Технология надвижки, сборки на подмостях ,навесной сборки
Стальные пролетные строения монтируют тремя основными методами — на сплошных подмостях, полунавесной и навесной сборках. Каждый из этих методов применим к пролетным строениям как со сплошными главными балками, так и со сквозными фермами. Отличительная особенность каждого из методов сборки — схема опирания конструкции. При сборке на сплошных подмостях пролетное строение со сквозными фермами опираются во всех узлах, сплошные главные балки — во всех монтажных стыках, при полунавесной сборке—в отдельных узлах и стыках, при навесной сборке — только в опорных узлах. Для опирания в опорных узлах используют капитальные опоры, в остальных узлах — вспомогательные сооружения (подмости и вспомогательные опоры).
Сплошностенчатые пролетные строения собирают на сплошных подмостях путем последовательной установки в направлении сборки монтажных элементов главных балок и связей между ними, а коробчатые пролетные строения — также и элементов ортотропных плит. Сплошные подмости представляют системы вспомогательных опор, располагаемых под каждым монтажным стыком главных балок так, что каждый монтажный элемент устанавливается концами на две опоры.
Пролетные строения со сквозными главными фермами собирают на сплошных подмостях поэтапно или с е к и и о н и о. В случае поэтапной сборки в первую очередь собирают нижние пояса ферм, проезжую часть и нижние связи (так называемая низовая сборка), во вторую очередь — решетку, верхние пояса ферм и верхние связи (верховая сборка). При секционной сборке пролетное строение собирают целиком в пределах геометрически неизменяемой секции (обычно в пределах панели главных ферм). Конструкция подмостей (рис. 27.1, а) при сквозных фермах усложняется ввиду применения, кроме вспомогательных опор, такж.е и прогонов, воспринимающих нагрузки от узлов ферм, поскольку при относительно малой (в сравнении с расстоянием между монтажными стыками сплошно- стенчатых балок) длиной панели установка опор под каждым узлом нецелесообразна. Для устройства подмостей используют инвентарные конструкции УИКМ, МИК-С и МИК-П. Расстояния между осями опор назначают равной длине инвентарных балок, т. е. 10—12 м.
Прогоны соединяют между собой на болтах и накладках. Такие соединения обеспечивают передачу всех горизонтальных нагрузок на капитальные опоры, где прогоны должны быть соответствующим образом закреплены. Поскольку опоры подмостей при этом освобождаются от действия горизонтальных нагрузок, их ширину (вдоль моста) назначают минимальной и равной длине панели МИК-С или УИКМ, т. е. 2 м.
При сложных гидрологических условиях, дорогих основаниях и большой высоте под мостом более экономичными могут оказать-ся подмости с повышенными расстояниями между опорами- Для увеличения пролетов подмостей прогоны устраивают в виде сквозных ферм из УИК.М; расстояния между опорами достигают в этом случае 20—24 м. Поскольку нагрузки должны быть переданы в узлы сквозных прогонов, требуется укладка распределительных балок. Конструкция подмостей в целом оказывается более сложной, чем при прогонах из двутавровых балок (рис. 27.1, б).
Конструкция подмостей существенно упрощается при сборке пролетных строений на берегу, так как в этом случае прогоны не нужны, а вместо вспомогательных опор применяют лежневые фундаменты, передающие давление клеток и домкратов на грунт.
Пролетные строения опирают на подмости через парные клетки из деревянных брусьев (рис. 27.1, д). Высоту клеток (0,8—1 м) и расстояние между ними назначают с учетом возможности доступа к узлам и стыкам снизу при постановке высокопрочных болтов или устройстве сварных соединений. Для выверки положения элементов в профиле и обеспечения строительного подъема под узлами устанавливают гидравлические домкраты.
