节点自适应步履式顶推施工方案.docx

节点自适应步履式顶推施工方案4施工工艺4.1简述4.1.1工艺概述节点自适应步履式顶推工艺是利用步履式顶推设备和外部框架，在顶推过程中二者交替受力，按照“竖向顶升一一纵向推进一一回落支撑一一设备跟随行走”工序使钢桁梁步履式前移，顶推完成一个节间距后，利用载荷转换装置支撑钢桁梁，顶推装备及外部框架卸载，并使其按照“竖向顶升一一纵向油缸安装回落支撑设备回退复位”的工序，使顶推设备和外部框架回退到原起点位置，见图4.I-Io步骤1：顶推起始状态，竖向油缸伸长,使承载框架与钢桁梁一起脱离底部支撑面。步骤2：纵向推移油缸向前顶推一个行程使承载框架及钢桁梁同步向前行走一个行程。步骤3：竖向油缸回缩，竖向载荷从竖向油缸转移至承载框架，顶推设备上、下平面均与相应接触面脱离。步骤4：顶推设备下部结构在水平油缸的作用下向前行走一个行程,系统恢复起始顶推状态。图4.1-1钢桁梁步履式顶推原理图为满足钢桁梁的拼装和顶推施工，需要设置拼装平台、顶推临时墩及钢导梁,见图4.l-2o钢桁梁在工厂加工制作，节段运输至安装位置，并在拼装平台上与已安装的钢桁梁对接拼装，后逐节顶推。顶推设备与整体式外部框架回退机构载荷转换机构-;图4.1-2钢桁梁自适应顶推装置4.1.2工艺流程顶推施工工艺流程见图4.l-3o施工准备拼装平分及墩旁支架架设杆件运输苜节钢桁梁拼装钢桁梁与导梁连接固定向前顶推一个节段师推初名田前行士个节的精确调位整体精确调位顶推设备"1退复位拆除顶推系统，准备落梁利用落梁装置开始落梁落梁完成后，将钢桁梁与永久支座锁定支座安装钢桁梁安装完成图4.1-3顶推施工工艺流程图4. 2施工准备4.1.1 拼装平台设计（1）功能需求1）拼装平台的长度不宜小于2个节段长度，竖向线型以钢桁梁设计线型为准。2）拼装平台应满足顶推配套设备布置，提供人员操作及钢桁梁接口连接螺栓的施工平台。3）平台的设计需满足顶推的受力要求，同时需考虑梁体纠偏载荷、水流力、风荷载及其它施工荷载，必须具有足够的强度、刚度、稳定性和作业面。4）平台支承稳固，使用时无沉降、塑性变形。5）平台必须使顶推梁体尾端的转角接近为零，以保证梁体线形一致。（2）设计思路1）平台的中心线与桥轴线一致，平台高程与钢桁梁顶推高程协调一致。2）拼装平台位置应尽量地向永久墩靠拢，充分利用永久墩、墩台基础和墩身，减小临时工程的措施量，避免顶推到最后时，梁的尾端出现长悬臂。3）钢管桩优先采用打入桩，如果覆盖层较薄，可以采用预制型植入嵌岩桩等方案。4）优先考虑通用、装配式结构。（3）主要结构形式拼装平台主要用于导梁及钢桁梁拼装，由立柱、横联、顶推平台、工作平台、钢桁梁拼装设备及所需移动空间组成。拼装平台的构造布置可分为两部分：钢桁梁拼装平台，即在基础上设置钢筋混凝土立柱或者钢管柱，立柱顶面用型钢联成整体，直接支撑钢桁梁拼装杆件，只承受垂直压力；钢桁梁顶推平台，在基础上立钢管或钢筋混凝土墩身，纵向连成整体，顶上设平台，梁体拼装完成后，承受梁体重力和顶推启动时的水平力。拼装平台一般采用刚性设计，台座结构形式采用梁柱式结构或整体框架结构，刚度、强度满足顶推施工的技术要求，不得发生沉降。