轨道走行式移动模架造桥机现浇箱梁施工技术
摘 要 采用万能杆件等常规材料拼装的轨道走行式移动模架造桥机,能利用既有道路进行高架桥现浇箱梁施工,且工期短、效率高、安全可靠,适宜于城市轻轨交通中等跨度双线预应力混凝土简支箱梁的现浇施工。介绍了该轨道走形式造桥机的构造及其现浇箱梁施工技术。
关键词 轻轨铁路,高架桥,移动模架,轨道走行式造桥机,箱形梁,现场预制
图1 轨道走行式造桥机正面图图中:12支架,22落架装置,32走行小车,42走行轨, 52纵梁,62均衡梁,72横梁,82下滑靴, 92上滑靴,102模板,112枕木
1) 各设一个走行小车。走行小车下面安装两对走行轮在城市轻轨交通高架桥梁施工时,大都采用满与走行轨道连接。堂脚手架现浇施工的方法。
2) 地面移动支架口以及施工场地狭窄处,此方法常带来诸多问题。地面移动支架是由走行装置、支墩和主梁组成本文介绍一种采用万能杆件等常规材料拼装的轨道“门”式连续刚构,它在桥墩两侧各设置3 个由万能走行式移动模架造桥机,能利用既有道路进行高架杆件拼装的支墩,在支墩顶部用万能杆件拼装主梁; 桥梁现浇施工,且工期比满堂脚手架方法短,适宜于在主梁上面的每个节点位置安放均衡梁,然后再在中等跨度双线预应力混凝土简支箱梁的施工。该均衡梁上安放主横梁; 主横梁中间断开而用节点钢板和高强度螺栓拼接而成,这样既能将桥墩两侧1 轨道走行式造桥机构造的“门”式连续刚构连接成整体组成现浇箱梁支承系轨道走行式造桥机由走行系统、地面移动支架、统,又能方便在造桥机移动过程中根据具体情况需支顶设备、模板系统等组成。其构造图如图1 。要随时拆开和拼接。地面移动支架可以在走行轨道它是利用城市既有道路作移动造桥机走行轨道上移动。的基础,支承造桥机、箱梁模板、箱梁混凝土以及现
3) 支顶设备浇箱梁施工过程中的各种荷载。每个支墩的支顶设备由4 台起落架装置和50 t 螺旋千斤顶及配置的钢板组成。在支架就位过程中,螺旋千斤顶直接支顶在走行小车的框架工字梁上,将支架顶起,把起落架装置安放在支墩底部,使走行轮悬空。同样,在箱梁现浇后的支架移位过程中,用螺旋千斤顶直接支顶在走行小车的框架工字梁上,将支架顶起,然后把起落架装置从支墩底部取走,使走行轮直接支承在轨道上。
4) 模板
箱梁模板由底模、侧模、内模及端模组成。端模根据梁端尺寸加工成整体钢模;外模根据梁体尺寸采用厂制加工成大块可调式钢模,用螺栓拼接;内模用小块钢模拼装,用钢管脚手架支撑顶模及加固侧模。
2 现浇箱梁施工技术
2. 1 造桥机拼装
造桥机在拼装前先铺设走行轨道。走行装置采用吊车单个整体调至走行轨道的支架位置后用防滑铁鞋将其卡稳,再在其上拼装造桥机支墩。在拼装支墩过程中为防止支墩倾倒,采用每一横排两个支墩为一个单元同步进行,在其高度超过4. 0 m 后通过结点板用万能杆件将其横向临时联结。支墩拼装完毕后再拼主纵梁,采用中间支墩固定从中间向两边支墩合拢,以利于合拢联结时局部调整。主纵梁拼装时在其下部采用脚手架支撑。造桥机主纵梁上部均衡梁、主横梁、模板分别采用吊车分块吊装准确安装就位。
2. 2 造桥机预压、预拱度设置及应力应变观测
2. 2. 1 造桥机预压及预拱度设置
为确保造桥机在施工时有足够的刚度和强度, 需检测其受力后的强度和稳定性,消除支架的非弹性变形,准确测出支架和地基的弹性变形量,为预留拱度提供依据。每台造桥机在第一孔箱梁浇注前, 用编织袋装砂作为荷载对造桥机进行预压。预压时按梁体重量分布情况进行布载,加载重量为梁重的1. 3 倍。测出有关数据后,在以后各孔使用时不再重复预压。
加载分3 次进行,每次重量为总重的1/ 3 , 每次加载24 h 完成后,观测沉降量直至稳定;最后一次加载完毕后观测48 h 直至支架和地基稳定。当支架稳定后,测量各观测点标高。预压完成卸载后,再测量各观测点标高,然后结合梁体设计预拱度,考虑支架结构现浇箱梁混凝土时的弹性变形, 来设置支架的最终预拱度。设计预拱度为跨中2. 5 cm , 根据预压沉降观测确定支架和模板的预拱度设置为3 cm 。
2. 2. 2 应力应变观测
为掌握造桥机各构件在造桥机各种受力条件下的受力情况,研究造桥机各构件的安全性,在对造桥机预压的全过程中同时对各种受力较大杆件进行检测。其原理是把表面钢旋传感器和应变片固定于杆件表面,用频率计和静态应变仪采集数据,利用先进的检测分析元件(YJ PC -11) 处理各点的应力变化值;再根据各点受力值来分析各杆件的受力情况,对薄弱部位进行加固,确保施工安全和箱梁施工质量。
其方法是:在造桥机拼装完毕后,将电阻应力监测点布在各受检的杆件上,电阻应变片和表面传感器亦布其上;预加荷载前作为初始检测界面,在预压加载前进行多次调整,多次测试,零值稳定后作为检测的初始应力值;在分步等荷载预压过程中,记录稳定值,预压过程中进行跟踪测试,直到该段预压结束;每步预压结束后进行对比测试和进行应力分析, 提供准确应力测试值。
