跨既有连续梁转体施工技术总结.doc
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1、跨既有线连续梁转体施工技术总结(中铁二局宝兰客专甘肃段项目经理部 刘天宙)1工程概况1.1 设计概况称沟驿特大桥在DK962+011DK962+167处上跨既有陇海铁路,上部结构为(40+56+40)m预应力混凝土连续梁,下部结构为圆端形桥墩,钻孔桩基础。既有陇海铁路为I级双线电气化铁路,宝兰客运专线与既有陇海铁路线夹角为85。为保证既有线运营安全,减少施工过程中既有线运营干扰和加快施工进度,连续梁采用转体施工,即在21号、22号墩处平行于既有陇海铁路挂篮浇筑悬灌段施工,待施工至最大悬臂状态后,结合既有线运营,施工要点及天气等因素,择机实施转体施工。将梁体及桥墩逆时针旋转85,转体到位后再进行
2、合拢段施工。1.2平面、里面位置概况连续梁主跨跨越陇海铁路双线长度13.3米,宝兰铁路梁底距离陇海铁路轨面10.53m,距接触网线顶面2.735m。其中21号墩承台边距陇海铁路防护网最小距离为10.3m,22号墩承台距陇海铁路防护网最小距离为17.71m。1.3转体结构概况称沟驿特大桥主桥采用平转法施工,转体结构由下转盘、球铰、上转盘和转体牵引系统组成。其中,转动球铰是转动体系的核心,在转体过程中支撑转体重量,是整个平衡转体的支撑中心,为转体施工的关键结构。称沟驿特大桥主桥球铰竖向承载力为4500t,平面直径为270cm,它由上下球铰、球铰间聚四氟乙烯滑片、固定上下球铰的27cm钢销、下球铰钢
3、骨架组成。2设备配置转体时主要设备表序号名称与规格单位数量备注1QKDT(BP)-2-20 主控台台22ZLD100千斤顶台51台备用3ZTB15/2液压泵站台2 4YDC240Q千斤顶台2预紧钢绞线用5 YCW100B千斤顶台4助推用6ZB4-500泵台4助推用7电缆线(平方)米508电缆线(平方)米809液压油51010控制电缆米15011行程开关组件套12对讲机台1013高压油管米600其他机械设备配置表序号机械名称规格型号额定功率(KW)或吨位或容量数量(台)1混凝土拌合楼12插入式捣固棒203砼搅拌运输车8m364吊车25T15空压机20KW26锯木机27刨木机28卷扬机3吨39切筋
4、机HQJ101.5KW210弯曲机111钢筋调直机TQ4-145.5KW212对焊机LP-100100KW213电焊机3000型1014高压水泵DAZ-100675KW515装载机ZL50116洒水车EQ1141G7013转体系统的安装3.1下转盘施工3.1.1下转盘第一次混凝土浇筑为保证下球绞及滑道的安装质量下转盘混凝土分两次施工。第一次混凝土浇筑至下球绞及滑道骨架底部即可。3.1.2下球绞的安装安装要求:下球铰中心,顺桥向误差不大于1mm,横桥向误差不大于1.5mm;球面顶部边缘各点的高程不大于1mm。下球铰采用25T吊车吊装就位,就位后将其连接到骨架上,带上螺母,对其进行对中和调平。用全
5、站仪采用坐标放样法,进行定位控制。水平调整使用精密水准仪粗平、精平。具体做法是:现将球绞中心确定及粗平后,将下球绞钢骨架与下转盘预留钢筋焊接牢固,防止精平时整个下球绞钢骨架移位,在球铰圆周上取8个点进行观测对比,使其周围顶面各点相对误差不大于1mm,球铰调整校平由调节螺母实现。采取“边测边调,先松后紧,对角抄平,步步紧跟”的原则和方法来操作,直至达到规范的要求,将调整螺栓固定。球绞安装如图3-1所示。图3-1 安装下球绞3.1.3滑道的安装安装要求: 3m长度内平整度不大于1mm;径向对称高差不大于环形滑道直径的1/5000。滑道钢板厚度20mm、宽度900mm。加工时按8等分加工,现场安装拼
6、装成整体。环形滑道设置在钢撑脚的下方,利用调整螺栓调整固定。为保持转体结构平稳,撑脚转体时在滑道内顺畅滑动,要求环道、球铰支架定位牢固,角钢顶面平整、水平,相对高差小于5mm,环道钢板由螺母调整调平,顶面高程误差控制在0.5mm。环道钢材表面加工平整,加工完毕后,做好防腐、防锈工作,特别在安装到位后做好防尘、防腐、防锈措施。滑道顶面设置排气孔,在混凝土浇筑过程中对不密实的位置采用注浆填充的方法保证其密实。滑道安装如图3-2所示。连接钢板图3-2 安装滑道由于滑道由八块骨架组合而成,每块之间要进行焊接。滑道钢板出厂时就留有用于三角形坡口,如直接焊接容易造成焊缝处冷却后下凹,每块滑道中间又上凸,造
