50m等截面简支T梁架设技术解析.docx
- 文档编号:6945528
- 上传时间:2023-01-13
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:34.18KB
50m等截面简支T梁架设技术解析.docx
《50m等截面简支T梁架设技术解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《50m等截面简支T梁架设技术解析.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
50m等截面简支T梁架设技术解析
50米等截面简支T梁架设技术
中铁十三局集团第四工程有限公司
1、工程概况
同(江)三(亚)国道主干线哈(尔滨)双(城)高速公路B2合同段黎明火车站公铁分离式立交桥位于哈尔滨市东南郊,大桥全长688.5m,桥面宽28m,桥梁上部结构为上行线:
2×40m+2×50m+3×40m+50m+2×40m+5×50m,下行线:
2×40m+12×50m预应力混凝土简支T梁。
桥梁基础为Φ2.5m大直径钻孔灌注桩,下部结构为Φ1.8m圆柱式墩身,肋板式桥台。
50m预应力混凝土T梁梁高2.6m,最大梁重137.48t,全桥共120片50mT梁;40mT梁梁高2.3m,最大梁重95.13t,全桥共54片40mT梁。
该大桥设计在半径5500m的曲线上,墩身高12—23m,第3孔跨越黎明火车站4条站线,第6孔跨越铁路专用线一条,第9孔跨越马家沟河,施工条件十分复杂。
综合该桥情况,我们自行开发研制了穿巷式斜拉塔索全方位架桥机。
本桥在设计与施工上开创了黑龙江省公路桥梁史上五个第一:
第一次跨越多条铁路车站站线;第一次采用Φ2.5m大直径钻孔桩;第一次采用50m等截面预应力混凝土简支T梁,目前国内大跨度(>50m)桥梁多为现场浇筑,整孔预制架设50m跨度桥梁在国内为例不多,在我省属首次;50mT梁最大吊重137.48t,吊装架设如此大吨位的梁体在我省首次采用、国内少有;第一次由施工单位自主开发研制出50mT梁全自动架桥机。
为我省建桥技术开辟了更加广阔的前景。
该桥由中铁十三局集团第四工程有限公司承建,于1999年7月26日开工建设,2001年8月20日竣工,总投资4442.547万元。
2、设计开发背景
2.1为何选择架桥机架梁
黎明站公铁分离式立交桥主跨为50m的大跨度简支梁,该桥第3孔跨越黎明火车站4条站线,第6孔跨越铁路专用线一条,第9孔跨越马家沟河。
施工现场地势起伏很大、沟壑纵横,大桥永久用地范围内布满了铁路站线和各种构筑物。
如果采用现浇法施工,就必须封闭铁路站线,更何况设计要求的是预制梁;如果采用跨墩龙门吊架梁,那么除了要封闭铁路站线外,还要在铁路站线内和沟壑纵横的地面上铺设龙门吊走行线路基,土方量很大,同时还要修建两道跨越马家沟河的施工便桥,这三项费用非常大。
综合该桥的地形地势、地面构筑物以及施工成本等情况,我们最后选择了架桥机架梁的施工方案。
2.2为何要自行设计、加工制造架桥机
我公司有足够的技术力量和专业技工;
有可利用的制式材料;
能确保施工质量和工期;
能降低施工成本、节约资金(见2.3之比较);
为了培植自主知识产权、锻炼技术人才和施工队伍、拓展施工领域;
50米等截面简支T梁架设技术国内罕见,我省首次,通过研发,可提高企业知名度、增强企业实力,其社会效益显著。
2.3自行设计制造架桥机与购买制式架桥机的经济效益比较
2.3.1自行设计加工费
设计费:
4万元
构件加工费:
36万元
机具购置费:
