宿遷市新沂河大橋位于宿新路北段,與新沂市相連,是宿遷市向北的主要出口。其上部結(jié)構(gòu)形式為:1~4孔和15~18孔為25m預(yù)應(yīng)力組合箱梁,5~14孔為30m預(yù)應(yīng)力組合箱梁,全橋共預(yù)制25m梁64片、30m梁80片。
1、吊裝方案的確定
由于該橋南接宿豫縣樹莊,北連新沂市村莊,兩頭引橋短,無合適場(chǎng)地作線內(nèi)預(yù)制,必須在線外進(jìn)行預(yù)制,使得安裝成本增加,因而必須對(duì)安裝方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
應(yīng)用比較多的一個(gè)方案是:用箱梁出坑龍門將大梁移至跨橋龍門下,用兩個(gè)跨橋龍門安裝跨下引橋1~4孔,在安裝5~18孔箱梁時(shí),用出坑龍門移梁,跨橋龍門將梁提至引橋上,然后用雙導(dǎo)梁逐孔安裝。該方案各龍門和導(dǎo)梁分工明確,工人易操作。但由于該橋橋面距預(yù)制場(chǎng)地面高度較高,這就使得兩個(gè)跨橋龍門較龐大,且仍然有失穩(wěn)的可能,同時(shí)所需設(shè)備、材料較多,施工成本高,必須進(jìn)行改進(jìn)。通過研究,采取增加臨時(shí)墩的方法可以取消跨橋龍門,這就可以大大減少投入的設(shè)備、材料,且減少了不安全的環(huán)節(jié)。因此安裝方案確定為,用出坑龍門直接安裝2孔,利用設(shè)置臨時(shí)墩和其它小機(jī)具使其余孔的箱梁提上2孔橋面,然后按一定順序用雙導(dǎo)梁逐孔安裝就位。
2、吊裝方案的設(shè)計(jì)
2.1出坑龍門的設(shè)計(jì)
2.1.1龍門結(jié)構(gòu)30m預(yù)應(yīng)力組合梁最大出坑起吊重量約為88t,高度為1.5m,底寬1.0m,頂寬最大為2.7m,但引橋橋面距地面高9m,龍門架必須能把箱梁從底座上吊起略大于箱梁的高度后,橫向位移到存梁場(chǎng)地,在到達(dá)2孔位置時(shí)必須能把30m箱梁提升至橋面平車。因此,出坑龍門架立柱的高度必須達(dá)到12m,采用4節(jié)貝雷架桁片,再加上龍門架底座的高度,凈空超過13m,可以滿足起吊高度的要求。龍門架的主橫梁,采用裝配式公路鋼橋加強(qiáng)的雙排單層,主橫梁的跨徑根據(jù)需要定為36m.起吊系統(tǒng)每一個(gè)吊點(diǎn)安裝一臺(tái)5T單筒慢速卷揚(yáng)機(jī)配6輪滑車組一對(duì);行車系統(tǒng)每邊由4對(duì)火車車輪組成。若把其中一對(duì)車輪改裝為驅(qū)動(dòng)裝置,就可成為自行式行走系統(tǒng)。
2.2.2龍門架的內(nèi)力驗(yàn)算本橋所使用出坑龍門架,其吊點(diǎn)基本固定,故只需驗(yàn)算龍門架跨中的最大彎矩和支點(diǎn)反力即可。
龍門架主橫梁的計(jì)算跨徑為36m,30m組合箱梁起吊吊點(diǎn)之間的距離按29m計(jì)算。
主橫梁最大彎矩為(由外載荷產(chǎn)生的彎矩):M=48×3.5=168tm支點(diǎn)反力:R=48t(由外載荷所產(chǎn)生的支點(diǎn)反力)25m組合箱梁起吊吊點(diǎn)之間的距離按24m計(jì)算。
主橫梁最大彎矩為(由外載荷產(chǎn)生的彎矩):M=32×7.5=240tm支點(diǎn)反力:R=32t(由外載荷所產(chǎn)生的支點(diǎn)反力)
裝配式公路鋼橋由外載荷產(chǎn)生的橋梁最大彎矩及剪力值不應(yīng)超過下列數(shù)值:對(duì)于加強(qiáng)的雙排單層結(jié)構(gòu),其容許彎矩為337.5tfm吊車出租,容許剪力為49.05tf(最有利的抗剪位置),故龍門架設(shè)計(jì)是可行的(容許內(nèi)力已將結(jié)構(gòu)自重所產(chǎn)生的內(nèi)力扣除)。
2.2臨時(shí)墩的設(shè)計(jì)臨時(shí)墩由貝雷片、加強(qiáng)桿、軌道等組成吊車,每個(gè)墩由每層四片貝雷片組成,高9m的主柱,主要承受主座壓力。由于強(qiáng)度經(jīng)過計(jì)算已滿足要求,故只需在拼裝時(shí)注意截面面積足夠大,不要失穩(wěn)即可。
