中国水利水电第三工程局有限公司 陕西西安 710000
摘要:贝雷桥的常用安装架设方法有悬臂推出法、浮运架设法、整孔吊装法及就地拼装法,就地拼装法是贝雷钢桥安装的常用方法,但最方便最实用最简单的安装方法是悬臂推出法。所谓“悬臂推出法”就是在河流两岸先安装好摇滚和平滚,桥梁的大部分构件在推出岸的滚轴上预先拼装好,然后用人力或机械牵引,将桥梁平稳而缓慢地推出,直达对岸摇滚后就位。一般受施工场地的制约大型起重设备无法进入通常都采用设备简单的悬臂推出法。该方法架设迅速,安全可靠,不需要大的起重设备,工人稍加培训就能承担架桥任务。本文就悬臂推出法在东庄水利枢纽工程中的应用对该方法进行详细论述,以期为类似工程提供借鉴。
关键词:悬臂推出法;钢桥;技术
一、工程概况
泾河东庄水利枢纽工程规划建设高230米的混凝土拱坝和消力、泄水、排沙、防渗工程以及装机9万千瓦的地下发电系统,水库库容30.6亿立方米,是陕西省规划建设的库容最大、坝高最高的水利枢纽工程。
6#路-1贝雷桥为东庄水利枢纽施工支洞Ⅰ标施工内容之一,该贝雷桥是施工期间6#-1施工支洞的开挖、支护施工主要交通干道,也是其他标段左岸骨料回采和基坑开挖的主要交通干道。设计采用三排单层加强型HD200型贝雷桥,单跨结构,简支形式,跨度36.6m,桥面净宽4.2m,按照超-20t级,挂-80t荷载等级设计,拟保障总质量50t的施工车辆,挂-80t的拖板车辆安全通行。施工设备车辆通行限速5km/h。
桥台结构为U型混凝土桥台,0桥台设计长*宽*高为10.46m×6.0m×11.3m;1号桥台设计长*宽*高为8.32m×6.0m×9.9m。右侧桥台与6#路隧道出口相接,临河侧采用钢筋笼防护设施;左侧桥台与去淳化道路衔接。
二、施工方案
2.1施工要求及技术保证条件
(1)结合《装配式公路钢桥使用手册》,在安装场地推出端布设四组摇滚,分别位于桥梁两侧一、三排的中心线上,四组摇滚的顶部高差为5mm,现场实测高差为3mm。同时沿着四组摇滚的纵向轴线,向安装场方向每6m布设一组平滚,共三组平滚。桥梁两侧同组平滚顶部高差控制在10mm范围内,每组平滚的顶部高度均需低于摇滚顶部高度1-3cm,以防桥梁在推出过程中向前滑移。
(2)引桥的选用及验算强度、刚度、挠度、弯矩要求。
本次施工采用8节单排导梁,同时采用桁架片阳头在前的拼装方法。
经计算,在采用8节单排导梁的情况下,还需配置4节双排导梁,采用边拆导梁,边拼正桥的循环施工方法,完成正桥的拼装。
1)引桥强度计算
引桥呈悬臂结构,单排导梁由8个节间组成,尾端与双排导梁用销子连接,危险截面发生在单双排导梁的连接处,因此只需对该截面进行计算。计入牵引桥梁的钢丝绳、下弦接头重量,则引桥与正桥交汇处截面承受的弯矩为946kNm<[M]=1034.3kNm;剪力为77.2kN<[M]=221.1kN,说明采用8节单排导梁,满足强度要求。
2)引桥头端挠度计算
引桥下挠度计算,以引桥端头下弦面搭上左岸摇滚为计算条件。
将引桥和正桥看做刚性悬臂梁的挠度计算:
△=∫LMPM0/EI=∫2438.4X1X12q1dx/2EI1+∫35372438.4X2X22q2dx/2EI2
其中单排导梁均布荷载q1=314kg/m,I1=2320696cm4;三排正桥均布荷载q2=1302kg/m,I2=6962088cm4;取E=210GPa。
△=314*100*X14/8EI1|2438+130200*X24/8EI2|24383057=28.3cm+16cm=44.3 cm;
由于实际桥梁结构节间以销子连接,销子与桁架孔为间隙配合,其间隙为0.01-0.03mm,致使单排引桥挠度呈几何级数放大,依次分别为10.97、10、8.2、7.3、6.4、5.4、4.5、3.6、2.7、1.8、0.9cm,合计为61.77cm。
