CN101260650A - 50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺 - Google Patents

50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺,采用梁上运输、梁上架设的施工方案,主要包括箱梁运输、架桥机纵移过孔和箱梁架设等步骤,采用TE1600轮胎式运梁机进行梁上运梁、顶板穿孔吊杆法和“三吊点”系统起吊箱梁、LGB1600型步履式架桥机架设箱梁等。架设运输重量从现有技术的900吨提高到1430吨,可实现50m/1430t这样大吨位的双幅整体箱梁架设施工;该工艺的架梁及过孔等施工步骤简洁、操作简便、技术可靠、安全性好、架梁作业效率高、劳动强度低、经济合理,能保证施工生产的顺利进行。

Description

50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺技术领域本发明涉及桥梁工程的大型箱梁架设方法,属于梁桥施工技术领域。 背景技术大型箱梁的施工方法多样,按箱梁结构分为整体预制架设、节段预制拼装、 顶推法施工、移动模架现浇、挂篮悬臂浇筑施工等,按作业环境分为桥面架设 (如架桥机)、水中架设(浮吊)等。总体来说,整体预制架设质量最好、效率最高,但是施工载荷大、设备投入大;节段预制拼装质量和效率次之,但是 施工载荷较小;顶推法施工工艺简便、设备投入少、基本没有施工载荷,但是 适用范围小;移动模架现浇和挂篮悬臂浇筑施工质量受环境影响大、作业效率 低,但是施工载荷较小、设备投入较少。上述施工方法在中国和世界上均有成 功的先例,施工工艺也比较成熟,不同的项目,应跟据箱梁的结构形式、施工 进度、环境、工艺要求的不同,选取最适宜的箱梁架设施工方法。国内外现有大吨位预应力混凝土整体箱梁架设施工方案有以下两类:第一 类方案为浮吊架设方案,该类方案中又有两种: 一是采用运架一体船到码头运 梁,然后运输至待架孔位并直接利用该设备进行箱梁现场安装;二是采用运输 驳船在码头取梁并在拖轮的牵引下运输至待架孔位,然后利用大型浮吊进行现 场安装作业。第二类方案为架桥机架设方案,该类方案采用梁上运梁方案,利 用运梁车将箱梁从提梁站沿已经架设好的箱梁顶面运输至待架孔位,然后采用 架桥机进行现场安装作业。很明显,第一类方案适用于大型船舶可以作业的海 上施工区域,例如国内的东海大桥以及杭州湾跨海大桥水中区都采用了该方案 进行60m、 70m的整体箱梁架设施工;第二类方案适用于海上及陆上的各种施 工区域,该方案在国内外大型桥梁的建设中得到了广泛的应用,如国内大型箱 梁施工典型范例包括秦皇岛至沈阳客运专线24m/600t级整孔箱梁预制架设 (1999年开建,2003年竣工),合肥至南京城际高速铁路32m/900t级整孔箱 梁预制架设(2004年底开工,在建)以及台湾高速铁路、韩国京釜高速铁路、亚高速铁路900t整孔箱梁预制架设、委内瑞拉卡罗尼河桥 顶推法施工(1962-1964,世界首次)等项目。不过,上述工程项目采用架桥 机进行的整体箱梁架设均在单幅桥面上进行。但对于某些滩涂区水位浅、受涨落潮影响大的桥梁施工,尤其是当需要采 用其跨度和重量远远超过32m/900t的、如50m/1430t等大型、大吨位的双幅 整体箱梁进行桥梁架设时,受箱梁结构形式、施工环境、工艺要求等的影响, 无法采用大型浮吊方案进行箱梁架设;而现浇方案受海域施工环境影响大,工 程质量和工期进度受制约因素也较多;此外,上述工程项目采用的架桥机在单 幅桥面上进行箱梁架设的工艺,也无法适应双幅整体箱梁架设施工的技术要 求。