九江长江大桥正桥钢梁安装吊索架指导性工艺设计.docx
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九江长江大桥正桥钢梁安装吊索架指导性工艺设计
九江长江大桥正桥钢梁安装吊索架指导性工艺设计
1、吊索架在钢梁上弦走行应力分析
2、塔吊
2.1TN12型塔吊
2.2F0/23B型塔吊
2.3两种塔吊比较
3、吊索架组拼要求
4、YCD一200型液压拉伸机
5、吊索
6、垫座
6.1垫座安装
6.2垫座铸钢块
6.3在垫座上的起顶作业
7、走道
8、防止吊索颤振措施
9、锚箱小车
10、锚箱内桁车
11、测索调索
本文件使用说明
本文件为《吊索架设计说明书》在工艺设计方面的补充和细化,凡说明书未涉及的或与本文件有别的内容以本文件为准。
本文件中举例的数据系以设计规划的预想条件为前提,在桥处编制实施性施工组织文件时可作原则性的借鉴。
1、吊索架在钢梁上弦走行应力分析
应力分析的前提如下:
⑴钢梁伸臂117m时吊索架开始走行;
⑵吊索架走行时计算风力[1]20kg/m2。
(3)计算杆力有5项,钢梁安装轴力N,吊索架所生轴力N′,风力所生轴力N″,吊索架所生杆件局部挠曲M,钢梁次应力M′。
其中,M的计算,假定吊索架轮重为均布荷载q,上弦杆长度L(9m)中部正挠矩+M为0.1ql2;M′,只有其在L/2处存在正挠矩时才计算。
计算图式举例如图1.1所示。
图1.1吊索架走行计算图式
注[1]此仅为作应力分析之用的计算风力值,并非吊索架走行时的容许风力,吊索架的走行应选择无风或微风天气进行。
⑷吊索架走行综合应力
表1.1吊索架走行综合应力(kg/cm2)表
钢梁
安装
控制杆件
由N所生应力σN
由N′所生应力
σN′
由N″所生应力
σN″
由M所生应力
σM
由M′所生应力
σM′
综合应力
∑σ
第2孔
伸臂117m
A15~A17
2074
-200
23
757
杆件中部无+M′
2654
A17~A19
1776
44
25
622
″
2467
第3孔
伸臂117m
A21′~A19′
2290
-200
23
757
″
2870
A19′~A17′
1810
43
25
622
″
2500
第4孔
伸臂117m
A3′~A1′
2165
-200
23
757
″
2745
A1′~A0′
2123
43
25
697
″
2883
第5孔
伸臂117m
A15~A17
2208
-200
23
757
″
2788
A17~A19
1627
43
25
622
″
2317
第6孔
伸臂117m
A21′~A19′
2242
-200
23
757
″
2822
A19′~A17′
1680
43
25
622
″
2370
第7孔
伸臂117m
A3′~A1′
1961
-200
23
757
″
2541
A1′~A0′
2001
43
25
697
″
2766
附注:
N一安装,N′一吊索架轴力,N″一风力,M一轮压挠矩,M″一节点次应力。
⑸小结
1吊索架在钢梁上弦杆走行产生的综合应力在3000kg/cm2以下,留有裕度。
2在综合应力中,钢梁安装轴力σN占主导,为70~80%;吊索架轮重在上弦杆中引起局部挠曲应力,σM占25~30%,因此严格控制钢梁伸臂孔上的安装荷载是十分必要的。
2、塔吊
2.1TN112型塔吊
北岸吊索架组拼用TN112型塔吊如图2.1所示。
本塔吊为西德产品,按西德标准“DIN150一H1/B3”进行吊装作业。
本塔吊的有关性能及要求如下:
轨距(中至中)……………………..6.5m
轮距……………………………………7.1m
走道钢轨……………………………….P43
起重臂铰点高度……………………….52m
铰点距迥转中心……………………….4.5m
采用起重臂长度……………………….L=22m
中心压载……………………………….
