赤壁站旅客人行天橋鋼箱梁制作安裝施工技術(shù)研究報(bào)

武蒲電化赤壁站旅客人行天橋鋼箱梁制作安裝中鐵四局五公司工程機(jī)械廠二○○一年六月赤壁站旅客人行天橋鋼箱梁制作安裝施工技術(shù)研究報(bào)告一、任務(wù)的來(lái)源及研究的目的在既有線上架安鋼結(jié)構(gòu)人行天橋，如果中斷行車，勢(shì)必給國(guó)家和當(dāng)?shù)卦斐删薮蟮膿p失，也提高了工程施工成本，延長(zhǎng)了工期；如果不中斷行車，其架設(shè)難度相當(dāng)大，既要考慮不影響行車，又要考慮施工工藝和工期的要求。大型鋼結(jié)構(gòu)常用的架安方法是用一臺(tái)大型起重機(jī)或多臺(tái)起重機(jī)，而根據(jù)京廣線武蒲電化赤壁站的現(xiàn)有施工場(chǎng)地和工期要求，用起重機(jī)架安75T的人行天橋，一次到位，必須中斷行車，這顯然是不可取的。在現(xiàn)有的施工場(chǎng)地上制作鋼箱梁天橋，搭設(shè)臨時(shí)支墩，然后用75T汽車起重機(jī)起吊到臨時(shí)支墩，再將梁滑移至設(shè)計(jì)位置，因車站站臺(tái)及雨棚均已形成，而天橋支柱又未完工，因此此方法也不可取。因此應(yīng)研究采用一種適用的制作架梁方法來(lái)解決在不中斷行車的情況下架設(shè)鋼箱梁人行天橋的問(wèn)題。我公司在大江大河中多次成功地采用了拖拉方法進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁的架設(shè)施工，但這種拖拉方法能否在車流稠密的京廣線上實(shí)施，還必須研究解決如何在不侵界的情況下設(shè)臨時(shí)支墩、長(zhǎng)33m鋼箱梁在制作架設(shè)過(guò)程中如何控制其變形和上拱度及鋼箱梁能否一次制作成功等技術(shù)問(wèn)題。采用何種設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)空中拖拉，是值得探討的課題。針對(duì)以上問(wèn)題，經(jīng)我廠申報(bào)，公司科技開(kāi)發(fā)部批準(zhǔn)立項(xiàng)為科研項(xiàng)目。赤壁站旅客人行天橋鋼箱梁制安工程成功地利用了京廣線赤壁站每天下午有2小時(shí)天窗時(shí)間，解決了鋼箱梁拖拉時(shí)間問(wèn)題，分段對(duì)稱制作、適當(dāng)擴(kuò)大預(yù)留上拱度，解決了施工場(chǎng)地狹窄、鋼箱梁易變形、設(shè)計(jì)拱度難保證等施工技術(shù)難題，完成了科研合同。本課題提供評(píng)審的成果有：⑴、不中斷行車橫跨京廣線制作安裝天橋鋼箱梁施工方法的研究。⑵、鋼箱梁制作施工技術(shù)。⑶、鋼箱梁拖拉施工技術(shù)。二、工程概況赤壁站旅客人行天橋位于京廣線DK1329+000處，跨越京廣正線及站線3、6道，連通基本站臺(tái)和中間站臺(tái)，并與站房二樓相通，為旅客進(jìn)站通道。天橋縱向長(zhǎng)56.68m，主橋長(zhǎng)33m，寬4.5m，為焊接雙室箱形截面，自身梁高1.25m，其設(shè)計(jì)拱度為85mm。頂板采用δ20的鋼板，腹板和底板采用δ16的鋼板，加強(qiáng)筋采用∠90×10、∠140×12的角鋼，δ12、δ14、δ36、δ32鋼板等，所有鋼材均為Q235B，焊條采用E43系列。（附天橋、站臺(tái)、站房的平面關(guān)系圖，圖一），鋼箱梁于2000年9月27日第一次拖拉過(guò)站線6道，10月15日第二次拖拉通過(guò)正線1、2道。2000年11月10日落梁成功。主要施工方法的選擇和研究3.1、制作方案的選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)查資料，鋼箱梁制作考慮了叁種方案：第一種是在天橋設(shè)計(jì)位置處，搭高8m、寬6m、長(zhǎng)35m的施工平臺(tái)，平臺(tái)四周掛安全防護(hù)網(wǎng)，用20t汽車起重機(jī)吊運(yùn)材料上平臺(tái)，人在平臺(tái)進(jìn)行鋼箱梁制作加工。由于施工平臺(tái)過(guò)高，京廣正線車流稠密，鋼箱梁制作大部分是焊接工作，很難保證平臺(tái)底下人和列車的安全，而且耗周轉(zhuǎn)料多，工程成本提高，因此被否定。第二種是在工廠制作，再用大型運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，因運(yùn)輸過(guò)程中鋼箱梁易變形，而且難以矯正，現(xiàn)場(chǎng)安裝也很困難，故不可取。第三種是在站房與站臺(tái)之間用萬(wàn)能桿件搭設(shè)寬6m、高8m、長(zhǎng)24m的施工平臺(tái)，其軸線與竣工后天橋軸線在里程上完全重合，在預(yù)留4道位置用萬(wàn)能桿件搭接長(zhǎng)6m、寬4m、高8m的平臺(tái)。主梁長(zhǎng)達(dá)33m，而車站站房至6股道限界距離僅25m,故梁沿縱向分別按24m、9m兩次制作。