Сплошностенчатые пролетные строения, отличающиеся повышенными длинами и весами монтажных элементов, собирают козловыми кранами, перемещающимися по подкрановым эстакадам (см. рис. 20.3), жестконогими деррик-кранами, перемещающимися по монтируемым конструкциям (см. ниже рис. 27.5) или стреловыми полноповортными кранами, работающими снизу — с грунта или с плавсредств. Сквозные пролетные строения при относительно небольших длинах и весах монтажных элементов собирают, преимущественно, стреловыми полноповоротными кранами, перемещающимися по собираемой конструкции (рис. 27.1, г). Применение козловых кранов (рис. 27.1, в), перемещающихся по подмостям, вызывает усложнение последних из-за устройства специальных подкрановых прогонов и уширеиия опор подмостей. Поэтому козловые краны применяют чаще при сборке пролетных строений на насыпи, когда подкрановый путь можно укладывать без поддерживающих конструкций.
Устройство сплошных подмостей в пролете требует большого расхода материалов, и, следовательно, подмости — дорогостоящий вид вспомогательных сооружений. Поэтому монтаж на сплошных подмостях применяют преимущественно при сборке пролетных строений: 1) на берегу с последующей установкой в пролет (здесь подмости могут быть использованы многократно); 2) в пролете, когда сплошные подмости используют для опирания анкерного участка пролетного строения, монтируемого в дальнейшем полунавесным методом; 3) со сварными монтажными соединениями.
При монтаже стальных пролетных строений в пролетах моста основными служат полунавесная и навесная сборка, когда пролетное строение или его часть работают как консоль. По принципиальиым схемам эти способы для сплошностенчатых и сквозных пролетных строений качественно однотипны, но технология работ по сборке сквозных пролетных строений намного сложнее.
Для приведения сквозного пролетного строения к консольному виду несколько панелей пролетного строения собирают на сплошных подмостях, образуя этим противовесный (анкерный) участок, а далее ведут полунавесную сборку при вспомогательных опорах (рис. 27.2, а). Размещают эти опоры так, чтобы на всех стадиях сборки была обеспечена устойчивость пролетного строения против опрокидывания в продольном направлении.
Надобность в устройстве сплошных подмостей отпадает, если на берегу монтируют противовесное пролетное строение (рис. 27.2, б). К противовесу, собираемому из элементов последующих пролетных строений, прикрепляют монтируемую конструкцию, обеспечивая тем самым ее устойчивость против опрокидывания. Устойчивость пролетных строений во втором и последующих пролетах обеспечивают посредством их закрепления с помощью соединительных элементов к пролетному строению, смонтированному ранее. Устройство вспомогательных опор в этих пролетах может потребоваться для уменьшения возникающих от монтажных нагрузок усилий в главных балках или поясах главных ферм у корня монтируемой консоли. В случае устройства здесь промежуточных вспомогательных опор сборка будет п о л у и а вес н о й, а при-отсутствии опор — навесной.
Устойчивость собираемой конструкции (консолей) при уравновешенной навесной сбрке достигается взаимным соединением пролетных строений над капитальной опорой и устройства здесьопорной площадки (рис. 27.2, в, г). Уравновешенную сборку ведут от опор к середине пролетов или от опор к смежным опорам. В первом случае уменьшаются монтажные усилияв элементах поясов, но возникает необходимость замыкания консолей пролетных строений в середине пролета. Для этого монтажные отверстия в замыкаемых узлах сверлят на заводе на неполный диаметр и рассверливают на монтаже после наводки cootbctcti ующих элементов. Однако и при этом ввиду имеющихся неточностей в разбивке опор и длин элементов пролетных строений, а также ввиду прогибов конструкций и их температурных деформаций решение такой задачи оказывается столь сложным, что схему монтажа по рис. 24.14, в применяют редко.
Для уменьшения усилий в поясах пролетных строений, собираемых внавес, капитальные опоры обустраивают приемными консолями, позволяющими несколько уменьшить длину консоли пролетного строения (см. рис. 27.2, б). Однако и в этом случае усилия от монтажных нагрузок нередко превосходят усилия от нагрузок эксплуатационных, что приводит к необходимости усиления поясов фермы на стадии монтажа.
При полунавесной и навесной сборке элементы к монтажному крану подают по смонтированной части конструкции. В случае уравновешенной навесной сборки элементы подают по воде, поэтому монтажные работы зависят от режима реки и интенсивности судоходства. Наиболее удобны для иолунавесной и навесной сборки крапы типа жестконогих дерриков.
