东新赣江特大桥MSS1500型上行式移动模架造桥机施工技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:erbin517
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  摘要:本文介绍向莆铁路东新赣江特大桥主桥48m双线简支箱梁施工移动模架。根据桥梁的结构特点和桥位处的地形、地貌、地质和水文情况及设计要求等因素选择箱梁施工方案,并介绍移动模架结构、施工步骤及注意事项。
  关键词:48m双线简支箱梁上行式移动模架造桥机施工步骤注意事项
  Abstract: this paper introduces the new railway to throw higuain ganjiang great bridge 48 m double box girders of construction movable formwork. According to the structure characteristics of the bridge and the place topography and landforms, hydrological and geological and design requirement of the construction scheme selection box girder factors, and introduce the movable formwork structure, construction procedure and the matters needing attention.
  Keywords: 48 m double box girders of uplink type move mould construction steps overhead launching gantry matters needing attention
  
  
  中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
  
  1 工程概况
  新建向莆铁路JX-2A标东新赣江特大桥为向莆铁路全线最长的桥梁工程,也是全线控制性工程。全长27.3km。在南昌县东新乡附近跨越赣江,桥址位于既有生米公路大桥上游1.5km处。
  东新赣江特大桥41#—61#墩(20孔)为计算跨度48m的预应力混凝土双线简支箱梁其中44#~46#墩位于江中沙洲,63#~65#墩位于河滩地,其余各墩均位于赣江河道中,四季有水,墩中心距50.3m,按客运专线标准施工。
  48m简支箱梁横截面为单箱单室结构,箱梁顶板宽9.56m,底板中间宽5.6m,两端底板加宽到6.28m,直腹板,箱梁高4.3m。箱梁端部内外腹板及顶、底板渐变加厚。单孔箱梁自重1394.3t。48m简支箱梁采用MSS1500型上行式移动模架进行施工。
  2 向莆铁路东新赣江特大桥48m简支箱梁施工方案的选择
  根据东新赣江特大桥墩身帽主梁比墩帽窄的结构特点,除44#-46#墩位于江心洲,42#、43#墩位于浅水中外,其余各墩均位于深水中。针对以上施工条件,东新赣江特大桥48m简支箱梁首次采用铁路项目目前国内最大的新制MSS1500型上行式移动模架现浇施工,它较其它上行式移动模架具有以下特点:
  2.1上行式移动模架采用双主梁在国内属于首创。
  2.2移动模架双主梁结构稳定性更好,抗风能力更强;
  2.3它汲取了国内目前先进的上行式、下行式移动模架支腿自行过孔移位的优点,无须采用其他辅助吊机设备,机械化程度高,操作简单,过孔更快捷;
  2.4受东新赣江特大桥墩身较宽限制,移动模架开模打破上行式模架常规翻转开模的模式,通过液压千斤顶实现外模系统横向开启及合龙,操作方便,模板施工变形小。
  2.5施工时不受桥下净空限制,过孔时不受墩身高度及宽度限制。
  2.6过孔时通过四条轨道,四台千斤顶顶推,纵移安全、可靠。
  2.7移动模架主梁支撑油缸前、中支点均为4台千斤顶,结构受力更合理,移动模架升降平稳,安全可靠,浇筑过程中仅需注意微调靠外侧的千斤顶即可。
  2.8前支腿直接支撑在前方墩顶,虽然对预埋件要求精度较高,但纵移到位后,模架仅需上下起顶调整底模标高,中线不需调整。
  2.9模架通过挑梁悬挂在主箱梁底面,通过吊臂与侧模架连接的可调螺杆设置模架的预拱度,操作方便,节省了大量时间(常规上行式模架利用吊杆调整底模拱度费时费力)。
  3 移动模架造桥机主要技术参数及工作原理
  3.1移动模架造桥机主要技术参数:⑴适应跨度:50m简支箱梁(铁路双线简支箱梁);⑵现浇梁重量:1500吨;⑶整机自重:约758噸;⑷整机纵移速度:1m/min(液压油缸推进);⑸整机功率:50KW(不含混凝土箱梁施工用电);⑹支腿最大反力:580吨;⑺整机外形尺寸(模架闭状态):94m(长)×19.8m(宽)×11m(高);⑻适应纵坡/横坡:2%/2%;⑼抗倾覆稳定系数:2.15。
  3.2 MSS1500型移动模架工作原理
  在设计混凝土箱梁的上方设置承重钢主梁来承受模板、梁重和各种施工荷载,主梁在支承千斤顶及托辊的作用下,可实现升降及纵向移动;模架及模板在模架液压开启机构的作用下完成模架开启及闭合的动作。
  模架通过挑梁、吊臂及吊杆悬挂在主箱梁底面,利用可调撑杆及吊杆调节模板的预拱度,按设计要求调整梁底的线形高程。当一跨梁段张拉完毕后,脱模卸架,由模架上配套的液压系统和传动装置,使钢箱和模板纵移至下一跨。
  4 MSS1500型移动模架的功能及构造简介
  MSS1500型移动模架按荷载传递路径可将其结构分为外模板、模架及开模结构、挑梁、吊臂及吊杆、主梁、前中后支腿支撑机构等系统。双主梁通过前中支腿分别支撑在前方墩顶及已浇箱梁横隔墙处。
  
