城市高架立交钢箱梁架设施工工法 工法编号：RJGF(闽)-27-2010

1城市高架立交钢箱梁架设施工工法工法编号：RJGF（闽）-27-2010完成单位：福建省工业设备安装有限公司主要完成人：陈助冬颜志强林丁未黄尚敏1前言随着近年来经济的快速发展，机动车保有量的快速增长，交通需求激增，部分路段交通设施设置不合理，原有的城市道路已不能满足人们出行的要求。为了破解交通难题，缓解城市的交通拥堵，方便市民出行，拓展城市发展空间，厦门市仙岳路西段进行高架改造。主线桥梁上部结构均采用35m、36m、40m、45m、55m共5种跨度的全焊等高度连续钢箱梁，其截面为单箱多室扁平流线型，钢箱梁高为2m，顶面全宽为25m，梁底宽度13.5m，两侧悬臂长度为5.75m，悬臂梁采用焊接钢板梁结构，下翼缘按流线型变化，桥面板与底板相对平行，桥面采用正交异性板结构。钢箱梁沿桥梁纵向分为若干节段，在工厂制造，节段长度由工厂根据道路运输条件、吊装能力、施工场地布置等条件确定，分为横断梁块、主梁块、托梁块，其中最大尺寸为6500×30000×2000mm，最大吨位110t。由于施工工期紧，高架桥工程建设牵涉到沿线居民、企事业单位众多，本工程采用“321”公路钢桥贝雷片拼装成桁架支架作为临时支架，采用大吨位的履带吊车拼装架设方案，确保证城市高架改造过程中不会因为扩建的过程而影响路面车辆正常通行，取得了良好的社会和经济效益。并采用该方法先后完成了吕厝路口立交、华荣路口高架、同集路东安桥等工程的施工，针对以上工程进行总结，形成了本工法。2工法特点2.0.1采用“321”公路钢桥贝雷片拼装成桁架支架的临时支架，与传统的满堂架或钢管支架相比，克服了施工时间长，受力不均等缺点，具有快速拆装，稳定性好，构件可以互换，可多次重复使用，高度可调节，便于运输的特点。2.0.2大吨位履带吊车吊装架设方法与汽车式吊车相比，具有操作灵活，钢箱梁一次到位，架设速度快，人工效高，施工安全，质量可靠的优点。2.0.3本工法与满堂支架法相比减少施工工期40%。费用减少20%。3适用范围2适用于上部结构采用钢箱梁城市高架立交、跨线桥工程施工。4工艺原理钢箱梁根据道路运输条件、吊装能力、施工场地布置等条件确定采用分节段架设吊装方案。利用“321”公路钢桥贝雷片拼装成桁架支架作为临时支架，支承钢箱梁并作为拼接调整作业平台。按照分段情况设置先用电脑模拟放样支架位置，通过图纸标高要求及现场测量确定支架的搭设数据，在现场采用全站仪实际放样，搭设临时支架。用吊车将钢箱梁吊装至临时支架上，支架顶设置钢砂箱支座（或者钢墩），人工调整对位按设定的间距调准线形，先主梁段吊装调整再托梁吊装调整。保证相邻两梁段焊缝的间隙并用临时定位装置连接固定，然后施焊梁段环焊缝。环缝焊接完工（无损检测合格）后，再拼焊T形肋嵌补件及预留焊缝，最后焊接其它焊缝。焊后对焊接成整体的梁段进行整体修磨、矫正。最后拆除临时支架，完成体系转换，并拆除贝雷支架。其中贝雷片由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上下弦杆端头有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。贝雷架由四片贝雷片通过角撑结合成框体，后将框体与底板销接构成一稳定的整体，贝雷框架可通过一样接头拼接成不同高度的贝雷架。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备测量放线临时支架搭设贝雷支架拼装砂浆堆制作支架安装安放砂箱钢梁运输钢梁架设架墩顶横断块调整架设主梁块架设托梁线形及标高调整钢梁焊接调整对接焊缝主焊缝焊接嵌补段焊接托梁焊接无损检测拆除砂箱拆除支架图5.1施工工艺流程35.2操作要点5.2.1施工准备1项目开始前，完成项目部组建、人员调整、资源调谴、并于开工前确保实施就绪。2组织施工人员对施工现场的周边环境、大型构件运行线路进行再勘察。对桥梁及弯道的通过能力进行可行性研究，以保证运输作业能顺利进行。