變截面波形鋼腹板節段梁移梁施工技術研究

鄧飛凡 譚云浩 張子龍 李澤鵬

(湖南路橋建設集團有限責任公司,湖南 長沙 410004)

隨著橋梁施工技術的發展,越來越多的橋梁采用預制安裝的施工模式,實現橋梁的快速建造。對于特大橋梁上構主梁而言,主梁預制完成后,如何移運至施工現場成為目前施工的重要難題。目前常采用運梁車、千斤頂頂推滑移、步履式頂推等施工方法進行移運施工,運梁車移運受施工場地影響較大,適用于道路平坦、寬闊的路上運輸,千斤頂頂推滑移、步履式頂推等施工效率較低,且不適用于變截面的梁段的移運施工。

南陽湘江特大橋主橋變截面波形鋼腹板節段梁采用滾輪移梁架結合卷揚機牽引系統進行移運施工,實現了梁段平穩、安全的移運,達到了便捷、高效的施工效果。

1 工程概況

南陽湘江特大橋波形鋼腹板節段梁頂面寬為14.5m,底部寬為8.1m,梁段的底板高度按1.8 次拋物線變化,最高梁段為7.5m,最矮梁段為3.5m。梁段長度有4.8m 和3.2m 兩種,最重梁段達156T。

2 移梁運輸通道及移梁架結構設計

移梁運輸通道采用鋼管支架的結構形式,自下而上為φ630 鋼管樁+2I36b 橫梁+貝雷梁+I36b 分配梁+2I45b 軌道,最大跨徑為9m。鋼管樁入土深度為15m,采用[32 型鋼進行聯系,以提高支架的整體穩定性；貝雷梁為321 型,每6 片一組,采用90 型花架進行連接。貝雷梁位于橫梁支點位置采用[20 型鋼設置節點加強框,以提高貝雷梁支點抗剪強度,并采用[10 型鋼設置抗傾覆限位架,防止貝雷梁傾覆；分配梁間距75cm,采用卡槽將其固定在貝雷梁上；軌道間距為4m,兩側采用12mm 厚鋼板每間隔1.5-2m 設置一道限位板。軌道頂面焊接6mm 的調平鋼板,以調整軌道平整度。

滾輪移梁架采用型鋼制作而成,主梁為2I56b 型鋼,間距為7.2m,采用2[32b 型鋼進行聯系；滾輪座位于主梁下方,間距為4m。在主梁前后端設置耳板用于鋼絲繩掛鉤安裝。

3 移梁運輸通道的計算分析

考慮移梁運輸通道每次移運一片梁段,按156T 的移梁荷載進行計算分析,計算跨數為兩跨。參閱國家規范(GB50068-2018)8.2.4,結構重要性系數取1.0,永久荷載分項系數取1.3,可變荷載分項系數取1.5,荷載調整系數取0.9：采用MIDAS CIVIL 有限元軟件進行計算分析,建立鋼管樁、橫梁、貝雷片、豎向加強撐、分配梁、軌道,定義排架所需的材料和截面,上下型鋼的連接采用彈性鏈接,釋放貝雷片之間的梁端約束,對鋼管樁底部進行固定約束。設置車道線、車輛、移動荷載工況。荷載組合如下：

(1)結構自重G1：在計算模型中已考慮；

(2)梁段自重荷載Q1：每片梁段按四點受力作用于軌道上；

(3)移梁沖擊荷載取Q2：通過MIADS CIVIL 軟件內置的移動荷載分析進行施加；

(4)施工人員及施工機具荷載Q3：取Q2=2.5KN/m2。

強度計算荷載為：1.3G1+1.5×0.9×Q1+1.5×0.9×Q2+1.5×0.9×Q3

剛度計算荷載為：G1+Q1+Q2+Q3

計算模型及結果見圖1-2 所示。

圖1 移梁鋼管支架模型

圖2 預制臺座支架部分計算結果

移梁通道最大應力位于貝雷梁位置為163.0MPa,最大變形位于軌道位置為7.7mm,強度、剛度、穩定性均滿足設計要求。

4 波形鋼腹板節段梁的移梁施工

采用龍門吊將梁段吊至移梁架位置,并緩慢落梁。考慮梁段底部為傾斜面,底部采用型鋼+橡膠板進行墊平,端部采用2[20 撐桿進行頂撐,并采用手拉壺將梁段與移梁架拉結,以提高梁段的抗傾覆能力,梁段前端底部設置限位塊,并在限位塊與梁段之間設置橡膠墊塊作為減震隔離層,以保護箱梁底板下邊緣砼構件邊角,避免剝離破壞(見圖3)。

圖3 節段梁移梁運輸示意圖

牽引系統采用兩臺5T 卷揚機+滑輪組(3 絲)組合,布置于移梁軌道的最前端,每條軌道各布置一臺卷揚機進行牽引移梁,移梁時,兩臺卷揚機需同步啟動,并安排專人觀測梁段移運情況,如遇發生側偏時,因及時調整卷揚機速度,確保移梁花架平行于軌道行走。梁段移運到位后,將梁段調離,并利用布置在后端的1T 卷揚機將移梁架拉回起點進行下段梁段的移梁施工(見圖4)。

圖4 移梁牽引系統示意圖

5 結論

在南陽湘江特大橋變截面波形鋼腹板節段梁移運施工過程中,移梁運輸支架整體性能良好,未出現大變形、搖擺等情況,梁段移運安全、平穩,施工效率較高,大幅度節省了施工時期及施工成本,確保了后期施工的順利進行。