1、 钢梁节段在临时支墩上现场拼装成型工艺常州邹区大桥主桥钢梁现场精调、落梁施工工艺张海波中铁十九局集团第二工程有限公司 辽宁辽阳 111000 摘 要：京杭运河改线工程邹区大桥主桥为钢混组合梁，其中钢梁部分采用在临时支墩上先分段架设后组拼成整体的施工工艺，通过合理的设计利用碗扣式脚手架搭临时支墩，自制简易调节装置，完成了钢梁节段的精调就位，方法简便可行，节约施工成本。关键词：钢混叠合 钢箱梁 柔性临时支墩 精调装置 结构设计 施工1 主桥工程简介京杭运河常州市区段改线工程邹区大桥，主桥设计为 71+110+71m 三跨变截面连续钢混叠合梁，底腹板为钢梁结构，顶板为预应力混凝土结构。箱梁左右分幅，
2、单幅采用双箱单室结构，单钢梁宽4.25m，箱梁间净距 4.24m。箱梁高度按二次抛物线变化，墩顶高 5.2m，跨中高 2.6m。为便于架设安装，钢梁在纵向上划分为 16 个节段（全桥共 164=64 个） ，梁段长度在 15m16m 之间，最大梁段重109.9 吨。主桥上部结构施工工艺流程为：场地及地基处理 搭设临时支墩 在工厂制造钢梁节段及配件运至现场在临时支墩上拼装焊接成整体 搭设满堂支架分段浇注桥面板砼 施加桥面预应力，灌注剪力钉孔 C65 无收缩砂浆使桥面与钢梁结合 砂浆强度达到设计要求后拆除临时支墩完成落梁 最后施工桥面附属工程。 单 位 ： m165.4251.65165.426#
3、3#789#0123#图 1 主桥节段及临时支墩纵向布置图2 柔性临时支墩使用特点邹区大桥采用柔性临时支墩支撑钢梁节段，使用柔性临时支墩的最终目的，是在满足结构使用的前提下，有效地减少支墩的结构尺寸和材料，从而降低全桥的工程成本。所谓柔性支墩是相对刚性支墩而言，在满足承载力的前提下墩顶有较大的柔度（水平位移和转角） 。经过分析柔性支墩所受最不利荷载为其墩顶的水平推力，主要为移梁产生的顶推反力，邹区大桥合理利用主墩作为刚性墩主要分担柔性墩顶传来的水平推力，从而降低临时支墩的使用风险，具体做法是：先架设主墩顶钢梁节段，将该段与主墩顶支座焊接在一起，同时将活动支座临时锁定，使钢梁节段与主墩形成刚性连
4、结，以主墩为中心向两侧依次架设其余节段，每架设一节，精调就位并临时固结后，方可架设下一节段，这样新的节段移动调整时产生的对柔性支墩的水平反力通过已固结好钢梁节段逐渐传递，经过若干个柔性墩传递分担后，最后大部分水平力传往主墩，因此可以显著地减少柔性支墩所承受的水平力。邹区大桥采用 WDJ 碗扣式脚手架搭设临时支墩，与其它刚性支墩相比具有装拆方便，使用灵活，无需大型机械，成本低廉等优点。3 临时支墩的构造与施工邹区大桥柔性临时支墩从下至上分为基础、支架、临时支座三部分（见图 3） 。3.1 基础主桥临时支墩中心设在主梁梁段接缝处，在钢梁拼装阶段起临时支撑作用。由于钢梁节段自重较大（最大达 109.