配重(混凝土块)……………………..中部6块×1.8t/块=10.8t
两侧12块×/侧×1.17t/块×2侧=
28.08t配重共计38.88t
最小配重(塔高降至△16m,仅保留司机室塔节):
中部6块混凝土块
力矩限制器……………………………..155t.m
走道铺设要求:
塔吊工作时………………………纵横两向均不准有斜坡
轨距误差………………………….6500±6(mm)
轨距高低差……………………….<3mm
轨距保持杆……………………….每隔6~8根轨枕设置
走道尽端保护…………………….两端均应设置活动缓冲器及止轮器
塔吊自重…………………………..92.5t(包括配重38.9t)
TN112型塔吊为变幅式起重臂,最小伸幅11.9m时起重量11.20t;最大伸幅25.50m时起重量5.30t。
在北岸钢梁安装中,TN112塔吊在拼完吊索架后宜降低塔高至铰点△16m,(最小塔高)如图2.2所示,以便随着安装钢梁的延伸而前移。
因为架完一孔钢梁后,随即要安装公路桥面板,要求塔吊让出位置。
塔高为铰点△16m的TN112塔吊跟随吊索架之后,仍可利用于施工作业。
2.2.F0/23B型塔吊
南岸吊索架组拼用F0/23B型塔吊如图2.3所示。
本塔吊为南斯拉夫产生(现有国产,四川建筑机械厂)采用行走式,起升高度61.6m,臂架长度31.7m,其有关性能及要求如下:
轨距(中至中)………………….6.0m
轮距………………….…………6.0m
走道钢轨…………….…………P43
起升高度……………….………61.6m
采用臂架长度………….………31.7m
中心压载……………….………有
力矩限制……………….………145t.m
走道铺设要求:
塔吊工作时……………………..纵横两向均不准有斜坡
轨距误差………………………..6000±6mm
轨顶高低差……………………..<3mm
轨距保持杆………………………每隔6~8根轨枕设置
走道尽端保护…………………….两端均应设置活动缓冲器及止轮器
塔吊自重………………………….不包括中心压载69t
中心压载116.6t
塔吊总重共计185.6t
F0/23B型塔吊为固定式起重臂架,采用4倍率起重小车,最小吊距14.5m时起重量10t;最大吊距30m时起重量4.4t。
2.3两种塔吊比较
⑴TN112型塔吊的旋转平面在底部,配重38.9t设在转盘尾部。
这样,塔身回转时配重随着回转,配重的作用保持不变。
⑵F0/23B型塔吊的旋转平面在底部,只有起重臂架回转相应设置配重;塔身不回转,压载固定在底架上,其重量达116.6t。
⑶由于上述这两种塔吊不同的机构设计,可以推断,TN112型塔吊的旋转机构是重负荷的,而F0/23B型塔吊的则相对负荷较轻;前者旋转时可能晃动较大,对司机影响较大,后者旋转时晃动相对较小,对司机影响也较小。
⑷TN112型塔吊为变幅起重臂,司机需要照顾回转、变幅和起重三个动作;F0/23B型塔吊为固定式起重臂架,有起重小车在臂架轨道上行驶,司机只需照顾回转和起重两个动作。
⑸TN112型塔吊最大塔高为52m,因其为整个塔身旋转,无法与建筑物附着,塔高不能再增大;而F0/23B型塔吊只是起重臂架部分单独旋转,塔身固定不动,可以附着建筑物上,因此塔高最大可至203.8m。
⑹在工作状态下的抗倾复稳定安全系数,TN112型塔吊K=2,F0/23B型塔吊K=2.8。
3、吊索架组拼要求
吊索架组拼完成后的尺寸要求如下:
轨距(中至中)……………………….12500±10(mm)
轨顶高低差(横向)…………………<.4mm
吊索架横向宽度(中轴线)…………..12500±10(mm)
