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铁路简支箱梁工艺第二版(移动模架施工)

武汉天兴洲公铁两用长江大桥Ι标段

铁路简支箱梁施工工艺

(移动模架)

一、工艺编制目的及适用范围

1.1、工艺编制目的

为保证武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥I标段公铁共建段上部结构桥跨区间40.6米铁路预应力简支箱梁施工质量,统一施工质量控制内容及验收标准,特制定本工艺。

1.2、工艺适用范围

本工艺仅就天兴洲公铁两用长江大桥Ι标段公铁共建段K01~K022#、K5~K20#桥跨区间采用移动模架现浇40.6米铁路预应力简支箱梁的施工进行叙述。不包括区间内采用落地梁式支架现浇40.6米铁路预应力简支箱梁的施工,其落地梁式支架法施工工艺另行编报。

二、编制依据及编制原则

2.1、编制依据

2.1.1、合同招标文件

2.1.2、《武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥1标段工程施工图》(第四册);

2.1.3、《武汉天兴洲公铁两用长江大桥预应力混凝土箱梁施工工艺标准设计指导原则》

2.1.4、现行规范与标准:

(1)、中华人民共和国行业标准《铁路桥涵施工技术规范》(TB10203—2002);

(2)、中华人民共和国行业标准《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415—2003);

(3)、中华人民共和国行业标准《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB 10210—2001);

(4)、中华人民共和国行业标准《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》(TB 10424—2003);

(5)、新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定(铁建设涵[2003]439号);

(6)、新建时速200公里客货共线铁路施工质量验收暂行标准(铁建设[2004]08号);

(7)、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准(铁建设[2005]160号);

(8)、铁路混凝土工程施工质量验收补充标准(铁建设[2005]160号);

(9)、铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定(铁建设[2005]157号);

(10)、《新建客货共线铁路工程施工补充规定》

(11)、《铁路架桥机架梁规程》(TB10213)

(12)、《预制后张法预应力混凝土铁路简支箱梁》(TB1496)

(13)、《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-1999)

(14)、《混凝土外加剂》(GB8076—1997)

(15)、《预应力筋锚具、夹具和连接器》(GB/T14370)

(16)、《铁路客运专线桥梁盆式橡胶支座》(通专桥2005KTPZ)

(17)、《铁路工程施工质量验收标准应用指南》(2004)

(18)、《铁路工程施工安全技术规程》(TB10401.1-2003)

2.1.5、《下行式移动模架造桥机施工设计图》

《MZ40/1300上行式移动模架造桥机施工设计图》

2.2、编制原则

2.2.1、在确保安全、质量的前提下,充分考虑既有资源配备,采用先进、适用、成熟的施工方法和工艺。

2.2.2、天兴洲岸采用技术成熟的下行式移动模架法施工铁路简支箱梁,武昌岸采用通过改造的既有MZ40/1300上行式移动模架造桥机施工铁路简支箱梁。

2.2.3、移动模架施工铁路简支箱梁区域及数量

武昌岸:货运5#~11#墩计6片,5#~20#计15片,共计21片。

天兴洲岸:0#、1#~022#墩22孔计44片。

三、工程概况

3.1、设计概况

武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥1#、0#墩为北岸辅助墩及边墩,P01~028#墩为天兴洲岸引桥工程;正桥4#、5#墩为南岸辅助墩及边墩,P6~20#墩为武昌岸南引桥工程。铁路引桥上部结构为40米简支箱梁结构,分上下游两幅,上游侧线路为铁路客运箱梁,下游侧线路为货运箱梁,型式均为单箱单室结构,横向净距0.35米。设计梁高3.5米,梁长分39.35m、40.5m、40.6m三种。

货运箱梁顶板宽12.3m,底板宽均为5.54m,货运线简支梁翼缘悬臂长2.8m,中心顶板厚38.3cm,在距支点2.8~0.8m范围内,底板厚度过渡到50cm;在跨中截面底板厚40cm,在距支点2.8~0.8m范围内,厚度过渡到60cm;跨中截面腹板厚58.8cm,在距支点5.8~3.8m范围内过渡到73.5cm厚。

客运箱梁顶板宽13.4m,底板宽均为5.54m,客运线简支梁翼缘悬臂长3.35m。中心顶板厚38.3cm, 在距支点2.8~0.8m范围内,厚度过渡到50cm;在跨中截面底板厚40cm,在距支点2.8~0.8m范围内,底板厚度过渡到60cm;跨中腹板厚58.8cm。在距支点5.8~3.8m范围内过渡到73.5cm厚。两端支点距梁端1.4m,在端支点处设100cm宽的横梁,跨中不设横梁。

箱梁腹板通风孔为φ10cm,间距2.0米,距梁底2.2米。通风孔位置与预应力筋或普通钢筋相碰时,可适当移动通风孔位置。桥面泄水孔按4.0米布置。箱梁横桥向底板保持

水平,梁顶设2%、0%双向两次变坡,挡碴墙内侧设置φ15cm泄水孔以便梁体排水需要。箱梁底板两端设φ10cm排水孔。

客运箱梁重1200t,货运箱梁重1250t。梁体混凝土标号为C50,压浆水泥浆标号为M40,封锚为C50微膨胀混凝土。采用纵、横双向预应力体系。纵向采用钢绞线群锚预应力体系,塑料波纹管成孔。在箱梁顶板中横向布置钢绞线扁锚预应力体系,扁波纹管成孔。

具体设计参数及工程量见附表一:铁路简支箱梁主要设计参数表

附图一:40米铁路箱梁梁体结构示意图

3.2、地形、地貌及场地布置概况

P011#~028#墩位于天兴洲防洪堤内,P06#~010#墩位于天兴洲防洪堤内二阶滩地,地势较为平坦; P0#~05#墩位天兴洲岸长江滩涂区,受到长江水位影响,在洪水期淹没、枯水期出露;P010#墩紧邻天兴洲防洪大堤内侧,P011#墩则紧邻天兴洲防洪大堤外侧。P5#、6#墩位于青山防洪大提内侧与外侧,P7#~16#墩位于青山防洪大提外侧。

天兴洲岸场内施工便道设在线路下游侧,自05#墩~022#墩旁为3.5m宽混凝土施工便道,自05#墩~2#墩为3m宽钢栈桥。在天兴洲防洪堤内二阶滩地布置混凝土工厂、钢结构