因此,需寻求更能满足其施工需要、工程质量和工期进度的新方案。发明内容本发明的目的是提供一种50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺,该工艺可适 用于50m/1430t级大跨度、大吨位的双幅整体箱梁架设施工。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺,采用梁上运输、梁上架设的施工方案, 主要包括箱梁运输、架桥机纵移过孔和箱梁架设等步骤,具体步骤如下:一、 箱梁运输:采用TE1600轮胎式运梁机进行梁上运梁,把从提梁站(可采用HM800提梁 机)提升上桥的50m/1430t预制箱梁沿双幅桥面运送到前方架桥机处。TE1600轮胎式运梁机的主要结构由主车架、承载横梁、运行轮组、纵移台 车、转向系统、动力系统、液压系统、电气系统、司机室等部分组成;其在箱 梁运输过程中的状态之一如图3所示。二、 架桥机纵移过孔:采用LGB1600型步履式架桥机架设50m/1430t双幅箱梁。 LGB1600型步履式架桥机的主要结构由框架(机臂、前后横联)、支撑走行 系统(前支撑、后支撑、前支腿、后支腿)、吊梁桁车(桁车架、横移台车、 起升绞车、吊具、锚固装置、驱动系统等)、液压系统、电气系统、操控系统 及安全保护系统等组成;其在箱梁架设过程中的状态之一如图4所示。架桥机纵移过孔的工艺流程如图l所示,主要包括如下步骤:1. 架桥机就绪,准备纵移过孔;2. 吊梁桁车移动到过孔位置,后桁车运行到后支撑处并互相锚固;3. 解除架桥机机臂与后支撑的锚固状态;4. 后支腿油缸收縮至脱离与桥面的接触;5. 架桥机机臂向前纵移50m就位,支撑前支腿在待架跨桥墩上;6. 支撑后支腿在已架箱梁顶面上;7. 解除后支撑与后桁车的锚固状态;8. 后支撑油缸收縮至脱离与桥面的接触;9. 后支撑与驱动销连接,向前纵移50m;10. 支立后支撑到已架箱梁顶面预定位置,并将后支撑与机臂锚固;11. 解除前支撑与墩顶的锚固状态;12. 后支撑油缸顶升至前支撑脱离与墩顶的接触;13. 前支撑与驱动销连接,向前纵移50m;14. 支立前支撑到待架跨燉台顶面预定位置,并将前支撑与墩顶预埋钢筋 锚固;15. 收起前支腿,吊梁桁车运行到前后支撑之间;16. 提升后支腿,打开喂粱通道,准备架梁。 三、箱梁架设:箱梁架设的工艺流程如图2所示,主要包括如下步骤:1. 架桥机就绪,等待运梁机运送箱梁;2. 运梁机载梁进入架桥机尾部;3. 运梁机二次纵移,箱梁到达起吊位置;4. 架桥机后支腿支撑在运梁机上;5. 吊梁桁车后退至起吊箱梁位置;6. 釆用顶板穿孔吊杆法和"三吊点"系统,将吊具与箱梁顶板连接;7. 起吊箱梁,进行制动及保持试验,然后继续起吊箱梁到高位;8. 两台吊梁桁车沿桥梁中轴线吊梁纵向移动,到达前方待架跨位置;9. 架桥机后支腿打开,运梁机分两组退出;10. 架桥机后支腿支立在桥面上,利用后支腿液压油缸顶升机臂至该处反拱;11. 落梁到低位,横移箱梁到待架幅位,位置微调,落梁到墩顶支座上;12. 解除吊具与箱梁的连接;13. 吊梁桁车回中位;14. 架桥机后支腿打开;15. 安装支座,清理现场。