移動模架設(shè)置有三副墩旁托架和支承臺車,第一副先安裝在前方墩身處;在移位過程中,逐步倒換:墩旁托架和支承臺車由其它機械設(shè)備拆裝,并向前方橋墩轉(zhuǎn)移;模架縱移時使用油缸頂推移位。澆筑混凝土連續(xù)梁時,混凝土梁的懸臂端設(shè)在下一跨的6m處(見圖2)。此時移動模架前支點用墩旁托架及支承臺車支承,在混凝土梁懸臂端處設(shè)置一扁擔(dān)梁,并通過扁擔(dān)梁將主梁后端掛于已澆好的砼梁段上,以保證新老混凝土的結(jié)合良好。
摘要:本文介紹了移動模架構(gòu)造及工作原理,整體拼裝施工方法和整體吊裝施工技術(shù)。
關(guān)鍵詞:移動模架,整體拼裝,整體吊裝,主梁,橫梁,鋼立柱,托架
1移動模架介紹
1.1移動模架構(gòu)造及工作原理
移動模架造橋機是利用兩組鋼箱梁支承自帶模板,在模板內(nèi)進行現(xiàn)場澆注混凝土的施工機械。該設(shè)備主要由托架、主梁、前后鼻梁、橫梁、推進小車、掛梁、內(nèi)外模系統(tǒng)、操作平臺及吊架等幾部分組成。荊岳長江公路大橋南引橋工程移動模架造橋機采用橋面下支承式,移動模架工作時,整個模架及混凝土梁的荷載作用在支撐于墩旁的托架上(見圖1);支承臺車上裝有縱移油缸、橫移油缸和頂升油缸,可實現(xiàn)模架縱向、橫向及豎向移動。底模及底模橫聯(lián)隨著主梁在橫移油缸缸作用下,實現(xiàn)開合并攏,底模板可通過底模螺桿整調(diào)高程。內(nèi)模采用散模拼裝。模板系統(tǒng)均有螺桿調(diào)整機構(gòu),以保證梁型正確。
2移動模架拼裝
移動模架先拼裝主梁,其次按橫梁、配重塊、底模、側(cè)模的安裝順序完成整套移動模架的拼裝工作,再進行托架立柱、托架、平臺小車及液壓系統(tǒng)的安裝,最后完成鼻梁的拼裝。下面主要介紹移動模架主梁的拼裝、主梁和橫梁的組裝以及模板和配重塊安裝等模架整體拼裝工藝。
2.1移動模架拼裝流程(圖3)
2.2主梁組拼
系統(tǒng)兩側(cè)各設(shè)一根主梁,它是主要承力結(jié)構(gòu)。主梁尺寸為b=1.8m,h=3.4m,L=41m,由10至70mm厚的鋼板構(gòu)成。本合同段現(xiàn)澆箱梁最長施工跨徑為36m,兩側(cè)主梁拼裝為41m長。主梁截面為箱形鋼結(jié)構(gòu),梁高3.42m。主梁內(nèi)設(shè)置斜撐及隔板等,以提高主梁局部承載能力及抗扭剛度。
本套模架單側(cè)主梁共4節(jié),最重節(jié)段約為25t,最輕節(jié)段約為18t,單側(cè)主梁總重約86t。組拼時采用65t吊車起吊主梁進行組拼。
主梁在組拼平臺上擺放好后,即準備主梁間的螺栓連接。首先利用噴砂除銹工藝對主梁連接處及連接板進行除銹處理。除銹后需及時進行連接。主梁連接用螺栓為M24(8.8級)螺栓,螺栓預(yù)緊力為20.5t,用扭力扳手分初擰和終擰兩次完成。初擰力為預(yù)緊力的50%,初擰完成后即終擰到100%預(yù)緊力,并做好標記。及時檢查所有主梁連接位置,查看螺栓是否松動或漏上。
2.3高強螺栓連接
用高強螺栓連接、扭矩法施擰,每一個拼接點的連接螺栓數(shù)量眾多,為了減小先擰與后擰的區(qū)別,施擰高強螺栓必須分初擰、復(fù)擰和終擰:初擰只是將兩塊板完全夾緊密貼;而終擰則是指達到螺栓的預(yù)拉力。
2.4高強螺栓連接施工工藝
2.4.1高強螺栓連接在施工前應(yīng)對連接實物的摩擦面進行檢驗和復(fù)驗。合格后才能進行安裝。表面上和螺栓螺紋內(nèi)有油污或生銹的應(yīng)以丙酮清洗,清洗后于螺母的螺紋內(nèi)涂以少許黃油,以減小螺母與螺栓間的摩擦力,但要嚴禁將油污染摩擦面。
2.4.2拼裝用的沖釘(提前加工或購買)其直徑(中間圓柱部分)應(yīng)較孔眼設(shè)計直徑小0.2-0.3mm,其長度應(yīng)大于板的厚度。