及钢筋加工车间、试验室及测量室。办公及生活房屋、钢筋料场位于天兴洲岛防洪堤内。在021#号墩~022#墩之间及右侧硬化地面作为移动模架拼装场地。

武昌岸场地以长江青山防洪大堤为界可分为堤内场地和堤外场地,P4#、5#墩位于堤内,P6#~20#墩位于堤外,其中5#、6#墩分临大堤内、外两侧。堤内场地属长江滩地,沿大堤内侧堤脚植有防洪林;堤外场地地势较平坦,沿大堤外侧堤脚修建有沿江公路,公路东侧则植有防护林;堤上修建有越堤公路将堤内、堤外场地连通。

堤内场地布置有混凝土工厂、移动模架预拼场等,在4#、5#墩跨间修建横桥向施工便道一条;堤外场地布置有项目部基地、试验室、物资料场、钢结构加工厂、钢筋车间、移动模架提升站等,场地内沿桥梁6#~20#墩上、下游两侧各修建施工便道一条。堤内、堤外施工便道通过与沿江公路、越堤公路相接构成贯通通道网,所有便道均宽6米,路面浇注混凝土面层。

3.3、水文概况

大桥设计水位+27.5m,二十年一遇最高通航水位+25.68m,最低通航水位+9.62m。

桥址范围内地下水量全年都较丰富,一般挖深0.5~3米即可见地下水,且出水量较大,地下水位随季节波动较大。

3.4、工程重点

铁路简支箱梁为单箱单室结构,截面大、跨度长,采用移动模架原位现浇,施工期间跨越四季,保证混凝土内在质量及外观质量及安全文明施工是本工程的一项重点。

四、总体施工部署

40米铁路简支箱梁分为上游侧客运箱梁和下游侧货运箱梁两幅布置,武昌岸P5~20#墩15跨计30片,天兴洲岸P0~028#墩有28跨计56片,共计86片箱梁。其中武昌岸投入移动模架1套,天兴洲岸投入移动模架2套,两岸施工顺序、安排如下:

4.1、武昌岸施工部署

4.1.1、施工顺序

先浇筑下游幅货运箱梁,后浇筑上游幅客运箱梁。

第一方案:移动模架先在10#~11#墩跨下游幅安装就位,现浇K10货运箱梁,再朝5#墩方向前行逐跨浇注K9、K8、K7、K6、K5货运箱梁,然后退回至K10,再反方向朝16#墩前行逐跨浇注K11、K12、K13、K14、K15货运箱梁;下游幅货运箱梁全部浇注完成后,再次退回至K5,拆除模板及吊挂部分,移动模架横移至上游幅,重新吊装模板吊挂部分,并按K5→K20方向逐跨浇注逐跨浇注客运箱梁。此方案移动模架施工箱梁26片,现浇支架施工箱梁4片。

考虑到目前施工进度滞后及铁路箱梁两幅完成后方可进行公路框架墩和公路箱梁施工,第一方案存在总体工期难以保证的危险。为此,推荐第二方案,其总体思路是尽快完

成两幅铁路箱梁,确保公路部分尽快开工,同时减少移动模架施工铁路箱梁数量,增加现浇支架施工铁路箱梁数量,并增加现浇支架的数量。

第二方案:移动模架先在10#~11#墩跨下游幅安装就位,现浇K10货运箱梁,再朝5#墩方向前行逐跨浇注K9、K8、K7、K6、K5货运箱梁,然后在K5位置拆除模板及吊挂部分,移动模架横移至上游幅,重新吊装模板吊挂部分,并按K5→K20方向逐跨浇注客运箱梁。此方案移动模架施工箱梁21片,现浇支架施工箱梁9片。

4.1.2、材料

箱梁施工需要的材料有砂、石、水泥、掺合料、水、外加剂、普通钢筋、预应力钢筋、锚具、钢绞线、波纹管、预埋件中所含的钢板、型钢、PVC管等,其定货、进购、储存均应符合相关技术规范的要求。

4.1.3、主要大临设施

4.1.3.1、场地布置与交通、运输路径

(1)混凝土工厂、移动模架预拼场布置在堤内4#墩下游侧;项目部基地、试验室、物资料场、钢结构加工厂、钢筋车间布置在堤外场地;移动模架提升站布置在10#--11#墩跨下游侧;沿7#~20#墩上游侧布置移动塔式起重机走道一条。

(2)在堤内4#、5#墩跨间修建横桥向施工便道一条,堤外场地内沿桥梁6#~20#墩上、下游两侧各修建施工便道一条,堤内、堤外施工便道通过与沿江公路、越堤公路相接构成场地内贯通交通网。

(3)在墩子上游侧搭设钢管支架(由上游侧墩身施工用脚手架改装而成,并很好与墩身附着)、安装人梯,作为工人上、下墩顶的竖向通道。同时钢管支架亦作为箱梁混凝土输送管道、桥面施工用电电缆线、箱梁养生供水管路等的竖向通道附着支架。

(4)移动模架由地面转移上墩顶则由移动模架提升站提升实现。

(5)需要倒运上桥面的一般材料及设备,均由铲车、平板车转运至墩位处,利用布置在桥梁上游侧的移动式塔式吊机吊装提升到施工点或邻近已浇注梁面上,作业面内材料短距离倒运则由人工搬运。

(6)箱梁混凝土采用两套混凝土输送泵管输送上桥面。

4.1.3.2、移动模架预拼场

移动模架预拼场设在堤内4#墩下游侧,即原φ3.5m桩基钢筋笼加工厂,场地内地面浇注了混凝土硬化,配置有模架预拼台座、起重设备(一台80t龙门吊机)等。

4.1.3.3、移动模架提升站

移动模架提升站布置在10#--11#墩跨下游侧,场地内分别在10#、11#墩下游侧设置了一个模架提升点。各提升点均由两个立柱、提升横梁以及提升、横移装置组成,其中一个立柱支承在地面的钢筋混凝土扩大基础上,一个支承并锚固在墩顶上,两立柱中心间距18.8米。

4.1.3.4、移动塔式起重机

移动塔式起重机布置在7#~20#墩上游侧,其走行轨道中线离承台最近边6米。移动塔式起重机选用FO/23B型,其其重性能参数如下表:

4.1.3.5、混凝土工厂

混凝土工厂布置在堤内4#墩下游侧,配有2台1500L强制式拌和机,采用HZS120搅拌站控制系统,实行电脑控制与管理,其设计生产能力为120m3/h。

4.1.3.6、用水

生产生活用水均采用经过净化的长江水;上部结构养生用水,采用专用抽水泵抽至桥面储水桶。桥面共设3个储水桶,总容量15m3,采用钢护筒改制。

4.1.3.7、用电

(1)变压器设置:设置一台800KVA变压器能满足移动模架施工简支箱梁用电需要。

(2)备用发电机:考虑意外停电情况,设置两台备用发电机250KW,一台供应拌合楼生产、混凝土输送用电;一台供应移动模架施工及梁体混凝土浇筑用电。

4.2、天兴洲岸施工部署

4.2.1、施工顺序

P0~022#墩箱梁为移动模架法施工,移动模架分别布置在上下游,在P021~022#墩处安装,顺序从P022向P0#墩推进施工,在P0~01#墩处拆除。移动模架施工铁路箱梁44片。

P022~028#墩箱梁为落地梁式支架法施工,顺序从P022向P028#墩推进施工,逐跨安装、拆除支架并倒运至前端施工孔跨处循环施工。现浇支架施工铁路箱梁12片。

先开始铁路货运箱梁施工,约滞后货运箱梁两孔后开始铁路客运箱梁施工。

4.2.2、材料及设备

砂、石、水泥、掺合料、水、外加剂、普通钢筋、预应力钢筋、锚具、钢绞线、波纹管、预埋件中所含的钢板、型钢、PVC管等材料均应符合相关技术规范的要求。

钢筋原材、半成品、钢绞线、波纹管、压浆水泥等材料,及其他小型设备等需要倒运至桥面的材料设备,由铲车、平板车转运至墩位处,利用履带吊直接提升至邻近已浇注梁面上,然后人工搬运到施工点;或者可以拼装塔式吊机提升施工材料到已浇筑的梁面上,然后用人工搬运材料到施工点。

4.2.3、大临设施

4.2.3.1、场地布置与施工道路

(1)工程所在地区的交通条件能够满足工程建设需要。

(2)在021#~022#墩之间浇筑混凝土基础,按设计图纸拼装万能杆件作为移动模架的安装支架,移动模架拼装完后拆除。

(3)在利用022#墩右侧用万能杆件拼装立柱作为上下交通通道,施工中期可在011#墩旁设一个专用万能杆件拼装的交通通道。交通通道内设两套混凝土输送泵管路、一套养生供水管路(ф50mm)及供应桥面施工用电的电缆线。

(4) 混凝土工厂设置:设置2台1500L强制式拌和楼。

1)位置:06#~09#墩下游100米处

2)设计生产能力:~150m3/h;

3)砂石料场、水泥仓库等储存条件及容量要求:

能够满足最大一次470 m3混凝土的材料供应。

(5)试验

全标段设一个中心试验室,负责全标段施工中的各项试验及抽检。试验室设在混凝土工厂旁。

(6)钢筋生产及存放场地:06#~09#墩下游50米处及013#~015#墩上游40米处。

(7)混凝土运输:四台混凝土输送车轮流将混凝土从混凝土加工厂运到施工现场利用混凝土泵车输送至浇筑地点,另外再用两台混凝土输送泵、两套独立输送管泵送至浇筑地点;

(8)项目部办公室生活设施:采取搭建活动板房方式。

4.2.3.2、用水

生产生活用水均采用经过净化的长江水;上部结构养生用水,采用专用抽水泵抽至桥面储水桶。桥面共设3个储水桶,总容量15m3,采用钢护筒改制。

4.2.3.3、电力

(1)变压器设置:设置一台800KVA变压器能满足移动模架施工简支箱梁用电需要。

(2)备用发电机:考虑意外停电情况,设置两台备用发电机250KW,一台供应拌合楼生产、混凝土输送用电;一台供应移动模架施工及梁体混凝土浇筑用电。

详见附图二:Ⅰ标段40米铁路简支箱梁梁体编号图

五、总体施工方案

5.1、武昌岸移动模架现浇铁路箱梁施工方案

武昌岸铁路箱梁采用一台MZ40/1300型移动模架造桥机分上、下游幅逐跨现场浇筑,箱梁一次性浇注成型。

移动模架采用南昌生米大桥MZ50/1500型上承式移动模架造桥机改装而成,它是一种单主梁、两侧设挑梁悬吊模板系统、底模水平开合、油缸顶推过孔、正反方向均可行进的上行式移动模架造桥机。

首跨移动模架安装采用在地面上组装主梁、导梁成纵梁,利用墩旁提升站提升纵梁再横移就位,再利用塔式吊机或大吨位吊机高空吊装配合移动模架其它部件安装成型。后续

跨则顶推移动模架纵行过孔就位,逐跨浇注。

模架纵移采用前后支承、导梁、不锈钢板和四氟板滑移系统,以大行程千斤顶进行纵向顶推纵梁前行来完成。模架横向偏转采用水平千斤顶在墩顶横向滑道上顶推。待简支箱梁混凝土的强度达到规定强度后,张拉预应力筋,移动模架纵移至下一跨就位。

内模采用木模,内支撑采用Φ48mm钢管配顶托、底托。底托布置在底板马凳钢筋上。每隔8米在内模顶面开槽设下混凝土口,下混凝土口仅将顶板钢筋扒开,不予截断,底板混凝土施工完成,即可清理钢筋上的混凝土,将钢筋复位并将下混凝土口模板封闭。拆模时,内模及支架材料拆散后通过箱梁两端倒出,然后再浇注箱梁横隔墙砼。

箱梁混凝土由工地混凝土工厂供应,最大产量120m3/h。混凝土输送采用3~4台8m3混凝土搅拌车进行地面水平运输,垂直运输及梁面水平运输则配备两台HBT60~80拖式混凝土输送泵,布置两套独立泵送管道将混凝土输送至浇筑点。箱梁底板混凝土采用滑槽下灰。