吊索架高度误差………………………..±50mm
吊索架垂直度…………………………90°±5′
走道铺设要求:
吊索架走行时…………………………..平坡或小于5‰的纵向上坡
吊索架工作时…………………………平坡
轨距保持杆……………………………每隔6~8根轨枕设置
走道尽端保护……………………………两端均应设置活动缓冲器及止轮器
4、YCD一200型液压拉伸机
在内、外索的张拉作业中均采用此型拉伸机,对内索,作为牵引引伸杆的张拉作业;对外索,既作为牵引引伸杆的张拉之用,又接着进行外索的初张拉。
在整个双层吊索架的张拉作业中统一采用此一种型号的拉伸机。
在牵引引伸杆的张拉作业中,最大张拉力预计为50~60t,在挂索力约5t的基础上可按10~15t的增量递增。
每个下锚箱中对称设置2台拉伸机,前、后方吊索两桁各2个锚箱中4台拉伸机并联于同一油泵,张拉作业要求同步,平衡、对称进行。
不同步的索力差,在牵引引伸杆的作业中不大于2t,在初张拉作业中不大于4t,两者均不得大于同组索力的5%。
YCD一200拉伸机的张拉行程为180mm,因此在引伸杆上布置中间接头间距应小于180mm。
穿心孔直径160mm。
引伸杆的设计容许张拉力为150t,以适应外索完成初张拉时的需要。
YCD一200拉伸机主要性能如下:
公称张拉力………………………..200t
张拉缸液压面积…………………..440cm2
最大张拉油压……………………500kg/cm2
张拉行程…………………………..180+5mm
穿心孔直径………………………..160mm
外型尺寸(直径×长度)………..∮390×575mm
自重(不包括撑脚)………………250kg
为配合锚具LZM169一∮5的使用,YCD一200拉伸机需新制撑脚。
其开档尺寸加大至310mm,高度550mm。
YCD一200拉伸机在内索下锚箱中的作业布置如图4.1所示,其引伸杆上的接头布置如图4.2所示。
YCD一200拉伸机在外索下锚箱中的作业布置如图4.3所示,其引伸杆上的接头布置如图4.4所示。
[1]因引伸杆兼作张拉杆用,为配合拉伸机穿心孔直径,此段中间接头(N4)作导向用,间距不大于行程180mm。
[1]参见图4.2。
YCD一200拉伸机在内、外索张拉作业中所需备品如表4.1所示。
表4.1YCD一200拉伸机在锚箱中张拉备品表
序号
品名
规格
单位
数量
说明
1
YCD一200型液压拉伸机
台
8
不包括原配套撑脚
2
新制撑脚
开挡310,高550
个
8
与YCD一200拉伸机配套使用
3
新制锚具接头(N6)
T180×8,H=130
个
24
与LZM169一∮5锚具端头张
拉内螺纹匹配。
内外索倒用
4
短丝杠(N1)
t=600,T85×10
根
24
5
中丝杠(N2)
t=900,T85×10
根
8
内、外索倒用
6
过渡接头(N3)
个
24
内、外索倒用
7
中间接头(N4)
∮158
个
112
在丝杠上设置间距<180mm,
内、外索倒用
8
联接器(N5)
个
8
内、外索倒用
9
长线杠(N7)
L=1050,T85×10
根
16
附注:
⑴在张拉作业中,拉伸机拉杆螺母不能同时跨N4、N5两配件受力,只能在其中一件上且上满丝扣才能受力。
⑵对各接头无应上满丝扣才能作业。
5、吊索
内吊索N1制造长度L=83770mm,设计温度+20℃,使用于第2、3、5、6等各孔梁的安装(要经过温度校正,并复测长度)。
内索下锚箱加长拉板T7023,用以代替内索下锚箱原有拉板T7001在第4、7、9等各孔梁的安装中使用。
