预制节段支架法拼装施工技术.docx

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预制节段支架法拼装施工技术

预制节段支架法拼装施工技术

第二工程公司方伟太、潘大鹏、孙伟

内容提要：

预制节段支架法拼装技术难度大，安全风险高，但是投入成本相对与改造架桥机来说非常经济，该工法可以适用各种梁型。

本文介绍了预制节段支架法拼装工法在广州轨道四号线高架桥中的应用。

关键词：

支架法节段梁高架桥

1.工程概况

广州市轨道交通四号线黄阁～冲尾段工程区间10标线路设计起迄里程为YCK50＋280～YCK52＋882.5，全长2.6775Km。

线路从黄阁站站后折返线起，沿规划市南路西侧由北向南，跨越既有市南路，规划凤凰大道、进港大道至蕉门站。

本桥1#-9#墩间为单线简支梁，跨径布置为9×30m，顶板宽度为5.3m，9#-11#墩间为双线异型简支梁，顶板宽度从10.75m变为9.3m，跨径布置为22×30m。

单线和双线异型梁如采用下行式架桥机拼装则架桥机需针对特殊桥型进行特殊设计，增加费用较大。

所以在1~10#的箱梁节段拼装采用支架法施工。

2.预制节段支架法拼装工艺特点

预制节段支架法相对与架桥机节段拼装工法来说，对梁型适用性大，经济。

但是该工法的安全风险较高，拼装质量相对较难控制。

3.机具设备

3.1主要机械设备

主要机械设备见表1.

表1主要机械设备表

序号

设备名称

规格型号

主要工作

性能指标

数量

使用时间（年）

现在

何处

备注

1

支架

150t

2套

新购

2

运梁板车

自制

60t

2台

广州

新购

3

千斤顶

YCWB400

400t

6套

4

广州

新购

4

YC60

60t

8套

3

广州

新购

5

YCWB250

250t

6套

2

广州

新购

6

扁平千斤顶

250t

8套

4

广州

新购

7

手拉葫芦

10t

20套

4

深圳

新购

8

张拉油泵

ZB3/630

8台

4

中山

自有

9

ZB4/500

500MPa

6台

3

中山

自有

10

灰浆拌和机

QV-300/50

8台

3

广州

自有

11

压浆机

UB3

5.5KW

4台

3

广州

自有

12

汽车吊

QY100

100T

1台

广州

租赁

13

真空泵

SZ-2

4kw

4台

3

广州

自有

14

扁千斤顶

200T

4台

0

广州

新购

3.2支架的结构介绍

本工程所采用的支架为梁式支架，主要结构为单层8片贝雷梁组拼的15m+12m简支梁或双层8片贝雷梁组拼的27m简支梁，主要由支撑柱、临时承台、承重梁、轨道系统、支撑滑移系统、调整系统组成。