7、成成型后的滑道顶面不平整,无法由螺母调整调平。焊接前将两道滑道钢板上下用钢板焊接在一起,缓慢焊接,减小变形。焊接完成后取掉连接钢板。施工完下承台第二次混凝土后,再进行不锈钢板焊接。不锈钢板焊接在滑道骨架顶部20mm厚普通钢板时采用不锈钢焊条。不锈钢板在厂家加工时已预留2排塞焊的小孔,将不锈钢板平铺钢板上后,将不锈钢焊条将塞焊小孔焊满,高出不锈钢板部分用打磨机打磨光滑。并在不锈钢板外侧边缘将不锈钢板于底部钢板焊接密实。为防止在施工梁体时损坏四氟板,不锈钢板上暂时不放置四氟板,等转体施工时再在撑脚与滑道间塞填四氟板。3.1.4下转盘第二次混凝土浇筑在加工转盘及滑道钢板时就充分考虑到混凝土施工时的密
8、实性问题,在下转盘上留有振捣孔和排气孔。安装过程中采用高精度水准仪进行全过程测量控制,并在盘下及滑道下部混凝土浇注前后进行监测。转盘盘面用多层塑料布进行封闭,在形成对盘面保护的同时,更有利于浇筑完毕后对盘面的清理。在盘下混凝土浇筑到接近下盘、滑道底面约20时,首先将已经浇筑的混凝土充分振捣密实后上层混凝土采用单方面向整体推进浇筑,浇筑层厚控制在50左右,即让混凝土将盘面充分掩埋,一次浇满盘下混凝土。利用下转盘球铰上设置的混凝土排气孔分块单独浇筑各肋板区,在水平方向振捣的同时,采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下,混凝土的浇筑顺序由中心向四周进行,捣固密实,现场观察混凝土不产生下沉,而周围排气孔充
9、分有混凝土冒出。人员在搭设好的工作平台上作业,避免操作过程对其产生扰动。下球铰面混凝土灌注前,埋设测试混凝土应力的元件,以便混凝土应力测试。为防止下球绞盘底和滑道底部出现空洞,混凝土采用微膨胀混凝土。混凝土浇筑完后及时检查下球绞盘底和滑道底部是否出现空洞。如果出现空洞,可采用风镐沿盘身外侧凿除空洞混凝土,用高压注浆机压注孔道压浆剂,以保证盘底及滑道底部混凝土密实。3.2支撑系统3.2.1撑脚施工安装要求:安装撑脚时确保撑脚与下滑道的间隙为10mm。上转盘共设直径1320mm的8组撑脚,撑脚内灌注C45纤维混凝土,对称分布于纵轴线的两侧。撑脚内灌注C45纤维混凝土,为减少撑脚与环形滑道的摩擦,撑
10、脚底部焊接20mm厚的不锈钢板,不锈钢板磨光度不下于6.3级。在下转盘混凝土浇筑完成上球铰安装就位时即安装撑脚。为了加强钢管与承台混凝土之间的连接,在撑脚预埋段分别设置4个80mm孔洞。为确保上部结构施工时转盘、球铰结构不发生移动,用钢楔将钢混凝土撑脚与环道之间塞死。3.2.2沙箱施工为保证上部梁体的稳定,施工时在上、下转盘之间设置8组沙箱承受上部荷载,沙箱内用标准砂填充。沙箱上部支撑选用钢管,沙箱根部设置卸砂孔。沙箱在转体前拆除,使上部荷载集中于球铰之上,形成转动体系。沙箱内用砂选用干燥细砂,采用M24mm螺栓封闭,脱架时拧去螺栓,让砂流出即可,或者用高压水枪冲击。沙箱均匀布置在撑脚之间,设
11、8组,每组2个。安装沙箱前将沙箱做预压,以消除因砂在沙箱内不密实受压产生的变形。沙箱采用千斤顶进行反向张拉预压,预压后的沙箱高度控制在比上下转盘之间1.0m的间距高出0.01m。沙箱安装后做好防水措施,防止水流入沙箱内冻胀砂箱,墩身及梁部混凝土施工后沙箱解冻下沉,沙箱失去支撑作用,造成整个重量全部落入撑脚和球绞处。沙箱结构及预压如图3-3所示。图3-3 沙箱结构图及沙箱预压3.2.2临时固结在上下转盘中间对称设置4个临时固结型钢,型钢采用工40C工字钢,工字钢上部埋入上转盘1m,下部与预埋至下转盘的钢板螺栓连接。保证上下转盘纵向、横向临时锁定,确保上转盘连续梁在施工过程中不发生滑移。3.3上转
12、盘施工3.3.1上球绞安装安装上球铰前,应注意保护好球铰。将上球铰凸球面涂抹黄后,用防水塑料布将整个上球铰严密包起来,放置在厚木块上。使用时,将上球铰吊起,去除防水塑料布,用纱布将凸球面擦拭干净,检查凸球面上有无生锈,如有,可用酸洗或布轮抛光方法清除,清理时穿鞋套进行施工,防止二次污染。下球绞的清理如图3-4所示。图3-4 球铰表面清理中心销轴放到套管中(预先放入黄油四氟粉),调整垂直度与间隙。中心销轴安装后,多次转动销轴,促使套管内的黄油四氟粉均匀分布在销轴中(转动次数以套管内黄油四氟粉均匀冒出顶面为准)。在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板,用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间
