专项施工方案
峰福铁路中桥跨铁路T梁吊装专项施工方案
一、工程概述
武夷山大红袍山庄专用通道工程位于武夷山市城区南部,为大红袍山庄专用进出通道。
该工程起点与省道S303平交,起点桩号为K0+014.995,终点与大红袍山庄外环路平面交叉,终点桩号为K1+331.168,路线长1346.163m。
主要构造物包含跨宁武高速大桥、跨峰福铁路中桥。
二、梁片架设
大红袍山庄专用通道在K0+560~K0+670处设置梁场,梁场计划生产30mT梁55片,其中跨峰福铁路中桥T梁15片(跨铁路吊装T型梁5片),跨宁武高速主线桥T梁40片。
梁场设置台座12个,现已预制T梁2片,每片中梁重68.6T,边梁重73T。
跨铁路吊装5片T型梁主要存放在梁场台座上,跨铁路梁吊装施工需向南昌铁路局申请“天窗修”时间。
计划每天架设跨铁路T梁一片,每片梁封锁时间为半小时,采用龙门吊吊装,运梁炮车运输,双导梁架桥机架设,运输距离约100m。
三、架桥机验算
(1)、架桥机结构及工作原理
导梁由3排单层贝雷片、支撑架、贝雷销、撑架螺栓、加强弦杆、弦杆螺栓等组成。
导梁下部安装有6台导梁台车,其中2台为可转位主动平车,2台为前部主动平车,2台为尾部被动平车。
两导梁上部铺设有枕木、钢轨。
两导梁钢轨上放置有4台横梁纵移平车,每两台横梁纵移平车之间由天车连接,天车横梁上铺设有钢轨,供天车横向行走。
横梁纵移平车是单轨主动平车,每组横梁的两台纵移平车由电气线路控制实现纵向行走。
两组横梁可以单独使用,也可以联机使用。
天车由行走机构和提升机构两部分组成,提升机构实现吊装,行走机构实现横向位移。
(2)、架桥机的拼装
1、工地准备工作
枕木:
①前部平车横移用枕木:
由于峰福铁路中桥第一跨曲率较大,处于超高段上,架桥机行走到桥墩边缘很难把边梁放到位置,为了解决这个问题,我们设计了由2个18cm的4米长的工字钢,用10mm厚的铁板焊接成一个护轨,这样护轨就可以伸出桥墩外,前部平车也可以行走到桥墩处面。
为了保证安全,护轨伸出桥墩只有20cm,这样一来保证了安全又可以顺利的架设边梁。
②导梁平车用枕木:
导梁平车用枕木由厂家设计的钢枕来代替,用螺栓固定在贝雷片上。
③中部平车横移用枕木。
④架桥机移跨用枕木:
架桥机在移跨时危险性很大,中部平车二轨道面一定要在一个平面上,这样架桥机在移跨时才有平稳。
如果二轨道面有高差,架桥机在移跨时就向低的一边倾斜,高差过大有可能发生倾斜。
⑤尾部平车行走用枕木(被动行走):
尾部平车行走用枕木与中部平车向对应。
⑥架桥机移跨时用圆木:
一跨与一跨之间需要用圆木,在圆木上放1m×15cm×15cm的枕木,在枕木上放2cm×150cm×250cm的铁板,供架桥机移跨用。
1、主要结构及参数
①天车
天车由机架、提升机构及行走机构三部分组成。
机架是槽钢和钢板的焊接件,安装提升机构和行走机构。
表一天车提升机构和行走机构的主要参数
提升机构
行走机构
最大起重
50t
小车运行速度
5.9m/min
提升速度
0.85m/min
电动机
3Kw-8P
电动机
11Kw-8P
制动器型号
TJ2-200
减速器
JZQ400
减速器型号
JZQ350
总传动比
100
轨距
1505mm
制动器
TJ2-300
跑轮直径
φ400mm
滑轮组倍率
14
钢轨
P50
表二JM5卷扬机安全系数确定
额定拉力
50KN
钢丝绳抗拉强度
钢丝绳直径
φ21.5mm
破断力总和
152KN
安全系数
N=5
②横梁纵移平车(单轨道):
四台横梁纵移平车均由机架及行走部分组成,机架是用钢板与槽钢的焊接件,行走部分包括跑轮、电动机、减速器、齿轮副,由电动机带动减速器,通过齿轮副带动上跑轮运转。