图1、单层8片贝雷梁组拼的15m+12m简支梁

图2、双层8片贝雷梁组拼的27m简支梁

图3、支架全景图

3.2.1支撑柱

采用Φ600mm钢管，在墩前主体承台布置两条L=8.711m钢管（根据不同墩高采用1.0m、0.5m的调整节进行调整，调整节与主钢管采用法兰螺栓连接。

中间临时承台顶采用L=8.711m钢管。

在钢管支撑上横担2[40（L=4.0m）槽钢作为横梁，槽钢与钢管支撑直接采用焊接方式连接。

在钢管之间采用[40槽钢作为空间连接杆，使得两根（4根）钢管连成整体，以增加支撑柱的稳定性。

墩前支撑柱在安放后采用型钢与桥梁墩柱连接，以保证稳定性。

图4、支撑柱图

3.2.2临时承台

考虑到单层跨越时跨径较大，所以在两墩柱之间，靠近中间位置设置一个临时承台。

承台尺寸为3m×3.5m×0.6m，混凝土采用C30，在承台内布置两层Φ16@20cm的钢筋网片。

承台下部基底采用原状土加6%的P.O32.5水泥进行板结，板结深度为2.0m。

图5、临时承台平面、立面图

3.2.3承重梁

根据跨度，扣除两边墩柱厚度，中间考虑采用两跨间支结构，跨径布置形式：

15m+12m或27m（考虑由于行车问题明兴塑料厂门口无法设置中间临时墩）。

15m+12m简支梁横桥向采用8片4组贝雷片，每组的两片贝雷片采用花窗连接，4组贝雷片采用I16工字钢用U型卡，卡抱连接成整体。

27m简支梁竖向分两层横桥向采用8片4组贝雷片，每组的两片贝雷片采用花窗连接。

9~10#双线异型梁处由于两宽较大，采用两套支架体系。

贝雷梁与钢管支撑顶部的槽钢横梁之间的联接，采用钢筋作为包箍，顺桥向布置三道。

3.2.4轨道系统

轨道系统包括钢轨及钢枕。

钢轨采用40轨，横桥向布置4条钢轨，间距为：

0.60+1.83+0.6m。

钢枕采用I16工字钢（L=4.0m），布置间距45cm，钢轨与钢枕采用夹板和螺栓连接。

3.2.5支撑滑移系统

[20槽钢两条背靠背作为整个支撑系统的骨架，在两片槽钢之间的中部位置设置支撑螺旋钢套筒及螺旋钢棒，直径采用90mm。

在螺旋钢棒上打眼穿Φ16钢筋作为转动把手，并在钢套筒两边各焊一块限位钢板。

在螺旋棒的顶部设置一块钢板作为分布钢板。

支撑滑移系统直接坐落在轨道上，在施工时在钢轨表面抹上黄油起到润滑作用。

在支撑滑移系统上设置四个小脚钢条作为限位系统。

图6、支撑滑移底座图

3.2.6调整系统

每个节段的竖向调整系统采用4台60t的同步千斤顶；顺桥向调整系统采用4台60t的穿心千斤顶；横向调整系统采用吊车微调。

整孔调整系统：

在桥墩顶从下往上分别安放“L”型钢板、4mm不锈钢板、4mm四氟板、200t扁平千斤顶；并水平向安放60t千斤顶一端作用在“L”型钢板上，另一端顶200t竖向安放的扁平千斤顶。