  4.1 主梁及导梁
  4.1.1主梁
  本模架采用双主梁,每根钢主梁含5节(10m+4x12m),主梁采用螺栓节点板联结,全部采用精制螺栓。主梁间通过15组桁架横联连为一体,钢箱梁采用Q345B钢制造,宽2200mm,高4200mm。单节最大重量为32t,主梁(含接头)总重328t。钢箱梁制作过程中设置预拱度。钢箱梁内侧腹板上部设横联上弦连接法兰孔及加劲,下部设有中吊杆牛腿,牛腿侧面设横联下弦连接法兰。
  4.1.2导梁
  导梁由3×12m的等宽变高度桁架梁组成,为辅助整机过孔的结构。导梁与钢箱梁之间均以精制螺栓及节点板连接,导梁间以销轴连接,导梁间通过3组桁架横联连为一体。
  4.2 前、中、后支腿体系
  4.2.1前支腿:前支腿支承于施工跨的前墩处,为整个造桥机的前端支点,主要包括以下部件:
  ①支腿立柱;②横梁及纵梁;③托辊轮箱;④支承油缸;⑤吊挂系统等。移动模架工作时,竖向荷载通过钢箱梁依次传递至支承油缸、支腿横梁、支腿立柱、墩顶。
  4.2.2中支腿:中支腿与前支腿构造基本相同,为整个造桥机的后端支点,在施工每孔砼梁时;用垫块支撑于已浇筑砼梁面上。
  4.2.3后支腿:后支腿位于主梁尾部,后支腿只用于辅助造桥机整机过孔。从上至下依次为球型铰座、支承千斤顶、垫座、分配梁、横移螺旋千斤顶、走行轮箱及轨道。
  4.2.4横梁及纵梁:支腿横梁为箱形结构,外形尺寸8930mm×1772mm×624mm(长×宽×高)。
  4.2.5托辊轮箱:托辊轮箱共四组,通过铰座安装于支腿纵梁上。
  4.2.6支承油缸:支承油缸为混凝土浇筑施工时支承主梁的刚性支承部件。其结构型式有别于普通液压油缸,配有双向液压锁和机械锁(抱箍或螺旋顶),以保证主梁浇筑混凝土状态万无一失。工作时,它支承于主梁底和支腿横梁之间。
  支承油缸上法兰为球面结构,可绕球心转动±5°,以适应施工要求。
  4.3 挑梁、吊臂及滑梁(模架悬挂系统)
  挑梁和吊臂是移动模架重要的传力结构,负责悬挂整机模架、模板等混凝土成型结构。过孔走行过程中,挑梁和吊臂悬挂所有外模板及模架;混凝土施工状态,为吊杆分担部分模架、模板和混凝土重量,并传递至移动模架主梁。吊臂、挑梁与滑梁位置详见下图:
  