箱梁架设过程中,起吊箱梁时,采用的起吊方法为顶板穿孔吊杆法;同时 采用"三吊点"系统,能够确保吊点受力均衡。其中的"三吊点"系统,是指 后吊梁桁车(主动)吊具具有两个独立的吊点,前吊梁桁车(从动)吊具通过 铰接将两个吊点转化为一个吊点,从而实现"三点吊梁",避免箱梁在架设过 程中承受附加弯扭作用。箱梁起吊方式如图5所示,箱梁起吊位置和吊点布局 如图6所示。在箱梁架设结束后,LGB1600型步履式架桥机可由TE1600轮胎式运梁机驮 运返回提梁站处,利用HM800提梁机进行解体。 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺采用梁上运输、梁上架设的施工 方案,架设运输重量从现有技术的900吨提高到1430吨,可实现50m/1430t (最大架设能力50m/1600t)这样大吨位的双幅整体箱梁架设施工,且架桥机 可由运梁机驮运,很容易的沿桥面或路基进行转移;该工艺的架梁及过孔等施 工步骤简洁、操作简便、技术可靠、安全性好、架梁作业效率高、劳动强度低、 经济合理,能保证施工生产的顺利进行。此外,吊具的"三吊点自平衡体系" 可保证箱梁架设过程中不受附加弯扭作用等,采用640个轮胎的TE1600轮胎 式运梁机沿双幅桥面运梁也有效降低了桥梁的施工载荷。附图说明图1是本发明暨实施例架设工艺过程中的架桥机纵移过孔工艺流程图; 图2是本发明暨实施例架设工艺过程中的箱梁架设施工工艺流程图;图3是本发明暨实施例架设工艺所采用的TE1600轮胎式运梁机在箱梁运 输过程中的状态示意图;图4是本发明暨实施例架设工艺所采用的LGB1600型步履式架桥机在箱梁架设过程中的状态示意图;图5是本发明暨实施例架设工艺过程中的箱梁起吊方式图;图6是本发明暨实施例架设工艺过程中的箱梁起吊位置和吊点布局图:图6的上、下部分分别为箱梁的左、右两侧面,左、右部分分别为箱梁的前、后两端面。图3-6中,IO是箱梁,20是桥墩;3- 1是运梁机前辅助支撑(固定),3-2是运梁机后辅助支撑(液压),3-3 是运梁机电缆巻筒,3-4是运梁机前端轨道纵移台车,3-5是运梁机后端固定 台车;3-6是运梁机前承载横梁;3-7是运梁机后承载横梁;3-8是运梁机司机 室;3-9是运梁机轮组;3-10是运梁机动力及液压、电气系统;4- 1是架桥机机臂总成,4-2是架桥机后支撑总成,4-3是架桥机前支撑总 成,4-4是架桥机后吊梁桁车(主动)总成(包含桁车架、横移台车、起升绞 车等),4-5是架桥机前吊梁桁车(从动)总成(包含桁车架、横移台车、起升 绞车等),4-6是支撑移动系统总成,4-7是机臂纵移系统总成,4-8是前支腿 总成,4-9是后支腿总成,4-10是主吊具(主动吊具)总成,4-11是副吊具(从 动吊具)总成;5- 1是箱梁顶板起吊加强预应力粗钢筋(在梁体内);5-2是箱梁吊具组的 吊杆;5-3是箱梁吊具组的垫板;5-4是箱梁吊具组的螺母;6- l是箱梁顶板上的预留吊孔。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。 但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。 实施例本实施例为申请人在杭州湾跨海大桥南岸滩涂区南引桥的某段箱梁架设 施工过程中采用的50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺,工程基本情况及箱梁架设工艺分别如下:一、工程基本情况:杭州湾跨海大桥全长36.5公里,是目前在建的世界最长的跨海大桥。