20万元
构件费用:
20万元
合计:
80万元
2.3.2购买制式架桥机费用
整机价格:
220万元
运输费:
8万元
合计:
228万元
故节约费用228-80=148万元
3、穿巷式斜拉塔索全方位架桥机的结构型式、技术性能及特点
3.1结构型式
本架桥机由双层运用导梁、中塔及拉线、前支腿、后支腿、行走结构、起重结构、电器控制、平衡框八大部分组成(见附图)。
双导梁用六四式军用梁标准三角和标准端构件组成,双层双片一组,共四片,总长96米;
中塔用六五式军用墩立柱组成,净高14米,两根互联成门式,立在横梁两端。
拉线用万能杆件角钢,两根一组共四组,每组净长28米,上端与中塔柱连接,下端与导梁跨中连接;
前支腿用[8B槽钢焊接成格构形式,分成两节,拆除一节即可支在桥台胸墙上。
两柱各支一导梁前端,两柱相连成门形,下端安装横向行走轮组;
后支腿由横梁、平衡梁、后轮组、转向盘组成,全部用工字钢和钢板焊成,横梁与平衡梁间通过转向盘连接,以实现纵移横移功能;
行走机构由驱动轮和驱动电机组成,驱动轮布置占行走轮数的二分之一或三分之一,驱动电机即带电机的摆线针轮减速机;
起重机构由卷扬机、滑轮组、上扁担、下扁担、钢丝绳、千斤绳等组成,为保证T梁安装的安全,梁端设有吊梁孔,千斤绳由吊梁孔穿下,与上下扁担形成封闭,在一台卷扬机、滑轮组、钢丝绳发生破坏性故障时,另一台即可保证梁体安全;
电器控制由供电电缆、配电柜、控制盘等组成;
平衡框是用角钢焊制成的桁架结构,安装在拉线下端双导梁外侧,用以平衡双导梁的不稳定,并起连接两双导梁的作用。
3.2技术性能
主要技术性能数据见下表:
架桥机主要技术数据表
项目
主副钩
吊重
施工跨度
整机行走速度
主钩提升速度
动力容量
整机自重
机体长度(m)
机体宽度
机体高度
最大纵坡
最小半径
主跨段
悬臂配重段
全长
数据
140t
50m
6m/min
0.8m/min
60kw
136t
52
44
96
4m
7.5m
3.5%
500m
3.3产品特点
由于该架桥机主梁采用军用梁拼装,具有以下特点:
结构设计采用通用电力控制设计,使升降、前后行走、左右移动等操作集中在控制盘上,全部工序实现远距离自动控制,操作方便,作业简单;
所有行走设备都是小功率低速运行,行走平稳,安全可靠;
具有轻便性和灵活性。
便于拆装和运输,可跟据跨度的大小变化使用,具有一定的通用性。
边梁亦可采用架桥机直接就位,实现了三维全自动架桥机的设计;
具有安全可靠性。
经过改进后,架设边梁不需要人工移梁,杜绝了人工移梁时的危险,提高了施工安全保障;
施工速度快。
在架设边梁时不用人工移梁,提高了机械利用率,加快了架梁速度。
最快架设速度为每天六片梁;
经济效益良好。
在架梁过程中,边梁不需人工移梁,可节约30%~50%的人工,降低施工费用,取得良好的经济效益;
具有广泛的推广性。
由于架桥机主梁采用军用梁拼装,降低了架桥机的固定成本,利于推广发展。
4、架桥机的设计
4.1设计参数选择
a.主梁杆件全部采用六四式加强型军用梁,主梁自重7kN/m,六四式军用梁允许弯距单层单片为150t.m,双层双片为300t.m;
b.A3钢允许应力在结构设计时为1700kg/cm2,起重构件设计时为1000kg/cm2;
c.起重机采用5t慢速卷扬机,卷扬机绳速9~11m/min,钢丝绳直径为22mm,滑轮组为50t五轮;
d.行走驱动配1.1kw或2.2kw摆线针轮减速机,最大驱动力1.5t,减速机转速1420转/分,减速比1:
70,小轮16齿,大轮半径50cm,齿数88个。
e.架梁时主梁安全储备系数1.3,起重钢丝绳安全储备系数4.3。