Главные фермы пролетных строений собирают последовательно, образуя геометрически неизменяемые секции (треугольники). В пределах каждой секции элементы устанавливают снизу вверх с таким расчетом, чтобы ранее установленные не мешали установке последующих. При монтаже панели с нисходящими раскосами (рис. 27.3, а) в первую очередь устанавливают нижние пояса и диагонали нижних продольных связей, установка которых на более поздних этапах оказывается неудобной. После этого собирают раскосы, обеспечивая замыкание треугольников. Затем устанавливают продольные балки, что дает возможность, нарастив пути подачи металла, подавать монтажные элементы в собираемую панель. Только после этого можно установить поперечные связи и распорку верхних продольных связей, которые при установке на более ранней стадии мешали бы подъему и перемещению монтажных элементов. После заводки поперечной балки устанавливают стойки, а затем верхние пояса. Монтаж панели завершается установкой верхних горизонтальных связей.
Для панели с восходящими рас- р косами (рис. 27.3, б) порядок сборки несколько осложняется в связи с тем, что треугольники замыкаются только после установки верхних поясов, т. е. на заключительном этапе монтажа. Как и в предыдущем случае, здесь 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 (см. рис. 27.3, б цифры без скобок) устанавливают поперечную балку, подвески и раскосы, после чего замыкают треугольники, устанавливая верхние пояса, и затем монтируют верхние связи. Недостаток этого варианта сборки заключается в том, что нижний пояс, работающий как консоль, заметно прогибается под действием нагрузки от веса подвесок. По второму варианту (см. на рис. 27.3, б цифры в скобках) сначала монтируют раскосы и верхние пояса, замыкая треугольник, а затем устанавливают поперечную балку и подвески; последние закрепляют прежде в верхнем узле. По этому варианту сборки приходится подвески перемещать перед заводкой вперед за центр узла, что вызывает необходимость работы крана на несколько большем вылете, чем по первому варианту.
Такой порядок монтажа, при котором одновременно с главными фермами собирают и элементы связей, возможен, если кран установлен на верхних поясах. При работе крана с проезжей части, что иногда применяется для монтажа пролетных строений с разной высотой главных ферм, верхние и поперечные связи мешают работе крапа, поэтому собирать эти связи приходится1 с некоторым отставанием от сборки главных ферм. Однако отставание в монтаже связей больше, чем на две панели, во всех случаях недопустимо.
Размещение крана (место его стоянки) па смонтированной конструкции определяется требованием техники безопасности, по которому подъем груза допускается только при вертикальном положении грузового полиспаста. Подаваемый под кран элемент перемещают возможно ближе к концу консоли (рис. 27.4), а поднимают при минимальном вылете Lmщ. При этом наибольший вылет, равный расстоянию от оси вращения (оси мачты) крана до конца консоли собираемого пролетного строения;
где с — минимальное расстояние от колеса тележкидо конца рельсового пути, равное 0,5 м;
6 — расстояние от переднего колеса тележки до центра тяжести подаваемого элемента;
d — длина панели;
а — расстояние от оси вращения (оси мачты) крана до оси главной фермы.
Следовательно, при полунавесной и навесной сборке кран должен работать на больших вылетах, определяемых условием установки наиболее удаленных элементов — стоек, подвесок и поперечных балок. Жесткоиогие д е р р и к-к раны в этих условиях —■ наиболее подходящий вид оборудования (см. рис. 27.4). Сохранение постоянной грузоподъемности при увеличении вылета обусловлено заанкериванием деррик-крана за собираемую конструкцию; грузоподъемность при этом определяется не устойчивостью против опрокидывания (как, например, для полноповоротных кранов), а несущей способностью анкеров и других элементов крана, а также несущей способностью элементов пролетного строения, воспринимающих анкерные усилия и опорные давления.
