變截面波形鋼腹板節(jié)段梁移梁施工技術(shù)研究

鄧飛凡 譚云浩 張子龍 李澤鵬

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,湖南 長沙 410004)

隨著橋梁施工技術(shù)的發(fā)展,越來越多的橋梁采用預(yù)制安裝的施工模式,實(shí)現(xiàn)橋梁的快速建造。對(duì)于特大橋梁上構(gòu)主梁而言,主梁預(yù)制完成后,如何移運(yùn)至施工現(xiàn)場成為目前施工的重要難題。目前常采用運(yùn)梁車、千斤頂頂推滑移、步履式頂推等施工方法進(jìn)行移運(yùn)施工,運(yùn)梁車移運(yùn)受施工場地影響較大,適用于道路平坦、寬闊的路上運(yùn)輸,千斤頂頂推滑移、步履式頂推等施工效率較低,且不適用于變截面的梁段的移運(yùn)施工。

南陽湘江特大橋主橋變截面波形鋼腹板節(jié)段梁采用滾輪移梁架結(jié)合卷揚(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)進(jìn)行移運(yùn)施工,實(shí)現(xiàn)了梁段平穩(wěn)、安全的移運(yùn),達(dá)到了便捷、高效的施工效果。

1 工程概況

南陽湘江特大橋波形鋼腹板節(jié)段梁頂面寬為14.5m,底部寬為8.1m,梁段的底板高度按1.8 次拋物線變化,最高梁段為7.5m,最矮梁段為3.5m。梁段長度有4.8m 和3.2m 兩種,最重梁段達(dá)156T。

2 移梁運(yùn)輸通道及移梁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

移梁運(yùn)輸通道采用鋼管支架的結(jié)構(gòu)形式,自下而上為φ630 鋼管樁+2I36b 橫梁+貝雷梁+I36b 分配梁+2I45b 軌道,最大跨徑為9m。鋼管樁入土深度為15m,采用[32 型鋼進(jìn)行聯(lián)系,以提高支架的整體穩(wěn)定性；貝雷梁為321 型,每6 片一組,采用90 型花架進(jìn)行連接。貝雷梁位于橫梁支點(diǎn)位置采用[20 型鋼設(shè)置節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)框,以提高貝雷梁支點(diǎn)抗剪強(qiáng)度,并采用[10 型鋼設(shè)置抗傾覆限位架,防止貝雷梁傾覆；分配梁間距75cm,采用卡槽將其固定在貝雷梁上；軌道間距為4m,兩側(cè)采用12mm 厚鋼板每間隔1.5-2m 設(shè)置一道限位板。軌道頂面焊接6mm 的調(diào)平鋼板,以調(diào)整軌道平整度。

滾輪移梁架采用型鋼制作而成,主梁為2I56b 型鋼,間距為7.2m,采用2[32b 型鋼進(jìn)行聯(lián)系；滾輪座位于主梁下方,間距為4m。在主梁前后端設(shè)置耳板用于鋼絲繩掛鉤安裝。

3 移梁運(yùn)輸通道的計(jì)算分析

考慮移梁運(yùn)輸通道每次移運(yùn)一片梁段,按156T 的移梁荷載進(jìn)行計(jì)算分析,計(jì)算跨數(shù)為兩跨。參閱國家規(guī)范(GB50068-2018)8.2.4,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0,永久荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.3,可變荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.5,荷載調(diào)整系數(shù)取0.9：采用MIDAS CIVIL 有限元軟件進(jìn)行計(jì)算分析,建立鋼管樁、橫梁、貝雷片、豎向加強(qiáng)撐、分配梁、軌道,定義排架所需的材料和截面,上下型鋼的連接采用彈性鏈接,釋放貝雷片之間的梁端約束,對(duì)鋼管樁底部進(jìn)行固定約束。設(shè)置車道線、車輛、移動(dòng)荷載工況。荷載組合如下：

(1)結(jié)構(gòu)自重G1：在計(jì)算模型中已考慮；

(2)梁段自重荷載Q1：每片梁段按四點(diǎn)受力作用于軌道上；

(3)移梁沖擊荷載取Q2：通過MIADS CIVIL 軟件內(nèi)置的移動(dòng)荷載分析進(jìn)行施加；

(4)施工人員及施工機(jī)具荷載Q3：取Q2=2.5KN/m2。

強(qiáng)度計(jì)算荷載為：1.3G1+1.5×0.9×Q1+1.5×0.9×Q2+1.5×0.9×Q3

剛度計(jì)算荷載為：G1+Q1+Q2+Q3

計(jì)算模型及結(jié)果見圖1-2 所示。

圖1 移梁鋼管支架模型

圖2 預(yù)制臺(tái)座支架部分計(jì)算結(jié)果

移梁通道最大應(yīng)力位于貝雷梁位置為163.0MPa,最大變形位于軌道位置為7.7mm,強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 波形鋼腹板節(jié)段梁的移梁施工

采用龍門吊將梁段吊至移梁架位置,并緩慢落梁?？紤]梁段底部為傾斜面,底部采用型鋼+橡膠板進(jìn)行墊平,端部采用2[20 撐桿進(jìn)行頂撐,并采用手拉壺將梁段與移梁架拉結(jié),以提高梁段的抗傾覆能力,梁段前端底部設(shè)置限位塊,并在限位塊與梁段之間設(shè)置橡膠墊塊作為減震隔離層,以保護(hù)箱梁底板下邊緣砼構(gòu)件邊角,避免剝離破壞(見圖3)。

圖3 節(jié)段梁移梁運(yùn)輸示意圖

牽引系統(tǒng)采用兩臺(tái)5T 卷揚(yáng)機(jī)+滑輪組(3 絲)組合,布置于移梁軌道的最前端,每條軌道各布置一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引移梁,移梁時(shí),兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)需同步啟動(dòng),并安排專人觀測梁段移運(yùn)情況,如遇發(fā)生側(cè)偏時(shí),因及時(shí)調(diào)整卷揚(yáng)機(jī)速度,確保移梁花架平行于軌道行走。梁段移運(yùn)到位后,將梁段調(diào)離,并利用布置在后端的1T 卷揚(yáng)機(jī)將移梁架拉回起點(diǎn)進(jìn)行下段梁段的移梁施工(見圖4)。

圖4 移梁牽引系統(tǒng)示意圖

5 結(jié)論

在南陽湘江特大橋變截面波形鋼腹板節(jié)段梁移運(yùn)施工過程中,移梁運(yùn)輸支架整體性能良好,未出現(xiàn)大變形、搖擺等情況,梁段移運(yùn)安全、平穩(wěn),施工效率較高,大幅度節(jié)省了施工時(shí)期及施工成本,確保了后期施工的順利進(jìn)行。