  图2 挑梁、滑梁及吊臂位置示意图
  4.3.1挑梁:挑梁为空间桁架结构,位于主梁的两侧,挑梁上端与钢箱梁之间采用销轴连接,下端采用螺栓连接。挑梁下弦设有滑梁,以实现模架整体横移。挑梁桁架左右各12片。挑梁竖向及水平联结系均为焊接桁架结构,与挑梁间焊连。
  4.3.2吊臂:吊臂为焊接桁架结构,上下分别与挑梁及侧模架通过销轴连接。
  4.3.3滑梁:滑梁位于挑梁与吊臂之间,与挑梁同时成对加工,并安装于挑梁下弦上。用于模架的开启与合拢。
  4.4 模板系统
  4.4.1底模、底模架
  移动模架底模是箱梁混凝土的直接支承体系。由8mm面板和型钢组焊而成,底模在纵桥向和横桥向均与底模架对应分块制造;考虑模板预拱度调整,在纵桥向两相邻模板间均留有10mm的缝隙。
  底模架与底模始终保持一体;底模架的上弦杆内侧通过φ50的高强度吊杆吊挂在钢箱梁内侧腹板上的牛腿上,其上弦最外侧两个节点设置有吊挂滚轮,吊挂滚轮与侧模架的下弦连接,实现底模架的横移开启。
  底模架左右各12组,左右两组底模架通过8.8级精制螺栓用螺栓对拉,形成整体。
  4.4.2侧模
  侧模架与侧模始终保持一体,侧模架设有可调撑杆,用以固定模板和辅助拆模。侧模包括腹板模板、翼板模板及异形模板,它们均由6mm面板和型钢组焊而成。侧模与底模及侧模架对应分块制造。侧模架下弦杆设有螺旋支承,以利于调节腹板模板的位置及抵抗浇注混凝土时的侧压力。侧模架上弦杆设有可调撑杆,用于调节翼板模板的角度和模板的拱度。
  外侧模架为左右对称的桁架结构,共12组。侧模架上弦两个节点吊挂在吊臂上,内侧节点以铰座支承侧模板,通过下弦杆内侧的两个节点吊挂底模架,与底模架通过锁定销轴锁定。
  4.5 移位系统
  移位系统由固定在滑梁上12个横移油缸和固定于底模架吊挂轮处12台横移油缸、后支腿处4台纵移油缸组成。横移时,通过顶推吊臂顶面滑梁和底模吊掛轮处千斤顶,实现外侧模架横向开启和合拢。纵移时,由固定在支承台车上的两个纵移油缸通过设在主梁下底面的孔板顶推主梁纵向移动。通过垂直油缸和横移油缸的竖直与水平作用,以实现造桥机脱模与合模的目的。根据该造桥机的施工特点,液压系统按其功能和布局要求分为四个独立的子系统。该系统可驱动主梁纵移、横移和竖直移动,从而实现造桥机的过孔、脱模和合模。
  4.6 电气系统
  每侧主梁设置独立的一套电气装置。总电气控制盒安装于主梁尾部,电缆铺设于主梁箱内,给前后液压站供电,并在对应主梁外侧安装接线盒或插座板以方便液压站接线和照明。
  
  5 MSS1500型移动模架施工步骤
  步骤一:
  (1)箱梁张拉完毕,拆除墩顶散模及墩顶处侧模对拉设施;
  (2)拆除吊杆、底模间和底模与侧模纵向连接螺栓;
  (3)前、中支腿油缸伸出与钢箱主梁顶紧,拆除前、中支腿油缸位置的抱箍;
  (4)前、中支腿油缸回油脱空,模架整体下落;
  (5)前、后支腿油缸伸出,移动模架起顶,中支腿油缸吊挂前移50.3m,至指定位置;
  (6)中支腿油缸伸出与桥面顶紧并锁定,解除前支腿与墩顶间锁定,前支腿油缸回油脱空。
  (7)中、后支腿油缸收回,整机下落。
  (8)底模架及吊臂分别横移开启并锁定,准备第一次前移过孔。
  步骤二:
  (1)启动造桥机后支腿主动电机,整机前移18m停下。
  (2)中、后支腿起顶。
  步骤三:
  (1)用卷扬机将前支腿拉到前一墩顶指定位置,与墩顶预埋件锁定。
  (2)中、后支腿油缸回油,前中后支腿同时支撑移动模架大梁,准备第二次前移过孔;
  步骤四:
  (1)启动后支腿主动电机,移动模架前移32.3m后到位。
  (2)前、中支腿油缸顶升至工作状态并锁定;底模及吊臂分别横移合拢并锁定;
  (3)安装吊杆,测量并调整模板,进行混凝土梁施工;
  