3向交通运输管理部门办理超限运输许可证，向交警部门办理交通管及运输引导开路手续。4会同业主、监理、下部结构施工单位，并对桥梁的桥墩及支座进行测量复核。5针对钢梁分段对运输拖板、临时托架进行改装加工制作。6协同制造厂技术人员拟定吊装点，必要时应加工相应的吊具。5.2.2临时支架的设计1支撑点设计：为保证梁段的稳定，贝雷架一般放置于梁段四角，且必须放置于梁段的隔板或边腹板下方，若由于地理条件所限无法置于上述位置，则梁段被支撑点须做加强，防止底板受力变形。2支架组拼方式：临时支架采用“321”公路钢桥贝雷片拼装成方柱式桥墩作为临时支架。方柱式桥墩是用角撑将直立的4片贝雷片连接成边长为1.9m的方柱（详见图5.2.2）。每一方柱底端设置4个础板，每个础板与直立贝雷片用销子相连。桥脚下部采用δ=30mm钢板作为基础，础板与钢板焊接，使方柱成一整体。方柱上架设下顶梁，构成一个1.9m×1.9m的平台，并在平台的上面架上双榀400工字钢作为上顶梁。贝雷片础板角撑下顶梁上顶梁底板图5.2.2-1临时支架示意图4拼装方柱式贝雷支架的构件主要由贝雷片、角撑、底板、下顶梁、上顶梁组成。1）贝雷片主要由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。弦杆由两根10号槽钢（背靠背）组合而成，竖杆由8号工字钢制成，材料均为16Mn。具体尺寸见下图所示。图5.2.2-2贝雷片示意图2）角撑角撑是用来联系四片贝雷片使之成为一个主柱的构件，其本身系钢板焊接而成。安装时用弦杆螺栓穿孔过贝雷片的弦杆螺孔，用它把两片贝雷片连成一个直角。每一片单片贝雷片使和两个角撑，即每一个方柱每一层8个角撑。δ1=10δ1=10δ1=10图5.2.2-3角撑示意图3）础板础板的作用是将贝雷支架传来的压力较为均匀地传给底板。础板由一块底板和直立的母爪组成，用销子与贝雷片连接。础板用普通钢焊接而成，可以扩大基础受力面与底板进行焊接。5δ2=20δ1=35母爪支撑底板图5.2.2-4础板示意图4）下顶梁下顶梁每一方柱两根，用以将上部结构传来的压力分配给两片直立的贝雷片。下顶梁用20号工字钢制作，在其下缘焊有两个凸耳，与直立贝雷片用销子连接。工字钢图5.2.2-5下顶梁示意图5）底板采用30mm厚钢板做成，作为贝雷架基础，增大贝雷架与地面的受力面积，减小地面所受压强。6）上顶梁采用#40号H型钢制成，用于增大贝雷架与梁段的接触面积，增加梁段的稳定性，防止下顶梁变形。6型钢图5.2.2-6上顶梁示意图3支架受力计算：方柱式贝雷支架，稳定性好，拼装方便，通过《装配式公路钢桥多用途使用手册》每一方柱的承载力可达1000～1500KN，按跨厦门鹰厦铁路跨线桥最大梁段为例，梁段重96.3t吊装采用四点支撑方式，则每座贝雷框架受力为96.3tX9.8/4=235.9KN1000KN，满足使用要求。若不计稳定折减，只要地基强度行可，拼接高度可达20-30m，此次拼接高度不高于15m，完全能满足施工高度的要求。4为了满足不同标高的要求，可通过变更贝雷片层数或不同尺寸贝雷片来实现。为此，还需特制部分高度为2.5m、1.5m规格的贝雷片。1.5m规格的贝雷片可以将贝雷片横放，故不需特制，这样可节约材料减少成本。在组合支柱时选配到一定高度，不足的高度可采用枕木垫高柱基础，或在柱顶垫型钢调节。5按照桥梁的线型图复测实际桥底面与基础的标高，根据实际标高选择不同的贝雷片组合，在3m，2.5m，1.5m的不同组合构成还不能满足的情况下，不足的高度可采用枕木垫高柱基础，或在柱顶垫型钢调节。5.2.3临时支架的施工1按照分段图纸及支架设计图放线，放样出每个支架的实际位置。2临时基础的施工由于城市道路桥梁的改扩建基本上是在原有的路面进行改造，因此，临时支架的基础承载力可以不必进行考虙。考虑到部分路面有坑洼或坡度，为了增大临时支架底板与地面的接触面，减小集中负载，保证临时支架的垂直度，基础采用C15干拌砂浆进行抄平，砂浆厚度一般不超过10cm。3吊装贝雷支架。1）如贝雷支架高度较低，可整体运输至施工现场后整体吊装。。