2.4.3對每一個連接接頭,應(yīng)先用螺栓和沖釘臨時定位。對一個接頭來說,臨時定位用螺栓和沖釘數(shù)量的確定,原則上應(yīng)根據(jù)該接頭可能承擔(dān)的荷載計算,并應(yīng)符合下列規(guī)定:(建議將整個接頭一次拼完)★不得少于接頭螺栓總數(shù)的1/3。★臨時螺栓不得少于兩個。★穿入的沖釘數(shù)量不宜多于臨時螺栓的30%。
2.4.4高強螺栓的穿入,應(yīng)在結(jié)構(gòu)中心位置調(diào)整后進行,其穿入方向應(yīng)以施工方便為準,力求一致。安裝時要注意墊圈的正反面,螺母有圓臺面的一面應(yīng)朝向墊圈有倒角的面;對于六角高強度螺栓連接靠近螺栓頭一側(cè)的墊圈,有倒角的一面應(yīng)朝向螺栓頭的方向。
2.4.5高強度螺栓安裝時應(yīng)能自由的穿人,嚴禁強行打入。如螺栓不能自由的穿入時,孔應(yīng)該用絞刀進行修整,修整后的孔最大直徑應(yīng)小于1.2倍螺栓直徑。在修整孔前,應(yīng)將四周螺栓全部擰緊,確保連接板緊貼,防止鐵屑落入板縫內(nèi)。其后再進行絞孔,嚴禁使用氣割法擴孔。
2.4.6高強度螺栓在終擰以后,螺栓螺紋外露應(yīng)為2至3個螺距。
2.5大六角頭高強螺栓連接施工工藝
2.5.1大六角頭高強度螺栓連接副扭矩系數(shù)
對于大六角頭高強度螺栓連接,擰緊螺栓時,加到螺母上的扭矩值M和螺栓的軸向緊固力(軸力)P之間存在對應(yīng)關(guān)系:M=K×D×P式中:
D——螺栓公稱直徑(mm)
P——螺栓的軸力(KN)
M——施加于螺栓上的扭矩值(KN.m)
K——紐矩系數(shù)。
高強度螺栓連接測定的扭矩系數(shù)K是衡量高強度螺栓質(zhì)量的主要指標,是一個具有一定離散性的綜合系數(shù)。該值由廠家根據(jù)試驗數(shù)理統(tǒng)計值取得并提供。一般在裝箱時放入測定K值。一般扭矩系數(shù)取值范圍為:0.15-0.3(平均為0.19)。新高強螺栓扭矩系數(shù)平均在0.13左右。
2.5.2施擰時為便于操作使用加力扳手,加力扳手由短棘輪扳手、防彈鎖、力矩倍增器、反力臂支爪(反作用腳)套簡扳頭組成,操作人員根據(jù)放大倍數(shù)只需施加很小的力,即可得到4-70倍的輸出力矩,從而輕捷的完成螺栓螺母的緊固拆卸工作。2.6主梁拼裝檢查及調(diào)整
2.6.1主梁安裝,應(yīng)執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)安裝的相關(guān)規(guī)定。
2.6.2連接板連接之前,應(yīng)先檢查主梁及連接板連接面是否噴砂。
2.6.3高強螺栓終擰完畢后,將部分抽檢螺栓做好標記,用標過的扭矩扳手對抽檢螺栓進行緊固力檢測。檢測值不小于規(guī)定值的90%,不大于規(guī)定值的105%為合格。對于主梁節(jié)點及縱橫梁連接處,每栓群5%抽檢,但不得小于兩套。不合格者不得超過抽檢總數(shù)的20%,否則應(yīng)繼續(xù)抽檢,直至達到累計總數(shù)80%合格率為止。對于欠擰者補擰,超擰者更換后,重新補擰。
2.6.4主梁下幾推進板安裝時不得使其變形。
2.7橫梁和主梁的組裝
橫梁設(shè)置在兩根主梁之間,根據(jù)墩頂間距調(diào)節(jié)的需要,縱向按一定間距共設(shè)置8道橫梁。橫梁構(gòu)造為矩形箱梁形式,在單幅中軸線位置一分為二,兩端分別與主梁采用高強螺栓連接。每根橫梁有上下兩組螺栓,上部M30-8.8每個螺栓施擰力為326KN,下部M24-8.8每個螺栓施擰力為205KN。主梁間的連接設(shè)計為可分合形式,采用高強螺栓聯(lián)接。橫梁中間分合接頭的連接板一邊設(shè)置錐形導(dǎo)向銷、一邊開孔,依靠銷孔間的導(dǎo)向作用,能在接合過程中保證連接孔位對齊。每一橫梁設(shè)置4個支撐點,以完成預(yù)拱度的調(diào)節(jié),可調(diào)千斤頂位于支撐點上,支撐模板重量使操作更簡便。