Деррик-краны располагают обычно на верхних поясах ферм, устраивая здесь рельсовый подкрановый путь. При установке крана (рис. 27.5, а) с совмещением оси мачты с осью пролетного строения угол ф между подкосами в плане оказывается небольшим, а усилия в подкосах (при больших отклонениях стрелы в плане) чрезмерными. Поэтому для их уменьшения кран оснащают парой дополнительных боковых подкосов. Подкосы ограничивают угол поворота стрелы до 160—170°, что снижает маневренность крана и эффективность его использования на других не монтажных работах.
При монтаже пролетных строений с ездой поверху кран устанавливают на портальную подставку, обеспечивающую возможность подачи элементов под крюк.
Если кран устанавливают иа конструкции боком (рис. 27.5, б), то угол между подкосами в плане составляет 90°, а угол поворота стрелы — 240—260°. Такая установка крана имеет наибольшие преимущества при монтаже широких пролетных строений автодорожных и городских мостов. Конструкция крана в этом случае более проста, и его использование иа других работах более эффективно.
Поскольку деррик-краны ведут сборку, находясь на собираемом пролетном строении, возникает необходимость сборки начального участка пролетного строения и монтажа деррик-крана на нем. Для этой цели часто применяют кран-перегружатель, используемый в дальнейшем для подъема монтажных элементов в уровень проезжей части. При отсыпанных подходах, когда монтажные элементы подают непосредственно со склада, начальный участок пролетного строения собирают на сплошных подмостях стреловым полноповоротным краном и этот же кран используют для сборки деррик- крана.
В случае уравновешенной навесной сборки, когда монтажные работы начинают от капитальной опоры, начальный участок пролетного строения и деррик-кран монтируют с помощью плавучего крана. В качестве плавучих наиболее часто используют сухопутные краны (стреловые полноповоротные или деррики), установленные на плашкоуты из ин"вентарных понтонов КС.
Задача монтажа начального участка пролетного строения становится сложной при большой высоте моста над уровнем воды в реке и большой высоте главных ферм, когда длина стрелы крана, находящегося внизу, оказывается недостаточной. В этом случае деррик-кран может быть собран в пониженном уровне с последующим постепенным подъемом в уровень верхних поясов пролетного строения, начальный участок которого собирают с помощью деррик-крана по мере его подъема (рис. 27.6). Деррик-кран устанавливают первоначально на консольной площадке, закрепленной к капитальной опоре. В этом положении кран собирает первую секцию пролетного строения. Далее опорные раскосы используют как основания для устройства путей, по которым кран на треугольной подъемной площадке перемещают в уровень верхних поясов. Дальнейшую сборку пролетного строения ведут обычным порядком.
Комплект монтажных работ в случае сквозных пролетных строений с ездой понизу включает не только сборку конструкций, но и демонтаж соединительных элементов. Поскольку жестко- ногие деррик-краны, устанавливаемые по схеме рис. 27.5, а, демон- тажные работы выполнять не voryT, для этой цели приходится устанавливать второй кран, обращенный стрелой назад. В этих условиях более целесообразно применение нового монтажного крана типа МАС-5 или МАС-16, грузоподъемностью соответственно 50 и 160 кН. Кран (рис. 27.7) состоит из четырехопорного порталаи подвешенной к его поперечным ригелям двухконсольной стрелы, по которой перемещается грузовая тележка. Стреле придана возможность поворота в плане, благодаря чему обеспечивается монтаж элементов каждой из главных ферм. При монтаже пролетного строения грузовая тележка перемещается по передней консоли стрелы, а при демонтаже соединительных элементов — по задней.
Основной тин вспомогательного сооружения при полунавесной сборке — вспомогательные о п о- р ы, а1 при уравновешенной навесной — опорные устройства. Для повышения устойчивости пролетного строения и обеспечения более рационального размещения вспомогательных опор конец пролетного строения может быть заанкерен на капитальной опоре. Это достигается заделкой анкера в бетон опоры и закреплением его к опорной поперечной балке пролетного строения.
