小半径曲线钢箱梁架设施工技术总结.docx
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小半径曲线钢箱梁架设施工技术总结
小半径曲线钢箱梁架设施工技术总结
【内容提要】：
随着国家高速路网的逐步完善，跨越公路和铁路的互通立交桥也随之大量修建，尤其是山区布线困难地区极限小半径曲线桥梁跨越线路更为常见。
跨线施工要求快速、安全、优质，因此对于现场的施工组织、技术和安全保障要求高，本文根据线路桥梁跨越陇海铁路小半径曲线桥梁架设施工实际，对施工中的技术、安全保障和现场组织进行了总结，施工中未发生安全、质量事故，现场组织规范合理，获得了业主及铁路部门的一致好评。
【关键词】：
小半径曲线钢箱梁架设施工
1.工程概况：
连霍国道主干线天水至定西高速公路TD19合同段定西北互通立交桥位于甘肃省定西市安定区马家庄北侧，共有A、D、E匝道桥三座，跨径布置分别为：
A-16×25+42（钢）+5×30m、D-4×30+45（钢）+2×20m、E-16.622+17+45（钢）+3×30m，桥梁全长965.622m，均采用钢砼叠合梁跨越陇海铁路。
钢箱梁采用工厂化制作，运至现场拼装成整体，采用DJ40m/160t架桥机架设就位后焊接梁间横向连接，使其连接成整体并在梁端箱体内填充钢纤维砼。
然后在钢箱梁顶面及梁间铺设预制C50钢筋砼板，绑扎钢筋网，浇筑整体桥面砼。
本桥施工难点在于大跨度小曲线钢梁架设的桥机通过性、架设过程中的防倾覆及架设施工组织，对于多次跨越既有线短时间内架设小半径曲线桥梁施工具有一定的借鉴作用。
图1定西北互通立交桥位布置图
图2钢箱梁横断面图
2.施工难点：
2.1施工时间紧
三次跨越陇海铁路，陇海铁路为国家铁路主干线，客、货运输繁忙，施工计划安排紧张，施工天窗时间短，每次施工天窗时间仅为40分钟，对施工现场组织要求高；
2.2施工难度大
D、E匝道桥面宽度8.5m，架桥机宽4.7m，桥梁整体位于半径为R-240m和-R160m的圆曲线上，架桥机的布设及过孔行走线路要求高，难度大；桥机最大通过梁宽为3.5m，钢箱梁最大总通过宽度为3.43m，曲线梁的运输、喂梁精度要求高，通过性差，架梁空间有限；
2.3安全风险大
D、E匝道为曲线梁，半径小，最小曲线半径（E匝道内边梁）为156.25m，最大内矢距仍有1.43m，钢箱梁横向稳定性差，架设过程中容易发生侧翻，必须采取相应有效的技术保障措施；
3.施工准备：
3.1钢箱梁试拼与组装，组织业主、监理进行钢箱梁的验收评定工作，确保产品符合设计及规范要求；
3.2DJ40/160架桥机进场，报地方技术监督局备案，拼装完成后请求技术监督局特检所予以验收，出具检验报告；
3.3根据现场工程实际编制施工技术方案和施工安全专项技术方案，组织专家会审，报监理工程师及业主审批，报兰州铁路局审批、备案；
3.4复测桥梁支座垫石纵横向位置、高程、桥梁中线，标示出支座中心线、纵横轴线、钢箱梁边线、中线及端线，在已拼装完成的钢箱梁上标示出对应梁位钢箱梁的中线、边线。
3.5根据桥梁实际施工情况，在电脑上模拟架梁状态、计算出每一步骤所需时间，根据模拟结果现场划线定出桥机摆放位置及喂梁线路，确保钢梁起吊、运输时间在计划进度内；
3.6对架梁施工队进行详细技术交底和施工安全技术交底，对作用人员进行安全教育培训，确保架梁施工质量和安全；
3.7与铁路局各相关部室或站段签订各项施工安全协议，完善施工许可手续。
4.机械设备简介
根据总体工期进度安排，我项目进行了钢箱梁架设的施工招标，经过多次考察和遴选，最终选择了DJ40m/160t单导梁架桥机。
4.1DJ40/160架桥机主要技术参数
序号
技术参数
备注
1
桥机外形尺寸（长×宽）m
68.0×4.7
2
桥机净空尺寸（高×宽）m
5×3.5
3
主机自重
120t
4