综合刚性悬臂梁挠度和销子配合间隙产生的挠度,总挠度为106cm。因此,选择在引桥的第4-5节间安装下弦接头,使导梁前端抬高155cm,可使引桥端头顺利搭上左岸摇滚。
2.2贝雷桥拼装施工方法
根据现场施工条件,结合装配式公路钢桥的架设要求,在厂家来人指导下,采用“悬臂推出法”边拼边推。装载机牵引,8吨汽车吊辅助拼装,进行贝雷桥的架设。
贝雷桥桥梁跨度36.6m,引桥单排导梁应为7节,为使推移过程中倾翻力矩减少,避免配重过多影响工效,结合现场桁架片的数量,本次桥梁安装引桥改为12节,采用8单排导梁、4节双排导梁,桁架采用阳头在前,阴头在后的方式,使引桥重心后移。
(1)为使导梁克服自重产生的下挠度,需在引桥的第4-5节间安装下弦接头,使导梁前端抬高155cm,以抵消悬臂式引桥的下垂度,顺利搭上右岸摇滚。
(2)导梁安装完成后,即可安装正桥。正桥为单层三排加强型桥梁,须一次性拼好桥梁框架,为减少正桥越过摇滚后而引起的倾翻力矩,前4节正桥不装桥面板,待桥梁就位后,另行吊装桥面板,由正桥的第5节开始安装桥面板。
(3)在整个安装过程中,桥梁未落座前,所有的路缘不装,待桥梁就位后,再进行安装。
(4)正桥第一节和末端节为高抗剪桁架,不装加强弦杆;中间节间均含有加强弦杆,加强弦杆采用随节就位顺序安装法,上部安装水平撑架,用螺栓固定,使两者与桁架连成整体结构。
(5)每节桁架安装完成后,随即安装横梁,再安装抗风拉杆,完成节间水平框架尺寸校正后,预紧固定螺栓。以上工作完成后,安装水平撑架及竖向撑架,预紧固定螺栓,注意该步螺栓并非终拧。
按顺序完成桥梁第二、第三节间的附件安装,校正、预紧螺栓完成后,终拧第一节间的固定螺栓,并达到额定力矩。
(6)桥梁推出依靠左岸装载机牵引,牵引绳需绕过定滑轮,以减少桥梁在推进过程中轴线的偏移量。
(7)严格按照HD200型公路钢桥安装工艺拼装钢桥,边拼边推,原则上拼好一节向前推移一节。
2.3贝雷桥推移施工方法
(1)贝雷桥推移首先完成下弦接头前四节导梁的拼装,依靠人力将导梁前移1.5个节间后,再完成后续4个节间导梁及下弦接头的拼装,同样依靠人力将导梁前移1.5个节间,至此,8节导梁拼装完成。
(2)导梁前移3个节间推移后,拼装场地后空出了1个节间的拼装场地,随即完成编号13的高剪力桁架正桥拼装。依靠装载机、钢丝绳牵引前移桥梁两个节间。依次完成编号14、15节的标准桁架正桥的拼装。
2.4桥梁的落座
(1)落桥时,应在千斤顶上放置垫板,置于桁架弦杆与腹杆节点的下弦杆底部,将桥端两侧同时顶起,移去摇滚。
(2)在桥纵向两端不能同时将桥顶起,必须在桥的一端降落30cm后,才能进行另一端的落桥作业。
(3)桥梁落座后,采用8t汽车吊站位于已完成安装桥面板上,进行剩余桥面板的安装。吊车站位时,主受力支腿置于桥梁的横梁上方。
2.5桥梁负荷验收试验
荷载实验:以设计核定荷载总重量50t车辆的中桥停于跨度中心处,静放10分钟后,对各测量点进行测量并做好记录,计算跨中挠度。
超负荷试验:以设计标准核定荷载120%的总重量60t车辆中桥停于跨度中心处,对各测量点进行测量并做好记录,计算出挠度。
三、结论
东庄水利枢纽处在深山峡谷,交通不便,6#-1施工钢桥在架设时,成功应用“悬臂推出法”,结合杠杆原理推移悬臂梁,利用常规设备,顺利实现通车目标。该项钢桥架设技术简便易行,成本较低,经济和社会效益明显,安全有保证,具有良好推广价值,可对今后类似项目施工提供给借鉴。
参考文献
[1]悬臂推出法架设“321”钢桥工艺[J]梅钢工程技术.2013