表三横梁纵移平车主要技术参数
承载重量
25t
跑轮直径
φ400
减速器型号
JZQ350
制动器型号
TJ2-200
电动机
4Kw-6P
运行速度
7.6m/min
前后轮轴距离
1600mm
钢轨
P50
③导梁平车:
由4台单轨主动平车及2台被动平车组成。
表四导梁平车主要技术参数
名称
参数
前部主动平车
(单轨)
中部导梁动平车(单轨)
尾部导梁平车
(单轨)
承载t
25
350
25
跑轮直径mm
402
460
400
行走速度m/min
7.6
7.6
/
减速器型号
BWD-59
JZQ350
/
制动器型号
TJ2-200
TJ2-200
/
电动机
2.2Kw-6P
5.5Kw-6P
/
前后轮轮距
700
700
700
轨距mm
/
/
/
钢轨
P43
P43
P43
④拼装
架桥机的拼装场地大小为长60米,宽8米。
三排贝雷片拼装在一起为一个导梁架。
先把贝雷片伸出0#桥台外1.5米,为了品装好导梁架之后,在伸出的部分安装前部行走平车。
贝雷片之间用贝雷销进行连接,每一节之间用支撑架进行连接,加强弦杆之间用贝雷销连接,用弦杆螺栓把加强弦与贝雷片连接在一起。
在导梁的下面也有支撑架,用支撑架螺栓连接在加强弦杆上面。
导梁用枕木的垛子上进行拼装,为了拼装垛子不易过高。
导梁在拼装时要与泉州台垂直,二个导梁中心之间的距离为4.9m,为以后移跨和安装行走平车做准备。
二个导梁拼装完成后,用50t千斤顶把导梁顶起来,顶到导梁下面的空间能方便的安装中部平车和尾部平车为好。
在导梁前面用支撑架螺栓安装12孔支撑架,然后安装前部平车。
在距前部平车31.5m处安装中部平车,在距中部平车18m处安装尾部平车。
平车安装后,在导梁上面安装钢枕与钢轨,在地面上把横梁纵移平车安装好,用吊车把横梁纵移平车吊到钢轨上,然后用吊车再把天车吊到横梁纵移平车的轨道上。
铺设中部平车于尾部平车行走轨道,用千斤顶和枕木垛子相互配合把中部平车和尾部平车放到轨道。
然后开始布线,布完线开始试车,先试横梁纵移平车,看平车行走是否平稳,轮子是否有啃轨现象。
二台车联机行走是否方向一致,行走速度是否相同,刹车机构是否灵活。
如果有故障立刻进行处理。
用同样的方法对天车进行试车。
试完车后,用卷扬机把吊钩安装好。
(3)、架桥机安全稳定性计算
由于架桥机工作状态时,存在两种危险截面的情况:
一种为移跨时存在的危险截面;另一种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面,故此须分别对其进行稳定性验算和受力分析。
1、主体结构验算参数取值
①贝雷片导梁自重(包括枕木及轨道):
0.1879t/m(单排加强贝雷)
②横梁纵移平车:
16t/台
③天车:
4.5t/台
④验算荷载(30mT梁):
100t
⑤起重安全系数:
1.05
⑥运行安全系数:
1.15
⑦结构倾覆稳定安全系数:
≥1.5
⑧基本假定:
主梁现场拼装时重心最大偏差:
0.1m
架桥机纵向移动时吊装钢丝绳倾角:
β±20
2、总体布置说明
架桥机主要由导梁、天车横梁、横梁支腿、开车、前部平车总成、中部平车总成、尾部平车总成等组成,导梁采用贝雷片拼装式,动力部分全部采用电动操作。
①导梁中心距:
4.9m
②导梁全长:
54m,前支点至中支点的距离为33.5m
③架桥机导梁截面:
1.7m×1.3m
④架桥机导梁底部由前部平车总成、中部平成总成、尾部平车总成。
⑤吊装系统由2套天车横梁总成和4台横梁纵移平车组成。
⑥吊装系统采用:
2台天车。
3、结构验算
(1)施工状态分析:
状态一:
架桥机完成拼装或一孔T梁吊装后,前移至支点位置时,悬臂最长,处于最不利情况,需验算的主要内容:
①抗倾覆稳定性验算;
②支撑反力的验算;
③贝雷片内力验算;
④悬臂挠度验算;
状态二:
架桥机吊装时,前部天车位于跨中时的验算,验算内容为:
①跨中挠度验算;
②支点反力的验算;
③天车横梁验算;
④贝雷片内力验算;
(2)基本验算:
①状态一:
架桥机拼装完成或装完一孔T梁后,前移至最大悬臂时为最不利状态,需验算的主要内容:
a抗倾覆稳定性的验算;
b悬臂时刚度的验算;
c支架点反力的验算;
d主桁架内力的计算;
施工中的荷载情况:
a主桁架重:
q1=11.275KN/m(六排单片加强贝雷片、含振木、钢轨)(其中:
贝雷片=2700KN/m,贝雷销30N/套,支撑架螺栓=6.9N/套,加强弦杆=800N/根,弦杆螺栓=20N/个,钢枕=1000N/m,钢轨=380N/m)
b套天车横梁总成(包括横梁、天车、横梁纵移平车等)自重:
p3=11t
c前部平车总成自重:
p2=3.5t
d尾部平车总成自重(含尾部边接架):
p4=3t
施工中计算:
A抗倾覆稳定性的验算(见计算模式图)
由于移跨时架桥机前端悬臂,此时为了生产安全,移跨之前应对架桥机尾部适当配重,设计过程中以25t计算:
取B点为研究对象,去掉支座A,以支点反力RB代替(由里矩平衡方程)注:
配重天车位于A点横梁上
P2×33.5m+RA×16m+q1L12/2=q1L22/2+(2P3+250KN)×16m
(其中L1=33.5m,L2=20.5m)
RA=149.4KN,RB=964.45KN
因为RA远大于零,故是安全的。
倾覆里矩:
M1=1/2×q1×33.52+p2×33.5=7499.18KN.M
平衡力矩:
M2=1/2×q1×20.52+(2p3×150KN)×16+p4×16=10359.2KN.M
即:
M2≥M1,因此,平衡力矩大于倾覆力矩,满足规范要求。
B支点反力大计算:
当架桥机导梁最前端冲跨到下一片盖梁时,悬悬臂最长,中支点受力最大,这里按连续梁计算各支点反力,具体结果如下:
RA=49.4KN,RB=964.45KN。
C主桁架内力计算
贝雷桁架各构件允许荷载如下:
三排单层加强贝雷桁允许弯矩:
4809.4KN.M
三排单层加强贝雷桁允许剪力:
689.9KN
销子双剪状态允许剪力:
55t
a主桁架弯矩验算:
中支点处断面所受弯矩最大:
fmax=f1+f2
f1=-p2×33.53/(3EI)=-35KN×33.53m3/(3EI)
f2=-q1×33.54/(8EI)=-11.275KN/m×33.54m4/(8EI)
所以:
fmax=f1+f2=-p2×33.53/(3EI)-q1×33.54/(8EI)
=-35KN×33.53m3/(3×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8)-11.275KN/m×
33.54m4/(8×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8)=-0.608m
此时由于贝雷片自身装配,产生架桥机前端下沉0.2m,故架桥机头部总下沉挠量为0.808m。
M中=7499.18KN.m
由于贝雷片和加强弦杆共同受力,所以有:
允许弯曲M允许=4809.4×2=9618.8KN.m>M中=7499.18KN.m
即贝雷片抗弯强度满足施工要求。
b销子抗剪验算:
销子所受剪力为Q=96.445t/2=48.22t<Q允许=55t,满足施工要求。
c贝雷桁架抗剪验算:
贝雷桁架所受剪力为Q=964.45KN/2=482.225KN<Q允许=698.9KN,满足施工要求。
D悬臂端挠度的验算:
a弹性挠度计算:
前部平成总成产生挠度:
f1=p2×33.53/(3EI)=35KN×33.53m3/(3×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8)=0.12m
主桁架自重(含钢枕、钢轨)产生挠度:
f2=q1×33.54/(8EI)=11.275×33.54/(8×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8)=0.488m
所以弹性挠度f弹=f1+f2=0.12+0.488=0.608m=60.8cm
b非弹性挠度计算:
销子与销孔间隙为1mm,考虑到材料使用时间较长,以及贝雷片的变形,实际取2mm来计算非弹性挠度。
F非=∑δ+∑300×SINNO=2×11+0.3+0.6+0.9+1.2+1.5+1.8+2.1+2.4+2.7+3+3.3=41.8cm
即悬臂挠度:
f=F非+f弹=60.8+41.8=102.6cm
悬臂端翘起高度取125cm为一合理值,能够满足架桥机的前移就位。
E鼻梁的强度验算:
可能导致鼻梁破坏的工作状态有两种:
a鼻梁悬臂且架桥机继续前移状态
此状态时,鼻梁与主桁接头处为最不利截面,此处弯矩WA为鼻梁自重及前移牵引力(牵引力取得3.5t)所产生弯矩之和。
WA=15.75×348.975+35×33.5=6668KN.m<W允许=9618.8KN.m
b鼻梁搭上前支点且架桥机继续前移状态
此状态时,最大弯矩由前支点反力产生,前支点反力按简支梁收受力取值(偏于安全)
R前=191.9875×33.5-15.75×348.975=1403KN.m
(注:
鼻梁与主桁接头处工件按与贝雷片弦杆等强度设计)
②状态二
架桥机吊装梁段前移,前天车至跨中时为又一不利状态,验算内容:
a天车横梁受力验算
b支点反力验算
c主桁内力验算
d跨中挠度的验算
A、施工中的荷载情况
a、主桁梁重:
q1=11.275KN/m(六排贝雷)
b、1套天车横梁总成(包括横梁、天车、横梁纵移平车等)自重
P3=11t(天车自重P5=4.5t)
c、梁重:
P4=80t
B、施工中荷载组合分析
此状态中风荷载对结构本身作用不大,所以这里不考虑风荷载的影响。
C、施工验算
a、天车横梁受力验算
当荷载作用于横梁跨中时,弯矩最大:
荷载P=P4/4+P5/2=80/4+4.5/2=22.25t(横梁支腿斜撑能承受一部分力)
横梁及轨道自重q=0.184t/m,则横梁最大弯矩
M横梁=Pmax×2.45+q×5.542/8=22×2.45+0.184×5.542/8=47.6t.m
横梁其组合截面抗弯模量(B=320,H=400,b=296,h=368)
W=BH3-bh3/6H=2.8,则横梁最大截面应力:
δ=170Mpa<235Mpa,故横梁满足施工要求。
b、支点反力的计算
当前天车运行到架桥机导梁前端跨中时,中支点弯矩最大,这里按连续梁计算各支点反力,具体结果如下:
RA=62.5t,RB=78.8t,RC=41.6t
D、主桁内力验算
a、销子抗剪验算
同样,销子所受剪力q=78.8/2=39.4t<q允许=55t,满足施工要求。
b、主桁弯矩验算
当前天车运行至跨中处断面所受弯矩最大
M中=41.6×16.75+1.1275×16.752/2=854.97t.m<480.94×2,
