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摘要:顶推滑移法在钢结构桥梁安装工作中因其具有诸多优势而有着很广泛的应用,本文在对这一方法进行了概述的基础上,结合具体的案例分析了这一技术应用过程中吊装方案的确定、滑移轨道的结构形式、顶推以及钢梁下落等施工过程中的技术要点,希望能够对这方面的研究起到一定指导和促进的作用。
关键词:顶推滑移法;钢结构桥梁;安装施工;应用分析;
中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
随着社会的发展,我国经济取得了巨大的进步,城市化也在不断地加剧。而在城市化的过程中,交通量的增加成为了必然的趋势。在这种背景下,人们对于交通基础设施的要求越来越高,其中钢结构桥梁就属于这种背景下的一个产物,在钢结构桥梁的安装过程中,顶推滑移法具有非常多的优势,因此也获取了相当广泛的应用,不过在使用这一方法的过程中,由于对设计人员、施工人员的要求比较高,使得要想做好这一工作并不轻松,基于此,本文关于这方面的研究具有非常强的实践指导作用。
2、顶推滑移法在钢结构桥梁安装工程中的应用概述
对于钢结构桥梁来说,其安装的方法非常多,一般我们都会使用架桥机或者大型吊车吊装就位。但是,部分施工场地中存在着施工作业面紧张、施工场地狭小、环境影响因素比较多等问题,在这种特殊的施工条件之下,很多钢箱梁难以使用常规的吊装方法进行就位,而使用顶滑移法的施工安装法则可以很好的满足这一需求。
实践证明,在结合工程场地实际条件下,通过相关的理论验算,并在充分考虑了各种影响因素的前提下,所制定出的顶推滑移法不仅能够有效的降低施工成本,而且也可以确保工程的质量及施工的工期。基于此,以下将结合具体的案例对这一方法应用过程中的一些要点进行分析和探讨,也希望能够对其他类似的工作起到一定的指导和借鉴作用。
3、案例分析
3.1案例概述
某桥梁工程为双向车道,其中三跨属于钢筋混凝土叠合梁,其中钢结构约为2400t,跨河部分的钢梁分为四段,每一段的长度、宽度以及重量分别为38m、4.88m以及110t,这一部分钢梁的两端和混凝土的牛腿进行搭接。对于此工程来说,整体的施工条件非常复杂,因此钢梁在就位的过程中面临着比较大的困难。另外,在钢箱梁两侧进行了扇形装饰架的安装,主梁吊装就位之后装饰架在和其连接,在箱梁之间的连接主要使用连梁来实现。
对于此工程的安装工作来说,最大的问题是约束条件比较多,吊装现场中因两侧混凝土桥台没经过钢索的张拉,因此很难对大型吊装车提供相应的位置,使得吊车仅能够于河两岸进行吊装作业。而钢箱梁的长度为38m,河宽40,m,使得吊装的半径非常大,加之吊装作业上空还存在着高压线,因此在吊装的过程中还需要避开其影响。考虑到以上因素,最终施工的过程中东北角、西北角以及东南角都排除在外,只有西南角可以共吊车进行站位吊装。
3.2确定吊装方案
经过现场的调研及论证之后,制定出了以下三种吊装方案:
(1)使用1250t履带吊进行吊装,这一方案最大的优点在于可以将钢梁进行一次吊装就位,整体的质量比较有保证,而且施工的工期也比较短。不过,缺点在于出场费非常高,使得整体的施工成本比较高、
(2)于河中进行钢管桩的打设,架设50m跨、120t架桥机对钢桥进行架设,这一方案的优点在于钢桥将可以直接吊装就位,而且成本相对于上一方案来说也比较低。不过在进行钢桥架设之前需要在河中进行架桥机钢管桩的架设,使得在工程完成之后将会面临着拆除问题。
(3)使用181t履带吊进行构件的吊装,然后在将钢箱梁通过滑移就位,相对于上面的两个方案,这一方案不仅成本低,而且工期也能够得到有效的控制,质量也有保障,属于三个方案中最为可行的方案。主要的问题在于之前缺乏相关的案例,因此缺乏经验,需要的技术要求比较高。
在进行了充分的考虑之后,本案例中选择了方案三,吊装的顺序为自北往南,先将最北端钢梁吊装到最南端位置,之后依次往北滑移。在使用这一方法的过程中,所面临的主要问题包括滑移轨道结构形式的确定、滑移方式的确定、滑移之后钢梁落位問题,以下将进行详细的分析。
3.3滑移轨道结构形式的确定
