40m预应力混凝土槽型梁运输、架设施工技术＊

2011-11-27吴顺建

外语与翻译 2011年3期

关键词：运梁架桥机架设

吴顺建

(中建二十三局第四工程有限公司，四川成都610000)

40m预应力混凝土槽型梁运输、架设施工技术＊

吴顺建

(中建二十三局第四工程有限公司，四川成都610000)

40m预应力混凝土槽型梁具有结构复杂，架设施工难度大，技术要求高，吊装重量达130t，投入大型设备多的特点，结合江西省吉安阳明大桥的施工实践，介绍了40m预应力混凝土槽型梁从空心板上运输通过即从小梁上运输大梁的技术要点，以及40m预应力混凝土槽型梁架设等施工技术和施工要点。

40m槽型梁;空心板上运输;架设;施工技术

一、工程概况

(一)基本情况

江西省吉安阳明大桥跨越赣江，全长1744．9m，桥面宽23m，采用城市Ⅱ级主干道标准，桥涵设计荷载为城－A级，最大纵坡2%，第40－50跨空心板桥处于半径为1000m的平曲线范围内。主桥为36+138+188+138+36中承式钢管混凝土系杆拱桥，东引桥采用两联40m预应力连续槽型梁和5联20m预应力连续空心板，桥梁跨径布置为4×40+5×40+5×20+6×20+6×20+5×20+5×20，东引桥全长903．25m，其中槽型梁段360m，空心板段540m，槽型梁与主桥、空心板相接，空心板与槽型梁及桥台相接、，桥梁预制场布置在桥台以东引道路基上，桥梁架设须由东向西推进，27跨空心板架设完成后，槽型梁架设时须从已架设的空心板上运输通过，即从小梁上运大梁，空心板承载能力小，重达130t的槽型梁安全从空心板上运输通过成了亟待解决和研究的课题。

(二)梁型特点

40m预应力混凝土槽型梁体积庞大，梁体结构复杂，单片梁自重达130t，预制槽型梁梁高2m，梁顶宽2．2m(边梁顶宽2．7m)，箱底宽1．2m，两侧翼缘板宽度30㎝，单跨设3道横隔板，横向共设7片槽型梁。20m预应力混凝土空心板体积小，梁高1．0m，梁顶宽1．45m，梁底宽1．5m，自重为30t，横向共设15片。预制梁混凝土标号为C50，槽型梁采用后张法施工，空心板采用先张法施工。

(三)施工流程

施工准备——架桥机组装——轨道铺设——吊梁——运梁——喂梁——支座安放——落梁到位。

二、槽型梁从空心板上运输通过

根据施工现场地形条件，选择将桥梁预制场和存梁场布置在桥台以东引道路基上，桥梁在预制台座和存梁台放置方向均按线路纵向摆放，以免桥梁在吊装运输时换向。阳明大桥东引桥线路全长903．25m，共计9联36跨，东桥台至23#墩共计布置27跨空心板，空心板段线路长度为540m，其中第40～50跨空心板桥处于半径为1000m的平曲线范围内，长度达200m。23#墩～14#墩段布置9跨槽型梁，共计63片，其中18#～14#墩在赣江水以内，江水面与河岸高差达5m。要将体积庞大的槽型梁安全的运至架设现场，桥梁运输线路和方式的确定是关键，如从桥的一侧修筑轨道线，工程量大，施工成本高达100余万元，且处于江水中的部分要修筑运输线路不现实;如在桥两侧设置大型龙门吊轨道线，使用龙门吊运输架设槽型梁，线路只能达到19#墩的江岸边，18#～14#墩在赣江水以内的4跨梁不能一次运输到位，且该方案必须要两台起重量在65t以上的大型龙门吊来架梁，修筑龙门吊轨道线的成本也很大，也不能重复利用;如将空心板段桥面铺装混凝土浇筑后再架设槽型梁，固然能使槽型梁安全的运输通过，但将使整个工程工期延长近4个月，不能满足工程总体目标要求。

因此桥梁架设必须由东向西推进，先将27跨空心板架设完成，然后槽型梁运输从已架设好的空心板上运输通过，即从小梁上运输大梁。但空心板承载能力小，怎样来承受住130t重的槽型梁?采用此方案槽型梁通过次数达63次，会不会对空心板桥结构造成破坏而发生危险?是需要解决的关键性问题。

为保证安全，在空心板预制生产过程中随机抽取3片梁做静载试验，再随机抽取1片梁做破坏性试验，以检验梁体预制质量是否符合设计要求，同时获得空心板承载能力的参数，用于与计算槽型梁在空心板上通过时最不利位置弯矩、扰度等数据对比参考。空心板静载试验参数如表1。

静载试验前及试验过程中，对试验梁进行观察，未发现肉眼能观察到的裂纹。在对空心板做破坏试验结果显示，试验荷载加大到静载试验荷载的2．8倍时试验梁跨中截面梁底出现肉眼能观察到的裂纹。

