Навесные способы сборки стальных пролетных строений

Навесная сборка и ее разновидности - полунавесная и уравновешенно-навесная во многих случаях являются наиболее рациональными способами монтажа стальных пролетных строений. Они независимы от гидрогеологических условий мостового перехода, судоходства, ледохода, высоты опор и времени года, требуют минимальных затрат на специальные вспомогательные сооружения и устройства. Указанные способы сборки стальных пролетных строений применяют как для решетчатых балочных и арочных пролетных строений, так и для сплошностенчатых коробчатых балочных конструкций.

Сущность навесной сборки состоит в том, что собираемая часть пролетного строения в процессе сборки образует консоль. Если при этом консоль пролетного строения некоторыми узлами в пролете моста опирается на временные опоры - такую сборку называют полунавесной (рисунок 4.22), а при отсутствии опирания собираемого пролетного строения на подмости или временные опоры имеет место навесная сборка.

Принятый способ сборки пролетного строения должен обеспечивать устойчивость и неизменяемость смонтированной части сооружения, устойчивость и прочность всех элементов конструкции при действии монтажных нагрузок, а также безопасность ведения работ.

Несущая способность и деформации элементов собираемых пролетных строений на всех стадиях монтажа должны быть проверены расчетом в соответствии с требованиями нормативных документов.

1 - анкер; 2 - временные промежуточные опоры; 3 - деррик-кран; 4 - собираемое пролетное строение; 5 - тележка для подачи монтажных элементов; 6 – монтажный элемент

Рисунок 4.22 - Схема полунавесной сборки пролетного строения с решетчатыми главными фермами

Полунавесная сборка находит применение при монтаже пролетных строений, не допускающих по конструкции навесную сборку, а также на строительстве моста с одним пролетным строением, для сборки первого (анкерного) пролетного строения и в других случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании.

В зависимости от конструкции монтируемого пролетного строения, местных условий и общей организации строительства моста при полунавесной сборке пролетных строений первые 2…4 панели собирают на сплошных подмостях или с закреплением монтируемого пролетного строения за ранее собранное пролетное строение в соседнем пролете или на насыпи подхода к мосту (рисунок 4.23).

Длину подмостей определяют из условия устойчивости против опрокидывания собираемого пролетного строения. Присоединение элементов монтируемого пролетного строения к ранее собранному осуществляют при помощи специальных соединительных элементов (рисунок 4.24), рассчитанных на усилия, возникающие в них от монтажных нагрузок - веса консоли пролетного строения, монтажного крана и другого оборудования, а также от ветровой нагрузки, действующей на собираемое пролетное строение и монтажный кран.

На сплошных подмостях первые панели монтируют пневмоколесными или железнодорожными стреловыми кранами, перемещающимися по проезжей части предыдущего и собираемого пролетных строений.

а – сборка с применением сборочных подмостей; б – сборка с противовесом; в – сборка с закреплением за пролетное строение в смежном пролете; 1 - сборочные подмости; 2 - противовес; 3 - соединительные элементы

Рисунок 4.23 - Способы полунавесной сборки стальных пролетных строений

1 - пояса соединяемых пролетных строений; 2 - стойки соединительных конструкций; 3 - стыковые горизонтальные и вертикальные соединительные накладки; 4 - соединительные элементы верхних поясов; 5 - верхние и нижние поперечные балки; 6 –диафрагмы; 7 - временные соединительные элементы из пучков высокопрочной проволоки. Размеры в метрах

Рисунок 4.24 - Конструкция соединения пролетных строений разной высоты при монтаже навесными способами

Навесную сборку выполнят при помощи деррик-кранов. Для этого созданы жестконогие деррик-краны грузоподъемностью от 8 до 63 тс, а также двухконсольные краны МАС грузоподъемностью 5 и 16 тс. Деррик-кран для сборки консоли монтируют на верхних поясах собранной на подмостях части пролетного строения. В процессе работы он перемещается по специально уложенному рельсовому пути.

В комплекс работ при полунавесной сборке стального пролетного строения входят: укрупнительная сборка монтажных элементов, выполняемая на складе металлоконструкций; подача элементов под сборочный кран; присоединение элементов к собранной части конструкции с оформлением монтажных соединений и опиранием отдельными узлами ферм на временные промежуточные опоры; выборка прогиба консоли и установка пролетного строения на опорные части.

