碗扣式钢管搭设临时支墩架设96米钢桁梁施工技术

　　摘要：唐承铁路(唐山段)建明邦宽铁路立交桥采用96米单线栓焊下承式钢桁梁。本文详细的介绍了采用碗扣式钢管搭设临时支墩架设96m钢桁梁的施工方法。
　　
　　关键词：铁路桥；钢梁；桁梁；桥梁架设
　　1工程概况
　　唐承铁路(唐山段)建明邦宽铁路立交桥采用96m单线栓焊下承式钢桁梁，为单线新建地方唐承铁路线与建明邦宽公路交叉立交而设。该桥全长97.1m，跨度96m，桁高12.6m，节间长度8m，主桁中心距7m，结构形式为三角形（带竖杆）桁式的标准铁路栓焊桁梁。
　　主桁上、下杆件均为焊接H形截面，杆件宽为560mm，上弦杆高度为600mm，下弦杆高度为460mm，最大板厚36mm；腹杆除端斜杆采用箱形截面外其余均采用H形截面；竖杆截面采用H形截面，翼缘厚度24mm。节点板厚度均为20mm。桥面系、联结系（上、下平纵联）桥门架及横联等主要杆件均为“H”形截面。各单件体系构成全部为组焊件，材质为Q345qE，各连接处全部采用M22高强度螺栓连接。最重杆件7718Kg，主桁设置上拱度为跨中102.9mm。
　　2架设方案
　　设计采用膺架法进行施工。经现场踏勘，该桥是铁路与既有邦宽公路立交而设，该公路为省级公路，交通繁忙；同时桥址位于当地建明镇内，人口密集，来往人员车辆不断。故保证交通通畅，确保过往车辆及行人安全是选择架设方案的关键。采用军用墩在桥墩两侧搭设临时支墩，上设军用梁拼成膺架进行拼装架设，因行车净高不够，故不能采用。采用万能杆件在每个钢梁节点处设置临时支墩架设又会因每孔行车净宽不够而中断交通，故也行不通。通过方案比选决定采用碗口式钢管支架搭设临时支墩进行架设。
　　3施工方法
　　整体施工流程见图一。
　　3.1施工准备
　　⑴场地准备
　　在拼装钢桁梁前，需整平场地，同时在施工场地范围内搭设彩钢板围护，以避免外部干扰和便于钢桁梁杆件看管。
　　⑵地基处理
　　在搭设支架处设置40cm厚混凝土基础，基础尺寸要求每侧大于支架外侧50cm。根据梁底标高和支架结构确定基础底部标高用以测量控制。基础开挖后，将地基夯实两遍，浇筑础混凝土，标号C20。
　　⑶测量放线
　　基础施工完毕后，在基础上测设桥梁中心线和支架边线。
　　⑷支架搭设
　　临时支墩采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管支架搭设，
　　支墩底部设40cm厚混凝土基础，顶部设置15×20cm
　　方木，方木上放置240×240cm复合机构钢垫板，再在
　　上面设置400工字钢，用以支撑钢桁梁节点处。单个
　　节点支墩竖杆纵横间距采用0.3m，横杆间距采用0.6
　　m，支架尺寸为（8×0.3）×（8×0.3）m，构造图见
　　图二。人行走道和支架间施工平台竖杆纵横间距采用
　　1.2m，横杆间距采用1.2m。
　　⑸支架检算
　　立杆的轴心压力
　　①支架结构自重产生的轴心压力
　　由表查得每米支架产生的轴心力标准值gk=0.134KN/m,则5m支架结构自重产生轴心压力值NGK=H×gk=5*0.134=0.67KN
　　②支架上部荷载产生的轴心压力
　　每个支架上部工字钢台面，钢板支撑面。一个节间钢梁1/2重量。施工荷载共计NQK1=206KN
　　每处支点下部立杆数量为9×9=81根，每根立杆承受荷载NQK=206/81=2.54KN
　　③立杆段轴心压力
　　N=NGK×1.2/K1+NQK=0.67×1.2/0.95+2.54=3.35KN
　　④稳定性计算
　　钢管立杆采用Φ48×3.5，截面回转半径i=1.58cm，截面积A=4.89cm2.