表1 试验荷载作用下试验梁跨中截面梁底混凝土应力和扰度

槽型梁运输采用与架桥机配套专用的运梁台车进行运输，根据空心板设计承载能力、槽型梁自重及运梁台车的轨道间距和轮距情况，着重考虑槽型梁运输过程中已架设的空心板受力情况和空心板承载能力，随架桥机配置的运梁台车轨距为2．4m，由前后两个台车共同工作，每个台车4个轮，每侧两个，前后两个轮轮距为1．2m。为保证槽型梁从空心板上运输通过时，空心板结构受力安全不破坏，必须计算出在空心板上通过时轨道下每块空心板内力及最不利位置，选定采用四片空心板梁承力且在每个空心板跨中加固的方式，即为四片空心板梁承受力的形式，轨道距离为2．4m，将轨道压在中间两片梁上，钢轨(选用50钢轨铺设运梁轨道)中线距梁外边缘为30㎝(轨道布置示意图)，钢轨下设枕木，枕木必须沿铰缝压在两片梁上，这样每根钢轨都压在两片梁上面，台车每端就有四片梁承受荷载，荷载比较均匀的分散，每片梁承受的荷载相对较小，不至于让某一片梁承受过大的荷载。同时为了保证荷载均匀分散，在枕木铺设前应在线路上铺垫碎石或粗砂30～50㎝厚，使应力进行有效分散;同时枕木间距严格控制在50㎝，每根枕木长度应大于1．25m，纵向间隔3m设一根联系两根轨道的长枕木，长度为3．5m，钢轨与枕木之间设置钢垫板，并用道钉钉牢，保证轨道稳固和轨距在运梁过程中发生变化。计算时还要考虑到运梁时作用在空心板上的台车、钢轨、枕木、道碴、工作人员及其他工具等荷载，因槽型梁为40m跨，空心板为20m跨，槽型梁作用在台车每端的重量为65t，一端4个车轮，则每个车轮分配荷载16．25t，因每条钢轨压在两片梁上，每个车轮承受的荷载再次分配，每片梁承受的荷载为8．125t，考虑台车、钢轨、枕木、道碴、工作人员及其他工具等荷载，运梁过程中每个车轮在截面上的荷载按9t计算，取空心板边跨并近似按简支梁计算，计算简图见图1。

图1 内力计算简图

经过计算和作弯矩、剪力影响线，处于跨中处弯矩最大为Mmax=796．50kN·M，大于静载试验跨中弯矩值，小于破坏试验跨中弯矩值;剪力最大处为靠近支座位置Qmax=174.30kN。根据计算数据与静载试验及破坏性试验比对显示，要使槽型梁安全的从空心板上通过还存在一定的风险，必须继续采取有效措施，加大安全系数。因计算是按简支状态考虑，为改变空心板结构受力情况，使荷载能够有效的分散传递，在运输槽型梁前将空心板铰缝和墩顶湿接缝混凝土进行浇筑，使空心板横向有一定的整体性，受力情况下能够传递分散，墩顶湿接缝混凝土浇筑后，将空心板由简支状态变为连续状态，经计算形成连续后墩顶出现的负弯矩较小不会造成破坏。但必须要注意的是，在工期紧张时，铰缝和墩顶湿接缝混凝土浇筑后，一定要保证抗压强度达到80%以上时才能从空心板上运输槽型梁。

同时考虑空心板跨中截面受力比较薄弱，也最为不利，以及每片梁的个体差异，为保证运梁安全，使空心板跨中受力荷载有效的均匀分散，在每跨空心板中部钢轨下每间隔1．5m布置4根长4．5m的16#工字钢，16#工字钢与枕木基本同高，工字钢下面用道碴和木板进行调平。每根钢轨端头应接平，钢轨连接螺栓要加强，且钢轨连接处必须加垫枕木。钢轨应调直调顺，以免台车运行出现不利冲击。因桥架机自重达120t，本桥桥墩为双柱式墩，盖梁跨度大，为保证安全，架桥机在靠近墩柱顶部位置，因此在接近槽型梁架设取的25～23跨段轨道由盖梁跨中位置逐步拐向柱顶，当轨道斜向跨越空心板时，轨道下枕木要适当加长加密，间隔1．0m设置一根长2．5m的枕木，弯道设置要顺畅，使该段区域下的空心板得到更好的保护，防止发生空心板出现破坏。

运梁前要对龙门吊、运输台车、架桥机等设备进行检查维护，保证运行状态良好，操作、指挥人员能配合协调一致。槽型梁在存梁区通过两台起重量大于65t的大型龙门吊装上运梁台车(按支承点位置要求)，梁体装车时必须平衡放正，使车辆承重对程均匀，梁底与台车之间及梁体两侧放置软木板，以免梁体受损。在台车上安装斜支撑架支撑在梁体两侧，防止倾倒。运梁时台车速度要保持匀速运转，行走速度严格控制在5m/min，台车必须由专人操作及保养，随台车应配置止轮器。运梁过程中必须随时有专人随车观察，如发现异常情况应及时停车处理。无异常情况严禁在途中随意停车逗留。