5、9 吨） ，对支墩的承载力以及基础设计要求较高。针对支墩的搭设型式采用矩形截面素混凝土扩大基础，平面尺寸为 5.44.8m（横纵） ，厚度为 0.5m，混凝土标号 C20，根据上部荷载计算基底的最大应力不小于 80120kpa，桥位处地表以下 10m 均为亚粘土，最大容许应力可达 200kpa。将基础全部设置在原地表以下，基础顶部与地表基本持平，利用机械和人工开挖基坑，开挖完成后用轻型触探仪对基底逐个检测，如达不到基底最大应力要求，采用换填碎石或 12%石灰土处治的办法提高地基承载力。主墩两侧的最近的支墩位置位于承台基坑范围内，全部采用 12%石灰土分层回填，分层厚度不大于 25cm。 303
6、030C2- - cm30309540 4805图 3 主桥柔性临时支墩构造图3.2 支架部分3.2.1 支架构造支架采用 WDJ 碗扣式脚手架，为满足支墩不同高度的需求立杆采用 3.0m，2.4m，1.8m，1.2m，0.9m 五种，顶、底部设置可调托撑、底座，底座、托撑的旋出长度按不大于 25cm 控制。便于调节支墩高度，支墩主要受力部位的横杆全部采用 0.3m，非受力区域的人工操作区采用 0.9m 横，横杆的竖直步距根据受力大小将靠近主墩的支墩设置为 0.6m，其它按 1.2m 设置。根据受力形式支 43064309430 墩按对称设计，每支墩对称设置临时支座、精调装置区，在顶部中间预留
7、人工精调操作区。临时支座区对应立杆数量为 55=25 根，精调操作区对应立杆数量为 75=35 根。支墩 图 3 支墩立杆布置及分区示意图立杆的平面布设及分区情况见图 3。3.2.2 支墩搭设要点为保证碗扣式脚手架搭设的支墩整体受力性能，必须使每一根立杆同时作用在基础上，在搭设立杆前需对可调底座按计算好的标高操平，具体做法为：先将底座调整到设计高度，安装第一层立杆及横杆，使支架初步成形，利用水平仪按计算好的标高将支墩四角的四个底座螺旋精调到同一高程，然后拉线逐个调整其它底座，这样保证支架每根立杆充分发挥作用，避免出现立杆悬空现象。考虑到调节钢梁节段时纵横向移动对支墩顶产生水平推力，在纵向移动时
8、水平力主要传递到临近的刚性墩（主墩）上，而横向移动时则完全由支墩承受，故对支墩横向刚度要求较高些，在实际操作中已考虑到这一点，把支墩横向长度比纵向大些，同时在横向上加设 6 道剪刀撑，剪刀撑采用 48mm 钢管利用扣件和支墩立杆连接在一起，剪刀撑要从支墩顶加到支墩底部，钢管搭接部分要至少搭接 1m 范围，且不少于 2 个扣件。 3.2.3 支墩的相关验算根据支墩的构造特点，主要对支架在各工况下的承载能力、支墩的纵横向抗倾覆稳定性进行验算，此略不赘述。3.3 临时支座3.3.1 构造临时支座由砂筒、木支跺底座构成。梁段的支点即砂筒与钢梁接触的位置选择在钢梁底部刚度最大的地方以防止钢梁变形，依据设
9、计图纸，选择了横隔梁与底板加劲板交叉点作为支点。 3.3.2 砂筒及施工要点砂筒主要起到支点和卸落梁的作用。砂筒的设计内容主要确定在最大荷载作用下活塞的直径、外筒壁厚度以及根据落梁要求需采用的卸落度。根据梁段重量，砂筒按最大承载能力不小于 30 吨设计，实际施工中砂筒活塞直径采用 239mm，外筒直径 265mm，筒壁厚度 8mm，盖板采用 15mm 钢板制作，最大卸落高度全部按 100mm 考虑。由于钢梁底部按二次抛物线变化，钢梁底板有一定倾斜角度，砂筒在受力情况下利用活塞与外筒之间的空隙活塞在筒内可以转动一定的角度，而使荷载竖直传递给支架，从而使支架保持稳定，主墩附近梁底角度较大，需要通过
10、在砂筒上设置楔形钢板解决此类问题。由于砂筒底面积相对较小，为避免局部应力过大而使砂筒陷入木支跺中，在木支跺与砂筒间加垫一块 15mm厚钢板，钢板大小与木跺顶面积相同（约 6060cm） 。 3.3.3 木支跺及施工要点支跺底座的主要作用是将砂筒传来的力均匀分配给支架，同时在移梁过程中做为保险垛使用。支跺采用 2020cm 截面方木垂直交叉叠加而成，为节省材料支跺搭设成金字塔形，方木每叠加一层，每边缩短 20cm，支跺顶面积由受力大小决定的，即顶层方木的最大压应力不得超过其容许值，实际应用中底层方木每根长 1.4m，共 7 根，最顶层每根长 0.6m，共 3 根。有时为了调整高度，顶层方木会调换
11、成 1010cm 截面或 1515cm 截面，但顶层面积不变，即每根长度不变数量改变。由于加工原因方木可能厚度不均，同一层的方木要保证厚度一致，否则需刨成同一厚度使用，木跺各层应平整、密贴、并用足够的扒钉联牢。4 钢梁节段的精调装置4.1 精调装置简介由于钢结构与混凝土具有显著的结构特点，钢箱梁的顶、底、腹板比普通混凝土要薄很多，一般仅为 2.44.0cm，钢板拼装的允许错边量为 2mm，要求钢箱梁的安装位置十分精确，我们参考了铁路上常用的移梁设施，自行研制了钢箱梁节段精调装置。装置构造见图 4，主要由下滑道、辊轴、移动垫座、顶升千斤顶、顶推千斤顶构成。4.2 下滑道 下滑道是整个移梁装置的载