　　查表得轴心受压杆件稳定系数φ=0.225
　　立杆段轴向力N=3.35KN
　　G=N/φA=3350/0.225×489=30.4N/㎜2
　　f=205N/㎜2，可见G<f，立杆整体安全。
　　3.2钢梁架设
　　⑴支座安装
　　①钢梁定位
　　测定支座位置：在钢梁拼装前，根据钢梁制造时的标准温度（该温度梁跨实长与设计跨长相等）；钢梁出厂时的实际制造误差，上留预拱度等，经过研究精确测定支座里程及位置。
　　②支座安装
　　墩台顶面的准备工作：为使支座与墩顶密贴接触，也可将支承垫石顶面凿平至低于设计高程20～40mm，以便铺设砂浆调整高低，同时应复测墩顶上预留的锚栓孔位置，修凿整理后完全符合设计要求。
　　灌筑砂浆垫层：在支座底面与支承垫石间铺垫一层水泥砂浆，一般铺垫厚度为20～40mm左右，砂浆标号根据设计文件确定，如文件未作规定时，可选用400号或500号，因其它原因垫层厚度超过40mm时，应在垫层中设置钢筋网。
　　支座安装容许误差：固定支座与活动支座的上、下摆既要密贴接触，以要使上摆能自由地绕下摆转动，上摆槽形与下摆弧形部分顺桥方向的前后空隙要相等，容许误差为1mm。
　　活动支座的辊轴与下摆及底板之间要密贴，缝隙不得大于0.2mm，辊轴应与桥梁中线相垂直，各辊轴彼此间的间距误差不得大于1mm。
　　⑵杆件预拼
　　①主桁弦杆节点预拼
　　将大节点板预拼在弦杆上，在打入少量冲钉后，节点板的悬空部分用枕木垛或钢制马凳支托，保证安全，防止产生错孔现象。
　　下弦节点板可成对地预拼在下弦节点上，上弦节点板为便于桥上安装起见，可将其中的一地块附在弦杆上，一块附在竖杆上。
　　预栓合的范围是在不妨碍桥上正式拼装的原则下争取多栓，但在大节点板与弦杆预栓合时，为使以后在插入弦杆时还略有游动余地，宜从弦杆末端算起，空出四排钉孔不预栓合，只装一部分螺栓和冲钉。
　　弦杆预拼时对拱度图中的伸节点和缩节点应作调拱处理。
　　②竖杆预拼
　　三角式桁架竖杆与上弦相联结的小节点可预拼一块节点板，其它一块不预拼，腹板上端可钻Φ32mm的孔一个（边距60mm）以便起吊。
　　③纵横梁预拼
　　组拼完的两片纵梁间距尺寸的容许误差为±1mm，平面对角线的容许误差为±2mm。鱼形板宜装在架梁前进方向的后端。横梁上一般只预装拼联结角钢，为便于安装时测量钢梁中线位置，应在横梁正中打样冲眼。
　　④主桁上下平纵联预拼
　　上平纵联斜杆与中间的联结板应尽量预拼成一个单元，其两根短杆宜只联一个螺栓以便装运，安装时再拨成交叉形并上足钉栓一次吊装，两端的节点板可根据情况预拼在上弦杆上。
　　先装下平纵联后装纵梁的节间，下平纵联可同样按上述方法预拼，对先装纵梁后装下平纵联的节间，可分件安装。
　　平纵联的两根短杆也可用扁担连成整件吊装。
　　⑤磨光顶紧节点预拼
　　为保持丙杆件互相垂直面的光滑平直，组拼时必须按工厂的编号对号入座，不得调换、调边或翻身。
　　⑶杆件吊装
　　预拼好的杆件提升采用50t汽车吊抬升至桥上。
　　①捆吊
　　拴捆前校对杆件是否符合拼装顺序，同时检查接头处有无泥垢冰块等杂物，连接板是否已经上好，和有无防碍安装的螺栓存在，以免返工。
　　栓捆时必须注意杆件上标示的重量及重心位置，杆件宜用专用吊具起吊，使弦杆、纵横梁等尽可能保持水平，竖杆保持垂直，斜杆保持40～50度的倾斜度，拼装用脚手架应事先挂于节点板或其近傍，随杆件一同起吊。
　　起吊前严格核实杆件重量是否在相应吊距的额定起重量以内，经试吊无意外再提升。
　　为减少吊机转臂，起臂次数，加快拼装进度，对于重量很小的联结系杆件，小立杆等宜采取长短千斤，多根杆件成串起吊，逐个安装，也可将两组纵梁迭合一起，用长短千斤绳一次起吊。
　　②对孔
　　杆件起吊就位后对孔时应在钉孔基本重合的瞬间微微起落吊钩使杆件转动对合其它孔眼，弦杆先对近端孔眼，竖杆先对下端的孔眼，斜杆宜先成较陡状态，待下端对合后再徐徐降低吊钩对合上端，对合弦杆时可用扁铲式小撬棍引导，用牵引器或练滑车拉入节点板空间内。