通常采用钢管桩及型钢搭设大型的钢结构平台。图4.2-1拼装平台结构布置示意图临时墩设计4.2.2功能需求1）临时墩文承中心位置、施工平台设置、纵横向稳定性及高程、沉降、变形等与拼装平台的设计要求相同。2）临时墩布置跨径应满足初始顶推阶段钢桁梁及导梁抗倾覆稳定性的要求。3）临时墩布置跨径不超过设计计算的顶推跨径。4）对于通航河流，顶推临时墩的间距应满足通航净空的要求。5）临时墩的长度不宜小于1.25倍节段长度，竖向线型以钢桁梁设计线型为准。（2）设计思路1）临时墩的中心线必须与桥轴线一致，高程与钢桁梁顶推高程协调一致。2）通常临近拼装平台布置一个小跨径的临时墩进行过渡。3）宜在左右幅两幅临时墩间设置横向联系，增大临时的横桥向刚度。4）基于安全考虑，可通过钢绞线将临时墩纵向连接在一起，平衡顶推启动和停止时的水平力。5）优先考虑通用、装配式结构。6）满足钢桁梁在顶推过程中沿同半径平面圆曲线和同曲率凸形竖曲线轨迹前进要求。（3）主要结构形式临时墩作为顶推施工过程中的主要受力结构，其主要结构是由钢管桩作为立柱，型钢组合作为承重梁和载荷分配梁，立柱间平联和斜撑均采用钢管和型钢。单个临时墩的受力大小根据顶推载荷确定。通常采用钢管桩及型钢搭设大型的钢结构支撑平台。图4.2-2临时墩结构示意图4.2.3钢导梁设计功能需求1）减小钢桁梁在顶推过程中的悬臂长度，降低钢桁梁悬臂状态下负弯矩峰值。2）导梁长度应使主梁的最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近，其长度宜为最大顶推跨径的0.60.8倍。3）导梁应具有足够的强度和刚度。（2）设计思路1）参照钢桁梁节点分部情况，导梁宜设计为桁架形式。2）导梁节段长度的划分应适宜运输并适应现场吊装设备的起重能力。如果导梁需提前拆除导梁节段长度应小于可拆除的长度。3）钢导梁竖向曲线与钢桁梁设计线型保持一致。4）钢导梁主梁与钢桁梁主弦杆位置对应5）导梁设计应为变刚度变截面桁架梁：（3）主要结构形式目前常用的导梁构造分两种，一种是用杆件拼成的桁架导梁；另一种是用工字形变截面实腹板钢导梁。桁架导梁一般用万能杆件或者贝雷桁架拼装而成，也有由设计成专用导梁的杆件拼装而成。桁架导梁由上弦杆、下弦杆、立杆、斜腹杆和横向联系腹杆等组成，各节点用螺栓连接。为方便导梁前端上墩需要，导梁前端设计为台阶状，方便起顶。如图4.1.2-8所示。图4.2-3钢桁梁导梁结构图4.2.4顶推设备选择(1)顶推设备构造节点自适应步履式顶推设备为我局武港院研发，主要包括滑动面结构、上部滑移结构、下部文撑结构、支撑油缸、横向调整油缸、顶推油缸以及外部框架。整套设备通过计算机控制和液乐驱动来实现组合和顺序动作，以满足施工要求。顶推设备总装图见图4.2-4。设备尺寸参数见表4.2-1。图4.2-4顶推设备总装图表4.2-1顶推设备尺寸参数表名称长(Inm)宽(Iran)高(mm)设备整体230020001800横移滑块1260500320(2)设备液压系统顶推液压系统主要分为三个部分：支撑顶升系统、顶推移动系统和横向调位系统。