外吊索N2,制造长度L=101260mm,设计温度+20℃,使用于第7、9两孔梁的安装(要经过温度校正,并复测长度)。
吊索的装配原则:
⑴以第2孔为例,内索上锚箱的装配如图5.1所示,原则上在使用上不再调整。
⑵内索下锚箱的装配如图5.2所示,确定锚头在导管中的位置及引伸杆长度(内索按预紧力50t伸长400mm考虑)。
⑶根据⑴⑵两项尺寸,计算实需索长L′=83610mm(应实测上下铰点座标值后计算)与制造索长相比富余160mm,有利于挂索作业,如图5.3所示。
⑷内吊索在各孔钢梁中装配数据如表5.1所示。
表5.1内索N1索长检验
序号
钢梁孔号
“燕子板节点号
索号
Y0
(mm)
X0
(mm)
S
(mm)
A′
(mm)
az
(mm)
L′=S
-a-a2
(mm)
挂索前预留长度△L(mm)
说明
1
第1
2孔
A9
A27
内索N1
49100
75955
90860
3270
3980
83610
160
N1制造索长L=83,770mm下同
2
第2
3孔
A27
A9′
内索N1
49100
75955
90860
3270
3980
83610
160
3
第3
4孔
A9′
A9
N1+
加长反
49100
77.055
77.055
91780
91780
3270
3270
4,880
4,880
83,630
83,630
140
140
4
第4
5孔
A9
A27
内索N1
49100
75955
90860
3270
3980
83160
160
5
第5
6孔
A27
A9′
内索N1
49100
75955
90860
3270
3980
83160
160
6
第6
7孔
A′9
A9
N1+
加长板
49100
77055
91780
3270
4880
83630
140
⑸以第7孔为例,外索上锚箱的装配如图5.4所示。
⑹外索下锚箱的装配如图5.5所示,确定锚头在导管中的位置及引伸杆长度。
(外索按预紧力50t伸长830考虑)
⑺根据⑸⑹两项尺寸,计算实需索长L′=101110mm,与制造索长相比富余150mm,有利于挂索作业,如图5.6所示。
⑻吊索在装配前应分别对内索(N1)和外索(N2)标定其张拉振动频率,以便采用振动频率计测定吊索张拉后的索力。
6、垫座
垫座分甲、乙两型。
乙型用于单竖杆墩顶处,如#1、#2、#4、#5墩;甲型用于双竖杆墩顶处,如#3、#6、#9墩。
除#6墩顶上的甲型垫座须承受双层吊索架反力荷载处,其余均只承受单层吊索架的反力。
为减轻甲型垫座在#6墩双层吊索架作业下的反力荷载,在对吊索架起顶时可使之与走行机构脱钩,(此时为北岸最后一次使用吊索架,用后即拆除)减重约66吨。
在吊索架作业时不得使垫座及铸钢块上沾油、沾水,应保持干燥环境。
6.1垫座安装
乙型垫座在钢梁上弦相干节点板上组装后的立面布置如图6.1所示。
垫座的安装须在吊索架走过该节点后才可进行,因此在垫座的长度范围内(约4.7m)吊索架走道应设置短轨,待吊索架走过后拆除短轨安装垫座。
垫座分上下两层。
上垫座为吊索架最终的作业平台;下垫座为对吊索架进行初张拉时千斤顶作业平台。
两者不同时使用,但可互为保险。
上层垫座顶面与吊索架支承认座底板之间的初始净空高度为330mm(乙型)和300mm(甲型)。
为使垫座上的底层铸钢块受力均匀,宜在垫座顶面衬垫厚20mm或以上的整块钢板,并在此钢垫板的上下各衬垫一层石棉板(厚1~3mm)以增大摩阻力。
上层垫座顶面的铸钢块平面布置如图6.2所示。
支承座与铸钢块之间应衬以粗砂纸和石棉垫(3~5mm),以增大摩阻力。