2）如贝雷支架高度大于运输车运输能力，可进行分体运输再于施工现场组合吊装。组合图如图5.2.3-1。组合时由吊车将上部框架吊至下部框架上方，公母槽对位后打入销子，并在销子上装上防脱卡后即完成组装。贝雷支架可多层组合。7图5.2.3-1组合图4吊装上顶梁，并对顶梁与贝雷支架进行固定。5临时支架架设标高要求临时支架上顶梁吊装完毕后，采用水准仪或全站仪测量上顶梁标高，临时支架标高应低于钢箱梁底板约300mm～500mm。由于钢箱梁吊装完后需采用千斤顶进行调整，且钢箱梁安装时有预拱度，卸载后会有一定的下绕。为方便钢箱梁调整及临时支架拆卸，临时支架上顶梁与钢箱梁底板间预留300mm～500mm间隙以便放置千斤顶及砂箱。6安装砂箱（图5.2.3-2）为了保证钢箱梁的临时支架顺利拆卸和钢箱梁的稳定性，临时支承支架上安装砂箱支座，每片梁每端设置2个支座，承载力满足1200KN。砂箱放置于上顶梁后与上顶梁点焊做临时固定。8上顶梁40#钢钢箱梁砂箱千斤顶~500砂箱图5.2.3-2砂箱安装图7砂箱安置完成后，根据每个支座点标高进行复测砂箱，砂箱的高度比实际标高略高10mm。8为了保证钢箱梁架设过程中的稳定性，临时支架必须采用斜拉撑进行加固，主要采用10号槽钢，对相临的两个支架采用螺栓进行加固。5.2.4吊装机具选择1按照钢箱梁设计结构尺寸、重量要求，以及现场环境和工期计划要求，选择能满足吊装要求的吊车。2根据钢箱梁重量选择符合吊装要求的钢丝绳及主卸扣。1）钢丝绳选用：通过此次鹰厦铁路吊装为例，按照最大梁段计算，最大梁段重量为96.3吨，即G=96.3X9.8X1000=943740N，拟单边选用双股钢丝绳，共8股钢丝绳，单边长11m，角度如图5.2.4，α=26°30°，取角度系数C=1.03图5.2.4角度图则S=(G/n)×C=(943740/8)×1.03=121506.5N求所需钢丝绳破断力。取安全系数k=6Pn=Sk=121506.5×6=729039N钢丝绳抗拉强度取σ=2000N/mm29则直径d=)3.0/(Pn=34.8mm圆整到标准规范，选用6×37+1，直径为φ36.5mm，抗拉强度为2000N/mm2钢丝绳。2）卸扣选用：4个吊点对称分布于梁块重心位置，各吊点卸扣受力为N’=N/4=24.075T，现选用可负载35T卸扣可满足使用要求。3若选用的为履带吊车，吊车的进出场道路强度至少应满足吊车空载下行走要求，纵坡不超过5%；吊装场地根据所需吊装梁位设置，并应进行清理和加固，其强度要满足吊车重载下履带压强要求。5.2.5钢梁运输1钢箱梁进场前，由制造厂及安装单位组织相关的工程技术人员检查验收。主要检查钢箱梁的焊接质量、几何尺寸、拼装口尺寸、吊点位置，并逐项记录，与制造厂家办理交接验收手续，作好记录。技术人员根据接口的尺寸误差、施工技术规范要求，制定钢箱梁的施工方案。2根据钢梁的重量及外形尺寸，钢梁运输采用150t轴线平板运输车及普通平板车，主梁的运输由于构件尺寸、重量均为超限物体，故采用轴线平板车，托梁采用普通平板车。3根据事前制定的吊车摆位，为保证吊装的迅速安全，装车时应注意编号、拼接头方向。由专人指挥、协调、调度、检查确认，按吊装作业计划送至指定的位置。4运输时间的安排：为不影响城市交通，运输车应在10点以后再进入市区，而后进入吊装现场。进入吊装现场的车辆应视吊装情况，依序进入，以免造成施工地段路面交通堵塞。5由于运输的部件为超宽超长部件，因此应上报交警部门审批，必要时必须进行分段的道路临时封闭。6梁块装上运输车辆后，应根据梁块的外型特征，重心点，合理选择捆扎点，在确认捆扎牢固后，才能起运。7运行过程中，车辆应保持匀速行进，时速控制在30km/h。由于梁块超长、超宽，宜选择转弯半径大的线路行驶，同时运输车辆的前后应有引路车和监护车随行（最好能取得当地交通主管部门的监护）。为避免交通堵塞拟选择夜间车流量较少的时段运行，以保证运输工作顺利进行。8为保证施工现场交通状况最大限度地畅通，吊装时间拟选择在夜间作业，梁块运到现场后，应按吊装顺序摆放在封闭区域内。9运输车到达指定位置后，车辆周围应摆放水马和