其 设计标准高(按照ioo年寿命设计)、施工难度大、作业周期短,因此其关键 因素有三点:首先是质量必须可靠,其次是安全性要好,三是作业效率要高。其中由申请人承建的第X合同工程位于大桥南岸滩涂区,属于南引桥的一部分,其中K71+335〜K81+435 (全长10100米)桥梁上部结构采用50m预应力 混凝土连续箱梁,由20联8X50m和6联7X50m组成,共计404片箱梁。单 片箱梁重约1430t。南岸滩涂区水位浅、潮流急、受涨落潮影响大,无法采用大型浮吊方案进 行箱梁架设;而顶推法受区段长度、桥梁曲线和施工周期的制约,也不能满足 需要;此外,现浇方案受海域施工环境影响大,工程质量和工期进度受制约因 素较多,因而在该工程中也不适用。针对该工程的上述具体情况,最终确定采 用梁上运输、梁上架设的施工方案,采用运梁机和架桥机等设备进行箱梁架设。而针对架桥机架梁,可行的结构型式又有导梁式、运架一体式和步履式。 导梁式架桥机的优点是定点架梁,架桥机吊梁桁车不用重载走行,故机臂受力 较小、安全性较好,但是整机结构比较复杂,导梁长度大(需要跨两跨以上), 桥梁的首、末孔梁架设比较困难,最大的困难是整机质量大、施工载荷高。运 架一体式架桥机一套设备集制梁场提梁机、运梁机和架桥机三者功能于一身, 设备投入少,但该设备只能顺序作业,施工效率较低,并且一旦损坏不仅影响 架梁,还将对梁场内箱梁的搬运(从预制台位到存梁台位)造成严重影响,另 外整机自重和施工载荷也较大,也不利于箱梁预制场的灵活布置。通过广泛、深入的方案论证,该工程最终采用了工厂集中整体预制、大型 轮胎式搬运机场内搬运、大型门式吊机提升上桥、轮胎式运梁机梁上运梁、步 履式架桥机梁上架梁的施工方案进行50m箱梁的制造、运输与架设施工。其中, 如何安全、快速、高效地将由运梁机沿桥面运输到架设位置的50m箱梁逐跨、 全幅架设到墩顶支座上,是箱梁制造、运输和架设的一个关键环节。为此,发 明人对箱梁架设总体方案、设备的结构形式、箱梁架设对桥梁结构的影响、设备拼装方案以及箱梁架设施工工艺等方面进行了重点研究。根据杭州湾跨海大桥50m箱梁结构设计和施工现场的作业环境,结合箱梁 预制和架设施工工艺、安全、质量、工期等需要,通过比选、分析和研究,确 定出本发明技术可靠、安全高效、操作简便、经济合理的50m/1430t箱梁整体 预制、整体架设施工方案,确保本合同段施工生产的顺利进行。同时,也为今 后类似工程施工积累相关宝贵经验。二、箱梁架设工艺.-主要包括箱梁运输、架桥机纵移过孔和箱梁架设等步骤,具体步骤如下-(一) 、箱梁运输:采用TE1600轮胎式运梁机进行梁上运梁,把从提梁站(采用HM800提梁机) 提升上桥的50m/1430t预制箱梁10沿双幅桥面运送到前方架桥机处。 预制箱梁IO自重约1430t。TE1600轮胎式运梁机的主要结构由主车架、承载横梁3-6和3-7、运行轮 组3-9、纵移台车3-4、转向系统、动力及电气液压系统3-10、司机室3-8等 部分组成,其自重约500t;运梁机在箱梁运输过程中的状态之一如图3所示。(二) 、架桥机纵移过孔:采用LGB1600型步履式架桥机架设50m/1430t双幅箱梁。 