2. 3 混凝土箱梁现浇施工
预应力混凝土箱梁施工包括:钢筋施工,防迷流措施,预埋件,预应力钢绞线波纹管道的安装,混凝土灌注、振捣、养生拆模,钢索张拉,梁体封端及封窗等。其施工方法和普通箱粱现浇施工基本相同。
2. 4 造桥机移位
2. 4. 1 箱梁模板体系横向外移
在箱梁预应力钢索张拉完毕后,造桥机不再承受箱梁荷载,此时通过落架装置调整支架高度,使箱梁底模完全脱离梁体后拆除底模下部枕梁中部的联结板,然后人工用倒链两侧对称整体牵引底模下部均衡梁及工字钢纵梁系统,使其在主纵梁上部的横梁上横移,即可完成箱梁模板整体横向外移。
2. 4. 2 造桥机纵移
通过调整落架装置高度,使造桥机走行轮落在走行轨上,造桥机开始纵移。过桥墩时,为确保其走行的稳定性,每次只拆除主纵梁间的两个主横梁,然后人工用倒链两侧对称向外移动此两个横梁,使其两端外移到造桥机向前纵移时不会碰到桥墩的位置;再由人工用倒链牵引造桥机,使其向前纵移。当走到后一个主横梁因桥墩阻碍不能行走时,将已移过桥墩的主横梁向内横移并联结好,同时按前述方法拆除和外移后两个主横梁。依次循环,直至造桥机就位至下一孔梁位后将最后一个主横梁联结好, 再用倒链按箱梁模板整体横向外移的方法,将模板向里移至梁中线位置连接好。见图2。
图2 造桥机过桥墩状态图
2. 5 造桥机高度调整
为了使造桥机高度满足桥梁标高与公路路面标高差值的变化,可采取如下做法:
(1) 通过支顶设备完成模板与支架整体高度的调整,其调整范围在10 cm 以内;
(2) 通过在造桥机落架装置底部和顶部加垫铁板和优质枕木来调整高度,调整范围小于80 cm ;
(3) 当桥梁标高与公路路面标高差值变化在90 ～170 cm 时,则采取在造桥机支架下部加设与支架配套的长度不大于100 cm 的非标杆件,剩余的高度采用上述两种方法。
3 应用
武汉市轨道交通1 号线一期工程E 标段D K 7 + 930. 667 —D K 8 + 645. 667 段28 孔高架桥梁位于京汉大道中央花槽中,其两侧为双向六车道的砼路面。该段桥梁高度在11. 0～ 12. 0 m , 桥梁纵坡在4 ‰ 以内,既有公路面坡度基本为平坡。
该段应用地面轨道走行式造桥机现浇箱梁施工。每孔梁从过跨纵移、就位、立模、安装钢筋和砼浇注、拆架纵移等平均施工周期为15 天,而通常采用满堂脚手架现浇施工周期需要21 天。
该造桥机特别适宜于高度在6～15 m 、桥梁坡度和地面坡度变化不大、孔数较多、地面经过硬化且承载力较高地段的桥梁箱梁现浇施工,不宜用于跨道口箱梁施工。该技术在武汉市轨道交通工程施工时,通过交通疏解和围墙庇护,在不影响公路通车的情况下施工顺利进行,既保证了施工质量和安全,又节约了大量的吊车台班以及人力、物力,具有较好的经济效益。该技术解决了城市轻轨交通繁忙道口以及位于施工场地狭窄区桥梁施工等技术难题,先进实用、安全可靠、经济合理,为我国城市轨道桥梁施工积累了经验。苏黎士新购Cobra 型低地板现代有轨电车在瑞士苏黎士,有轨电车一直是城市交通的一种主要运输工具。近年来, 苏黎士城市运输管理局Verkehrsbetriebe rich 与Bombardier Transportation 和Alstom Transport 集团公司总共签订了购置68 辆Cobra 有轨电车的合同,总金额大约2. 33 亿瑞士法郎。其中,Bombardier 公司占1. 9 亿瑞士法郎份额,主要完成车体的设计和制造、牵引传动的电气设备、车辆的总装和运营试验;Alstom 公司则占0. 43 亿瑞士法郎的合同额,负责转向架和制动设备的制造。
这批有轨电车合同,主要是基于2001 年头6 辆Cobra 型车进行试运营取得了比较满意的结果而决定增加订购数量。按照合同要求,这批车辆计划于2005 年中完成全部供货。届时在苏黎士的Cobra 有轨电车总数可达到74 辆,并将逐步更新现在运营的旧型车辆。
总长37 m 的Cobra 型铰接式有轨电车,由5 辆编组,前后两端车辆有驾驶室。为了增加载客量,车体宽度比在城市运营的其他有轨电车宽20 cm 。车厢内部和车辆的每一侧进出口地板高度距地面350 mm , 方便乘客上下。有轨电车具有很好的安全性,在车辆头部的设计中,已考虑在发生冲撞时能够很好地吸收撞击能量而防止结构部件变形。Cobra 车辆采用以IGB T(绝缘栅双极晶闸管) 为基础的Bombardier Mitrac 型牵引传动装置,大大提高了运营技术性能。为了改善车辆走行部在小曲线半径线路上的运行特性,采用了单轴径向转向架。