详见附图三:武昌岸40米箱梁移动模架总装图

5.2、天兴洲岸移动模架现浇铁路箱梁施工方案

天兴洲岸0#、01#~022#墩墩身净高23.5~37.2米,上部结构为双幅40.5m和40.6m 跨铁路简支箱梁,桥面宽分别为12.3m和13.4m。采用设计有前后导梁的下行式移动模架分上下游幅逐跨现场浇筑,箱梁一次性浇注成型。

移动模架自行研制,其主体结构为双主梁、双导梁、两侧设挑架悬吊模板系统、底模水平开合、油缸顶推过孔、正反方向均可行进。承重梁为异型钢箱梁,布置在混凝土箱梁翼板的下方,兼作模板使用。底模采用大刚度的正交异性板,两端通过吊杆吊挂于钢箱梁上,过孔前逐节解开底模吊杆及螺栓,并将底模向外侧平推至钢箱梁下方,过孔后复位。模架支撑及升降系统采用自锁千斤顶来完成。

模架纵移采用导梁、不锈钢板和四氟板滑移系统,以大行程连续千斤顶牵引锚固在前导梁下弦的钢绞线来完成。模架横向偏转采用水平千斤顶在墩顶横向滑道上顶推。待简支箱梁混凝土的强度达到规定强度后,张拉完纵向预应力筋和上一跨箱梁横向预应力钢束,移动模架纵移至下一跨就位。

内模采用钢模,内支撑采用Φ48mm钢管配顶托、底托。底托布置在底板马架钢筋上。每片箱梁在中线L/4跨度处设两个进人孔,顶板预留进人孔尺寸:800×1200mm,周边设加强钢筋。进人孔兼作抽排风孔,以降低箱梁内外温差。每隔8米在内模顶面开槽设下混凝土口,下混凝土口仅将顶板钢筋扒开,不予截断,底板混凝土施工完成,即可清理钢筋上的混凝土,将钢筋复位并将下混凝土口模板封闭。拆模时,内模及支架材料拆散后通过进人孔及箱梁两端横隔墙上的过人洞传递倒用。

箱梁混凝土由两台1500L强制式混凝土拌和楼供应,最大产量150m3/h。混凝土水平运输采用4台6m3混凝土搅拌运输车;垂直运输及梁面水平运输采用两台混凝土输送泵,由两套独立输送管道将混凝土输送至浇筑点。位于天兴洲防洪堤内各桥跨也可采用长布料

杆将混凝土直接输送至浇注点。箱梁底板混凝土采用滑槽下灰,滑槽宜分节制作。

详见附图四:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架总装图(一)(二)(三)

六、武昌岸移动模架设计和施工

6.1、移动模架设计

MZ40/1300型移动模架造桥机是我部针对天兴洲大桥5#~20#墩铁路箱梁施工将南昌生米大桥MZ50/1500型(50m跨、连续箱梁、单跨重量为1500t)上承式移动模架造桥机改装制成的,其设计由武汉通联路桥机械技术有限公司具体负责,适用于天兴洲桥武昌岸铁路货运、客运箱梁的施工。

6.1.1、移动模架技术特点

(1)整机结构布置合理,受力明确;

(2) 移动模架设计为上行式,模架纵移作业面好;

(3)模架设计为可水平开合动作,这样,过孔时模架可随同主梁一起纵移;

(4)采取四点支承、导梁辅助纵移过孔,稳定性高;

(5)纵移机构可平顺正反向动作,适应性强;

(6)可利用模架挑梁设置防雨、防寒、防晒顶棚等维护措施,利于砼养生,也使箱梁施工受季节影响减小;

(7)能用于40.6m以内桥跨的箱梁施工,再利用性强。

6.1.2、移动模架构造

MZ40/1300型移动模架造桥机主要由主结构系统、外模架系统、支承系统、动力系统等四部分组成。

(1)主梁结构

主结构系统主要包括:主框架、导梁及挑梁等。移动模架主框架由单根钢箱梁和横联桁架组成,导梁为矩形刚桁架结构,挑梁布置在钢箱梁两侧,并设计吊架,形成一个承重的桁架梁。

(2)外模板系统

外模板系统由吊架和吊杆、底模、侧模和翼模组成。模板所承受的重力通过吊架和吊杆传递给主框架。为保证模板起拱及脱模时调节方便,模板纵向长10m ,并在模板横桥向留有5cm空隙,为防止此缝漏浆,两块底模板之间嵌有连接压板。

(3)支承系统

包括前后支承、前后支腿和立柱。

前后支承是移动模架的承重支承机构,包括承受模架过孔及砼桥梁浇注重量。其上安装有平衡梁、纵移机构、垂直顶升机构和转运机构。前支承安装在立柱顶上,前支承和立柱采用螺栓连成一个整体。而后支承安装在已浇梁前端顶面上,通过纵移机构、垂直顶升

机构使模架准确定位,并使模架呈简支支承状态。造桥机支承在由支承架和滑板组成的平衡梁上,通过纵移油缸的顶推滑移过孔。

前后支腿是为模架前移过孔时辅助支承。前支腿主要是用来增强前支承和立柱过墩安装时的稳定性;后支腿为后支承前移至小牛腿提供支撑。

立柱与桥墩墩顶通过预埋件锚固,能承受的最大荷载1400t;在移动模架纵移过孔时,立柱上部与已浇梁连接,以增加过孔的纵向稳定性。

(4)动力系统

移位机构用来完成移动模架的过跨、脱合模床及精确定位造桥机。包括纵向移位机构和垂直顶升机构,由伸缩油缸和支承座组成。其中移动模架纵移是通过装在支承架上的纵移油缸顶推来实现。可实现移动模架的正反向移位,且可防止溜坡。而模床的高度调整有由垂直顶升油缸上下调整。底模板的开合由水平脱模油缸来完成,也可通过手拉葫芦来实现。

6.1.3、移动模架工作性能

(1)施工工法:集支架、模板于一体,整体行进,逐跨现场浇筑混凝土;

(2)施工梁段长度:≤40.6m

(3)箱梁重量:≤1300t;

(4)适应坡度:

纵坡:≤2%;横坡:≤1%;

(5)适应曲率半径:≥1500m;

(6)整机总功率:约50kw;

(7)整机总重量:约450t;

(8)主梁工作弹性挠跨比:<1/500;

(9)整机移位速度:约0.5m/min;