表4.2-2顶推油缸性能参数表名称数量行程（mm）单缸承载能力（kN）顶升油缸43004000纵移油缸3350500横移油缸2X260750（3）顶推设备控制系统控制系统主要由总控系统，分控系统、通讯网络、和传感系统组成。控制系统特点：1）采用总线技术，可以安全、可靠、方便的实现主站、从站之间的数据通讯；2）大屏幕控制，可以清晰显示每一个工作站的设备状态；3）系统带有站点自扫描系统，当通讯中断时会自动指示；4）系统具有传感器信号自检功能，当传感器故障时会自动指示故障点；5）当系统出现超压或者误差超差时，系统会自动提示；6）各套设备顶升、平移同步精度Wlmln；横向纠偏精度Wllm1；顶推速度l2m小时；7）网络扩展点数可达99点。8）控制系统采用模块化设计，可移植，易更换。4.2.5 钢桁梁拼装准备（1）技术准备1 ）钢梁施工设计图、节段预拼装杆件一览表、杆件应力表、杆件重量表、现场组装场地布置、抗滑移试验用试板喷铝记录资料、仪器仪表等有关量具的检定证书、工厂预拼装质量合格及其记录资料。2 ）摩擦面出厂摩擦系数试验报告。按铁路钢桥制造规范和设计要求，钢梁出厂时高强螺栓柱孔部位抗滑移摩擦系数不小于0.55。3 ）高强度螺栓成品出厂合格证、试验报告以及材质保证书、扭矩系数一一温度、湿度关系图线。4 ）进行施工辅助结构设计，编制各项拼装工艺、拼装细则等。(2)施工场地准备钢桁梁拼装现场场地需设置钢桁梁拼装胎架、杆件存放场、高强螺栓堆存库房等。1)拼装胎架在拼装过程中要监控胎架变形情况，随时监测。2)杆件存放场存放场应坚实、平整、有排水设施。杆件应分类存放在垫楞上，存放时应满足下列要求：a)杆件底部与地面之间净空不宜小于300mmob)杆件支点应放置在自重作用下杆件不致产生永久性变形处，杆件不允许叠放。c)主桁弦杆应单层存放，并且整体节点板向上。(3)杆件进场复验及缺陷处理杆件进场后，应按设计文件及钢桁梁制造规则对出厂提供的技术资料和实物进行检查核对并登记造册，经监理签认后，按规定处理。主要检查以下项目：a)由于运输和装卸不当造成的杆件损伤变形。b)由于搬运过程中造成的杆件油漆或喷铝面的缺损。c)钢梁杆件基本尺寸，其允许偏差必须满足制造规则规定。(4)钢桁梁吊装准备为减少现场安装工作量，在起吊设备能力满足的情况下，可考虑将钢桁梁部分杆件在制作厂或预拼厂内连接成整体。比如，对于重量较轻的公路横梁和公路横联可考虑在厂内连接成整体。(5)钢桁梁运输钢桁梁的运输方式影响杆件运输中的安全性及设备周转使用效率。运输过程中的固定方式应进行研究，应避免钢桁梁杆件磕碰造成损伤。应在运输船和平板车上制作专用胎架进行杆件存放，并对杆件吊装顺序、布置形式、杆件拼接板安装作明确要求。4.2.6 钢桁梁拼装辅助设施准备(1)钢梁施工操作平台在主桁节点处采用槽钢及角钢做吊架，作为架梁、施拧高栓及涂装的脚手架。应针对钢桁梁每种节点结构特点对操作挂梯进行具体设计。对于上弦节点，设置封闭式的笼式大挂梯，笼式挂梯能够覆盖公路横联现场需安装高栓节点,根据作业面对挂梯进行分层。施工用辅助设施宜提前安装好，随同杆件起吊。图4.2-5笼式挂梯(2)上、下弦走道根据具体钢桁梁结构形式进行走道设置。上弦处走道可利用弦杆顶面剪力钉作为走道扶手立柱的固定结构。