13、的间隙,使黄油面略高出四氟滑板面。球绞面抹黄油如图3-5所示。 图3-5 球铰面涂抹黄油四氟乙烯滑片安装时,按照事先编好的编号与下球铰上的编号对号入座,然后涂黄油四氟乙烯粉,(黄油四氟乙烯粉重量配比为,黄油:四氟乙烯粉=120:1),编号向下,白色部位朝上,相邻滑片间和滑片上面涂满黄油四氟乙烯粉。涂抹完黄油聚四氟乙烯粉后,严禁杂物掉入球铰内,并安装上球铰。将上球铰吊装到位,套进中心销轴内。微调上球铰位置,使之水平并与下球铰外圈间隙垂直。中心钢销轴定位后,吊装上球铰,吊装上球铰前,将锅形上球铰底面用抹布擦洗干净,均匀涂抹少量黄油,然后进行吊装。上球绞安装后,人工转动上球绞使球面的黄油四氟乙烯粉均
14、匀分布,内部无空气。转至黄油四氟乙烯粉均匀的挤出盘面为止。人工转动上转盘如图3-6所示。图3-6 人工转动上转盘上球铰精确就位并将上球铰用角钢与承台焊接相连,防止长时间放置,而影响精度。上下球铰吻合面四周用胶带缠绕密封,严禁泥沙或杂物进入球铰摩擦部位,待上盘混凝土浇筑完毕,球铰转体之前,用刀片讲胶带划开使用。3.4.2牵引索的安装上转盘埋设有两束索引索,每束由7根(左、右旋各半),强度等级为1860MPa的15.2mm钢绞线组成,锚具采用H型锚具OVM15-7H两套。牵引索的另一端应在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内,作为牵引索固定端。牵引索固定端的钢绞线每束解开缠绕在三层10*10cm间距
15、的钢筋网片上。在钢绞线处上转盘处预埋80mm钢管,钢管长3.51m,安装前提前R=250的半径冷弯,以使钢绞线顺畅传力。牵引索外露部分圆顺地缠绕在转盘周围,互不干扰地搁置于预埋钢筋上,并做好保护措施(采用塑料胶纸包裹封闭,再采用塑料套管包裹),防止施工过程中钢绞线损伤或严重生锈。特别注意防止电焊打伤或电流通过,另外要注意防潮防淋避免锈蚀。用U型钢筋将钢管固定在上转盘钢筋上,防止混凝土浇筑捣固时将钢管移位。184.不平衡称重试验当上部构造砼浇筑完毕,强度和龄期满足要求,且纵向预应力已经张拉完成,至此即具备了转动体系脱架的条件。脱架步骤:清除上下承台间杂物拆除撑脚下钢楔块拧开砂箱卸砂孔螺栓使砂箱内
16、砂自然流出或用高压水枪冲击移走砂箱拆除临时固结工字钢转动体系形成。为了判断转动体系脱架前后实际的重心偏离情况,在浇筑上承台时在其四周设置永久观测标志,并在施工全过程观测记录(精度0.5mm)它们的变化。如果脱架后,上盘四周标高是均匀下沉,则初步判断重心状态与设计要求基本吻合。脱架完成后进行不平衡称重及配重。拆除砂箱时先拆除左右侧砂箱,最后拆除大小里程砂箱。转体连续梁不平衡称重是转体梁施工最重要的环节,通过测试转动体部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及摩阻系数等参数,实现桥梁转体的配重要求。转体前对结构进行称重,并采用压重来平衡或消除施工误差以及其它因素引起的不平衡力矩,根据称重试验配重。本试验
17、于上盘承台施加顶力,设置千斤顶,对转体梁进行顶放,通过油压表读数以及所提供的回归方程得到反力值,同时在上转盘底纵向两侧布置位移传感器,用以测试球铰的微小转动。经过现场监测及不平衡称重测试,得到如下参数:解除所有固结措施后,21#墩位结构下沉0.86mm,22#墩位下沉1.5mm。撑脚底板与滑道间隙为20mm,转动体球铰摩阻力矩(Mz)大于转动体不平衡力矩(MG),为小偏心姿态。21#墩位纵向不平衡力矩515.4 kN.m,摩阻力矩8039.5 kN.m,静摩阻系数0.027,纵向偏心距0.013m,偏向南侧。22#墩位纵向不平衡力矩1162.5 kN.m,摩阻力矩3817.5 kN.m,静摩阻
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