在混凝土桥台以及钢梁之间主要使用牛腿搭接的方式进行连接,而混凝土牛图长度仅为300mm,因此滑移轨道不能够设置于牛腿之上,只可换为混凝土桥台表面。但是对于两侧桥台来说,都是由4个混凝土桥墩支撑,桥墩之间桥台不得受理,因此最终我们选择混凝土桥墩作为滑移轨道的位置。至于轨道的形式,使用的为轨道托梁形式,其中上部的槽钢属于滑移的轨道,起到防止构建滑偏的效果,而下部的H型钢垫梁则属于受力的构件。在对挠度以及抗弯强度进行验算之后发现导轨以及托梁都满足受力的要求,具体情况可以参照下图:
图1 滑移用轨道及托梁
在确定了滑移轨道形式之后,为保证钢箱梁能够顺利的在导轨中滑移,本案例还在钢箱梁制作的过程中于其下添加了滑块,这一滑块主要是经过钢板进行切割,在打磨为光滑船型之后焊接到地板之上。至于导轨、钢箱梁两侧滑块、托梁以及混凝土梁的位置可以参考下图2:
图2 导轨、钢箱梁两侧滑块、托梁以及混凝土梁的位置
3.4顶推
在钢梁顶推的过程中,顶推力大小以及顶推设备的问题是一个相当大的技术难题,也就是说我们要考虑怎样使钢箱梁下部滑块和轨道之间的摩擦力更小。为了实现这一目标,我们在轨道上进行了黄油的涂抹,使其起到润滑的效果,具体的工作中先利用吊车把钢梁准确放到托梁轨道中,并在两端做好标记,避免滑移的时候钢梁出现滑偏的问题。
此外,为保证顶推时候的稳定性,工程专门配备了顶图准用的千斤顶,顶推的时候从钢梁两端同时进行。经过相关的计算以及实际测算之后得出,顶推过程中钢箱梁所产生摩擦系数为0.05到1的范围中,也就是说每一侧需要的顶推力为3t到6t,基于以上分析,最终本案例选择了10t的千斤顶仅作业。
3.5钢梁下落
在将钢梁顶推到就位位置之后则需要使其下落到混凝土的牛腿之上,这属于一个非常关键的步骤,由于滑移轨道处在混凝土梁上,因此钢梁滑移的时候将远远超过混凝土牛腿标高,而混凝土牛腿宽度为300mm,因此无法对钢梁进行放置。基于此,本案例中在钢箱梁的两端进行了两个刀把型假头的设置,这样就可以使其下降到牛腿之上。在完成假头的制作之后,等到钢箱梁滑移就位以后,还要于假头的下方设置千斤顶与支架,其中下落支架主要是由交错工字钢经过层层搭设而成。
具体的工作中,千斤顶先把钢梁顶起来,之后在将钢梁加长段以及桥台之上的滑移托梁切割掉,再之后则是将外侧支架的一层工字钢抽出,使钢梁下落一层。在这个时候假头要于外侧支架上放置,然后把放在千斤顶之上的支架再抽出一层,一直到钢梁就位为止。
在下落到最后的时候,则将支架、千斤顶以及临时的假头都拆除,这个时候也就意味着钢梁完成了就位。需要注意的是,假头以及支架的高度都务必要符合钢梁下落的要求。至于其他的装饰架、连梁等,则因为其整体的重量比较小,因此可以使用181t履带吊来完成,这里不再对其进行详细的分析。此外,还有一些其他结构部件的焊接、测量校正以及安装等工作,由于整体都不存在太多的难度,因此这里也不再对其进行详细的分析。
总体而言,相对于传统的施工方案,这一施工方案不仅在技术上具有很强的可行性,在降低成本的效果上也非常明显,因此,针对一些约束条件比较多的情况,如果在工期成本的限制下,使用传统吊装无法完成施工的时候,则可以采取这一施工方法。
4、结语
有关顶推滑移法在钢结构桥梁安装工程的应用的分析比较具有创新性和借鉴意义,但是由于关于这方面的研究比较少,因此还值得我们进一步的进行探索。本文结合案例对这一方面的内容进行了分析和探讨,虽然具有一定的实践指导作用,但受制于篇幅及笔者水平的限制,还有很多不足之处,因此,还希望各位同行能够提出自己的意见和看法,对本文进行补充和指正,共同促进这一方面研究的进步。
参考文献
[1]林郁;网架的高空滑移法施工[J];建筑技术;1998年08期
[2]赵英泰;王旭峰;;现代空间钢结构高空滑移法施工技术[J];建筑钢结构进展;2009年06期
[3]汤旭明,倪杰,郑小平,孙焕然;网架高空滑移法施工[J];施工技术;2009年11期
[4]李瑞娟;余天羽;;三一履带吊取代进口 首次吊装核电关键部件[J];工程机械;2010年02期
[5]Lu Kekuan.structural design and installation of the whole unit hoising of 1800 ton steel structure of Beijing west railway station[J].Journal of Constructional Steel Research,1998,46 (1):121-126.