下弦走道优先考虑边桁侧面安装的员工检修走道，在钢桁梁架设过程中，该走道未安装时采用型钢和钢板制作的临时走道。4.3施工方法本施工方法对钢桁梁节点自适应步履式顶推施工进行介绍，钢桁梁拼装方案应结合桥位地形、钢桁梁运输方式、架设方法、使用的吊装机械等因素综合考虑。4.3.1节段拼装(D节段组拼流程杆件卸车受收存放节段组装框图办理承运单杆件配套检查工序交接形也尺寸及螺栓扭矩和间隙世殳-连接施拧图4.3-1拼装流程图（2）组拼方法及顺序节段拼装采用散装法，各节段组装可平行作业也可交叉作业，按照下弦平面一斜杆、竖杆一横联一上弦平面的顺序，实行立体阶梯形推进方式逐段组装。拼装时，以胎架上平面为基准，应保证胎架平面度Imm,按节距±5mm设置。（3）质量检验程序拼装前，检验胎架平面度和节距（自检、监理检查）一组拼成型后复查组装杆件及接头的组装对图样的符合性（自检）一节段调整后检测梁段轮廓尺寸、节段平面度、旁弯、过孔率等（自检、监理检查）一完成节段内冲钉、粗制螺栓与高栓的替换，并施拧、复拧、完成节段内节点固结（自检、监理巡视）一高栓终拧扭矩检查（按规范规定的频率，由厂家、总包方、监理联合检查）一接头工地底漆涂装一办理节段移交手续。（4）高强度螺栓施拧因栓焊钢桁梁依靠高强度螺栓施加的轴力和摩擦面的摩擦提供杆件间牢固的连接，故高强度螺栓施拧管理显得十分重要。高强度螺栓采用扭矩法施拧，松扣回扣法检查。1）基本要求a）施拧前，应由生产厂家按批配套供货，必须有生产厂家按批提供的产品质量保证书。b）高栓到货后，应及时复验机械性能、工差尺寸、扭矩系数等。c）按设计要求，确定施拧扭矩（含初拧、复拧扭矩）和终拧扭矩。d）对高强度螺栓、螺母、垫圈按生产厂提供的批号进行配套组副，便于使用，并不得改变其出厂状态。e）保管期内不得任意开箱，防止生锈和沾染脏物。f）测定随桥试板抗滑移摩擦系数，标定施拧扳手、校验扳手和复测扭矩系数。2）机具配备一般拧紧采用臂长55cm的套筒板手或开口扳手施工。高栓初拧、复拧采用PID-100Oj型扭矩扳手施工。终拧：采用PID-1500型扭矩扳手。不能使用电动扳手施拧的部分螺栓可用1000（N-m）,2000（N-m）的带响扳手施工。3）高栓验收及储存管理高强度螺栓质量复检：生产厂以批为单位，提供产品质量检验报告（含扭矩系数）及出厂合格证，施工现场根据GB1228-1231-91的规定，对高强度螺栓连接副进行外形尺寸、形位公差、表面缺陷、螺纹参数、机械性能、螺纹脱炭、扭矩系数、标记与包装等检查或复验，并做好记录，不合格产品不得使用。库房管库员必须按值班技术人员签字的领料单发料，螺栓要轻拿轻放，防止螺纹损坏。领用高强度螺栓必须严格按节点图上实际需用规格、数量领取，一般不得以短代长或以长代短（外螺纹的露出长度至少留一个螺距）。施工现场必须用规定的工具袋等容器将螺栓运到现场，在搬运过程中要轻拿轻放，防止碰损丝扣及沾污泥砂。4）高栓施拧及检查高栓施工采用扭矩法，施工前做好施拧工艺性试验。高栓发运工地时，制造方应按国标分批提供产品合格证、质保书、质量检验报告书（含扭矩系数），工地按批号进行抽样复验，在国家认证权威机构复测扭矩系数。