跨既有線連續(xù)梁“零”號塊預應力三角托架施工工法

1、<p>　　跨既有線連續(xù)梁“零”號塊預應力三角托架施工工法</p><p>　　中鐵十一局集團第一工程有限公司</p><p>　　李曉波 陳林生 曾國升</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　石武客?？绾衔涮卮髽蚴鞘淇瓦\專線的重難點工程之一，該橋主跨跨麻漢鐵路連續(xù)梁施工安全

2、風險高、工期要求緊。中鐵十一局通過研制連續(xù)梁“零”號塊預應力三角托架施工工藝，實現了高墩連續(xù)梁“零”號塊安全、快速施工，技術先進，取得了顯著的經濟社會效益和環(huán)保節(jié)能效益。經查新，該工藝新穎，2012年6月《跨既有線連續(xù)梁“零”號塊預應力三角托架施工技術》通過了科技成果評審，總體技術達到了國內領先水平。為便于推廣應用，我們將該施工技術進行總結、整理、形成本工法。</p><p><b>　　2 工法特點

3、</b></p><p>　　2.0.1節(jié)省材料。預應力三角托架施工時，墩身內只需要預留穿精軋螺紋鋼的孔和把精軋螺紋鋼連成整體的鋼板，這大大減少了預埋件的數量，節(jié)省了材料。</p><p>　　2.0.2有效保護成品。施工完畢后，墩身內預埋件可拆卸，不存在預埋件的切割，不損傷墩身混凝土。</p><p>　　2.0.3降低成本。預應力三角托架的桿件全部采

4、用高強螺栓進行拼裝，運輸及拆卸非常方便，可循環(huán)利用多次，提高了托架的利用率，降低了工程成本。</p><p>　　2.0.4安全性能高。預應力三角托架受力非常好，力學結構非常合理，安全性能非常高，由于各個節(jié)點均采用高強螺栓進行連接，加強了三角托架的整體性。</p><p>　　2.0.5施工方法簡單，施工環(huán)境限制小，不干擾既有線行車。</p><p><b&g

5、t;　　3 適用范圍</b></p><p>　　本工法適用于所有的公路、鐵路、市政等工程連續(xù)梁高墩“零”號塊的施工。尤其適用于因場地限制不能采用鋼管支架方法施工零號塊的工程。</p><p><b>　　4 工藝原理</b></p><p>　　橋墩施工時在橋墩頂部根據計算好的三角托架的位置，用直徑50mm的鋼管進行預留孔設置

6、，并把定位鋼板按設計位置預埋到墩身內，在預埋鋼板下部預埋“U”型螺栓，用來安裝“П”型加強小牛腿。墩身施工完畢后，將“П”型小牛腿用螺栓安裝到預埋的“U”型螺栓上，同時將精軋螺紋鋼穿入預留的孔內，將三角托架在地面上拼裝好，單片整體吊裝到預定位置，用螺帽固定在精軋螺紋鋼上。待所有的三角托架全部吊裝完畢，并全部用螺栓固定后，采用YC60B型千斤頂進行單端張拉，張拉力在10t，張拉完畢上緊螺帽，可以松千斤頂。此時預應力三角托架整體安裝完畢，然

7、后用型鋼對每邊6片托架進行整體可靠連接，確保三角托架整理受力。見圖4。</p><p>　　5 施工工藝流程及操作要點</p><p><b>　　5.1施工工藝流程</b></p><p><b>　　見圖5.1。</b></p><p><b>　　5.2操作要點</b>

8、</p><p>　　5.2.1預應力三角托架的設計原理</p><p>　　根據連續(xù)梁“零”號塊的長度和寬度來確定托架的平面尺寸和預應力精軋螺紋鋼的根數。本三角托架應用在跨麻漢鐵路連續(xù)梁“零”號塊施工中。連續(xù)梁設計為（48+80+48）m單箱單室、變高度、變截面預應力混凝土連續(xù)梁結構，其中“零”號塊長12m，中支點處梁高6.65m，梁底寬6.7m，頂寬12.0m。</p>