(10)风压条件:≤150 N/m2,即6级风以下;

(11)平均工效:22天/孔。

详见附件一:武昌岸40米铁路箱梁移动模架计算书

6.2、移动模架工作原理

利用移动模架施工铁路箱梁主要工况有合模工况、浇筑混凝土工况、脱模工况、纵行过孔工况等,各工况下移动模架工作原理如下:

(1)合模工况

造桥机就位后,推动侧模和底模向内靠拢至组合成一个完整的实体结构作业空间,连接底模,固定侧模,调整模床位置及拱度,装吊杆,锁紧安全装置,准备混凝土的浇灌。

(2)浇筑混凝土工况

模架合拢,调整模架姿态,调整模架模板以形成精确的模板空间。按要求绑扎钢筋和安装内模,锁定安全设施及各吊杆,这时前、后支承点分别作用在桥墩墩顶和已浇桥面上;

然后浇筑混凝土。

(3)脱模工况

混凝土预应力张拉完成后,解除主结构纵向、竖向约束,整个模床在油缸的作用下基本同步地垂直下落,使模板脱离混凝土。解除模架模板纵向中缝的连接螺栓,在水平横移油缸的作用下底模基本同步地向两侧外打开,这时便可准备过孔。

(4)纵行过孔工况

再已浇桥梁前端部顶面及前方桥墩墩顶设前后支承点,并利用前后支腿辅助支承,启动纵行顶推油缸,推动主梁并带动模架过孔就位。本纵移机构可实现模架的前进和后退,以实现模架的纵向精确定位。

6.3、移动模架制造验收

6.3.1、移动模架制造

武昌岸改制移动模架造桥机一套,制造单位为中铁大桥局五公司修配机械厂。其制造除满足现行钢结构制造规范外,尚应满足设计要求。

6.3.1.1、移动模架改造精度总体要求

?移动模架需保证所浇注的砼箱梁外形尺寸满足相关规范要求;

?保证移动模架各构件间的顺利连接,底模的开合顺畅;

?保证主梁、底模的设计预拱度,导梁体系的平直度。

6.3.1.2、MZ50/1500型移动模架构件再利用前验收

移动模架在改制前应对原MZ50/1500型移动模架拟再利用件进行验收,验收合格或经修整达到合格标准后才能使用。

拟再利用构件验收主要是对拟再利用构件的外形尺寸、板面及钉孔的损伤度、焊缝质量等进行检查验收,并检查相关原材料检验资料。

6.3.1.3、主结构改制要点

?结构组焊前应进行必要的前处理;拼接应有必要的工装保证;拼装、焊接按图尺寸及要求严格进行;对接焊缝应是全熔透的,要进行Ⅱ级探伤;结构焊接后要检查其变形情况;

?立柱应保证其法兰与纵轴线基本垂直;立柱法兰不应出现中凸现象;

?主梁中部轨道应平顺;

?箱梁主焊缝应进行外观检查并作记录,特别是处于封闭腔内的焊缝;

?导梁节点焊缝必须进行外观检查;

?主梁底部及导梁下弦的轨道必须倒角,轨道之间的间隙小于3mm,高差小于1.5mm;

?导梁、箱梁组成主框架不能有平面扭曲、菱形现象。

6.3.1.4、动力系统改制要点

动力系统包括纵移、前后支腿及前后支承顶升、脱模机构、电气液压及其控制系统。其改制要点如下:

?机构、管路需通过主结构处的,必须经由结构设计工程师认可,方可在结构上开孔;

?所有机构运动必须涂注足量的润滑脂;

?纵横移机构应有调速及微调功能;

?手动操作方向应方便人力作业;

?垂直油缸应设机械锁定,纵移应有反力锁定装置;

?电气安全措施齐全,并设有无线电话、照明功能;

?支承台车滑板之间纵向偏差小于2mm;

?机构应设有防漏电、漏油、防雨措施。

6.3.1.5、外模架系制造要点:

?面板的平整度、翘曲处理。

?板材对接焊缝,必要的打磨。

?单块底模尺寸允差[长(±1mm)、宽(±1mm)、高(±1mm)、两滑道间对角线长(±2mm)、两滑道间距(±1mm)]。

?栓孔位置精度控制。

?焊接顺序及焊接变形控制。

?与挑梁、吊架的对应关系、预拼。

6.3.2、移动模架验收

移动模架在工厂制造完成后,应进行验收,其验收分两步进行。

6.3.2.1、单件验收

单件验收主要对加工成型的散件外形尺寸、钉孔直径及孔距、焊缝高度尺寸及焊缝质量、单块模板平整度等进行检查验收,并检查相关原材料检验资料。单件验收合格后,方可进行预拼。

6.3.2.2、预拼验收

单件验收完成后,即可在工厂进行组拼,并对组拼整体结构进行检查验收。主要包括模板组装尺寸、拼缝、钉孔重合率、面板平整度等;同时对模架走行、底模开启等动作进行试验,检验其动作是否正常运行,以及机械、液压系统运转情况是否正常。

为确保验收结果满足现场使用要求,依据现行钢结构制造规范、设计要求及现场使用的需要,编制了移动模架验收标准,并严格遵照执行。

详见附件二:武昌岸40米铁路箱梁移动模架验收标准

详见附件二:武昌岸40米铁路箱梁移动模架验收标准

6.4、移动模架荷载试验

移动模架在现场投入使用前,应进行荷载试验。荷载试验检测委托华中科技大学工程结构检测中心负责,主要检测设备的强度、刚度、稳定性和安全性,通过实测得到试验荷载作用下移动模架各控制部位的应力、变形值,与理论计算值进行对比,判断模架结构在

实际工作状态下的安全储备,评价其在设计使用荷载下的工作性能,为模架的正常使用提供安全保障,并为箱梁施工预拱度设置提供参考。

移动模架工厂试拼验收合格后进行荷载试验。

详见附件三:武昌岸40米铁路箱梁移动模架荷载试验方案

附件四:武昌岸40米铁路箱梁移动模架加载方案

6.5、移动模架拼装

首跨箱梁位移动模架安装方案采取在地面上组装移动模架主梁、导梁、挑梁等主体结构,并设墩旁提升站将其提升、横移就位,再利用大吨位吊机在高空中配合完成移动模架的总装成型。