主机额定起重量
160t
5
适用跨径
40m
6
整机功率
65Kw
7
架设梁片适宜横坡（%）
±2
8
架设梁片适宜纵坡（%）
±5
9
架设梁片最大外形尺寸（宽×高）m
2.8×2.4
10
斜交角度（。
）
≤45
11
吊梁纵移速度（m/min）
5
12
吊梁起落速度（m/min）
0.6
13
吊梁横移速度（m/min）
1.6
14
吊梁起升高度（m）
4.8
15
导梁纵移速度（m/min）
5
16
吊梁跨中挠度mm
140
17
过孔悬臂挠度mm
550
18
架设最小曲线半径（m）
200
19
工作状态时整机重心高度m
2.7
20
控制方式
手动电控
21
液压系统最大工作压力Mpa
32
4.2DJ40m/160t单导梁架桥机应用于本桥特点
4.2.1桥梁整体位于小半径（最小160.0m）曲线上，桥面宽度仅8.5m，若采用双导梁架桥机必须搭设支架加宽桥梁方可满足过孔及架梁作业要求，单导梁架桥机无需加宽，所需空间小，整体稳定性好；
4.2.2双导梁架桥机过孔过程中，需配重方可完成过孔作业，单导梁架桥机可自行过孔，满足铁路施工天窗时间要求；
4.2.3双导梁桥机吊梁纵移和横移就位过程中，至少有一个机腿要位于加宽支架上；单导梁桥机在吊梁纵移和横移就位过程中始终位于桥梁顶板宽度内，安全性高。
5.钢箱梁吊点选择
由于钢箱梁曲线半径过小，钢箱梁在吊装过程中由于偏心重力易发生侧翻倾覆。
经我集团公司轨道设计院、集团公司和我公司技术、质量部门论证，与设计单位沟通后，采取四点吊装法进行钢梁吊装架设，即在钢箱梁两端距梁端10m处焊接专用吊装吊耳，每侧一个，共四个，吊耳配钻打孔，穿入φ8cm专用钢销，利用钢丝绳穿过钢销与桥机吊具相连，能有效平衡钢箱梁偏心重力，
5.1吊点计算
5.1.1计算原则
尽量采用有限元软件对钢箱梁吊装工况的状态进行分析，以利于指导实施。
吊点位置均按照设计建议距梁端10m附近，该处设有横隔板。
梁的有限元模拟均用板单元，以利于显示在四个吊点的情况下平曲线钢梁的空间状态。
吊具钢丝绳以只受拉的索单元模拟。
整个计算用大变形非线性选项控制。
5.1.2计算结果
5.1.2.1反力
吊具钢丝绳最大竖向力为14.2t，水平方向分力基本保持平衡。
5.1.2.2位移
受曲率较大的影响，跨中梁面高差为7mm。
平面翘曲现象不明显。
5.1.2.3应力
吊装过程中最大应力出现在跨中为9.6Mpa。
5.1.2.4吊具拉力
吊具钢丝绳最大拉力为14.3t，同侧两根钢丝绳拉力差在0.8t。
5.1.2.5吊耳局部应力
计算吊耳局部应力在131Mpa，能够满足使用要求。
根据计算结果，吊耳采用30mm厚Q345D钢板制作，长度1.0m，宽20cm，双侧开60度坡口与钢箱梁腹板焊接成整体；吊装用钢丝绳采用能承受60t拉力的吊装用钢丝绳。
6桥机过孔及钢箱梁架设
6.1桥机过孔准备
过孔前，根据架桥机和桥梁实际空间尺寸，在CAD上模拟架桥机过孔作业，根据模拟结果，在桥梁顶面用红油漆标示出架桥机过孔走行路线及各节点时间位置，确保在规定时间内完成过孔作业，保证铁路线路正点开通，为后续施工创造条件。
架桥机调整好姿态，0#腿、3#腿收起，1#腿、2#腿支立于已浇筑完成的端横梁上，等待铁路信号开通。
6.2桥机过孔
6.2.1等待过孔，1号柱、2号柱支立于已完成梁段上，收起0号柱、3号柱，此桥机动作在点外完成。
6.2.2自行过孔第一步
桥机机臂前伸22.0m，支3号柱，收起2号柱，利用2号柱拖轮的动力2号柱前行至1号柱后23m处,到位后支好2号柱，收起3号柱，0#柱利用拖轮动力自行过孔到达对面已完工梁体，支好0号柱。
6.2.3自行过孔第二步
支0号柱、3号柱，收起2#柱，利用拖轮动力前行至1#柱后，支好并固定。
6.2.4自行过孔第三步