9、<p>　　圖4 預應力三角托架布置原理圖</p><p>　　1.在三角托架設計時應綜合考慮：“零”號塊自重、模板及施工機具、堆載及人員等的重量，由于湖北省不處于風區(qū)和雪區(qū)，風荷載和雪荷載影響可不考慮。在設計時要考慮到型鋼在各種荷載作用下的應力、應變，精軋螺紋鋼的抗剪、抗拉是否超過容許應力，高強度螺栓的抗剪強度是否在容許范圍，通過一系列計算得出所用的材料類型及具體數量，便于制作預應力三角托架并進行組裝

10、。</p><p>　　2.計算時考慮1.2倍的荷載增大系數。</p><p>　　3.綜合考慮三角托架的穩(wěn)定問題。</p><p>　　5.2.2 “零”號塊預應力三角托架計算過程</p><p>　　1.所用的材料計算參數</p><p>　　三角支架比重按7.850，彈性模量取210GPa。全部采用Q235鋼材，

11、容許軸向應力，容許彎曲應力，容許剪應力。材料應力提高系數按《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ 041-2000）可取1.3，但實際計算未提高。</p><p>　　2.預應力三角托架總體受力計算</p><p><b>　　1）荷載取值</b></p><p>　　0號塊總重670t，考慮到模板及施工機具、堆載及人員等的重量后：</p>

12、;<p>　　0號塊順橋長12m，在一側支架上的長度為4.1m，按均布考慮0號塊自重（偏安全）。每側共6片三角支架，考慮到腹板位置受力較大，按4片承載考慮，則每片三角支架上的荷載為：</p><p><b>　　2）模型建立</b></p><p>　　用ANSYS計算三角支架的受力情況，單元為BEAM189，三角支架的截面為雙槽32a。計算模型如圖5.

13、2.2所示。</p><p><b>　　3.計算結果</b></p><p>　　運用嚴格的受力分析得到的計算結果如下：</p><p>　　1）三角支架的最大豎向位移為6mm；</p><p>　　2）三角支架的最大拉應力為90MPa，最大壓應力為103MPa；</p><p>　　3）最大軸

14、力為85.1t ；</p><p>　　4）上支點的水平反力為拉69t ，豎向反力56t；</p><p>　　5）下支點的水平反力為壓69t ，豎向反力50t。</p><p>　　由計算結果可知，桿件的受力均小于容許應力，滿足規(guī)范要求。若用安全系數表示則可達到：。</p><p>　　4.三角托架各部位連接計算</p>&l

15、t;p><b>　　1）三角架螺栓連接</b></p><p>　　螺栓采用精制螺栓，螺桿直徑30mm，槽32a腹板厚度8mm。</p><p>　　一個螺栓的抗剪能力：</p><p>　　一個螺栓的承壓能力：</p><p>　　最大軸力發(fā)生在ADE桿為85.1t，需要螺栓數量為個，為安全考慮實際為24個。AB

16、C桿的拉力為69t，需要的螺栓數量為：個，實際采用12個。</p><p>　　2）精軋螺紋鋼根數計算</p><p>　　水平拉力為69t ，每個支點上的精軋螺紋鋼根據構造選用4根φ32（HRB400），其強度足夠。</p><p><b>　　3）角焊縫計算</b></p><p>　　在C處的角焊縫為焊高16mm，

17、長度為320mm的4條角焊縫，受到的拉力為69t。焊縫抗拉能力為：>69t，滿足要求。</p><p>　　5.2.3預應力三角托架施工順序</p><p>　　1.“零”號塊施工預應力三角托架整體由以下幾部分構成：①上水平桿②斜桿③內撐桿④加強小牛腿⑤精軋螺紋鋼⑥節(jié)點板⑦高強螺栓等組成。</p><p>　　2.預應力三角托架施工順序</p>