  
  6 MSS1500型移动模架的拼装
  MSS1500型移动模架结构总重达780t,其中仅主梁重量就达332t,主梁单件最重32.3t,最轻26t,拼装难度最大的就是主梁,若采用在施工墩位搭设支架进行拼装,不仅费工、费时,且均为高空作业,安全风险较大。根据施工工期安排,结合移动模架的特点,移动模架主梁在岸边进行拼装,利用施工墩跨位处优良的水深,通过260t浮吊抛锚定位体系及卷扬机、绞关将浮吊移至施工墩跨附近,将单组主梁(重166t)提高到安装高度,然后整体起吊就位,主梁缆风绳与浮吊将军柱固定,防止摆幅过大碰撞浮吊扒杆,将主梁摆放于提前安装好的前支点、中支点上。主梁安装时要特别注意两点:
  6.1确保钢箱梁间净空,由于主梁间横联均为定型尺寸,通过微调辊托与绞座间隙消除主梁净空正负误差的余地较小,所以在安装前、中支腿时,辊托间的间距必须先按正误差控制,保证横联能够顺利安装。
  6.2主梁安装时注意防止两根主梁前后产生错位,控制时以控制主梁底支点位置加强板孔位与前、中支腿横梁顶面千斤顶顶面盖板孔位为主。
  7 MSS1500型移动模架线形控制
  移动模架在荷载作用下发生弹性变形及非弹性变形,为了确保箱梁张拉完成后,其线型与设计值相符,预拱度设置必须准确。通过预压(共分四级加载:0→30%→50%→100%→120%)来检验移动模架刚度、强度和稳定性,分析观测结果来计算移动模架的弹性变形和非弹性变形值,根据箱梁设计的反拱度与弹性变形值组合计算出施工时底模应设置的预拱度,实测移动模架承受施工荷载引起的弹性变形,与理论计算进行比较,验证计算模式。
  计算如下:现浇箱梁张拉前理论反拱值为:f1,预压后箱梁底模板应设置的抛物线拱度为:f2=弹性变形量-f1
  以后不预压的各跨根据非弹性变形量将箱梁底模板整体抬高,箱梁其他标高以箱梁底模标高为基准控制。
  8 移动模架施工注意事项
  8.1浇注混凝土施工过程中,必须安排专人经常检查移动模架螺栓、支撑托架及外模架关键受力杆件的状态。
  8.2振动棒在振捣混凝土时,不得触及埋设物、钢筋、模板,以防结构移位或变形;
  8.3 每浇完一跨箱梁,需对主梁支点处和跨中段连接螺栓进行检查,发现异常及时补强。
  8.4混凝土箱梁施工应严格执行铁路桥涵施工规范要求和设计图纸中的特殊要求;
  8.5造桥机主机纵移时,两侧的纵移滑动缸操作要同步进行,并溜绳保险。
  8.6严禁在造桥机系统上随意摆放重物,以免增加造桥机的荷载;
  9 移动模架施工体会
  9.1移动模架模板横向开启及合拢过程左右两侧模架要基本保持同步,同侧移动模架前后端必须保持同步,前后最大不同步偏差不得大于10 cm。
  9.2过孔过程中,当导梁及主梁接头通过支撑台车位置时应注意观察,防止因错台而出现的卡滞现象。
  9.3过孔快结束时,最后1米一定要按点动按钮前进,并且在主梁后侧设置安全限位装置,坚决防止纵移越位。
  9.4砼浇筑过程中由于支点处主梁弯曲上翘,各千斤顶反力相差较大。施工操作中按靠近跨中四台千斤顶先行全部满负荷受力。当总荷载(即模架自重780t和砼自重620t)达到1400t时,即砼浇筑到248 m3时,进行起顶,起顶时靠跨中的4台千斤顶原则上不能有起升高度。靠外侧的四台千斤顶,参照油压表可控制其最大油压。
  10 结语
  采用自带模板的上行式移动模架造桥机就地浇注混凝土简支梁,可以节省制梁及大型场地的投资及转场费用,同时可以避免由于墩高和地质条件差等因素带来的施工困难;机械化程度较高,可以大大加快施工速度、节约施工成本。由于采用整体浇注混凝土成梁方法,可有效控制梁体要求的各项设计指标,有利于促进高标准高速铁路的发展。本文通过MSS1500型移动模架的成功应用为广大工程设计、施工人员提供一定参考价值。
  
  参考文献:
  [1]《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
  [2]《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ213-2005
  
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