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预制盖梁新型辅助梁吊装装置及施工工艺_干华铭.pdf
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1、81建筑科技2023 年 第 3 期预制盖梁新型辅助梁吊装装置及施工工艺New Auxiliary Beam Lifting Device and Construction Process for Precast Cover Girders干华铭(上海市政建设有限公司,上海 200438)摘要:基于盖梁施工受环境、施工方法等限制条件的影响,通过对预制盖梁的吊装施工进行研究,制定专项吊装方案,设计新型辅助吊装装置。通过软件受力计算确定辅助梁的受力情况,在满足受力要求的条件下,合理规划构件吊装施工工艺,确保吊装安全。经分析总结得出,应用辅助梁吊装施工工艺可以在保证施工质量的同时,降低对现场周边交通
2、的影响,缩短工期,可为类似工程的施工提供参考。关键词:盖梁;新型施工工艺;辅助梁;受力计算;工程应用中图分类号:TU756.4 文献标识码:B 文章编号:2096-3815(2023)03-0081-040引言目前盖梁施工主要分为现浇和预制拼装2种施工方法。现浇法由于现场施工环境、施工工期、施工质量不易控制等因素,正在被预制拼装工艺逐步替代。上海市政高架桥梁的盖梁设计尺寸不断增大,存在大型构件运输及吊装困难的情况。通过对整个大型盖梁进行分段预制,在施工现场分段吊装就位后,浇筑现浇段形成整体盖梁,这一方法在上海市政道路桥梁建设过程中已逐步成为主流施工方法。在上海市政高架桥梁的大型盖梁的分段预制及
3、整体装配施工的过程中,一般是在盖梁下方的位置预先架设好施工支架,然后起吊盖梁,一端置于端柱,悬空段依靠施工支架的支托保证定位,再进行连接件安装及局部混凝土浇筑等后序施工。这种大范围施工支架的架设难以避免地对高架下方的既有路面交通造成限制,导致路面拥堵甚至道路全线封闭等不利情况,对社会环境以及经济发展均造成不利影响。目前的趋势,需要新的施工工艺来优化盖梁施工,完成施工工艺的更新迭代。1工程背景及概况本工程建设范围北起浦东闵行区界,与济阳路以高架形式对接,并在芦恒路北侧设置1对上下匝道,跨过芦恒路后落地,落地与地面道路合流,至江桦路结束。主线高架桥梁结构全长0.821 km,地面道路全长1.709
4、 km。P1盖梁为预制混凝土盖梁如图1所示,尺寸为34.3 m2.5 m2.9 m,由于重量原因及吊装需求,分为3段预制。段尺寸:9.85 m2.5 m2.9 m,预制重量190 t;段尺寸:12.6 m2.5 m2.9 m,预制重量200 t;段尺寸:9.85 m2.5 m2.9 m,预制重量190 t。原现浇湿接缝宽度为1.6 m,为减轻湿接缝重量,湿接缝宽度缩小至1 m,湿接缝中心线与原设计位置相同。图1 P1三柱盖梁分段预制图2施工方案优化P1西墩柱旁存在管线桥,围挡场地内还存在新建地面桥正在施工,施工场地狭小,场地最宽位置大约25.6 m;P1中与P1东之间还存在浦星公路连接浦东新区
5、和闵行区、奉贤区的主干道,道路交通繁忙且交通流量大;在P1东墩柱吊装完毕并进行道路翻交后的道路为单向三车道,车道总宽度10.5 m。P1东墩柱旁还存在加油站、地铁8号线以及地82建筑科技2023 年 第 3 期下管线等障碍物,P1盖梁节点施工环境复杂。根据原定施工方案,需在盖梁现浇湿接段下方位置预先架设施工支架,然后起吊盖梁。一端置于已安装好的墩柱上方,悬空段依靠施工支架的支托保证定位,再进行湿接段钢筋绑扎、混凝土浇筑及预应力张拉等后序施工。基于施工现场环境复杂,尤其涉及到交通组织这种大范围施工支架的架设,难以避免地对既有路面交通造成限制,无法做到对既有道路的“借一换一”,导致路面拥堵甚至道路
6、全线封闭等不利情况。为减少现场大面积施工支架的搭设对道路交通通行产生影响,降低施工过程的风险,需对原定施工方案重新优化。本文通过对现有边界条件的分析,设计了一种伸缩式辅助梁悬吊拼接施工系统。该系统利用先期完成的局部盖梁以及伸缩式辅助梁作为后续盖梁施工受力的承载体系,避免了大规模施工支架的搭设,将对道路交通的影响降至最低,并且有效地缩短了施工工期,同时保证了施工安全。该伸缩式辅助梁系统可以满足多种尺寸盖梁的吊装,可多次循环利用,具有普适性、可持续性,契合绿色施工理念。3辅助梁吊装系统设计及验算3.1辅助梁悬吊拼接施工系统预制混凝土盖梁辅助梁悬吊拼接施工系统主要包括主辅助梁、副辅助梁、悬杆、辅助梁
7、连接件、小扁担梁。该系统共设置1根伸缩式辅助梁,材质为Q345B钢,尺寸为25.5 m0.65 m1.2 m,通过辅助梁连接件与中段盖梁相连接,沿中段盖梁的长度方向设置,辅助梁的两端伸出中段盖梁。辅助梁悬吊拼接施工系统组成示意图如图2所示。图2 辅助梁悬吊拼接施工系统组成示意图伸缩梁主要由副辅助梁、主辅助梁、滑轨滚轮系统、限位卡槽组成,副辅助梁最大伸缩长度3 m,两侧合计6 m。辅助梁连接件如图3所示,主要由钢牛腿(3-1)、H型钢(3-2)、连接钢板(3-3)、插销与销孔(3-4)组成。H型钢安装于辅助梁下方,与辅助梁之间以焊接形式进行连接,前后方向通过焊接钢牛腿进行加固防止倾覆;连接钢板与
8、插销整体预制,安装于H型钢下方,与H型钢以焊接形式进行连接,插销插入中间盖梁上提前预留的销孔中。该系统共由2套辅助梁连接件组成,每套辅助梁连接件由2个钢牛腿、1个H型钢、3个连接钢板与插销组成。图3辅助梁连接件组成图两侧分段预制的盖梁与辅助梁通过悬杆和小扁担梁连接。悬杆为长6 m、直径80 mm的精扎螺纹钢,材料等级为PSB830;小扁担梁材质为Q345B钢,尺寸为3 m0.3 m0.3 m。每个小扁担梁预留3处悬杆插孔,中间悬杆穿入盖梁预留的悬杆插孔,与上下两侧的小扁担梁通过螺栓固定。边侧2根悬杆位于盖梁两侧,穿过上下两侧的小扁担梁并通过螺栓固定,保证悬吊拼接系统的稳定性和安全性。该系统共由
9、6根悬杆、4个小扁担梁组成。3.2受力验算辅助梁立面设置图如图4所示。图4钢扁担立面图边分段盖梁自重为190 t,精轧螺纹钢处总拉力为95 t,由 3 根精轧螺纹钢承担。通过分析吊装施工工艺流程可知,主要工况为两侧盖梁节段的吊装施工,下面就吊装的主要工况进行分析。(1)工况1受力计算1。工况1计算模型图如图5所示。通过Midas软件计算得出如下结果。弯矩计算结果:最大弯矩Mmax=2 036.2 kNm。剪力计算结果:最大剪力Fsmax=798.53 kN。变形计算结果:大变形位移值为左侧端部0.024 m。端部最大变形:V=24 mmL/200=7 200/200=36 m,满足要求。扁担设
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