18、<p>　　1）首先根據設計好的每片三角托架的位置，在墩身上對穿精軋螺紋鋼預留孔進行定位，定位時要考慮立模的空間位置。在施工最后一節(jié)墩身時，用直徑50mm鋼管進行預留孔設置。同時要預埋好托架下部加強小牛腿的“U”型螺栓。</p><p>　　2）按預應力三角托架設計圖對所有的桿件進行場內制作并預拼裝，有誤差位置進行調整。</p><p>　　3）預拼裝合格后用汽車托運到現場。&l

19、t;/p><p>　　4）墩身全部施工完畢后，將精軋螺紋鋼穿入到預先預留好的孔內。</p><p>　　5）安裝加強小牛腿。</p><p>　　6）由于在施工連續(xù)梁時，現場安裝有塔吊，所以用塔吊對單片三角托架進行吊裝（也可用汽車吊進行吊裝）。共有12片三角托架，吊裝時要人工進行配合，先將三角托架吊裝到位后放在加強小牛腿上，然后將精軋螺紋鋼穿入到三角托架設計好的孔內，擰

20、上螺帽。</p><p>　　7）用YC60B型千斤頂進行單端張拉，張拉力控制在10t，張拉完畢擰緊螺帽，松千斤頂。</p><p>　　8）用型鋼將單邊6片三角托架進行輔助連接，確保整體受力不變形。</p><p>　　9）在三角托架上面鋪分配梁型鋼，立零號塊模板。</p><p><b>　　5.3施工注意事項</b>

21、;</p><p>　　5.3.1在預應力三角托架加工前要進行詳細的理論計算，對每個桿件的受力都要考慮全面。</p><p>　　5.3.2廠內制作時要確保每個桿件的精度，確保整體拼裝時誤差控制在規(guī)范允許范圍內。</p><p>　　5.3.3墩身上預留孔及“U”型螺栓的位置要精確定位，確保三角托架受力在一個平面內。</p><p>　　5.

22、3.4整體拼裝完后，要檢查每個高強螺栓是否施擰到位。</p><p>　　5.3.5同一個節(jié)點處，精軋螺紋鋼的張拉力要一致。</p><p><b>　　5.4勞動力組織</b></p><p>　　按單墩預應力三角托架施工進行人員配置，勞動力組織見表5.4。</p><p>　　表5.4 勞動力組織表</p&g

23、t;<p><b>　　6 材料與設備</b></p><p><b>　　6.1主要材料</b></p><p>　　本預應力三角托架主要材料為：ABC桿、ADE桿、BD桿、CD桿采用32a[鋼，填板、綴板采用10mm厚鋼板，輔助連接型鋼采用20aI字鋼，加強小牛腿及墩身預埋件采用10mm厚、20mm厚、30mm厚鋼板，節(jié)點板采

24、用16mm厚鋼板，連接兩側三角托架采用φ32mm精軋螺紋鋼，預埋“U”型螺栓采用φ20mm圓鋼。</p><p><b>　　6.2主要設備</b></p><p><b>　　見表6.2。</b></p><p><b>　　表6.2 主要設備</b></p><p><

25、;b>　　7 質量控制</b></p><p>　　7.0.1原材料控制，在制作三角托架前要確保原材料合格；</p><p>　　7.0.2經校正后各種變形公差不得超過《鐵路鋼橋制造規(guī)范》TB10212-1999規(guī)定的容許值；</p><p>　　7.0.3焊條選用Q235鋼母材采用E43焊條，Q345鋼母材采用E60焊條；</p>

26、<p>　　7.0.4焊后進行探傷檢查，合格后方可使用。如有對接焊縫應進行全面探傷檢驗；</p><p>　　7.0.5所有栓孔均采用鉆孔，不容許現場沖孔，銷孔及銷軸要嚴格按設計制作；</p><p>　　7.0.6三角托架試拼合格后，構件表面涂紅丹一度，橘黃色漆兩度；</p><p>　　7.0.7三角托架在拼裝完成后要進行預壓，以消除非彈性變形，測試