　　冲钉只能用小锤轻敲入钉孔内，禁止用强迫过孔的方法对孔，以免孔边变形，对孔困难时应查明原因，用链滑车或千斤顶牵引或顶移，以至以抬高杆件或钢梁的某一部分使孔眼对合。
　　③穿钉栓
　　对好孔眼后应先在钉栓群四周打入四个定位冲钉，随即安装4～6个安装螺栓，确认板缝间未留有任何杂物时，即拧紧螺栓同时安装其余钉孔的冲钉和螺栓。
　　钉栓必须按“钉栓布置图”安装，最好事先在节点板上用油漆做出明显标志以免装错。
　　④调整平、立面位置和拱度
　　拼装工作开始后须随时观测钢梁平、立面位置，并及时进行调整。
　　调整拱度有以下方式：
　　竖向分层拼装一般分两次调整，底盘拼完后用小千斤顶按设计拱度酌加一定沉落量调整一次，钢梁全部拼完后再用较大千斤顶调整一次，若遇某一节点多次难于调至设计拱度时，可将前后节点拼装螺栓略为拧松后再顶，拱度调整后尚有可能发生变化，在终拧前须再度复测纠正。
　　⑤紧螺栓
　　栓焊梁主桁节点螺栓终拧前，需将冲钉全部换为螺栓并达到初拧程度，对有应力状态下组拼的钢梁，冲钉同时拆卸的数量要检算出初拧产生的摩擦力能否承担拼装时的安装应力来决定，任一杆件均不宜超过栓合孔眼总数的20%。
　　⑷检验试验
　　①螺栓的检验
　　螺栓发到工地后，应从各批螺栓抽样检验，其项目有：用垂直穬度检查器检查头部支承面对螺栓中心线及螺母支承面对中心线的不垂直度，用螺栓弯曲度检查器检查栓杆的弯曲度，用螺纹环规检查螺杆螺母的配套情况，并检查螺杆螺杆的粗糙度，垫圈的平整和表面光洁度，以及有无裂纹和其它疵病等。
　　②摩擦系数试验
　　为了验证架梁前的板面摩擦系数值是满足设计要求可用工厂试件，试件每端可按2栓、3栓、4栓设计见图三。如复查的摩擦系数小于要求，须在工地对栓合面重新进行处理。
　　
　　图三摩擦系数试件样式
　　③栓合工具及其标定
　　扳手的标定是保证栓合质量重要手段之一，用扭矩控制轴力的扳手，其显示的扭矩因种种原因，与实际扭矩有出入，因此一般在每天开始作业前和作业结束后进行两次检定，必要时还应根据使用情况增加检定次数。
　　标定扳手方法有直接挂重法，测扭轴标定法和等强度梁标定法三种。
　　⑸高强螺栓施拧
　　①栓合方法〔高强度螺栓的施工流程见图四〕
　　②高强度螺栓施拧后的检查验收
　　高强度螺栓终拧完毕后，须设专人进行检查验收，当天拧完的螺栓应当天检查完毕，并做好施工记录，检查记录上应附有节点图注明螺栓位置及实测扭矩，它是钢梁拼装质量的依据之一，以后作为正式技术资料移交。
　　有关检查验收的一些规定，主桁节点及纵横梁连接每一螺栓群检查的数量为其总数的5%，每个主桁节点不得少于5个。每个节点抽验的螺栓，不合格者不得超过抽查总数的20%，超过此值时应继续抽查其它螺栓直至累计总数有80%的合格率为止，对欠拧者应补拧，对超拧者应更换，注意长螺栓易欠拧，短螺栓易超拧。检查用的示功扳手每班至少校正一次，误差不得大于5%。
　　4结语
　　采用碗口式钢管支架架设钢桁梁，租赁成本大幅减低，比采用万能杆件或军用墩拼装膺架，租赁费用节约约30万元，经济效益明显；另外该方法不需要大型辅助设备，临时支墩结构简单、架设速度快、施工安全、能够保证架设质量；钢梁架设过程中公路运营不断交，不危及公路通车安全。
　　本方法主要适用墩位不高、地形平坦、无水的钢桁梁架设施工。
　　
　　参考文献:
　　[1]中华人民共和国铁道部TB10002.1-2005《铁路桥梁钢结构设计规范》2005
　　[2]中华人民共和国铁道部TB10212-98《铁路桥梁制造规范》1998
　　[3]杜永昌高速与客运专线铁路施工手册2006
　　[4]JGJ166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》

《碗扣式钢管搭设临时支墩架设96米钢桁梁施工技术》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 碗扣式钢管搭设临时支墩架设96米钢桁梁施工技术

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-16520