4.2设计图纸
见附图。
4.3架桥机设计说明书
4.3.1设计原理
在桥梁跨越江河、公路、铁路、沟壑等桥下条件不利时,预制梁的架设则必须使用架桥机。
架桥机可以在桥面上,连续作业不受桥下环境影响。
本机是以双导梁联合架桥机为原型,利用军用梁的抗弯模量大、自重小、组拼方便的特点,将六四式军用梁拼组成双层单片大于一跨半长度的双导梁。
利用杠杆平衡原理,在架桥机后部用梁片配重,中部用前移台车托起,使前端悬空,悬臂前移过孔。
整机架梁时布置成两点简支式,后部悬空,受力明确,计算简单。
横向布置成双导梁中高度窄幅穿巷式,配以前后整机横移驱动系统,前部横移轨道布置在桥墩上,后部横移布置在桥面上,横移走行时以后部为刚性支点,前部为柔性支点。
在横向行走时对轨距要求不高,行走顺畅。
架设边梁时采用单片导梁上的液压千斤顶吊进行单片吊梁,直接横移滑移就位,减少梁横向滑移;架设其它梁时用天车吊梁直接横移就位,实现梁片的三维移动。
架桥机天车主钩升降选用5吨慢速卷扬机,为了增大起重量、提高耐久性和安全性,自行设计制造了滚动轴承滑轮组。
整机全部行走驱动用体积小、重量轻、安装方便且配有制动电机的摆线针轮减速机,传动选用开式齿轮,驱动、制动可靠。
4.3.2设计计算
4.3.2.1设计规范与参考资料
a.GB3811-83《起重机设计规范》;
b.GB17-88《钢结构设计规范》;
c.《机械零件设计手册》冶金工业出版社主编蔡春源;
d.《六四式铁路军用梁手册》(增订板);
e.《起重机设计手册》机械工业出版社。
4.3.2.2主梁的设计计算
架桥机主梁最不利受力有两种情况,一种是在架梁时梁的一端运至架桥机主梁跨中时;另一种是架桥机悬臂前移时。
设计计算时需综合考虑以下山东省点:
a.荷载计算分为自重荷载、起重荷载、风荷载,计算方法依设计规范规定;
b.位移计算分为弹性位移和非弹性位移;
c.强度、稳定计算是以制式器材使用手册中提供的容许内力,对最不利荷载组合下的强度、稳定验算即可。
架桥机增加斜拉后,在架梁过程中主跨军用梁的弦杆最大拉力将会比未加斜拉前小,所以架梁时主梁仍能满足要求,不需要重新进行检算。
5、桥架机使用说明书
5.1加工
加工严格按设计图纸进行,机械加工在工厂,构件加工在工地,保证加工制造质量是组装成功的关键。
5.2组装
组装是在汽车吊的配合下进行的。
组装顺序为:
前后支腿双导梁中塔拉线吊梁台车电器控制其他部分
a.选择好拼装场地,先将军用梁两片或四片拼装成一组;
b.将中间走行部分和横梁用枕木固定牢固;
c.在军用梁拼装节点位置搭设枕木垛,顶面与横梁顶面同高;
d.拼装军用梁桁架并安装前支腿;
e.安装军用梁上短枕木和钢轨,枕木与军用梁连接用铁线绑接或用U型螺栓连接;
f.拼装中间支腿处的门架及斜拉杆;
g.安装吊梁天车;
h.安装液压支腿及吊梁系统;
i.安装电器控制系统
j.拆除军用梁下垫枕木垛。
5.3试运行
架桥机属于大型起重设备,组装后必须进行试运行方可正式使用。
试运行时要严格检查各部位受力变形情况,并用仪器观测主梁挠度与计算相比较,发现超值应查明原因。
如有条件应以设计荷载1.25倍确定试运行荷载。
试运行时应尽量模拟实际使用时的各种不利状态。
试运行后应全面检查、调整和紧定。
本架桥机在组装后试运行的实测数据见下表:
试运行实测数据表
项目
悬臂前端挠度
吊梁跨中挠度
数据
实测
计算
实测
计算
23cm
24.5cm
13cm
13.5cm
5.4作业
架桥机作业时分运梁、架梁、焊接、移动架桥机四个主要工序:
运梁是将自行式运梁车沿轨道将梁送至架桥机腹内。