27、彈性變形量。</p><p><b>　　8 安全措施</b></p><p>　　8.0.1檢查所有的高強螺栓是否施擰到位，并要有檢查記錄。</p><p>　　8.0.2加強高空作業(yè)安全防護，高空作業(yè)人員必須系安全帶，所有臨邊部位均要按照國標要求設置高度不小于1.2m的圍護欄桿并掛網防護，所有作業(yè)人員要佩戴安全帽。</p>

28、<p>　　8.0.3檢查塔吊設備工狀況，塔吊操作人員必須持有操作證書。</p><p>　　8.0.4預壓用的沙袋重量必須按要求配置，且不得超出塔吊允許吊裝重量。</p><p>　　8.0.5吊裝操作人員與現場指揮人員攜帶配套的對講機，專機專線，方便統一指揮。</p><p>　　8.0.6吊裝人員在施工現場必須攜帶安全帽，非施工人員不得進入施工現場。

29、</p><p>　　8.0.7預壓時必須兩側對稱加載或卸載，兩端加載不平衡重量不得超過10 t。</p><p>　　8.0.8吊裝、卸載施工時，安全員必須在現場進行監(jiān)督巡查，發(fā)現異常情況時要及時停止加載預壓，查明原因后方可繼續(xù)進行。</p><p><b>　　9 環(huán)保措施</b></p><p>　　9.0.1施

30、工過程中遵守國家和地方有關施工現場環(huán)境保護管理規(guī)定。定期組織參建人員學習環(huán)保和節(jié)能減排方面的法律法規(guī)，提高參建人員的環(huán)保和節(jié)能意識。</p><p>　　9.0.2施工場地平整暢通，排水系統良好。材料、機具堆放整齊，嚴格用地管理，場地內的管線嚴格按設計和安全規(guī)定架設，并嚴加管理，杜絕亂搭亂接等。</p><p>　　9.0.3做好設備的保養(yǎng)維修，做好污水排放工作。</p>&

31、lt;p>　　9.0.4在整個施工過程中生產、生活設施均按環(huán)保要求布設，并接受當地政府及有關部門的監(jiān)督，采取的安全、保衛(wèi)、環(huán)境保護和水土保持措施，上報業(yè)主和監(jiān)理工程師及有關部門，并對其提出的要求進行整改。</p><p>　　9.0.5及時清除現場施工垃圾。施工完畢后，組織施工人員清理施工現場剩余的材料和廢棄物，并依據建設方的要求，將廢棄物運至指定位置。</p><p>　　9.0.

32、6施工人員撤離生活居住區(qū)后，對場地進行平整清掃，盡量恢復原貌，不得有任何遺留物。</p><p><b>　　10 效益分析</b></p><p>　　本工法與傳統的托架施工方法相比，具有實用性強、施工方便、施工環(huán)境限制小、安全可靠、成本材料需求少，施工周期短的特點，達到前期投入少，見效快，受益時間長得目的。</p><p>　　通過采用此

33、工法石武客?？绾衔涮卮髽蚩缏闈h鐵路連續(xù)梁零號塊施工工期提前15天，并且由于此預應力三角托架是采用高強螺栓進行拼裝，周轉次數增加，可以循環(huán)利用，直接成本節(jié)約50余萬元。</p><p>　　該工法在實施過程中，施工控制措施到位，無安全、質量事故發(fā)生，得到業(yè)主和監(jiān)理認可，并組織相關施工單位進行觀摩學習，并在監(jiān)理、業(yè)主組織的檢查中多次獲得好名次。</p><p><b>　　11 應

34、用實例</b></p><p>　　實例1：2009年11月，該工法成功運用于石武客?？绾衔涮卮髽蚩缏闈h鐵路48m+80m+48m連續(xù)梁零號塊施工，通過運用本工法，使得該連續(xù)梁的施工工期提前15天完成，直接成本節(jié)約50余萬元。創(chuàng)造了很好的社會效益和經濟效益。</p><p>　　實例2：2010年3月，該工法成功運用于石武客專灄口特大橋跨灄水西支32m+48m+32m連續(xù)梁零號