收起1号柱、3号柱，利用拖轮动力前行至对面已完工梁体0#柱后，支好并固定，销接1号柱、机臂、2号柱、机臂、3号柱，桥机调整到架梁状态。
架桥机跨孔就位后，做好支撑，清理架桥机上的杂物，关闭紧急闸扭，切断电源、支好行支系统的三角垫，拉好风缆风绳。
6.3架梁
根据现场桥位实际情况和兰州铁路局批复施工计划，依次架设定西北互通立交D、A、E三座匝道桥。
6.3.1喂梁
在桥面上用红漆标示出运梁车走行路线，以保证在桥面上运行安全和准确就位。
钢箱梁由四台25t吊车吊装到运梁车上，运梁车进入架桥机后部主梁正下方，运送至1号行车吊点位置，运梁车停止前进，安装1号行车箱梁吊具并与前起重吊具连接牢靠。
开动1号行车，运梁车和1号行车同时以5.0m/min的速度前进。
当运梁车运行到2号行车吊点位置时，停止前进并设止轮器以防滑行，安装2号行车箱梁吊具并与起吊车连接牢靠，2号行车吊起箱梁后端。
此时两起吊车已将箱梁吊起，运梁车退出。
注意：
安装箱梁吊具时必须使用角铁和橡胶片，以防箱梁边角损坏。
不合格的箱梁禁止上桥。
6.3.2架桥机带梁运行横移
架桥机安装相邻箱梁或边梁时，必须先安装边梁，以保证梁片的位置准确和大桥的整体外形。
未移动前，必须先检查各行程限位开关是否正常，正常后启动开始横移。
首先前、后起吊天车将箱梁纵向运动到前跨位。
对正位置箱梁落到距支座20cm暂时停止，应缓慢下落保持箱梁的稳定。
整机带梁横移到该片箱梁的位置，然后落梁做好稳定支撑。
注意事项：
前后横移轨道每10cm用油漆做好标记，以便观察前、后支腿是否同步。
在箱梁横移时，前、中支腿派专人手拿木楔观察运行情况，如有异常现象，及时停车检查纠正。
横移速度控制在1.6m/min。
严禁快速横移。
另外，做好箱梁间的焊接，以保证箱梁的稳固性、连续性。
6.3.3桥面纵向调坡
根据设计要求，对支座高程进行检测，确认合格达到业主、监理、规范要求后方可架梁。
同时对盖梁及每个垫石的标高进行检查报验，监理检查无误后方可架梁。
6.3.4吊具摘除
落梁后经自检合格及时通知监理认证，在梁两端支撑牢固，若相邻已有架设箱梁时及时焊接两端隔板钢板。
上述程序完成后，确认支撑稳固后，方可摘除吊具，架设完成。
7安全保证措施
7.1成立架梁施工安全领导小组，全面负责架梁施工的安全领导及保障工作；
7.2编写钢箱梁架设安全施工专项方案和应急预案，并组织召开专家论证会，论证其合理性和可行性，并按专家组意见进行补充完善；
7.3完善技术及安全交底，对施工作业人员进行培训、考核；
7.4在桥梁周边设置防护网、安全警示标志，两侧桥头及桥下设安全员值勤，禁止无关人员进入施工现场及安全警戒线范围内；
7.5分别设置现场指挥组、技术保障组、应急保障组、安全保障组、物资保障组、后勤服务组等小组，保证架梁施工安全、有序进行；
7.6设车站联络员一名，配合铁路部门，在施工里程前后800m和1500m各设安全员一名，负责瞭望和安全警戒任务；
7.7在铁路线路两侧设置两个应急抢修小组，按铁路部门要求配足抢修人员、轨枕、65t吊车钢轨及相应工具；
8.桥梁架设施工照片
桥机过孔作业
钢箱梁架设
钢箱梁架设
已完工的定西北互通立交
已完工的定西北互通立交
9.总结
本桥钢箱梁跨线架设施工中，严控安全，组织合理，各项保障措施运行高效，架梁时间全部控制在铁路施工天窗时间内。
对于跨线桥梁架设施工尤其是架设小半径曲线桥梁具有一定的借鉴和指导作用。
参考文献：
路桥施工计算手册周水兴何兆益邹毅松等编著人民交通出版社2001年10月第1版；
公路桥涵施工技术规范路桥集团第一公路工程局人民交通出版社2000年10月第1版；
公路工程质量检验评定标准交通部公路科学研究所人民交通出版社2004年10月第1版；
材料力学鞠彦忠华中科技大学出版社2008年9月第1版。
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