軌道走行式移動模架造橋機現澆箱梁施工技術
摘 要 采用萬能桿件等常規材料拼裝的軌道走行式移動模架造橋機,能利用既有道路進行高架橋現澆箱梁施工,且工期短、效率高、安全可靠,適宜于城市輕軌交通中等跨度雙線預應力混凝土簡支箱梁的現澆施工。介紹了該軌道走形式造橋機的構造及其現澆箱梁施工技術。
關鍵詞 輕軌鐵路,高架橋,移動模架,軌道走行式造橋機,箱形梁,現場預制
圖1 軌道走行式造橋機正面圖圖中:12支架,22落架裝置,32走行小車,42走行軌, 52縱梁,62均衡梁,72橫梁,82下滑靴, 92上滑靴,102模板,112枕木
1) 各設一個走行小車。走行小車下面安裝兩對走行輪在城市輕軌交通高架橋梁施工時,大都采用滿與走行軌道連接。堂腳手架現澆施工的方法。
2) 地面移動支架口以及施工場地狹窄處,此方法常帶來諸多問題。地面移動支架是由走行裝置、支墩和主梁組成本文介紹一種采用萬能桿件等常規材料拼裝的軌道“門”式連續剛構,它在橋墩兩側各設置3 個由萬能走行式移動模架造橋機,能利用既有道路進行高架桿件拼裝的支墩,在支墩頂部用萬能桿件拼裝主梁; 橋梁現澆施工,且工期比滿堂腳手架方法短,適宜于在主梁上面的每個節點位置安放均衡梁,然后再在中等跨度雙線預應力混凝土簡支箱梁的施工。該均衡梁上安放主橫梁; 主橫梁中間斷開而用節點鋼板和高強度螺栓拼接而成,這樣既能將橋墩兩側1 軌道走行式造橋機構造的“門”式連續剛構連接成整體組成現澆箱梁支承系軌道走行式造橋機由走行系統、地面移動支架、統,又能方便在造橋機移動過程中根據具體情況需支頂設備、模板系統等組成。其構造圖如圖1 。要隨時拆開和拼接。地面移動支架可以在走行軌道它是利用城市既有道路作移動造橋機走行軌道上移動。的基礎,支承造橋機、箱梁模板、箱梁混凝土以及現
3) 支頂設備澆箱梁施工過程中的各種荷載。每個支墩的支頂設備由4 臺起落架裝置和50 t 螺旋千斤頂及配置的鋼板組成。在支架就位過程中,螺旋千斤頂直接支頂在走行小車的框架工字梁上,將支架頂起,把起落架裝置安放在支墩底部,使走行輪懸空。同樣,在箱梁現澆后的支架移位過程中,用螺旋千斤頂直接支頂在走行小車的框架工字梁上,將支架頂起,然后把起落架裝置從支墩底部取走,使走行輪直接支承在軌道上。
4) 模板
箱梁模板由底模、側模、內模及端模組成。端模根據梁端尺寸加工成整體鋼模;外模根據梁體尺寸采用廠制加工成大塊可調式鋼模,用螺栓拼接;內模用小塊鋼模拼裝,用鋼管腳手架支撐頂模及加固側模。
2 現澆箱梁施工技術
2. 1 造橋機拼裝
造橋機在拼裝前先鋪設走行軌道。走行裝置采用吊車單個整體調至走行軌道的支架位置后用防滑鐵鞋將其卡穩,再在其上拼裝造橋機支墩。在拼裝支墩過程中為防止支墩傾倒,采用每一橫排兩個支墩為一個單元同步進行,在其高度超過4. 0 m 后通過結點板用萬能桿件將其橫向臨時聯結。支墩拼裝完畢后再拼主縱梁,采用中間支墩固定從中間向兩邊支墩合攏,以利于合攏聯結時局部調整。主縱梁拼裝時在其下部采用腳手架支撐。造橋機主縱梁上部均衡梁、主橫梁、模板分別采用吊車分塊吊裝準確安裝就位。
2. 2 造橋機預壓、預拱度設置及應力應變觀測
2. 2. 1 造橋機預壓及預拱度設置