?墩旁提升站施工

墩旁提升站工程有墩旁支墩扩大基础、钢管立柱、承重横梁、提升装置、横移机构等。

先按常规方法施工墩旁支墩扩大基础,预埋钢管立柱锚固件,再利用KH180吊机起吊安装钢管立柱,控制钢管立柱垂直度,承重钢箱梁的安装采取大吨位吊机整体起吊安装,最后安装提升装置及横移机构。

?墩顶前后立柱安装

墩顶前后立柱安装步骤如下:

a.依据墩顶中心线放出移动模架立柱位置,并做上醒目标记。

b.在地面上组装立柱成型。

c.用大吨位吊机吊装立柱上墩柱,就位后将立柱与墩顶预埋件焊牢。

?移动模架主体结构地面组装

在首跨墩旁提升站内组装移动模架主梁、导梁。组装前,先将组装场地浇注20cm厚C30混凝土硬化地面,在硬化的地面上根据移动模架结构尺寸放出前后支承、前后支腿点位,摆放前后支承、前后支腿,并沿拼装轴线适当补充一定抄垫点,先组拼主梁、导梁成纵梁,再拼装挑梁及跨中部分的外模板及吊架系统(墩顶附近妨碍模架提升部分的外模板及吊架暂不拼装),模板处于合拢状态。

?提升、横移模架主体就位

将两提升装置吊具与纵梁吊点连接,再同步启动两提升装置的顶升油顶,提起模架主体,待模架主体提升至高出立柱0.5m左右时停止提升并锁紧支承机构,改同步启动水平顶推油缸,水平顶推油缸则推动提升装置提吊着模架主体在提升站承重钢箱梁上作水平移动,滑行至设计位置处时,则停止顶推。改落模架主体到前后立柱上,并与立柱连接牢固后,撤出提升装置。

?移动模架成型

移动模架的其它部件则利用大吨位吊机吊装配合在高空中完成移动模架的成型。

详见附图五:武昌岸40米铁路箱梁移动模架拼装方案图(一)(二)

6.6、移动模架施工步骤及工况

6.6.1、移动模架的施工步骤

(1)首跨箱梁位利用提升站安装移动模架就位;

(2)调整外模板就位,并安装吊杆;

(3) 安装底腹板钢筋和预应力系;

(4) 安装内模及对拉拉杆;

(5) 绑扎顶板钢筋和预应力筋;

(6) 浇筑混凝土并养生;

(7) 拆内模,张拉纵向预应力束;

(8) 脱外模,张拉横向预应力束;

(9) 拆除底模中央连接螺栓,逐节将底模向两翼平推打开,准备模架纵移过孔;

(10) 移动模架纵移过孔,;

(11) 逐节平推底模复位并对接;

(12) 前跨混凝土梁预应力孔道压浆、封锚,梁体封端,浇筑翼端的后浇段混凝土;

(13) 重复2~12步骤。

详见附图六:武昌岸40米铁路箱梁移动模架施工步骤图

6.6.2、移动模架的施工工况

移动模架主要工况有:

工况一:移动模架及模板就位,混凝土浇筑完毕,即模架、箱梁重量全部由模架承受状态;

工况二:移动模架前移15.6m,前支腿尚未支起,即模架处于最大悬臂状态;

工况三:移动模架前移15.6m,前支腿支起时状态;

工况四:移动模架及模板已整体向前滑移15.6m,前支腿支起,后支承前移到指定位置并支起,前支承及立柱前移到指定位置(尚未支起)。

工况五:移动模架再次整体向前滑移25.1m,移动模架到达下跨位。

详见附图七:武昌岸40米铁路箱梁移动模架施工工况图(一)(二)

七、天兴洲岸移动模架设计和施工

7.1、移动模架设计

天兴洲移动模架由中铁大桥局有限公司施工设计事业部设计,本模架共2套,铁路客运箱梁模架和铁路货运箱梁模架各一套。

本移动模架采用下行式结构,由承重系统、模板系统、走行系统、液压系统、电气系统等构成。移动模架钢梁段长41m,前后导梁各长25.96m,总长92.92m。

7.1.1、移动模架造桥机技术特点:

(1)将侧模和部分翼板模板做成钢箱,使承重和模板体系合二为一,可有效地节省材

料。

(2)钢箱梁支承在墩顶,支腿大大缩短,把宽墩对移动模架过孔的不利状况转化为有利的一面,有效利用了宽墩的条件。

(3)不受地形、地质条件、水位的限制,常年均可施工。

(4)施工周期短,由于模板跟承重钢箱梁是合二为一的,因此钢箱梁走行到位后,将底模合上装上提杆后,底模和侧模已经装好,有效缩短了工期。

(5)节省费用。本模架主机自重与施工梁段重量比达1:2.8,自重轻,成本较低。

(6)可重复利用。

(7)承重梁预拱,使混凝土浇筑完毕时的实际挠跨比达1/4000以下。

(8)模板接缝少,刚度大,有利于提高混凝土的外观质量。

7.1.2、移动模架造桥机结构简介:

(1)承重结构:包括钢箱梁和承重顶,部分墩身一侧设承重牛腿。

(2)模板系统:包括底模、翼模板、端模和内模。

(3)走行系统:包括前后导梁、钢绞线、千斤顶、墩顶滑座等。

(4)液压系统:包括模板的顶升和下降、底模平推、模架纵移及模架横向调整系统等。

(5)电气系统:包含照明系统、吊篮、千斤顶等机构的动力电源。

7.1.3、移动模架造桥机的技术参数:

(1)施工梁段长度:≤40.6m

(1)混凝土箱梁重量:≤1300t

(2)主机重量: 340t(不含内模、端模、墩顶散模及预埋件、牛腿等)

(3)整机走行速度:1~2m/min

(4)整机总功率:60kw

(5)主梁工作弹性挠跨比:1/700

(6)时应坡度:2%以内

(7)平均工作效率:22天/跨

移动模架制造完后,要在制造工厂进行预拼装。

详见附件五:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架计算书

7.2、移动模架的工作原理

移动模架造桥机实际上是一个可移动混凝土制梁工厂,把桥梁上部结构的预制变为在桥墩原位现浇,减少了混凝土预制需要的大批场地及预制梁的架设工作,对大吨位大跨度桥梁的施工极为有利,其主要工作原理为4种工况:

(1)浇筑混凝土工况

混凝土重量由模板——钢箱梁——自锁千斤顶,最后传力到桥墩墩顶。模板闭合形成混凝土浇筑空间,从而可浇筑混凝土。

(2)脱模工况

解除自锁千斤顶的自锁装置,千斤顶卸载,模架依靠自重压缩千斤顶整体下降180mm,拆底模的吊杆和抗剪的螺栓连接,将底模从内向外平推至设计位置固定,让出过桥墩空间,完成脱模工作。

(3)模架纵向走行过孔工况

当底模打开让出过桥墩空间,拆除移动模架下部的挂篮,并做完辅助工作后,即可用连续穿心式千斤顶牵引钢绞线牵引移动模架缓慢向前移动,使其到达下跨浇筑位置,完成移动模架的纵向走行过孔。

(4)模架横向及标高调整工况

当移动模架纵向走行过孔完成后, 利用液压千斤顶将底模由外向内平推到位,安装底模吊杆及抗剪螺栓。模架的横向位置利用横向滑道装置调整。模架的标高调整利用模架两端的自锁千斤顶调整。

7.3、移动模架制造验收

7.3.1、移动模架制造

天兴洲岸新制移动模架造桥机2套,制造单位为中铁大桥局桥梁机械厂。其制造除满足现行钢结构制造规范外,尚应满足设计要求。

7.3.1.1、移动模架制造精度总体要求

?移动模架需保证所浇注的砼箱梁外形尺寸满足相关规范要求;

?保证移动模架各构件间的顺利连接,底模的开合顺畅;

?保证钢箱梁、底模的设计预拱度,导梁体系的平直度。

7.3.1.2、钢箱梁制造要点:

?号料、作样与切割,边缘处理。

?板材对接焊缝,必要的打磨。

?钢箱梁总装后外形尺寸控制允差[长(±10mm)、宽(±2mm)、高(±2mm)、上面板及斜腹板平面度(≤1mm)、拱度(+5,-5)、扭曲 (2mm)、旁弯(≤5mm)]。

?钢箱梁接头精度、节点板(节点板与钢箱栓孔群要求套钻)。

?钢箱梁异形处圆弧段的处理及制造精度。

?钢箱梁节段间的预拼装,编号、标记。

?钢箱梁节段对接后的错台控制及处理、侧向顺直度控制及处理。

?焊接质量控制及检查。

7.3.1.3、底模制造要点:

?面板的平整度、翘曲处理。

?板材对接焊缝,必要的打磨。

?单块底模尺寸允差[长(±1mm)、宽(±1mm)、高(±1mm)、两滑道间对角线长(±2mm)、两滑道间距(±1mm)]。

?栓孔位置精度控制。

?焊接顺序及焊接变形控制。

?与钢箱梁的对应关系、预拼。

7.3.1.3、导梁系统制造要点:

?导梁外形尺寸控制允差[长(±10mm)、主桁水平中心距与钢箱相应连接板间距偏差(±0.5mm)、高(±1mm)、旁弯(≤L/5000)]。

?导梁与钢箱梁的连接处理、预拼。

?上构架及前导梁联结系平直度控制,与导梁连接、预拼。

7.3.2、移动模架验收

移动模架在工厂制造完成后,应进行验收,其验收分两步进行。

7.3.2.1、单件验收

单件验收主要对加工成型的散件外形尺寸、钉孔直径及孔距、焊缝高度尺寸及焊缝质量、单块模板平整度等进行检查验收,并检查相关原材料检验资料。单件验收合格后,方可进行预拼。

7.3.2.2、预拼验收

单件验收完成后,即可在工厂进行组拼,并对组拼整体结构进行检查验收。主要包括模板组装尺寸、拼缝、钉孔重合率、面板平整度等;同时对模架走行、底模开启等动作进行试验,检验其动作是否正常运行,以及机械、液压系统运转情况是否正常。

为确保验收结果满足现场使用要求,依据现行钢结构制造规范、设计要求及现场使用的需要,编制了移动模架验收标准,并严格遵照执行。

详见附件六:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架验收标准

7.4、移动模架荷载试验

移动模架在现场投入使用前,应进行荷载试验。荷载试验检测委托大桥局桥研院负责,主要检测设备的强度、刚度、稳定性和安全性,通过实测得到试验荷载作用下移动模架各控制部位的应力、变形值,与理论计算值进行对比,判断模架结构在实际工作状态下的安全储备,评价其在设计使用荷载下的工作性能,为模架的正常使用提供安全保障,并为箱梁施工预拱度设置提供参考。

移动模架工厂试拼验收合格后拆除,散件运输到现场,并在现场021#~022#墩旁组拼后进行移动模架荷载试验。

详见附件七:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架荷载试验方案

附件八:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架加载方案

附表二:移动模架加载试验级别荷载试验控制表

附表三:铁路简支箱梁纵向分段混凝土计算

7.5、移动模架拼装

移动模架在021~022#墩之间拼装,拼装万能杆件作为移动模架的安装支架,利用大型150t履带吊机起吊拼装。万能杆件安装支架由中铁大桥局施工设计事业部设计。

7.5.1、万能杆件支架拼装

将021~022#墩之间的场地进行平整碾压,地基土较差处则采取换填处理。按设计位置浇筑混凝土基础,基础上设置预埋件,预埋件的平面位置及标高应严格控制。

在拼装万能杆件节段前,要对基础上的预埋件的标高及平面位置进行检查,如果有偏差应及时调整处理。

在地上按8米一节先拼装万能杆件节段,利用25t吊机起吊万能杆件节段与基础联结,然后再起吊联结横梁,将万能杆件节段起吊联结成整体。

在万能杆件顶布设分配梁,分配梁采用2[40b焊接而成。

7.5.2、移动模架拼装

?客、货运移动模架拼装顺序:先货运模架后客运模架。

?货运移动模架的拼装顺序:从线路左侧往右侧的顺序倒退依次拼装2条钢箱梁,1条钢箱梁拼装完成后再拼装另1条。单条钢箱梁拼装时,先拼中间两块后两端。

?将货运移动模架左侧的钢箱梁利用大型履带吊起吊中间两块到万能杆件安装支架上的正确位置,钢箱梁的标高可以利用千斤顶调整,钢楔块支垫,位置调整正确后用钢板螺栓联结固定。先后起吊组拼两端的两块钢箱梁,将货运移动模架外侧的钢箱梁全部联结完成。