Элементы под сборочный кран обычно подают на тележках по собранной части пролетного строения. Возможна также подача элементов под сборку по воде на плашкоутах, транспортируемых катерами.

Главные фермы пролетных строений собирают, последовательно образуя геометрически неизменяемые секции (треугольники), присоединенные одной стороной к ранее собранной части. В пределах каждой панели элементы устанавливают снизу вверх с таким расчетом, чтобы ранее установленные не мешали постановке последующих. При сборке панели ферм с нисходящими раскосами (рисунок 4.25) в первую очередь устанавливают нижние пояса и диагонали нижних продольных связей, установка которых позднее будет затруднительна. После этого устанавливают нисходящие раскосы, обеспечивая замыкание треугольников. Вертикальную подтяжку элементов при замыкании треугольников и точном наведении отверстий в стыках допускается осуществлять сборочным краном при обеспечении контроля над величиной прикладываемого усилия. Затем устанавливают элементы проезжей части и наращивают путь для подачи элементов в собираемую панель. После прикрепления поперечной балки устанавливают стойки и верхние пояса. Сборка панели завершается установкой верхних горизонтальных и поперечных связей.

Для панели с восходящими раскосами порядок сборки несколько осложняется в связи с тем, что треугольники замыкаются только после установки верхних поясов, т.е. на заключительном этапе сборки. Сначала устанавливают нижние пояса и нижние горизонтальные связи. Затем монтируют продольные балки и наращивают пути подачи металла. Далее возможна сборка по двум вариантам. По первому варианту устанавливают поперечную балку, подвески и раскосы, после чего замыкают треугольники, устанавливая верхние пояса, а затем монтируют верхние связи. Недостаток этого варианта сборки заключается в том, что нижний пояс, работающий как консоль, заметно прогибается под действием нагрузок, приходится применять вертикальную подтяжку нижнего пояса. По второму варианту после установки нижних поясов и продольных связей устанавливают раскосы и верхние пояса с замыканием треугольника, а затем присоединяют поперечную балку и подвески, последние закрепляют в верхнем узле. Недостаток - трудно завести подвески между фасонками верхнего узла.

1-7 - очередность установки элементов в панелях с нисходящими раскосами; 1¢-7¢ - то же, с восходящими раскосами

Рисунок 4.25 - Последовательность сборки панелей пролетного строения деррик-краном

Закрепление установленных элементов в соединениях выполняют затянутыми до 50…90 % расчетного усилия высокопрочными болтами с одновременной постановкой в отверстия стальных пробок в количестве, необходимом для обеспечения проектного положения элементов стыка и точного совпадения отверстий. После окончания проверки проектного положения конструкции или ее части производят дотяжку высокопрочных болтов до расчетного усилия, удаляют пробки, а освободившиеся отверстия заполняют болтами. Отставание панели с полностью оформленными узлами от собираемой не должно превышать трех панелей, считая собираемую.

Деррик-кран с одной стоянки устанавливает элементы следующей панели в полном объеме. Перемещение монтажного крана на очередную панель допускается только после образования геометрически-неизменяемой системы собранной части с устройством проектных соединений элементов.

В монтируемой панели рештования, как правило, отсутствуют, сборку ведут монтажники-верхолазы. Страховка монтажников обеспечивается натяжением вдоль верхних и нижних поясов канатов (тросов) диаметром не менее 10 мм, к которым монтажники закрепляют свои предохранительные пояса. Лучшие условия для работы монтажников-верхолазов создаются при применении переносных инвентарных люлек (рисунок 4.16) навешиваемых на стойки и подвески. В задачу верхолазов входит заводка элементов, совмещение монтажных отверстий, постановка пробок и затянутых на 50…90 % расчетного усилия высокопрочных болтов.

Выполнение последующих операций по устройству соединений осуществляют с рештований, которые собирают во второй панели из заранее заготовленных элементов. В третьей, обстроенной рештованиями панели, монтажники завершают работы по устройству соединений, выполняя натяжение высокопрочных болтов на расчетные усилия, замену пробок, изоляцию стыковых элементов и другие монтажные операции. Возможно применение при навесной сборке передвижных рештований - подмостей, прикрепленных к сборочному крану (рисунок 4.2, б), а также катучих - подвешенных к специальным тележкам, перемещаемым по крановому пути. В этих случаях сборку ведут с подмостей, т.е. без верхолазных работ.

