大吨位预应力混凝土箱梁提升上桥施工技术研究

大吨位预应力混凝土箱梁提升上桥施工技术研究
 

1　工程简介与总体施工方案
　　中铁二局承建的杭州湾跨海大桥第X合同段工程位于大桥南岸滩涂区，其中K71+335～K81+435（全长10100m）桥梁上部结构采用50m预应力混凝土连续箱梁，由20联8×50m和6联7×50m 组成，共计404片箱梁，单片箱梁重约1430t。
　　总体施工方案：梁场整体预制、提升站跨线提梁、梁上运梁及架梁。
　　2　项目研究的实施方案
　　2.1　研究的关键技术问题
　　箱梁提升上桥总体方案比选、大型提梁设备的选型及关键技术研究、大型提梁设备轨道梁方案设计、大型提梁设备的组装方案、箱梁提升上桥施工工艺。
　　2.2　研究的技术路线（图1）
　　2.3　研究人员组成及分工
　　总体方案组 确定和协调项目的研究内容、研究路线、人员分工、进度安排、研究成果报告编写；确定总体方案和重要设备的参数、功能要求。
　　设备组 负责提梁设备的参数拟定、结构设计和关键技术研究，对设备制造、拼装调试作质量监督和技术指导，完善设备的技术与配套性能。
　　基础组 确定提梁机轨道梁及基础结构方案，并对施工进行技术服务与质量监督。
　　施工工艺组 研究箱梁提升上桥施工工艺和技术保证措施，形成大吨位整体箱梁提升上桥施工工法。
　　3　箱梁提升上桥施工方案比选
　　3.1　总体方案比选
　　国内外既有方案：一是填筑上桥便道，运梁设备自梁场装梁后沿便道运行到桥面，再沿桥面运输箱梁；二是修筑码头采用浮吊将箱梁装船（适用于较深水域作业）；三是设置专用提梁站，采用大跨度龙门吊将箱梁自地面提升上桥。
　　采用填筑临时通道上桥的缺点有：（1）运梁设备需跨双幅并走行在箱梁腹板上方，填筑临时通道就必须自桥中线引出，从而影响相邻标段施工；（2）桥面距地面高差大，为满足运梁设备载梁爬坡要求，通道长需超500m，临时工程量大且成本高、工期长；（3）预制场内需设置装梁的专用设备；（4）滩涂区的软土地基对修筑通道极端困难，大量的土石料料源难寻，且工程结束后的恢复费用极高。
　　设置提升站提梁上桥的优点是：具有对施工干扰少、受环境影响小、安全可靠，并且能够组装、解体桥面运架设备；作业效率高，能够满足本项目架梁进度（日均架设2片，）；体现高技术装备对施工的重大影响，符合杭州湾跨海大桥“高起点、高水平、高标准”的建桥思想。
　　通过分析，确定采用设置提升站的总体方案。
　　大型龙门吊即提梁机可采用跨二片吊梁纵移和跨三片原地吊梁横移为桥面运梁设备装梁两种方式。鉴于跨三片方式具有操作简单、安全可靠、效率高的优点，确定了两台800t/56m轮轨式龙门吊(HM800提梁机)联合提升箱梁上桥的方案。
　　3.2　轨道梁及基础结构方案比选
　　(1)轨道梁基础结构：由于荷载大且沉降变形控制要求高，采用了钻孔桩的深基础型式；
　　(2)轨道梁结构：根据提梁机的单轨走行方案，选择了倒T形钢筋混凝土连续梁结构。
        4　提梁机结构设计及关键技术研究
　　4.1　荷载组合及设计标准
　　设计载荷主要包括额定起重量(750t)、设备自重(550t)和风载荷(工作状态和非工作状态分别按风压：250N/m2和950N/m2计算)三个部分
　　HM800轮胎式提梁机设计标准见表1。
　　4.2　主要技术参数（见表２）
　　4.3　HM800提梁机设计
　　4.3.1　主要结构设计（图2）
　　4.3.1.1　主梁设计
　　主梁由上弦杆、下弦杆、斜杆、立杆、连接花架等部件组成，通过连接板和高强度螺栓连接成整体。上弦杆顶部焊有钢轨，供吊梁桁车走行。下弦杆与刚性支腿采用螺栓连接，与柔性支腿采用销轴连接。
        4.3.1.2　支腿
　　分为刚性和柔性支腿。刚性支腿底部固定在走行台车上，顶部与主梁下弦杆连接；柔性支腿底部固定在走行台车上，顶部与主梁下弦杆采用销轴连接构成转动铰点,并允许两者间作微量转动。
　　4.3.1.3　走行台车
　　走行台车由走行横梁、均衡梁、驱动轮组、从动轮组、支撑油缸等部件组成，用于空载或轻载（单台不大于200t）纵向走行和支撑。
　　4.3.1.4　起升卷筒
　　提梁机设置两个起升卷筒，卷筒安装在两侧走行台车的顶部。卷筒具有箱梁水平调整、超速控制、紧急制动等功能。
　　4.3.1.5　吊梁桁车
　　吊梁桁车由双联台车组成，台车横跨主梁顶部的检修通道，两端各由2个小台车支撑和驱动。单个桁车包括4个双轮驱动轮组和4个双轮从动轮组，通过销轴、均衡梁与主框架连接。
　　4.3.1.6　吊具
　　吊具由动滑轮组（单机4组）、承载梁、均衡梁、吊杆组、辅助小吊具组成。吊梁时采用吊杆组穿入箱梁顶板起吊；组装解体架桥机、运梁机时采用200t辅助小吊具。
　　双机联动起吊系统设计为“三点平衡式”，即一台为活动吊具，上下两部分共用一个销轴，转化为一个吊点；另一台为刚性吊具，形成两个吊点。
　　4.3.1.7　走行轨道
　　提梁机走行轨道采用单侧单轨形式，跨距56.0m，钢轨型号：QU120，允许坡度2‰。