?利用履带吊拼装货运移动模架左侧的前后导梁。

?拼装货运移动模架右侧的钢箱梁,方法与(2) (3)相同。

?利用履带吊拼装货运移动模架右侧的前后导梁。

?将前后导梁之间的平联杆件联结,铺上木板作为施工平台。

?利用墩顶的横移设备,调整钢箱梁横向位置。

?客运移动模架拼装也采用从左往右倒退拼装,方法与货运移动模架相同。

详见附图八:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架拼装方案图(一)(二)

7.6、移动模架施工步骤及工况

7.6.1、移动模架的施工步骤

(1)在首跨内安装临时支架,分节段吊装钢箱梁,栓接;

(2)安装底模系统和拼装端散模;

(3)调整标高后支垫,吊装前后导梁;

(4)绑扎底腹板钢筋和预应力;

(5)安装内模及对拉筋;

(6)绑扎顶板钢筋和预应力筋;

(7)浇筑混凝土并养生;

(8)拆内模、张拉纵向预应力束;

(9)拆除承重腿柱,通过升降千斤顶卸载,模架依靠自重下降,使钢箱梁落至纵移托辊上;

(10)安装牵引和导向系统。拆底模连接,逐节将底模平推至箱梁下方固定;

(11)移动模架纵移过孔,底模逐节平推复位并连接钢箱梁;

(12)横向位置调整、标高调整,重复4~11步骤;

(13)上孔混凝土梁张拉横向预应力筋,浇筑翼尖的后浇段混凝土。

详见附图九:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架施工步骤图(一)(二)(三)

7.6.2、移动模架的施工工况

移动模架按下述工况进行检算:

工况一:移动模架及模板就位,钢筋绑扎完毕(浇筑混凝土之前)。

工况二:箱梁混凝土浇筑完毕。

工况三:移动模架前移10.25米。

工况四:移动模架纵移至15米,前导梁尚未受到滑座支承,此时模架处于最大悬臂状态。

工况五:移动模架纵移至15.5米,导梁前端受到滑座支承。

工况六:移动模架纵移25米,导梁前端受到滑座支承。

工况七:模架继续向前纵移40.7m,到达下一跨施工位置,即模架走行到位。

详见附图十:天兴洲岸40米铁路箱梁移动模架施工工况图(一)(二)

八、移动模架现浇箱梁施工工艺

8.1、移动模架现浇箱梁施工准备工作

8.1.1、墩身竣工验收

铁路墩身竣工后,在墩顶及支承垫石上测放桥墩及支座中心线和高程,并检查混凝土支承垫石上支座预留孔的位置及深度以及垫石标高、平整度是否满足设计、规范要求和支座安装要求,如有问题,应及时处理。

8.1.2、支座安装定位

移动模架底模安装就位前,应先安装支座,并调整支座标高、平面位置至满足设计、规范要求。

8.1.3、移动模架拼装、走行就位

移动模架安装完成后经过荷载试验并通过验收,拼装(武昌岸)、调整(天兴洲岸)到正确位置。正常施工时,移动模架纵向过孔并调整到设计位置。纵、横移设施及预埋件已提前安装。

8.1.4、上下交通通道搭设:

设万能杆件塔架作为垂直交通通道。在已浇桥面和移动模架之间搭设人行梯;移动模架走道两端设带护栏的钢筋爬梯;移动模架前导梁平联上铺设脚手板作为施工平台,其上搭设上桥面人行梯。

8.2、移动模架现浇箱梁施工工艺流程

施工工艺流程详见:

附图十一:移动模架现浇铁路箱梁施工工艺流程

8.3、移动模架现浇铁路箱梁主要项目施工

8.3.1、铁路简支现浇箱梁模板施工

钢模板制作和安装应符合铁道部现行《铁路组合钢模板技术规则》(TBJ212)的要求。模板与混凝土的接触面应平整光滑。模板上的重要拉杆宜用螺纹钢拉杆并配以垫圈。

?模板制作要求

移动模架现浇箱梁模板由底模、侧模、内模和端模组成,其中:

底模、侧模、端模均采用钢模,随移动模架委托制造;

内模根据现场资源及内模拆除情况可采用1.8cm喷塑木模或小型组合钢模。

结构表面外露的模板挠度不应超过模板构件跨度的1/400。钢模板的面板变形不应大于1.5mm。

模板应考虑预拱度及预留压缩量。

钢模板在设计制造时,应有足够的强度、刚度及稳定性,确保梁体各部位结构尺寸正确及预埋件的位置准确,且具有能经多次反复使用不致产生影响梁体外形的刚度。

涂在模板上的脱模剂,不得使混凝土变色。

?模板的制作

武昌岸:

①外模:外侧模、底模、翼模均为钢模板,不利用旧模板改制,全部新制。外模板属移动模架的组成部分,随移动模架同时生产。

②墩顶散拼模板:采用木模或钢模。

③内模:采用木模或组合钢模板体系,内撑采用Φ48mm钢管配合顶托、底托。底托布置在底板架立钢筋上。内模安装时可预拼成2~4米节段板块,通过塔式吊机安装。内模拆除后再通过梁体端隔板人洞传出倒用。

④模板使用前须进行组拼、编号,钢底模拼接缝可用钢板条或木板条嵌缝,拼缝应严密平整(控制拼缝在1mm以内),组拼完用腻子或水玻璃胶嵌缝止浆,经检查满足规范要求后再投入使用。侧模与底模交接处的倒角采用特制的橡皮胶条嵌入侧模与底模之间。

⑤拉杆体系:通过抗剪螺栓和拉杆抵抗模板侧压力。

天兴洲岸:

①钢模板:利用移动模架的钢梁作为为侧模板,底模采用刚度较大的钢结构正交异性板,由D1、D2、D3、D4四种型号及墩顶散模板组成。钢箱梁模板由移动模架生产厂家配套设计加工,此处不赘述。

②墩顶散拼模板:采用钢模,D4型底模与墩顶处(支座处木模以外)连接部分及堵

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