為確保造橋機在施工時有足夠的剛度和強度, 需檢測其受力后的強度和穩定性,消除支架的非彈性變形,準確測出支架和地基的彈性變形量,為預留拱度提供依據。每臺造橋機在第一孔箱梁澆注前, 用編織袋裝砂作為荷載對造橋機進行預壓。預壓時按梁體重量分布情況進行布載,加載重量為梁重的1. 3 倍。測出有關數據后,在以后各孔使用時不再重復預壓。
加載分3 次進行,每次重量為總重的1/ 3 , 每次加載24 h 完成后,觀測沉降量直至穩定;最后一次加載完畢后觀測48 h 直至支架和地基穩定。當支架穩定后,測量各觀測點標高。預壓完成卸載后,再測量各觀測點標高,然后結合梁體設計預拱度,考慮支架結構現澆箱梁混凝土時的彈性變形, 來設置支架的最終預拱度。設計預拱度為跨中2. 5 cm , 根據預壓沉降觀測確定支架和模板的預拱度設置為3 cm 。
2. 2. 2 應力應變觀測
為掌握造橋機各構件在造橋機各種受力條件下的受力情況,研究造橋機各構件的安全性,在對造橋機預壓的全過程中同時對各種受力較大桿件進行檢測。其原理是把表面鋼旋傳感器和應變片固定于桿件表面,用頻率計和靜態應變儀采集數據,利用先進的檢測分析元件(YJ PC -11) 處理各點的應力變化值;再根據各點受力值來分析各桿件的受力情況,對薄弱部位進行加固,確保施工安全和箱梁施工質量。
其方法是:在造橋機拼裝完畢后,將電阻應力監測點布在各受檢的桿件上,電阻應變片和表面傳感器亦布其上;預加荷載前作為初始檢測界面,在預壓加載前進行多次調整,多次測試,零值穩定后作為檢測的初始應力值;在分步等荷載預壓過程中,記錄穩定值,預壓過程中進行跟蹤測試,直到該段預壓結束;每步預壓結束后進行對比測試和進行應力分析, 提供準確應力測試值。
2. 3 混凝土箱梁現澆施工
預應力混凝土箱梁施工包括:鋼筋施工,防迷流措施,預埋件,預應力鋼絞線波紋管道的安裝,混凝土灌注、振搗、養生拆模,鋼索張拉,梁體封端及封窗等。其施工方法和普通箱粱現澆施工基本相同。
2. 4 造橋機移位
2. 4. 1 箱梁模板體系橫向外移
在箱梁預應力鋼索張拉完畢后,造橋機不再承受箱梁荷載,此時通過落架裝置調整支架高度,使箱梁底模完全脫離梁體后拆除底模下部枕梁中部的聯結板,然后人工用倒鏈兩側對稱整體牽引底模下部均衡梁及工字鋼縱梁系統,使其在主縱梁上部的橫梁上橫移,即可完成箱梁模板整體橫向外移。
2. 4. 2 造橋機縱移
通過調整落架裝置高度,使造橋機走行輪落在走行軌上,造橋機開始縱移。過橋墩時,為確保其走行的穩定性,每次只拆除主縱梁間的兩個主橫梁,然后人工用倒鏈兩側對稱向外移動此兩個橫梁,使其兩端外移到造橋機向前縱移時不會碰到橋墩的位置;再由人工用倒鏈牽引造橋機,使其向前縱移。當走到后一個主橫梁因橋墩阻礙不能行走時,將已移過橋墩的主橫梁向內橫移并聯結好,同時按前述方法拆除和外移后兩個主橫梁。依次循環,直至造橋機就位至下一孔梁位后將最后一個主橫梁聯結好, 再用倒鏈按箱梁模板整體橫向外移的方法,將模板向里移至梁中線位置連接好。見圖2。
圖2 造橋機過橋墩狀態圖
2. 5 造橋機高度調整
為了使造橋機高度滿足橋梁標高與公路路面標高差值的變化,可采取如下做法:
(1) 通過支頂設備完成模板與支架整體高度的調整,其調整范圍在10 cm 以內;
(2) 通過在造橋機落架裝置底部和頂部加墊鐵板和優質枕木來調整高度,調整范圍小于80 cm ;
(3) 當橋梁標高與公路路面標高差值變化在90 ～170 cm 時,則采取在造橋機支架下部加設與支架配套的長度不大于100 cm 的非標桿件,剩余的高度采用上述兩種方法。
3 應用
武漢市軌道交通1 號線一期工程E 標段D K 7 + 930. 667 —D K 8 + 645. 667 段28 孔高架橋梁位于京漢大道中央花槽中,其兩側為雙向六車道的砼路面。該段橋梁高度在11. 0～ 12. 0 m , 橋梁縱坡在4 ‰ 以內,既有公路面坡度基本為平坡。
該段應用地面軌道走行式造橋機現澆箱梁施工。每孔梁從過跨縱移、就位、立模、安裝鋼筋和砼澆注、拆架縱移等平均施工周期為15 天,而通常采用滿堂腳手架現澆施工周期需要21 天。
該造橋機特別適宜于高度在6～15 m 、橋梁坡度和地面坡度變化不大、孔數較多、地面經過硬化且承載力較高地段的橋梁箱梁現澆施工,不宜用于跨道口箱梁施工。該技術在武漢市軌道交通工程施工時,通過交通疏解和圍墻庇護,在不影響公路通車的情況下施工順利進行,既保證了施工質量和安全,又節約了大量的吊車臺班以及人力、物力,具有較好的經濟效益。該技術解決了城市輕軌交通繁忙道口以及位于施工場地狹窄區橋梁施工等技術難題,先進實用、安全可靠、經濟合理,為我國城市軌道橋梁施工積累了經驗。蘇黎士新購Cobra 型低地板現代有軌電車在瑞士蘇黎士,有軌電車一直是城市交通的一種主要運輸工具。近年來, 蘇黎士城市運輸管理局Verkehrsbetriebe rich 與Bombardier Transportation 和Alstom Transport 集團公司總共簽訂了購置68 輛Cobra 有軌電車的合同,總金額大約2. 33 億瑞士法郎。其中,Bombardier 公司占1. 9 億瑞士法郎份額,主要完成車體的設計和制造、牽引傳動的電氣設備、車輛的總裝和運營試驗;Alstom 公司則占0. 43 億瑞士法郎的合同額,負責轉向架和制動設備的制造。
這批有軌電車合同,主要是基于2001 年頭6 輛Cobra 型車進行試運營取得了比較滿意的結果而決定增加訂購數量。按照合同要求,這批車輛計劃于2005 年中完成全部供貨。屆時在蘇黎士的Cobra 有軌電車總數可達到74 輛,并將逐步更新現在運營的舊型車輛。
總長37 m 的Cobra 型鉸接式有軌電車,由5 輛編組,前后兩端車輛有駕駛室。為了增加載客量,車體寬度比在城市運營的其他有軌電車寬20 cm 。車廂內部和車輛的每一側進出口地板高度距地面350 mm , 方便乘客上下。有軌電車具有很好的安全性,在車輛頭部的設計中,已考慮在發生沖撞時能夠很好地吸收撞擊能量而防止結構部件變形。Cobra 車輛采用以IGB T(絕緣柵雙極晶閘管) 為基礎的Bombardier Mitrac 型牽引傳動裝置,大大提高了運營技術性能。為了改善車輛走行部在小曲線半徑線路上的運行特性,采用了單軸徑向轉向架。