LGB1600型步履式架桥机的主要结构由框架(包括机臂4-1和前后横联)、 支撑走行系统(包括前支撑4-3、后支撑4-2、前支腿4-8、后支腿4-9)、后 吊梁桁车(主动)4-4和前吊梁桁车(从动)4-5 (均包含桁车架、横移台车、 起升绞车、吊具、锚固装置、驱动系统等)、液压系统、电气系统、操控系统 及安全保护系统等组成,其自重约1300t;架桥机在箱梁架设过程中的状态之 一如图4所示。架桥机纵移过孔的工艺流程如图l所示,主要包括如下步骤:1. 架桥机就绪,准备纵移过孔;2. 吊梁桁车移动到过孔位置,后吊梁桁车(主动)4-4运行到后支撑4-2 处并互相锚固;3. 解除架桥机机臂4-1与后支撑4-2的锚固状态;4. 后支腿4-9油缸收縮至脱离与桥面的接触;5. 架桥机机臂4-l向前纵移50m就位,支撑前支腿4-8在待架跨桥墩20上;6. 支撑后支腿4-9在己架箱梁顶面上;7. 解除后支撑4-2与后吊梁桁车4-4的锚固状态;8. 后支撑4-2油缸收缩至脱离与桥面的接触;9. 后支撑4-2与驱动销连接,向前纵移50m;10. 支立后支撑4-2到已架箱梁顶面预定位置,并将后支撑4-2与机臂4-1 锚固;11. 解除前支撑4-3与墩顶的锚固状态;12. 后支撑4-2油缸顶升至前支撑4-3脱离与墩顶的接触;13. 前支撑4-3与驱动销连接,向前纵移50m;14. 支立前支撑4-3到待架跨墩台顶面预定位置,并将前支撑4-3与墩顶 预埋钢筋锚固;15. 收起前支腿4-8,吊梁桁车运行到前后支撑4-3和4-2之间;16. 提升后支腿4-9,打开喂梁通道,准备架梁。 (三)、箱梁架设.-箱梁架设的工艺流程如图2所示,主要包括如下步骤:1. 架桥机就绪,等待运梁机运送箱梁10;2. 运梁机载梁进入架桥机尾部;3. 运梁机二次纵移,箱梁10到达起吊位置;4. 架桥机后支腿4-9支撑在运梁机上;5. 吊梁桁车4-4、 4-5后退至起吊箱梁位置;6. 采用顶板穿孔吊杆法和"三吊点"系统,将吊具4-10和4-11与箱梁IO顶板连接;(箱梁起吊位置和吊点布局如图6所示;箱梁起吊方式如图5所示)7. 起吊箱梁IO,进行制动及保持试验,然后继续起吊箱梁10到高位;8. 吊梁桁车4-4、4-5沿桥梁中轴线吊梁纵向移动,到达前方待架跨位置;9. 架桥机后支腿4-9打开,运梁机分两组退出;10. 架桥机后支腿4-9支立在桥面上,利用后支腿4-9液压油缸顶升机臂 4-1至该处反拱;11. 落梁到低位,吊梁桁车4-4、 4-5上的横移台车将箱梁10横移到待架 幅位,位置微调,落梁到墩顶支座上;12. 解除吊具4-10和4-11与箱梁10的连接;13. 吊梁桁车4-4、 4-5上的横移台车回中位;14. 架桥机后支腿4-9打开;15. 安装支座,清理现场。箱梁架设步骤中,起吊箱梁采用的"三吊点"系统,是指后吊梁桁车(主 动)4-4下连接的主吊具4-IO具有两个独立的吊点,前吊梁桁车(从动)4-5 下连接的副吊具4-11通过铰接将两个吊点转化为一个吊点,从而实现"三点 吊梁",可确保吊点受力均衡,避免箱梁在架设过程中承受附加弯扭作用,进 一步提高作业效率和保证安全施工。箱梁起吊方式如图5所示,箱梁起吊位置 和吊点布局如图6所示。其它施工安全技术措施与现有技术箱梁架设中的安全技术措施大致相同。在本段箱梁架设结束后,LGB1600型步履式架桥机由TE1600轮胎式运梁机 驮运,沿桥面或路基进行转移,返回提梁站处,利用HM800提梁机进行解体。本段工程成功应用了上述梁上运输、梁上架设的施工方案架设50m/1430t 双幅整体箱梁,共架设箱梁404片,耗时近一年四个月,比原计划提前工期约 一年半完成,且创造了安全、质量无事故和日架3片的新纪录。事实证明,采 用本施工工艺架设大型预制箱梁技术先进、步骤简洁、操作简便、安全可靠、 快速高效,且劳动强度低、经济合理,不仅满足了杭州湾跨海大桥滩涂区大吨 位箱梁架设的要求,创造了架设50m/1430t整体箱梁的世界纪录,也为今后世 界上类似工程项目大吨位箱梁的架设提供了宝贵的借鉴。