2.8模板及配重塊安裝
2.8.1按設(shè)計圖要求分塊將底模按順序安裝在橫梁上的可調(diào)千斤頂上,底模安裝完畢后將配重掛上。
2.8.2模架外模包括底板、側(cè)模板及頂板。通過可調(diào)支撐杠來調(diào)節(jié)預(yù)拱及橫坡。內(nèi)側(cè)模面采用小型鋼模板型鋼支撐骨架。
2.8.3移動模架的行走部分為不對稱結(jié)構(gòu),內(nèi)側(cè)略重,需要在主梁的外側(cè)設(shè)置配重。使分離狀態(tài)下的移動模架的行走部分能夠自平衡,防止發(fā)生傾覆事故。配重采用鋼筋砼結(jié)構(gòu),配重截面尺寸為0.6x0.5m,配重總長度為40m,分為4節(jié),重288KN。每個吊點用直徑21.5mm的鋼絲繩,3個直徑22.2mm的繩夾,懸掛在主梁外側(cè)的吊耳上。配重塊的重量必須通過計算確定,計算過程中不僅考慮移動模架的自重平衡,同時需考慮風(fēng)荷載。
3模架整體提升
3.1提升方案
采用整體提升的辦法。吊裝移動模架的主梁、橫梁、底模、外側(cè)模、平臺和配重等構(gòu)件整體吊裝的模架構(gòu)件重量:
主梁171.5t+橫梁27t+平臺24t+底模36f+外模57t+配重57.6t=373.1t。
共四個吊點,每個吊點荷載平均約為373.1/4=93.3f,考慮到模架的重心偏向37#墩,則37#墩處的吊點重107t,36#墩處的吊點重80t,則荷載最大吊點吊重約為110t。
吊裝承重梁為箱型鋼梁,采用8根φ32mm780MPa精軋螺紋鋼筋錨固于墩身頂部中心位置,每根精軋螺紋鋼筋施加100kN預(yù)應(yīng)力,錨固力為8x100=800kN。
共設(shè)置4個吊點同時提升,每個吊點采用4根φ36mml080MPa精軋螺紋鋼筋,其中2根用于提升,2根用做保險。
提升動力為250t的液壓千斤頂,共4臺。
在與墩身相鄰的橫梁與主粱上設(shè)置輪式導(dǎo)向裝置,通過墩身來進行限位,防止提升時擺幅過大。
當模架起吊到位后,需要安裝支撐托架,由于受到施工空間的制約,大型的起吊設(shè)備無法進行施工,故需要利用模架的主梁。把支撐托架掛在主梁的吊耳上,便于固定支撐托架。每個托架的重量約16t,故最大吊點的重量約130t,此時吊點的4根精軋螺紋鋼同時受力。
3.2提升前的準備
3.2.1提升設(shè)備檢查
3.2.2提升結(jié)構(gòu)檢查
3.2.3各種應(yīng)急措施與預(yù)案的檢查
3.2.4移動模架支撐牛腿、鋼箱梁及相關(guān)構(gòu)件的檢查
3.3試提升
為了觀察和考核整個提升施工系統(tǒng)的工作狀態(tài),在正式提升之前,按下列程序進行試提升。
3.3.1試提升前的準備與檢查
確定試提升時間后,在試提升前,對提升設(shè)備、提升結(jié)構(gòu)和各種應(yīng)急措施等進行檢查。
3.3.2試提升加載
①解除移動模架主體結(jié)構(gòu)與支架等結(jié)構(gòu)之間的連接。
②按下列比例,進行20%、40%、60%、70%、80%、90%、100%分級加載;直至結(jié)構(gòu)全部離開平臺。
、墼囂嵘に嚦绦颍
·操作:按要求進行分級加載,使油缸受力達到規(guī)定值:
·觀察:各個觀察點應(yīng)及時反映觀察情況:
·測量:各個測量點應(yīng)認真做好測量工作,及時反映測量情況。
·校核:數(shù)據(jù)匯交現(xiàn)場施工設(shè)計組,比較實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的差異;
·分析:若有數(shù)據(jù)偏差,有關(guān)各方應(yīng)認真分析:
·決策:認可當前工作狀態(tài),并決策下一步操作。
、芴嵘虞d過程中承重梁與移動模架結(jié)構(gòu)的檢查。