为使运梁车能够通过小半径曲线和防止T梁倾倒,运梁车上设有转向盘和支撑,可使运梁车通过曲线半径小至180m、两轨高差达200mm的不平轨道。
架梁是在架桥机中部用前台车将梁前端抬起,然后前移,当前后运梁台车靠紧时,用架桥机后台车将梁后端吊起,前移至桥孔,平移架桥机至梁位,落梁就位后返回。
焊接是按设计要求将梁体焊接连接稳定,使架桥机可以前移通过。
移动架桥机是在已焊接加固的梁面上铺设纵移轨道,整平垫实。
使用千斤顶将架桥机中部顶起,把后横移轮组转到纵移轨道上,放下千斤顶。
用后吊梁台车在架桥机后端对运梁车上的梁前端进行起吊,使架桥机前端悬空。
开动后轮组驱动使架桥机前移一孔,在桥墩上铺设前横移轨道,在梁面上铺设后横移轨道,放松后吊梁台车。
使用千斤顶将架桥机中部顶起,把后横移轮组转到横移轨道上,放下千斤顶。
完成前移工序,进入架梁状态。
5.5操作说明
a.用起重设备将边梁吊到运梁台车上,用运梁台车将梁运送到架桥机腹内;
b.梁的前端台车走至架桥机尾部,用吊梁天车的吊钩吊梁对架桥机进行配重,使架桥机前端悬起;
c.开动架桥机和运梁台车的走行电机,使其同步向前一跨移动;
d.将前支腿落到盖梁上,解下天车的吊钩。
用中间支腿后部的液压千斤顶将中间支腿支起,将中间钢枕及枕梁垫到中间走行轮下,并将走行轮由纵向走行转为横向走行;
e.用运梁台车将梁前端运至中支腿跟部,用吊梁天车将梁的前端吊起;
f.开动天车和运梁台车走行电机,使其同步向前移动,当吊梁天车走行至跨中停止,用第二台吊梁天车吊起梁的后端,将梁运至架设梁跨;
g.梁运至架设梁跨后,将梁落至离盖梁顶只有15~20cm,开动架桥机横移第二片梁的位置后放上;
h.松开吊钩,将架桥机反向移动,使军用梁桁架正位于梁上空;用单片军用梁上的液压顶将梁吊起,开动架桥机横移,使边梁一次就位;
i.稳固好边梁后,移回架桥机,吊运中梁到架设梁跨,横移一次就位;
j.加完成一孔后,将梁的横隔板焊接完成后,再向下一孔移动架桥机。
5.6拆除
拆除时按与组装相反的顺序进行。
由于是高空作业,拆除时要特别注意人员、设备、构件的安全。
5.7使用注意事项
a.架桥机向前移动时,注意运梁台车与架桥机走行的同步,并在天车轮后设置铁楔,防止天后向后滑移;
b.架桥机完成前移停放时,注意架桥机停放位置一定要准确,以避免在架设边梁时,由于液压千斤顶不能前后移动而引起边梁就位困难,甚至偏位;
c.铺设横向走行钢轨时,注意前后两走行钢轨的平行;
d.用液压千斤顶支起架桥机,向中部走行轮下垫钢枕梁时,注意将军用梁用倒链与梁拉接在一起,防止因架桥机后部支撑过高导致整体向前倾覆失稳;
e.在架桥机运行过程中,经常对钢丝绳的断丝和螺栓进行检查,对机械设备进行检修,防止在架梁过程中出现故障或安全事故
6、主要材料表
架桥机材料数量表
序号
材料名称
单位
数量
重量(kg)
备注
1
军用梁加强三角
片
80
21690
2
标准端构架
片
8
3296
3
斜弦杆
根
8
1112
4
撑杆
根
8
1096
5
钢销
只
310
620
6
撑杆钢销
只
16
244
7
枕木
根
272
3400
每根长60到70厘米
8
43kg钢轨
m
180
7740
9
道钉
个
600
10
I36b型钢
m
40
2624
11
[10型钢
m
130
1300
12
20mm厚钢板
m2
40.75
6398
含走行台车
13
10mm厚钢板
m2
11.304
887
含走行台车
14
∠75×8
m
60
542
15
∠75×5
m
60
360
16
Φ20mmU型螺栓
只
96
17
主动轮