В процессе полунавесной сборки пролетного строения должен осуществляться геодезический контроль над его положением. Проверку положения монтируемого пролетного строения в плане и профиле следует проводить после замыкания очередной его панели. Результаты геодезической проверки оформляют графически и сопоставляют с данными проекта производства работ (рисунок 4.26).

I – профиль нижнего пояса пролетного строения в процессе сборки; II – то же, после установки на опорные части; III - проектный профиль

Рисунок 4.26 - Профиль главных ферм пролетного строения

При необходимости принимают меры по устранению отклонений и причин их порождающих. Для обеспечения проектного положения в плане и профиле собираемого полунавесным способом пролетного строения необходима тщательная выверка геометрического положения первых его панелей, собираемых на подмостях или на насыпи подхода к мосту. При сборке консоли строительный подъем должен обеспечиваться точным наведением отверстий с помощью пробок и заполнения узлов болтами в соединениях, определяющих геометрию.

После сборки предельно допустимой длины консоли производят опирание пролетного строения основными узлами ферм на очередную временную опору.

На опоре при помощи гидравлических домкратов устраняют излишний прогиб собираемой консоли, а затем продолжают сборку пролетного строения до следующей опоры. При опирании пролетного строения на очередную опору разгружают от давления пролетного строения все предыдущие временные опоры. Опирание собираемого пролетного строения на две промежуточные опоры допускается, как исключение, с обеспечением контроля над величиной давления на опоры путем установки на них гидравлических датчиков давления.

Временная опора для полунавесной сборки (рисунок 4.27) состоит из свайного или лежневого фундамента, нижнего и верхнего ростверков и стоечной части (рамной надстройки). Ростверки и стоечную часть временной опоры выполняют, как правило, из инвентарного мостостроительного имущества (ИМИ-60, МИК-С и др.).

Размеры в метрах

Рисунок 4.27 - Временная промежуточная опора для полунавесной сборки из элементов ИМИ-60

Количество и сечение стоек и связей в опоре определяют расчетом на прочность и устойчивость. В некоторых случаях временные опоры устраивают из железобетонных оболочек, монтируемых на фундаменте из таких же оболочек, заглубленных в грунт при помощи вибропогружателей. Верхний ростверк в таких опорах выполняют из монолитного железобетона.

Первоначальное опирание пролетного строения на временную опору производят посредством гидравлических домкратов, снабженных проверенными манометрами. После приведения с их помощью консоли в проектное положение, пролетное строение для дальнейшей сборки опирают на клетки из металлических балок или из брусьев твердых пород дерева (дуб, бук), нагрузку с домкратов снимают.

Положение временной опоры в пролете определяется расчетом на продольную устойчивость монтируемой системы. При этом предусматривают опирание пролетного строения на временную опору основными узлами ферм. При недостаточной продольной устойчивости положения монтируемой системы производят заанкеривание собранной части пролетного строения на капитальной опоре. Анкерное закрепление должно быть рассчитано из условия обеспечения устойчивости системы при максимальной длине консоли с приложенными к ней монтажными нагрузками. Анкер должен быть испытан нагрузкой, превышающей на 20 % расчетную. Результаты испытаний анкера фиксируют актом.

Высоту временных опор определяют в зависимости от высоты моста, а ширину - из условия размещения на опоре узлов опирания ферм и обеспечения устойчивости системы против опрокидывания.

Опоры из инвентарного имущества собирают стреловыми кранами, перемещаемыми по грунту или на плавучих средствах. При больших высотах опор возможна их сборка на готовых фундаментах деррик-краном, ведущим сборку пролетного строения.

При навесной сборке пролетных строений с комбинированными болтосварными монтажными стыками все сварные и болтовые соединения следует выполнять полностью в процессе сборки - без отставаний.

Навесную и уравновешенную навесную сборку стальных пролетных строений применяют при большой высоте моста, значительной глубине воды, интенсивном судоходстве, когда устройство сборочных подмостей или временных опор требует значительных затрат.

Навесную сборку можно вести от одного конца пролетного строения к другому (рисунок 4.28, а) или от опор к середине пролета (рисунок 4.28, б).