运梁时注意观察空心板桥面和梁底及铰缝情况，在桥上架设水准仪，观测槽型梁从空心板上通过时荷载作用下的扰度值，观测位置为从梁端起5m、10m(跨中)、15m，轨道两侧同时测量，测量结果为:

现场实测数据与静载试验规范容许值比对，各截面实测扰度值均控制在规范容许值范围内，空心板跨中梁底、铰缝、墩顶湿接缝混凝土均未出现肉眼能观测到的裂纹。实践证明，该方案在实际运用中各项技术指标均满足设计和规范要求，效果较为理想，方案提出后经设计院专家复核计算论证后认为可行，同时得到业主、监理单位权威人士认可，安全、经济、合理、高效的解决了从小梁上运输通过大梁的难题，保证了总体工期目标的实现，节约百余万元的成本投入。

三、槽型梁架设施工

(一)梁体架设

架设槽型梁使用DJ40/130单导梁步履式架桥机进行作业，架桥机在现场组装完成后，应仔细检查电器线路、卷扬起重系统等重要部位运行情况，并进行试运行。上桥后要按照事先确定好的位置停放，根据槽型梁自身结构特点，设计规定架桥机在提梁的情况下，应保证架桥机支点承在槽型梁腹板附近位置，任何情况下架桥机支点不得行走到边板箱体中心线以外位置。因该工程在桥墩盖梁设计时未考虑架桥机的荷载，施工时应充分考虑盖梁承受荷载的能力，因此经对盖梁进行受力分析计算后，决定将架桥机摆放在墩柱附近的2#和3#梁上面，并固定不横向移动，使架桥机纵向中心线与墩柱中心线间距为1．75m，运梁轨道线距梁体腹板内侧19㎝，距槽型梁体中心线45㎝，每跨都在这个位置完成架桥机运梁和喂梁工作，当梁片处于架桥机喂梁工况时，架桥机1#吊梁行车将梁片前部吊起，1#吊梁行车前行，梁片后部吊点位置到达2#行车起吊位置时，2#吊梁行车将梁片尾部吊起，将梁片姿态调整到与架桥机导梁平行，1、2#行车同步将梁片吊运至落梁位置，并调整好纵横向高度，两行车同步将梁体落在槽钢上。落梁前在垫石之间用经过加固处理的25#槽钢反扣在盖梁上(为增加槽钢的刚度在槽型空间内放置12#槽钢并焊接)，槽钢高度调整到与垫石面保持一致，各垫石顶面用1㎜厚的白铁皮满铺，然后将四氟滑板置于铺设好的轨道上，四氟滑板上放置移梁钢板，将梁片落于移梁钢板上，同时在盖梁端部挡块上设置一牵引点，牵引点用钢丝绳围捆于经过保护的挡块上，牵引采用10t手拉倒链连接移梁钢板，带动梁片横移到位，因支座垫石高度只有15～22㎝，千斤顶高度大于垫石高度，无法落梁到位，因此在梁片横移到位后，每端用自制的落梁架配合两台50t千斤顶将梁顶起，将滑轨和滑板取出，在垫石两侧靠近千斤顶位置放置两个自制的小型灌砂式落梁器，然后将千斤顶回油降低高度，使灌砂式落梁器替代千斤顶，灌砂式落梁器与落梁架配合支撑住梁体，此时在垫石上安放橡胶支座，确定梁体梁体支承线、支座中心线与垫石上放好样的支座中线一致后，取出千斤顶。根据指挥员的口令，梁体两端的四个灌砂式落梁器同时打开放砂门，随着干燥的砂慢慢流出，梁体也缓缓降低高度就位于支座上。

使用倒链移梁时必须保证梁体两端同时用力，梁体两端行走要同步，倒链拉动的速度和用力要均匀，以防一端移动过快过猛而发生危险。落梁前调整梁体位置，使梁体支承线对准支座中心线，同时架梁时应微调槽型梁顺桥向的位置，保证靠伸缩缝侧所有梁端均在一条直线上，且缝宽满足设计要求，以方便伸缩缝安装。使用此方法后架梁顺序为⑦－①－②－③－④－⑤－⑥。

梁体架设后及时连接中横梁钢筋及桥面板钢筋，并浇筑中横梁混凝土。该工程桥墩盖梁为预应力结构，每片盖梁设8束预应力筋(钢绞线)，按照设计盖梁施工时只张拉其中3束，主梁架设后再张拉剩余5束。主梁架设后盖梁已经承受很大荷载，为保证架梁过程中盖梁受力安全，两侧主梁架设完成后应及时一次张拉剩余钢束(5束)，并在张拉后10～14h进行管道压浆，增加盖梁的承载能力。