[6]Mokowski Z S,Analysis.design and construction ofdoubly-Layer grid[M].London.Applied science publishers,2009.
关键词:顶推滑移法;钢结构桥梁;安装施工;应用分析;
中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
随着社会的发展,我国经济取得了巨大的进步,城市化也在不断地加剧。而在城市化的过程中,交通量的增加成为了必然的趋势。在这种背景下,人们对于交通基础设施的要求越来越高,其中钢结构桥梁就属于这种背景下的一个产物,在钢结构桥梁的安装过程中,顶推滑移法具有非常多的优势,因此也获取了相当广泛的应用,不过在使用这一方法的过程中,由于对设计人员、施工人员的要求比较高,使得要想做好这一工作并不轻松,基于此,本文关于这方面的研究具有非常强的实践指导作用。
2、顶推滑移法在钢结构桥梁安装工程中的应用概述
对于钢结构桥梁来说,其安装的方法非常多,一般我们都会使用架桥机或者大型吊车吊装就位。但是,部分施工场地中存在着施工作业面紧张、施工场地狭小、环境影响因素比较多等问题,在这种特殊的施工条件之下,很多钢箱梁难以使用常规的吊装方法进行就位,而使用顶滑移法的施工安装法则可以很好的满足这一需求。
实践证明,在结合工程场地实际条件下,通过相关的理论验算,并在充分考虑了各种影响因素的前提下,所制定出的顶推滑移法不仅能够有效的降低施工成本,而且也可以确保工程的质量及施工的工期。基于此,以下将结合具体的案例对这一方法应用过程中的一些要点进行分析和探讨,也希望能够对其他类似的工作起到一定的指导和借鉴作用。
3、案例分析
3.1案例概述
某桥梁工程为双向车道,其中三跨属于钢筋混凝土叠合梁,其中钢结构约为2400t,跨河部分的钢梁分为四段,每一段的长度、宽度以及重量分别为38m、4.88m以及110t,这一部分钢梁的两端和混凝土的牛腿进行搭接。对于此工程来说,整体的施工条件非常复杂,因此钢梁在就位的过程中面临着比较大的困难。另外,在钢箱梁两侧进行了扇形装饰架的安装,主梁吊装就位之后装饰架在和其连接,在箱梁之间的连接主要使用连梁来实现。
对于此工程的安装工作来说,最大的问题是约束条件比较多,吊装现场中因两侧混凝土桥台没经过钢索的张拉,因此很难对大型吊装车提供相应的位置,使得吊车仅能够于河两岸进行吊装作业。而钢箱梁的长度为38m,河宽40,m,使得吊装的半径非常大,加之吊装作业上空还存在着高压线,因此在吊装的过程中还需要避开其影响。考虑到以上因素,最终施工的过程中东北角、西北角以及东南角都排除在外,只有西南角可以共吊车进行站位吊装。
3.2确定吊装方案
经过现场的调研及论证之后,制定出了以下三种吊装方案:
(1)使用1250t履带吊进行吊装,这一方案最大的优点在于可以将钢梁进行一次吊装就位,整体的质量比较有保证,而且施工的工期也比较短。不过,缺点在于出场费非常高,使得整体的施工成本比较高、
(2)于河中进行钢管桩的打设,架设50m跨、120t架桥机对钢桥进行架设,这一方案的优点在于钢桥将可以直接吊装就位,而且成本相对于上一方案来说也比较低。不过在进行钢桥架设之前需要在河中进行架桥机钢管桩的架设,使得在工程完成之后将会面临着拆除问题。
(3)使用181t履带吊进行构件的吊装,然后在将钢箱梁通过滑移就位,相对于上面的两个方案,这一方案不仅成本低,而且工期也能够得到有效的控制,质量也有保障,属于三个方案中最为可行的方案。主要的问题在于之前缺乏相关的案例,因此缺乏经验,需要的技术要求比较高。
在进行了充分的考虑之后,本案例中选择了方案三,吊装的顺序为自北往南,先将最北端钢梁吊装到最南端位置,之后依次往北滑移。在使用这一方法的过程中,所面临的主要问题包括滑移轨道结构形式的确定、滑移方式的确定、滑移之后钢梁落位問题,以下将进行详细的分析。
3.3滑移轨道结构形式的确定
在混凝土桥台以及钢梁之间主要使用牛腿搭接的方式进行连接,而混凝土牛图长度仅为300mm,因此滑移轨道不能够设置于牛腿之上,只可换为混凝土桥台表面。但是对于两侧桥台来说,都是由4个混凝土桥墩支撑,桥墩之间桥台不得受理,因此最终我们选择混凝土桥墩作为滑移轨道的位置。至于轨道的形式,使用的为轨道托梁形式,其中上部的槽钢属于滑移的轨道,起到防止构建滑偏的效果,而下部的H型钢垫梁则属于受力的构件。在对挠度以及抗弯强度进行验算之后发现导轨以及托梁都满足受力的要求,具体情况可以参照下图:
图1 滑移用轨道及托梁
在确定了滑移轨道形式之后,为保证钢箱梁能够顺利的在导轨中滑移,本案例还在钢箱梁制作的过程中于其下添加了滑块,这一滑块主要是经过钢板进行切割,在打磨为光滑船型之后焊接到地板之上。至于导轨、钢箱梁两侧滑块、托梁以及混凝土梁的位置可以参考下图2:
图2 导轨、钢箱梁两侧滑块、托梁以及混凝土梁的位置
3.4顶推
在钢梁顶推的过程中,顶推力大小以及顶推设备的问题是一个相当大的技术难题,也就是说我们要考虑怎样使钢箱梁下部滑块和轨道之间的摩擦力更小。为了实现这一目标,我们在轨道上进行了黄油的涂抹,使其起到润滑的效果,具体的工作中先利用吊车把钢梁准确放到托梁轨道中,并在两端做好标记,避免滑移的时候钢梁出现滑偏的问题。
此外,为保证顶推时候的稳定性,工程专门配备了顶图准用的千斤顶,顶推的时候从钢梁两端同时进行。经过相关的计算以及实际测算之后得出,顶推过程中钢箱梁所产生摩擦系数为0.05到1的范围中,也就是说每一侧需要的顶推力为3t到6t,基于以上分析,最终本案例选择了10t的千斤顶仅作业。
3.5钢梁下落
在将钢梁顶推到就位位置之后则需要使其下落到混凝土的牛腿之上,这属于一个非常关键的步骤,由于滑移轨道处在混凝土梁上,因此钢梁滑移的时候将远远超过混凝土牛腿标高,而混凝土牛腿宽度为300mm,因此无法对钢梁进行放置。基于此,本案例中在钢箱梁的两端进行了两个刀把型假头的设置,这样就可以使其下降到牛腿之上。在完成假头的制作之后,等到钢箱梁滑移就位以后,还要于假头的下方设置千斤顶与支架,其中下落支架主要是由交错工字钢经过层层搭设而成。
具体的工作中,千斤顶先把钢梁顶起来,之后在将钢梁加长段以及桥台之上的滑移托梁切割掉,再之后则是将外侧支架的一层工字钢抽出,使钢梁下落一层。在这个时候假头要于外侧支架上放置,然后把放在千斤顶之上的支架再抽出一层,一直到钢梁就位为止。
在下落到最后的时候,则将支架、千斤顶以及临时的假头都拆除,这个时候也就意味着钢梁完成了就位。需要注意的是,假头以及支架的高度都务必要符合钢梁下落的要求。至于其他的装饰架、连梁等,则因为其整体的重量比较小,因此可以使用181t履带吊来完成,这里不再对其进行详细的分析。此外,还有一些其他结构部件的焊接、测量校正以及安装等工作,由于整体都不存在太多的难度,因此这里也不再对其进行详细的分析。
总体而言,相对于传统的施工方案,这一施工方案不仅在技术上具有很强的可行性,在降低成本的效果上也非常明显,因此,针对一些约束条件比较多的情况,如果在工期成本的限制下,使用传统吊装无法完成施工的时候,则可以采取这一施工方法。
4、结语
有关顶推滑移法在钢结构桥梁安装工程的应用的分析比较具有创新性和借鉴意义,但是由于关于这方面的研究比较少,因此还值得我们进一步的进行探索。本文结合案例对这一方面的内容进行了分析和探讨,虽然具有一定的实践指导作用,但受制于篇幅及笔者水平的限制,还有很多不足之处,因此,还希望各位同行能够提出自己的意见和看法,对本文进行补充和指正,共同促进这一方面研究的进步。
参考文献
[1]林郁;网架的高空滑移法施工[J];建筑技术;1998年08期
[2]赵英泰;王旭峰;;现代空间钢结构高空滑移法施工技术[J];建筑钢结构进展;2009年06期
[3]汤旭明,倪杰,郑小平,孙焕然;网架高空滑移法施工[J];施工技术;2009年11期
[4]李瑞娟;余天羽;;三一履带吊取代进口 首次吊装核电关键部件[J];工程机械;2010年02期
[5]Lu Kekuan.structural design and installation of the whole unit hoising of 1800 ton steel structure of Beijing west railway station[J].Journal of Constructional Steel Research,1998,46 (1):121-126.
[6]Mokowski Z S,Analysis.design and construction ofdoubly-Layer grid[M].London.Applied science publishers,2009.