12、体，由I32b 工字钢与钢板组合焊接而成，工字钢之间焊接三道 15mm 厚加劲钢板，上下各焊接一块 20mm 厚连接钢板，其中下钢板起到均布荷载的作用，使支墩处立杆受力均匀，上钢板主要是作为钢梁移动的滑道，同时使上部传来的力均匀传递到下部。下滑道四周设置了千斤顶顶推时支撑用的挡板，其中纵向对称设置了 2 处，横向由于空间限制只在外侧设置， 图 4 精调装置构造钢梁横向移动时只能集中从一个点顶推。4.3 辊轴辊轴由 6 根 70mm 圆钢组成，长度约 50cm, 材质为 5 号钢或 45 号钢，是钢梁能够移动的“轮子”。4.4 移动垫座辊移动垫座由 5 根 14#工字钢组并列焊接而成，主要作用是
13、支撑千斤顶，同时垫座可使用 14 个叠加，起到调整千斤顶高度的作用，以满足不同梁底净空的需要。4.5 千斤顶主要由顶升和顶推两种。顶升千斤选用 QYL50 型立式油压千斤顶，最大起落量 20cm。顶推千斤顶用于纵横向顶推调整，所需顶力按支点反力的 5%10%估算，实际选用 QL10 型普通螺旋千斤顶。 5 钢梁节段的精调工艺5.1 施工准备精调首先的前提是前一节段钢梁已经调整完毕精确就位并临时固结，其次是测量准备工作，如控制点标高计算、中线点标记等，再次是精调用的工具如千斤顶、薄钢板以及施工作业人员等必须足够。为减小精调时工作量，要求吊机粗放置钢梁节段时高程误差控制在5cm 以内，中线误差控制
14、 2cm 以内，梁段间缝宽控制在 13cm 之间。5.2 精调顺序 精调主要调整 3 个方面：高程、中线、梁缝宽，根据相互影响关系，钢梁节段调整按先标高后纵移而后横移的顺序进行。第一轮调整结束后再检测 3 方面数据，一般情况下会有 1-2 项不符合要求，则进行下一轮的调整，仍按着上述调整顺序，如果某一项已经合格，可越过不调整该项。如此反复直到高程、中线、梁缝宽均满足设计要求为止。5.3 精调方法 2078 - 10I32b55I14调节钢梁标高时，如钢梁稍高，则只需掏砂降低砂筒高度即可，如钢梁稍低，则起升千斤顶使钢梁起高至脱离砂筒，在砂筒上放置与高程误差相当的若干薄钢板，然后降落千斤顶，如仍不
15、满足要求可反复调整直到符合要求为止；钢梁纵横移动前必须调整好辊轴的方向，使辊轴的滚动方向与调整方向一致。首先起升千斤使钢梁脱离砂筒，使垫座和辊轴承重，将顶推千斤顶按照辊轴滚动的方向安装就位并打紧，依据口令同步缓慢有节奏的顶推钢梁，直到达到需要的位置，最后降下千斤顶使砂筒受力，完成梁段的调节任务。 图 5 钢梁移动调整示意图6 落梁根据设计要求，主桥钢梁节段拼装完成并焊接成整体后，落下临时支墩顶的卸落设备，使钢梁能够自由受力，形成三跨连续梁结构。6.1 落梁标准落梁是以消除钢梁部分的预拱度，使钢梁能够自由受力为准，即临时支墩不再承受钢梁重量。根据支墩构造特点，以卸落支墩顶的砂筒达到这一目的，对于
16、落梁高度超过砂筒活塞卸落量的支墩，采取利用顶升千斤顶换撑，减小木跺顶方木的厚度，以满足落梁高度要求。当逐次掏砂使砂箱能够松动时，落梁完成。6.2 落梁顺序根据设计方提供的预拱度大小按照先中跨后边跨的次序对称进行，同时为避免单支墩受力集中，对预拱度较大的支墩顶采取分级卸落的办法，落梁顺序及分级情况见表 1。表一 落梁顺序及分级卸载表 单位：mm支墩编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#落梁高度 26 18 -5 -9 16 76 149 185落梁顺序 4 4 / / 4 3 2 11 7 5 / / 4 20 40 502 7 5 / / 4 20 40 503 6 5 / / 4 20 40 50分级卸载 4 6 3 / / 4 20 29 354 结语邹区大桥柔性临时支墩通过合理的设计，满足了施工的需要，积累了一些施工经验，相信为今后类似工程提供一定的借鉴。参 考 文 献1公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000，人民交通出版社，2000 年 10 月第 1 版2建筑施工手册第四版，中国建筑工业出版社，2003 年 5 月3 日 池田尚治等著，李先瑞等编译钢-混凝土组合结构设计手册地震出版社，1992 4 平复强、罗离、沈桂荣等，铁路工程设计技术手册桥涵中册，中国铁道出版社， 1992 年 3 月第一版5 凌治平、易经武主编基础工程人民交通出版社，1997