小于在状态一中主桁承受弯矩。
即贝雷片抗弯强度满足施工要求。
c、跨中挠度的验算
此状态中跨中挠度最大,作用力为天车吊梁时产生的集中荷载与主梁自重,以及鼻梁产生的弯矩。
P=61t,q=1.1275t/m。
M鼻梁=577.5KN.m
所以跨中挠度:
f=61×33.53/48EI+1.1275×5×33.54/384EI-57.75×33.53/4EI=3.23cm<L/400=8.375cm
即跨中挠度未超过规范允许值,满足施工要求。
③状态三
架桥机吊梁就位时的验算,验算内容:
前部横梁强度及稳定性验算
当前天车运行至前部平车总成0.5m处时,前部横梁受力为最大。
A支点为处于零空状态。
由于此时支座A支点处于零空状态,B前端又多一个支座C,根据平衡条件求支点反力RC、RB。
计算简图如下:
取支座C点为研究对象,由力矩平衡得:
3×(16+33.5)+1.1275×542/2+9100+11×2)×30/2=RB×33.5
RC+RB=1.1275×54+(100+11/2)+3
由此得:
RC=77.76t,RB=108.13t,M中=630.65KN/m
由于六排单层加强贝雷片允许弯矩M允许=9618.8KN/m,从而:
M中<M允许,所以是安全的。
求前段跨中E点挠度:
fE=(RC×X3/6-q×X4/24-C×X)/(EI)
(其中X=16m,q=11.275KN/m,RC=777.6KN,E=210×109N/m2,
I=1732303.2×10-8m2,C=11879KN/m2)
故fE=0.105m
校正前部横梁:
RC=77.76t,横梁自重0.164t/m。
则横梁最大弯矩为:
M横梁=P×0.7+0.164×6.32/8=28t.m(横梁支腿斜撑能承受一部分力)。
横梁其组合截面抗弯模量(B=400,H=400,b=380,h=380)
W=BH3-bh3/6H=2.1,则横梁最大截面应力:
δ=133.5Mpa<235Mpa,故前部横梁能满足施工要求。
通过以上各方面的分析计算,此架桥机在任何状态下都能够安全的进行使用。
四、架桥机安全使用注意事项:
架桥机日常使用事项如下:
(1)操作司机必须得到指挥信号后才能进行操作。
操作员在每一个动作前必须鸣铃或报警。
对紧急听机信号,不论任何人发出,都应立即执行。
(2)操作司机应注意力集中,不得与其他人员闲谈或做其他事情。
(3)指挥人员动作要准确到位,口令要清晰响亮。
(4)不准非司机操作架桥机。
(5)每次开机前应空载试运行,发现无异常才可正式工作。
(6)严禁人员乘坐或利用起重机升降。
(7)起重量应严格按规定不超过50吨,整机不超过100吨。
(8)工作中休息或下班时,不得将起吊重物悬挂在空中,总电源要关闭。
(9)司机应注意起重物件的绑扎是否牢靠和合理,如有不牢靠和不合理的情况,要重新绑扎。
不允许斜拉和斜吊。
(10)起重机在工作中不允许任何人员上下爬梯,不允许在工作中检查和和调整机件。
(11)工作之前,应对制动器、吊钩、钢丝绳和安全装置进行检查,发现性能不正常,应及时检查原因并在操作前排除。
(12)对配电箱、控制柜和电动机做好防潮腐蚀工作,保持其清洁干燥。
(13)对多种电器设备进行定期检查,发现故障要及时排除,以保证安全用电。
(14)各连接处螺栓连接牢靠,不得有任何松动或脱落现象。
(15)制动器要灵活可靠,保证轴承、齿轮组减速器要润滑良好。
(16)任何人进入架桥机工作场地时,都要戴安全帽。
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