Claims (15)

1.50m/1430t双幅整体箱梁架设工艺,采用梁上运输、梁上架设的施工方案,主要包括以下步骤: 一、 箱梁运输: 采用TE1600轮胎式运梁机进行梁上运梁,把从提梁站提升上桥的50m/1430t预制箱梁沿双幅桥面运送到前方架桥机处; 二、 架桥机纵移过孔: 采用LGB1600型步履式架桥机,架桥机纵移过孔的主要工序如下: 1.架桥机就绪,准备纵移过孔; 2.吊梁桁车移动到过孔位置,后桁车运行到后支撑处并互相锚固; 3.解除架桥机机臂与后支撑的锚固状态; 4.后支腿油缸收缩至脱离与桥面的接触; 5.架桥机机臂向前纵移50m就位,支撑前支腿在待架跨桥墩上; 6.支撑后支腿在已架箱梁顶面上; 7.解除后支撑与后桁车的锚固状态; 8.后支撑油缸收缩至脱离与桥面的接触; 9.后支撑与驱动销连接,向前纵移50m; 10.支立后支撑到已架箱梁顶面预定位置,并将后支撑与机臂锚固; 11.解除前支撑与墩顶的锚固状态; 12.后支撑油缸顶升至前支撑脱离与墩顶的接触; 13.前支撑与驱动销连接,向前纵移50m; 14.支立前支撑到待架跨墩台顶面预定位置,并将前支撑与墩顶预埋钢筋锚固; 15.收起前支腿,吊梁桁车运行到前后支撑之间; 16.提升后支腿,打开喂梁通道,准备架梁; 三、 箱梁架设: 箱梁架设的主要工序如下: 1.架桥机就绪,等待运梁机运送箱梁; 2.运梁机载梁进入架桥机尾部; 3.运梁机二次纵移,箱梁到达起吊位置; 4.架桥机后支腿支撑在运梁机上; 5.吊梁桁车后退至起吊箱梁位置; 6.采用顶板穿孔吊杆法和“三吊点”系统,将吊具与箱梁顶板连接; 7.起吊箱梁,进行制动及保持试验,然后继续起吊箱梁到高位; 8.两台吊梁桁车沿桥梁中轴线吊梁纵向移动,到达前方待架跨位置; 9.架桥机后支腿打开,运梁机分两组退出; 10.架桥机后支腿支立在桥面上,利用后支腿液压油缸顶升机臂至该处反拱; 11.落梁到低位,横移箱梁到待架幅位,位置微调,落梁到墩顶支座上; 12.解除吊具与箱梁的连接; 13.吊梁桁车回中位; 14.架桥机后支腿打开; 15.安装支座,清理现场。
2. 运梁机载梁进入架桥机尾部;
3. 运梁机二次纵移,箱梁到达起吊位置;
4. 架桥机后支腿支撑在运梁机上;
5. 吊梁桁车后退至起吊箱梁位置;
6. 采用顶板穿孔吊杆法和"三吊点"系统,将吊具与箱梁顶板连接;
7. 起吊箱梁,进行制动及保持试验,然后继续起吊箱梁到高位;
8. 两台吊梁桁车沿桥梁中轴线吊梁纵向移动,到达前方待架跨位置;
9. 架桥机后支腿打开,运梁机分两组退出;
10. 架桥机后支腿支立在桥面上,利用后支腿液压油缸顶升机臂至该处反
11. 落梁到低位,横移箱梁到待架幅位,位置微调,落梁到墩顶支座上;
12. 解除吊具与箱梁的连接;
13. 吊梁桁车回中位;
14. 架桥机后支腿打开;
15. 安装支座,清理现场。
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