2.3雙導(dǎo)梁的設(shè)計(jì)雙導(dǎo)梁方案是采用貝雷片、加強(qiáng)桿、搖滾、平車、軌道、卷揚(yáng)機(jī)、滑車組、鋼絲繩等組拼而成。雙導(dǎo)梁的主體結(jié)構(gòu)采用裝配式公路鋼橋加強(qiáng)的四排單層結(jié)構(gòu)型式,其容許彎矩可達(dá)675tfm,雙導(dǎo)梁跨中最大彎矩,略去雙導(dǎo)梁兩端懸臂的影響(是偏安全的),梁重的二之一為44t,一個(gè)行車的最大重量為10t,總計(jì)荷載為54t,導(dǎo)梁計(jì)算跨徑最大為32m,則雙導(dǎo)梁跨中最大彎矩M=PL/4=54×32/4=432tfm.實(shí)際產(chǎn)生的彎矩小于容許彎矩,故雙導(dǎo)梁是安全的。另外,實(shí)際發(fā)生的支點(diǎn)剪力為54t,而容許剪力為98t,故實(shí)際剪力也在容許剪力以內(nèi)。從結(jié)構(gòu)力學(xué)分析,雙導(dǎo)梁屬于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定體系。與跨橋龍門一樣,雙導(dǎo)梁同樣存在側(cè)向穩(wěn)定差的問題,在結(jié)構(gòu)上仍應(yīng)采取加強(qiáng)措施。
3、箱梁安裝
首先用出坑龍門安裝2孔,2孔安裝完畢后搭設(shè)臨時(shí)墩,然后進(jìn)入導(dǎo)梁安裝程序。
雙導(dǎo)梁安裝組合箱梁的步驟如下:
(1)首先在已安裝好的25m橋跨箱梁上面鋪設(shè)軌道龍門架吊裝方案,架設(shè)雙導(dǎo)梁,安裝縱移系統(tǒng)、橫移系統(tǒng)、起吊系統(tǒng)以及行車等設(shè)備,縱移導(dǎo)梁到安裝橋孔就位,雙導(dǎo)梁在縱移就位時(shí)一定要注意驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定體系。按照鋼結(jié)構(gòu)梁在施工架設(shè)時(shí)期應(yīng)保證有足夠的縱、橫向抗傾覆穩(wěn)定性,穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)不小于1.3.本橋?yàn)榇_保安全,做到萬無一失,抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)要求達(dá)到1.5.橋面上的軌道中心線應(yīng)與雙導(dǎo)梁中心線一致,這樣箱梁方可進(jìn)入雙導(dǎo)梁內(nèi)。
(2)由預(yù)制場(chǎng)出坑龍門吊梁橫移至臨時(shí)墩位置,并吊上臨時(shí)墩上的軌道平車。
(3)將要安裝的梁移出臨時(shí)墩,從安裝好的橋面橫移至橋上的軌道位置,并裝上軌道平車。
(4)由卷揚(yáng)機(jī)牽引平車,將箱梁縱向運(yùn)輸至雙導(dǎo)梁尾部,待吊箱梁前吊點(diǎn)到達(dá)前行車吊點(diǎn)時(shí),卷揚(yáng)機(jī)暫停,由前行車起吊系統(tǒng)吊起箱梁前吊點(diǎn)后再繼續(xù)縱移箱梁。待箱梁后吊點(diǎn)到達(dá)后行車吊點(diǎn)時(shí),同樣由后行車起吊系統(tǒng)吊起箱梁繼續(xù)往前移動(dòng)箱梁;待箱梁到達(dá)橋孔位置時(shí),首先落梁,使梁底略高于支座墊石,接著橫移箱梁就位落梁;應(yīng)反復(fù)調(diào)整,使箱梁就位準(zhǔn)確,精度應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范的要求,并安裝好臨時(shí)支座和永久性支座。
(5)箱梁準(zhǔn)確就位時(shí),即松去起吊裝置,橫移雙導(dǎo)梁,使雙導(dǎo)梁中心對(duì)準(zhǔn)軌道中心,等待安裝下一根箱梁。安裝順序基本與龍門安裝相同。
(6)一孔箱梁安裝結(jié)束,將兩只行車移至雙導(dǎo)梁尾端,作為平衡重,增加穩(wěn)定性;接著將雙導(dǎo)梁用千斤頂頂起,拆去橫移系統(tǒng),裝上雙導(dǎo)梁縱移系統(tǒng);將雙導(dǎo)梁向前推進(jìn)至下一橋孔就位,并將導(dǎo)梁縱移設(shè)備拆除改成導(dǎo)梁橫移設(shè)備,與此同時(shí)將橋面上的運(yùn)梁軌道接長(zhǎng)至導(dǎo)梁尾部(即導(dǎo)梁平衡部位)。
這里特別需注意兩點(diǎn):一是導(dǎo)梁向前推進(jìn)過程中,一定要統(tǒng)一指揮,指揮人員必須由安裝經(jīng)驗(yàn)豐富、熟悉架橋技術(shù)的人員擔(dān)任。指揮人員必須站在適當(dāng)位置,既能看到對(duì)岸橋墩上的滾軸,又能觀察導(dǎo)梁推進(jìn)的一切情況;所有工作人員必須服從指揮人員的命令,動(dòng)作一致,精力集中,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即報(bào)告指揮人員龍門架吊裝方案,停止推進(jìn),待查明原因并解決問題后再繼續(xù)推進(jìn)。二是必須特別注意兩根外邊梁的安裝問題,橫移必須經(jīng)應(yīng)力及撓度驗(yàn)算,具有足夠的安全系數(shù),橫移箱梁速度必須緩慢,梁底距墩帽頂面的高度越小越好。