在平臺(tái)北側(cè)地面平臺(tái)上，先制作24m鋼箱梁，用50T汽車起重機(jī)吊到高8m的平臺(tái)上，再采用兩臺(tái)絞磨和滑輪組機(jī)構(gòu)將鋼箱梁拖拉至4道處的臨時(shí)支墩上，在地坪上再焊接厚9m鋼箱梁，再用50t起重機(jī)吊升至空中的施工平臺(tái)上與24m梁進(jìn)行對(duì)接，由于此方案，不影響行車，完全可利用天窗時(shí)間拖拉鋼箱梁，既可提前工期，節(jié)約成本，又可保證安全，提高工程質(zhì)量，因此此方案在施工中被采用。3.2、鋼箱梁拖拉方案的研究鋼箱梁拖拉考慮了兩種方法：第一種方法是在鋼梁拖拉的前進(jìn)方向的前端焊接掛環(huán)，用來(lái)掛鋼絲繩，在站線5道位置設(shè)臨時(shí)支墩，在支墩上掛焊滑輪機(jī)構(gòu)來(lái)改變拉力方向，支墩附近用兩臺(tái)絞磨來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼箱梁拖拉，因此種方法鋼絲繩在京廣正線上空，給行車帶來(lái)不安全因素，故不適用。另一種方法是在鋼箱梁前進(jìn)方向的后端（既靠站房端）用鋼絲繩兜住鋼箱梁，在萬(wàn)能桿件支撐平臺(tái)上安裝單門(mén)和雙門(mén)滑輪來(lái)改變推力方向，在Ⅰ號(hào)站臺(tái)附近支撐平臺(tái)的雙側(cè)分別用一臺(tái)絞磨來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼箱梁拖拉，這種方法省力，而且對(duì)行車無(wú)安全威脅，因此在施工中被采用。通過(guò)實(shí)施，證明此方法切實(shí)可行，效果很好。制作過(guò)程中預(yù)留頂拱度和拖拉方案的可行性分析4.1、制作過(guò)程中預(yù)留頂拱度的可行性分析鋼箱梁在制作過(guò)程中沿梁的縱向分成兩片制作加工，現(xiàn)以單片成品梁計(jì)算鋼箱梁在自重作用下產(chǎn)生的最大撓度，鋼箱梁架設(shè)到位后可看成一簡(jiǎn)支梁。如圖：q=G/L=75.312×103×9.8/33×2=11.183×103N/mMmax=ql2/8=11.183×103×29.552=1.22×106N.mIzmin=（BH3－bh3）/12=(2.108*1.253-2.076*1.2143)/12=0.03357m4Fmax=5ql4/384EI=5*11.183*103*29.554/384*210*109*0.03357=15.75mm在鋼箱梁制作過(guò)程中預(yù)留頂拱度f(wàn)應(yīng)大于f設(shè)+fmax即f＞100.75mm?？紤]到鋼箱梁制作過(guò)程中因大量的焊接使鋼箱梁焊件熱脹冷縮，根據(jù)以往鋼材焊接脹縮情況記載資料，施工中預(yù)留拱度為設(shè)計(jì)拱度的1.8倍即153mm，以確保鋼箱梁架設(shè)竣工后頂拱度不低于85mm。4.2鋼箱梁拖拉方案的可行性分析4.2.1、鋼箱梁拖拉第一次拖拉過(guò)6道，鋼箱梁此時(shí)全長(zhǎng)24m，最大懸臂為5.6m。如下圖所示：顯然,K=G2×9.2/G1×2.8=ρ18.4×9.2/ρ5.6×2.8=10.8>1.3(ρ—鋼梁線密度),因此在第一次拖拉過(guò)程中鋼箱梁不會(huì)向6道傾覆。4.2.2、鋼箱梁第二次拖拉過(guò)京廣正線1、2道，此時(shí)鋼箱梁全長(zhǎng)33m，最大懸臂長(zhǎng)為12m，如下圖：很顯然，K=G2×10.5/G1×6=ρ21×10.5/ρ12×6=3.06>1.3(ρ—鋼梁線密度)，因此，鋼箱梁在第二次拖拉過(guò)程中不會(huì)向京廣正線傾覆，對(duì)京廣正線1、2道是安全的。主要成果赤壁站旅客人行天橋鋼箱梁作為既有線上旅客進(jìn)站通道天橋，其制安過(guò)程中因不需特大型起吊設(shè)備（如救援列車），僅利用常規(guī)20t汽車吊，無(wú)須中斷京廣線行車就可利用施工現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行架設(shè)，減少了大型起吊設(shè)備的機(jī)械費(fèi)用，充分利用預(yù)留4道可設(shè)中間臨時(shí)支墩，拖拉過(guò)程中縮短了鋼箱梁懸臂長(zhǎng)度，從而解決了跨越既有線拖拉鋼箱梁的安全問(wèn)題。1、加工機(jī)械較為簡(jiǎn)單，除半自動(dòng)切割機(jī)外，其余為現(xiàn)場(chǎng)常用施工機(jī)械。2、除了需要技能較高的板金工和電焊工、起重工外，其它如滑道鋪設(shè)，臨時(shí)支墩搭設(shè)，牽引定位都是天橋施工中常用的工藝。3、臨時(shí)的萬(wàn)能桿件搭設(shè)支墩牢固安全，在其上進(jìn)行各類作業(yè)非常方便。4、對(duì)于既有線在適用性上比中斷行車用大型起吊設(shè)備架設(shè)天橋有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，克服了其它施工方法無(wú)法實(shí)施的困難。5、我國(guó)鐵路線路在不斷延長(zhǎng)，類似車站很多，大力推廣與應(yīng)