套
10
18
丛动轮
套
10
19
Φ80mm传力轴销
个
8
20
M20螺栓
只
80
21
50吨滑轮组
套
8
22
钢丝绳
m
300
23
高压油管
m
200
7、主要机械设备表
架桥机主要机械数量表
项目
材料名称
单位
数量
备注
1
5吨慢速卷扬机
台
4
2
2.2kw减速电机
套
8
3
运梁台车
台
2
含八个走行轮和二台1.1kw减速电机及二台2.2kw减速电机
4
高压油泵(24MPa)
台
1
5
油泵电机(5.5kw)
台
1
6
60吨液压千斤顶
台
2
7
100吨液压千斤顶
台
4
8、劳动力组织
根据架梁的作业程序将施工人员分成运梁、架梁、焊接三个作业班组,一个指挥组,共配备31人。
劳动力组织见下表:
架梁作业劳动力组织表
组别
职务
人数
分工
运梁组
运梁
3
操纵运梁车
架梁组
架桥机司机
起重工
测量工
2
14
1
操纵架桥机
吊梁、架梁、移架桥机
测量、划线
焊接组
电焊工
5
焊接、加固
指挥组
现场指挥
技术负责
电工
修理工
安全员
1
1
1
2
1
组织施工
指导施工
用电管理维护
设备管理维护
安全检查
9、使用效果
自行设计制造的50m斜拉式全方位架桥机架设一片T梁最快40分钟一循环,二个工作日完成12一孔片梁,仅用100天的时间就将该桥120片重137.48t的50mT梁和54片重95.13t的40mT梁安全顺利架设安装完成。
整个架梁过程中经跟踪检查,未发现任何异常情况,整机及各部件均达到设计要求。
架梁过程中运梁、架梁、移动架桥机安全平稳,操作简捷方便。
只用五天时间,整机全部拆除完毕,进入封存保管状态。
架梁过程中未对结构混凝土产生任何损害,桥下紧张繁忙的黎明火车站运输有条不紊、安然无恙。
整个桥梁最后顺利通过验收,其中上部工程质量评定合格率100%,优良率99%,整桥质量评定为优良。
曾获中铁十三局和中国铁道建筑总公司优质工程,2001年度被黑龙江省质量管理协会评为“全省用户满意建筑工程”荣誉称号。
10、社会效益
大桥施工过程中,省交通厅、省公路勘测设计院、东北林业大学工程监理中心的领导、专家曾多次光临指导,一些兄弟单位、省内外同行也多次派员参观学习。
大家都为我们自行设计制造的50m斜拉式全方位架桥机的结构设计和技术性能赞不绝口。
50m大跨度简支T梁的预制和架设成功,为黎明站分离式立交特大桥及整个哈双高速公路的如期竣工通车奠定了坚实的基础,以我单位自行设计开发的50m斜拉式全方位架桥机为代表的五项技术开创了黑龙江省公路建桥史上的五个第一,填补了我省公路桥梁施工领域的多项空白。
黎明站分离式立交特大桥就象一个艺术家的“杰作”,在黑龙江省建桥史上,写下了光辉的一页,其社会效益显著。
11、经济效益
自行设计制造的架桥机可节约成本费140万元,运输费8万元,共计节约费用148万元,占施工总成本的3.33%,其经济效益非常可观。
12、结束语
掌握大型施工结构和机械设备的设计制造技术,具备新技术、新设备的研究开发能力,是现代化施工企业应具备的基本素质和客观要求,在目前国际建筑市场竞争日趋激烈的今天显得越来越重要。
50m斜拉式全方位架桥机的成功研制和运用,为我们培植自主的知识产权、提高企业应对高新技术的科技攻关能力开辟了美好的前景,同时让我们积累了丰富的基础设计资料、实验数据和宝贵的设计施工经验,使一批专业科技人才得到锻炼,提高了企业的综合实力,拓展了施工领域,创造了良好的社会声誉。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 50 截面 架设 技术 解析