Уравновешенную сборку стальных пролетных строений начинают на небольших подмостях или обстройке постоянной опоры моста (рисунок 4.28, в) и ведут, равномерно наращивая консоли пролетного строения в обе стороны в смежные пролеты или от середины пролетного строения к его концам. Эту сборку ведут двумя кранами, не допуская опережения в сборке консолей более чем на одну панель. Для замыкания консолей пролетного строения должны быть предусмотрены устройства на опорах, обеспечивающие возможность вертикальных, горизонтальных и угловых перемещений консолей для совпадения и фиксации торцов стыкуемых элементов. Замыкание следует производить, как правило, в минимальные сроки при постоянной температуре наружного воздуха.

Технология навесной и уравновешенно-навесной сборки стальных пролетных строений хорошо отработана, создан и применяется комплект специального кранового оборудования и монтажных приспособлений. Технология сборки панелей консоли монтируемого пролетного строения аналогична рассмотренной выше технологии полунавесной сборки. В комплексе работ по навесной сборке должно быть предусмотрено выполнение устройств, обеспечивающих прием консоли собираемого пролетного строения на очередной капитальной опоре. Выбор прогиба может быть достигнут сокращением длины соединительных элементов, наращиванием временными пакетами опорных устройств на капитальной предыдущей опоре или понижением уровня опирания противоположного от сборки конца анкерного пролетного строения.

а - односторонняя сборка к смежной опоре; б –встречная сборка; в - уравновешенная сборка от опоры

Рисунок 4.28 - Способы навесной сборки пролетных строений с решетчатыми главными фермами

Навесным и уравновешенным способами удобно собирать неразрезные и консольные пролетные строения больших пролетов, их обычно не требуется усиливать для восприятия монтажных нагрузок. Балочно-разрезные пролетные строения при навесной сборке соединяют в неразрезную систему, используя для этого монтажные соединительные элементы (рисунок 4.24).

Элементы пролетных строений на всех стадиях навесной сборки должны удовлетворять требованиям прочности и устойчивости. В тех случаях, когда прочность или устойчивость отдельных элементов конструкции пролетного строения оказывается недостаточной, их усиливают увеличением площади поперечного сечения, уменьшением свободной длины элемента, устройством над опорой временного шпренгеля. Уменьшить монтажные усилия в элементах пролетного строения можно также устройством приемных и поддерживающих консолей. Усиление нижних, сжатых, поясов выполняют увеличением их сечения, а также за счет включения в совместную работу с поясами ферм продольных балок проезжей части и нижних горизонтальных связей. Усиление растянутых от монтажных нагрузок верхних поясов может быть выполнено предварительным их сжатием пучками высокопрочной проволоки.

В процессе производства навесной сборки пролетного строения осуществляется контроль над работой всех обустройств, сборочного крана, рештований, за положением собираемой консоли и качеством ее сборки. С целью обеспечения проектного положения в плане и профиле собираемого навесным способом пролетного строения необходима тщательная выверка положения собранных первых панелей и надопорных блоков, а также надежное заанкеривание опорных узлов за капитальную опору. Основным способом обеспечения проектного положения консоли служит тщательное совмещение монтажных отверстий при сборке каждого соединения.

Для контроля над положением пролетного строения определяют расчетом кривые упругих прогибов конструкции с учетом ординат строительного подъема на разных стадиях сборки (рисунок 4.26). В процессе сборки действительные линии прогибов сравнивают с теоретическими. Выявленные отклонения при навесной сборке практически не могут быть устранены, но цель контроля заключается в установлении причин таких отклонений и исключении их в сборке последующих секций. Причинами отклонений могут быть неточности в совмещении монтажных отверстий при сборке элементов, а также дефекты заводского изготовления конструкций. Положение пролетного строения в плане и профиле частично может быть выправлено гидравлическими домкратами при опирании его на постоянные опоры.

Монтажные соединительные элементы (рисунок 4.24) при навесной сборке применяют для присоединения конструкций собираемого навесным способом пролетного строения к ранее собранному в соседнем пролете или на насыпи подхода. Монтажные соединительные элементы прикрепляют к поясам главных ферм пролетных строений, превращая их при этом в неразрезную систему. Для включения продольных балок проезжей части в работу нижних поясов главных ферм над опорой их также объединяют соединительными элементами.