板面之间的摩擦系数是影响栓接的一个重要因素。组拼前在工地要对板面进行抗滑移系数试>0.55方为合格。抗滑移系数的测定的有关事宜应征得现场监理认可。验，高强度螺栓施拧检查验收采用松扣回扣法5）高栓拧紧高栓拧紧分初拧、复拧和终拧进行。初拧值取终拧值的50%,初拧后对每个螺栓用敲击法进行检查，复拧对螺栓再次进行施拧，终拧采用扭矩法,采用电动扳手。（不能用电板的部位可用带响扳手）将初拧后的螺栓拧到终拧值,考虑到螺栓预拉力的损失及误差，实际使用时加大10%做好各类螺栓在不同温度、湿度情况下的扭矩系数的试验，施工过程中按工艺要求做好施工记录，尽量使终拧温度接近扭矩系数的复测温度，6）高栓的施拧管理初拧值为终拧值的50%,初拧完毕，逐一复拧。初拧时螺栓头用工具卡住防止转动，否则影响扭矩值。检查无漏后即进行终拧，终拧后螺栓端部涂上红色油漆标记。施拧顺序：高强度螺栓施拧。无论使用电动扳手、表盘扳手或带响扳手，均从螺栓群中心向外扩展逐一拧紧，否则影响栓群合格率。对桥上施拧用的各种扳手进行编号建档，设专人管理。每日班前对各种使用扳手进行校验并进行班后校验，校验应即时记录，发现异常或误差大于规定值3%时停止使用。使用完的带响扳手，检查完即放松弹簧，特别注意的是电动扳手的输出扭矩随拧紧时间的增长有逐渐增大的趋势，因此在标定电动扳手前应空转几分钟或先拧若干个日栓，高温季节要限定电动扳手连续使用时间，控制箱要遮荫，以消除输出扭矩的误差7）高强度螺栓施拧检查高强度螺栓施拧质量检查应按公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）规定进行并经监理工程师复检签证验收。高强度螺栓施拧质量检查应设专职人员进行检查，当天拧好的螺栓当天检查完毕初拧检查:采用0.3kg小锤敲击螺母一侧，手按住相对的另一侧，如动较大者为不合格应再初拧，同时用0.3m塞尺插入杆缝，插入深度小于20m者为合格，如果间隙较大应按规范规定处理。终拧检查:根据试验资料，采用松扣回扣法检查。先在螺栓与螺母的相对位置划一细直线作为标记，然后将螺母拧松约30°,再用检查扭矩扳手把螺母重新拧紧至原来位置（使所划细直线重合）观察全部终拧后的高强度螺栓连接副，检查复拧后用油漆标记的螺栓与螺母相对位置是否发生转动，以检查终拧是否有漏拧。螺栓的检查数目及时间。主桁及纵、横梁连接处的栓群中螺栓的抽查数量为其总数的5%,但不得少于2套；其他节点每处不少于1套。终拧检查合格的螺栓群，做出规定的标记，并在螺栓、螺母、垫圈的外露部分立即涂上底漆，然后才允许拆除螺栓施拧脚手架。标记规定：终拧标记一红色油漆笔在大六角头上作点标记欠拧标记一白色油漆笔在大六角头上作点标记超拧标记一黄色油漆笔在大六角头上作点标记4.3.2施工步骤4.3.2.1节点自适应步履式顶推施工步骤表4.3-1整体施工步骤表4.3-1整体施工步骤工艺说明整体施工步骤示意图步骤一：施工准备1、拼装平台及临时墩结构施工。2、顶推设备安装、调试。步骤二：钢导梁安装1、分节按顺序起吊对接安装导梁。2、调整钢导梁平面位置及立面标高，与钢桁梁线型对应。步骤三：首节钢桁梁吊装、调位及与钢导梁栓接1、钢桁梁运输就位，准备安装。