下层垫座两侧各设置两台YQ一500型液压千斤顶。
下层垫座顶面与上层的相同,宜衬垫厚20mm或以上的整块钢板,钢垫板上下各衬垫一层石棉板。
下层垫座顶面的铸钢块平面布置如图6.3所示。
甲型垫座支承在两联钢梁结合处的各自的端竖杆节点板上。
该处系由两块节点板外加一块拼接板共计三块板组合而成。
为使这三块组合板的顶面平整,钢梁设计中特别说明要求工厂予以组合后磨平。
但在钢梁安装过程中实际难于达到。
为使甲型垫座与钢梁节点板顶面密贴,应事先测量节点板顶面的平整度,必要时采用薄铅板(0.5~1mm)抄平垫实后才安装甲型垫座。
甲型垫座其它方面的要求同乙型,不再重述。
甲型垫座在钢梁上弦杆节点板上组装后的立面布置如图6.4所示。
6.2
垫座铸钢块
吊索架垫座上建议采用的铸钢块共4种,如图6.5所示。
数量表如表6.1。
6.3在垫座上的起顶作业
每座吊索架共计8台500吨液压千斤顶,在起顶作业时要求用同一台油泵供油,8台千斤顶并联同步起顶作业。
表6.1铸钢块数量(每座吊索架)
编号
数量
重量(kg)
总重(kg)
N1
18
2355
4239
N2
10
1130
1130
N3
20
565
1130
N4
10
942
942
∑
7441
7、走道
有两种走道:
一是吊索架走道,设置在钢梁上弦杆,走道轴线与钢梁主桁轴线重合,轨距12500mm;二是塔吊走道,设置在公路纵梁上,轨距分别为6300mm(北岸TN112型塔吊)和6000mm(南岸F0/23B塔吊)。
走道均采用43公斤级钢轨。
由于轮压大,吊索架轮压25t,塔吊轮压22.5t,因此要求严格检验钢轨质量。
轨枕建议采用型钢组合,吊索架走道轨枕为2-[20b,间距500mm;塔吊走道轨枕为2一[32b,间距500mm。
轨枕布置参见图7.1和7.2。
8、防止吊索颤振措施
在吊索的安装过程中,可在吊索长度的中部采用夹板将相邻各索联结起来,以防止吊索在风频作用可能发生的颤振现象,如图8.1所示。
9、
锚箱小车
在吊索架前后各设锚箱小车1台,以便吊索架走行时承托其下锚箱之用,如图9.1所示。
锚箱小车轨距12500mm,与吊索架的相同,并在吊索架的走道上走行。
承托下锚箱的是一个可以旋转的托盘。
当锚箱小车在走行时托盘是水平的;当小车抵达前方“燕子板”并准备使下锚箱就位时托盘就可旋转至需要位置。
锚箱小车上设2台5t快速卷扬机作为走行牵引之用。
下锚箱就位时另用设在钢梁上的2台7.5t卷扬机牵引。
10、锚箱内桁车
在下锚箱中用YCD一200拉伸机对吊索进行张拉作业时采用专门设计的“锚箱桁车”(图10.1)来操纵拉伸机的运作,移位和上下前后距离调整等。
锚箱桁车由大车和挂重小车组成:
前者可将拉伸机带至所需位置,为大行程运作;后者可将拉伸机与锚具准确接合,为小行程运作。
每个下锚箱中同时设置2台拉伸机,进行平衡对称张拉作业,因此也须配设2台锚箱桁车操纵拉伸机。
全吊索架要配8台锚箱桁车。
锚箱桁车中的机械传动部分;车轮和丝杠,为人力操作,由1人出力15~20公斤即可。
桁车轨道伸出锚箱以外,使桁车和拉伸机便于装卸。
11、测索调索
采用桥研所研制的“液压式长效测力仪”进行测索及调索。
进行测索调索时的锚具装配关系如图11.1所示。
吊索最大索力不超过200t,采用CXC一200测力仪。
由于在锚下采用了厚100mm的弧形垫圈,因此在使用测力仪时应先垫以总厚100mm的垫片(图11.1(b),以免额外加大侧力仪的撑脚高度。
测力仪的调索范围可在20mm行程以内。
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