Изготовление и монтаж соединительных элементов осуществляют в такой же последовательности, как и основных элементов пролетного строения. Контактные поверхности подвергают пескоструйной очистке, высокопрочные болты затягивают до расчетных усилий.

После опирания собираемого навесным способом пролетного строения на капитальную опору монтажные соединительные элементы снимают. Одновременно снимают и конструкции усиления элементов пролетного строения.

Демонтаж соединительных элементов является весьма сложной и ответственной операцией. Выполняется она с использованием, как правило, второго деррик-крана. При сборке пролетных строений краном МДК-20 или монтажным агрегатом МАС-16 соединительные элементы снимаются тем же краном с поворотом стрелы назад, а у агрегата МАС-16 для этой цели используется его задняя консоль. При извлечении соединительных элементов требуется почти полная разборка узлов со снятием диафрагм жесткости. Узловые фасонки, лишенные диафрагм, могут потерять устойчивость, что приведет к обрушению пролетного строения. В связи с этим при демонтаже соединительных элементов строго придерживаются определенной проектом последовательности. По окончании сборки перед снятием соединительных элементов производят их разгрузку от монтажных усилий. Это достигается подъемкой конца консоли двумя гидравлическими домкратами, установленными на опоре под крайней поперечной балкой. Под опорными узлами устанавливают страховочные клетки. Подъемку конца консоли ведут до создания домкратами расчетного давления, соответствующего нулевым усилиям в соединительных элементах. Контроль величины давления осуществляется с помощью манометра, включенного в объединенную систему домкрат - гидронасос. Давление в гидросистеме Р, зафиксированное манометром равно:

,

где A - площадь поршня одного гидродомкрата.

R - расчетное подъемное усилие, необходимое для разгрузки соединительных элементов от монтажных нагрузок (рисунок 4.29)

,

здесь L - расчетный пролет смонтированного пролетного строения;

M - величина момента от монтажной нагрузки в опорном сечении, где установлены соединительные элементы

,

здесь Q - вес пролетного строения;

P_kp - вес монтажного крана;

l_kp - расстояние от опорного узла до центра тяжести крана.

М¢ - величина момента в опорном сечении от подъемного усилия R

Рисунок 4.29 - Расчетная схема для определения подъемного усилия, необходимого для разгрузки соединительных элементов от монтажных нагрузок

После подъемки, а затем опирания конца консоли на страхующие клетки, производят демонтаж соединительных элементов. Демонтаж ведут поочередно, по ветвям поясов ферм, освобождая от болтов и накладок прикрепления соединительного элемента только к одной фасонке узла фермы. Освободившиеся отверстия заполняют высокопрочными болтами и затягивают их до расчетного натяжения. Затем в такой же последовательности освобождают от прикрепления элемента к другой фасонке узла фермы, снимают элемент, устанавливают диафрагмы в узле и переходят к снятию соединительного элемента другой фермы.

Нижние соединительные элементы разбирают во вторую очередь и тоже последовательно по каждой ветви. После завершения демонтажа соединительных элементов гидродомкратами устанавливают смонтированное пролетное строение на опорные части.

Пролетные строения со сплошными главными балками собирают теми же методами, что и с решетчатыми главными фермами (рисунок 4.30). Сборочные клетки на сплошных подмостях и вспомогательные опоры при полунавесной сборке необходимо располагать по осям монтажных стыков главных балок.

1 - анкер; 2 - демонтированные временные опоры; 3 - собираемое пролетное строение; 4 - перегрузочный кран; 5 - деррик-кран; 6 - грузовой плашкоут для подачи блоков пролетного строения; 7 - временная опора. Размеры в метрах

Рисунок 4.30 - Схема полунавесной сборки неразрезного пролетного строения со сплошными главными балками

Принципы полунавесной сборки стальных балочных пролетных строений распространяются и на пролетные строения арочных систем.

Во время сборки стального пролетного строения ведется журнал сборки, в котором посменно записывают выполненные сборочные работы. При приемке смонтированного пролетного строения с фрикционными соединениями представляют:

- журнал сборки;

- журнал контроля качества подготовки контактных поверхностей;

- журнал контрольной тарировки динамометрических ключей;

- журнал постановки высокопрочных болтов;

- сертификаты завода-изготовителя на метизы.

Глава 5. УСТАНОВКА СТАЛЬНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ НА ОПОРЫ

Дата добавления: 2014-12-29