·檢查結(jié)構(gòu)的焊縫是否正常;
·檢查提升平臺和錨固支架等是否正常;
·檢查結(jié)構(gòu)的變形是否在允許的范圍內(nèi)。
、輽z查提升油缸、液壓泵站工作是否正常。
3.3.3試提升
在全部結(jié)構(gòu)離地后(5cm),需要進行如下調(diào)整:
①各點的位置與負載記錄;
、诒容^各點的實際載荷和理論計算載荷,并根據(jù)實際載荷對各點載荷參數(shù)進行調(diào)整。
3.3.4空中停滯
、偬嵘x地后,空中停滯一定時間(0.5-1小時):
、趹彝F陂g,要定時組織人員對結(jié)構(gòu)進行觀察;
、塾嘘P(guān)各方也要密切合作,為下一步做出科學(xué)的決策提供依據(jù)。3.3.5試提升總結(jié)
試提升完成后,需對試提升進行總結(jié),總結(jié)內(nèi)容如下:
、偬嵘O(shè)備工作狀況,總結(jié)提升設(shè)備工作是否正常:
②組織配合狀況,總結(jié)提升指揮系統(tǒng)是否順暢、操作與實施人員是否工作配合是否熟練:
、厶嵘Y(jié)構(gòu)的受力、變形等是否滿足設(shè)計要求;
、茉谠囂嵘^程中,對于出現(xiàn)的問題,要及時整改。
3.4正式提升
3.4.1提升設(shè)備的檢查
、贆z查提升油缸、液壓泵站和控制系統(tǒng)是否正常;
、跈z查錨具壓力和主泵溢流閥壓力設(shè)定。
3.4.2施正式提升
、俳(jīng)過試提升,觀察后若無問題,便進行正式提升;
②正式提升過程中,記錄各點壓力和高度,油表的讀數(shù)與設(shè)計值相差不大于2.5Mpa(約10t),各個點的起吊高度相差值不大于5cm,任何一個吊點的壓力和高度超過以上值,都必須叫停,并進行調(diào)整:
③正式提升工藝程序:
操作:嚴格按要求進行逐級加載,緩慢提升,每個吊點保持同步,螺帽要及時跟進,并擰緊。
觀察:各個觀察點應(yīng)及時反映測量情況。
測量:每個吊點懸掛一把皮尺或鋼尺,記錄起吊之前的高度、單個行程的頂升高度(每個行程15cm),各個測量點應(yīng)認真做好測量工作,及時反映測量數(shù)據(jù)。
校核:數(shù)據(jù)匯交現(xiàn)場施工設(shè)計組,比較實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的差異。
分析:若有數(shù)據(jù)偏差,有關(guān)各方應(yīng)認真分析。
決策:認可當前工作狀態(tài),并決策下一步操作。
3.4.3提升注意事項
、賾(yīng)考慮突發(fā)災(zāi)害天氣的應(yīng)急措施;
、谔嵘P(guān)系到主體結(jié)構(gòu)的安全,各方要密切配合:
、勖康莱绦驊(yīng)簽字確認。
4結(jié)語
荊岳長江公路大橋南引橋移動模架從整體拼裝到整體吊裝完畢,共花費兩個多月時間,整個過程非常順利,沒有出現(xiàn)一例安全事故。
目前,我國移動模架拼裝方案主要有兩種,一種是如上所述的地面拼裝,然后整體吊裝;另一種是搭設(shè)臨時墩,采用高空拼裝。兩種方法均有各自的優(yōu)缺點:地面拼裝不需要大噸位的吊機,場地要求不高,方便檢查各個部位的連接情況,拼裝質(zhì)量得以保障,另外屬于低空作業(yè),安全隱患比較小,但是對整體吊裝施工技術(shù)要求比較高,對吊裝的各個部位必須進行嚴密的、科學(xué)的計算,保障萬無一失。高空拼裝需要大噸位的吊機對鋼箱梁進行高空安裝,需要的足夠大的吊裝場地,高空作業(yè)時間長,安全隱患比較大。唯一的優(yōu)點是,不需要進行整體吊裝,減少了整體吊裝所帶來的風(fēng)險。從荊岳橋南引橋移動模架的整體拼裝及整體吊裝實際施工情況來看,施工周期短,工程質(zhì)量有保障,是一次成功施工案例,符合目前施工潮流,值得借鑒和推廣。
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