2、将钢桁梁杆件分别吊装到拼装平台上方散拼。3、采用三向千斤顶精确调位。4、与导梁连接（焊接或栓接）。酬步骤四：首节钢储顶推1、1#节段顶推，每次推进300mm,分次推进，直至到达预定位置。步骤五：重复步骤四，散拼2惮段及其它节段钢桁梁并逐节顶推施工到位。步骤六：拆除钢导梁，精确调整钢桁梁线型及高程，并落梁完成。表4.3-2标准节段施工步骤标准节段施工步骤示意图工艺说明步骤一：竖向顶开；曲工同步顶升，通过顶推设备将外部框架和钢桁梁顶升，使得外部框架和钢桁梁脱离墩支撑面50三o步骤二：以顶推设备为支撑，木佣纵碘进油缸伸长将外部框架及钢桁梁向前推进一个顶推行程。步骤三：竖向顶升;蜘同步蹴，将载荷通过外部框架转移至支撑面，顶升油缸继续回缩，使顶推设备脱离支撑面，支撑在外部框架内的托梁上。步骤九：利用回退油缸将顶推设备回退一个节间距。步骤七：顶升竖向油缸回缩至顶推设备上部结构接触支撑面，继续回缩油缸至油缸脱离支撑面。安装回退油缸与顶推设备的连接销轴。步骤八：解除夕塔B框架和车冈桁梁的连接;利用载荷转换装置的支撑油缸将钢桁梁顶开，使外部框架顶面与钢桁梁分离。步骤十：回缩载荷转换装置的顶升;蜘，将载荷转移至外部框架。拆除回退油缸和外部框架的连接，将回退油缸移到回退时的起始位普；安装外部框架和钢桁梁的连接，检查顶推设备，准备下一节间距的顶推。4.3.2.2导梁上墩因钢桁梁及导梁自重使导梁前端下挠，当导梁前端台阶到达下一临时墩时,其端部往往略低于临时墩支座。此时需利用载荷转换装置的支撑油缸将导梁头部顶升抬高，当导梁头部到达顶推设备上方时，利用回退油缸将顶推设备回退至导梁节点下方，使导梁就位于顶推设备上。图4.3-2导梁上墩示意图4.4.2设备配置钢桁梁顶推施工需要的主要设备包括：支架安装设备、钢桁梁标准节段安装设备、顶推设备等。设备配置见表4.4-2。表4.4-2主要设备配置序号名称单位数量备注160t龙门吊台12主控台台13顶推设备台每个临时墩2台4液压泵站台每个临时墩2台5对讲机部每个操作人员及管理人员1台6汽车吊(25t)台27卷扬机(8t)台2配合临时墩及顶推设备拆除8千斤顶(800t)台1292t手拉葫芦块210手提切割机台211高压油管米根据设计12发电机组(300KW)台根据设计4.4.3主要材料配置钢桁梁节点自适应步履式顶推施工需要的主要材料包括:(1)搭设支架所需的钢管桩、型钢；(2)钢导梁加工用型钢、钢板；(3)钢桁梁支垫用钢板、橡胶板；(4)顶推设备与钢桁梁临时固结；(5)安全防护用钢管、安全网、木板等。材料配置见表4.4-3。表4.4-3主要材料序号材料名称单位数量备注支架搭设钢管、型钢及钢板t1255钢导梁型钢及钢板t107垫板钢板及橡胶板t5顶推设备临时固结32精扎螺纹钢、垫片及螺帽t10安全防护钢管、安全网及木跳板t若干4.4.4生产效率钢桁梁拼装：采用60t龙门吊配合钢桁梁拼装施工时，速度约为10mho步履式顶推：顶推速度约l2mh°按每次顶推12米计，每节顶推工作时间约为8ho表4.4-4施工效率表序号项目时间天数1钢桁梁提升、调位及焊接4d片842钢桁梁顶推6md463钢桁梁整体落梁7总施工工期137