调整时先用200t扁平千斤顶将箱梁顶起，再用60t施加水平推力以达到水平方向的移动调整。

3.3支架结构验算

3.3.1承重梁的验算

采用MIDAS软件建模，整个承重梁验算时，只需检算跨度为15m的间支梁。

考虑8片贝雷片均匀受力，每片受1.1t/m的均布荷载。

16Mn钢的轴向允许拉应力[σ]=200MPa、允许剪应力[τ]=120MPa、允许弯曲应力[σw]=210MPa。

根据计算结果显示，贝雷片完全满足受力要求。

3.3.2[40槽钢横梁的验算

采用MIDAS计算软件建模计算，建模时考虑两个支撑点的边界条件为限制三个方向的平动。

Q235钢的轴向允许拉应力[σ]=140MPa、允许剪应力[τ]=85MPa、允许弯曲应力[σw]=145MPa。

根据计算结果，槽钢横梁的强度、刚度满足要求。

3.3.3支撑柱的验算

采用MIDAS计算软件建模计算，建模时考虑两个支撑点的边界条件为限制三个方向的平动。

Q235钢的轴向允许拉应力[σ]=140MPa、允许剪应力[τ]=85MPa、允许弯曲应力[σw]=145MPa。

根据计算结果，钢管支撑强度、刚度满足要求。

4.主要材料

无溶剂型环氧树脂胶，其技术性能指标详见表2。

表2环氧树脂胶结的主要技术性能指标

性能参数

数值

备注

抗剪强度（MPa）

≥C50砼抗剪强度

抗压强度（MPa）

24小时≥36.57天≥83

颜色度

灰色、均匀、细腻膏状

无约束线性收缩率

≤0.022%

吸水性

12%

抗剪弹性模量（MPa）

≥2400

溶水性

4%

LD50值（mg/kg）

改性环氧树脂（A组分）：

≥5000

改性环保固化剂（B组分）：

≥840

抗拉强度（MPa）

≥C50砼抗拉强度

抗压弹模（MPa）

≥7860MPa

耐热性（℃）

≥50

触变性（mm）

≤30/10min

凝胶时间（min）

≥45~70

抗老化

2000小时人工加速老化

5.工艺流程

支架基础施工→支架安装→钢枕、钢轨、滑移垫块的安装→存梁与支架预压→节段拼装→预应力张拉→整跨调整落梁→整跨标高调整→支座灌浆→支架拆除。

6.施工工艺

6.1支架的安装、拆卸

支架的安装、拆卸主要以吊车，安装顺序：

支立钢管支撑——安设槽钢横梁——连接钢管支撑——安设贝雷片——安设轨枕——安放钢轨——安放滑移支撑系统。

节段拼装完成，永久预应力张拉完成后，开始拆卸支架。

拆卸顺序和安装顺序刚好相反。

6.2节段吊装、拼装的设备选择

对于节段的吊装、拼装，由于吊装高度为13m左右，单线节段梁选用80t汽车吊，双线异型节段梁选用200t汽车吊。

6.3节段拼装

、节段梁的存放及支架预压。

用汽车吊将整跨节段梁依次吊至支架上，以消除支撑的非线形变形，并预留好涂刷粘结剂的间隙。

、墩顶块的定位。

采用汽车吊、手拉葫芦、60t千斤顶定位墩顶块，主要控制墩顶块的轴线和倾角。

最后采用手动葫芦、方木、将墩顶块与前一梁锁定。

、节段拼装。

墩顶块精确定位、锁定后开始逐块拼装。

采用汽车吊将拼接块吊高30~50cm以便涂抹胶结剂。

胶结剂涂抹完成后，对拼节段梁，张拉临时预应力。

、支撑转换。

临时预应力张拉完成后，用4台千斤顶将力传至支承滑移底座，取出千斤顶，吊机松钩进行下一节段拼装。

、涂胶结剂。

在拼接缝处的一个端面上均匀涂抹胶结剂，胶结剂厚度控制在3mm左右。

、临时预应力张拉。

在节段就位后进行临时预应力张拉。

临时预应力张拉完成后，在胶结剂固化后清除胶结剂。

、重复

~

项直至整跨节段梁拼装完成。

、按图纸要求张拉永久预应力，拆除支架。

6.4整孔调整、落梁

在永久预应力张拉后，用设置在墩顶的4台200t扁平千斤顶顶起梁，拆除中间每一节段下的4套支撑滑移底座完成体系转换，整孔调整后落梁。

、落梁过程为：

先用千斤顶顶起节段梁，千斤顶行程控制在20mm以上，拆除支撑垫块（高度20mm），千斤顶回程将节段梁支承在支承垫块上，拆除千斤顶下面的垫块（高度20mm），一次落梁完成。

重复以上操作直至将梁体降到位。

、为防止梁体倾覆，落梁时4台千斤顶要协调操作，保证同一桥墩处的两个千斤顶同时受力，包括同时顶升同时降落。

、在整跨节段梁降落到支座上后，用4台200t扁平千斤顶进行整跨节段梁的轴线标高调整。

由于整跨节段梁落梁完成后，可能出现轴线和里程上的偏差，需纠偏。

纠偏时用扁平千斤顶将整跨节段梁顶起，通过采用60t千斤顶顶推扁平千斤顶来调整节段梁的轴线和里程。

7.结束语

预制节段支架法拼装解决了本工程单线及双线异形梁的安装，本工法为节段拼装技术在国内开拓了较大的发展空间和应用前景。

参考文献：

1.《桥梁节段预制拼装技术及其在城市轨道交通中的应用》。

广州：

华南理工大学出版社，2006.7。