Вспомогательные опоры в расчетах рассматривают (по фасаду моста) как качающиеся стойки, не воспринимающие продольные горизонтальные нагрузки. Поэтому конец пролетного строения на капитальной опоре должен быть соответственно закреплен. Горизонтальные силы могут быть переданы на опору через неподвижные опорные части или через подвижные опорные части, превращаемые на время монтажа в неподвижные.
При расчете давлений на вспомогательные опоры пролетное строение рассматривают, как систему внешне статически определимую (рис. 27.8).
При сборке в первом пролете после опирания пролетного строения на очередную вспомогательную опору все предыдущие опоры из работы выключаются посредством поддомкрачивания пролетного строения и разборки клеток на предыдущих вспомогательных опорах. Если из-за недостаточной несущей способности или по другим причинам возникает необходимость в передаче нагрузки одновременно на две временные опоры, то нагрузку па одну из них поддерживают на заданном уровне по показаниям манометра домкрата при периодическом поддомкрачивании. Нагрузку контролируют после монтажа каждой очередной секции пролетного строения. При полунавесной сборке во втором пролете статически определимая схема опирания может быть обеспечена также путем регулирования давлений на вспомогательную опору. Одиако поскольку пролетное строение в месте опирания на вспомогательную опору во втором пролете имеет обычно значительную податливость в вертикальной плоскости, регулирование давлений может быть заменено более простым регулированием положения опорных точек. По мере возрастания нагрузок и развития деформаций вспомогательной опоры положение опорных точек поддерживают на заданном уровне посредством поддомкрачивания по показаниям геодезических инструментов.
Реже статически определимую схему опирания обеспечивают посредством снятия (или выключения из работы путем разборки соединений) верхних соединительных элементов.
Нагрузки от пролетного строения на вспомогательную опору передаются через опорные клетки, устанавливаемые на оголовке этих опор (рис. 27.9). Ввиду значительных усилий, передающихся здесь, клетки устраиваются металлическими из перекрещивающихся рядов прокатных двутавров, оснащенных ребрами жесткости. Для регулирования высоты клеток при поддомкрачивании применяют прокладки в виде стальных листов. Если грузоподъемность одиночных домкратов недостаточна для выверки положения пролетного строения, под каждым узлом устанавливают два или несколько домкратов, объединенных в батарею.
В остальном конструкция вспомогательных опор для полунавесной сборки подобна конструкции опор сплошных подмостей с учетом разницы в передаваемых на опоры нагрузках. Так, например, решетчатую настройку опор для полунавесной сборки устраивают в поперечном направлении со сплошным заполнением между внутренними стойками, применяют основания повышенной несущей способности и т. п.
Для уравновешенной навесной сборки наиболее экономичны вспомогательные конструкции, симметричные относительно оси капитальной опоры (рис. 27.10, б) —основная доля вертикальной нагрузки передается в этом случае через постоянные опорные части на капитальную опору, а опорные клетки необходимы только для передачи сравнительно небольших усилий от nepci- рузки одной из монтируемых консолей. Конструкция, не требующая устройства временных фундаментов (рис. 27.10, а), при неуравновешенной нагрузке иа клетки приводит к возникновению изгибающих моментов в горизонтальных сечениях капитальной опоры, которая в этих случаях должна обладать достаточной несущей способностью. Несимметричная схема устройств (рис. 27.10, в) связана с передачей значительной нагрузки на вспомогательную опору и потому может быть оправдана, если стеснение подмостового габарита по ширине в смежном пролете недопустимо.
Последовательность устройства монтажных заклепочных и болтовых соединений связана с применяемыми типами рештований (подмостей для работающих), которые могут быть как стационарными (рис. 27.11, а), так и передвижными (рис. 27.11, б). Применяя такие рештования, работы ведут в следующем порядке. В монтируемой панели подмостей нет, и сборку здесь ведут монтажники-верхолазы. Удобная и надежная страховка монтажников, обеспечивается натяжением вдоль верхних и нижних поясов страховочных канатов, к которым монтажники закрепляют свои предохранительные пояса. В задачу верхолазов входит заводка элементов, совмещение монтажных отверстий, постановка пробок и минимально необходимого числа высокопрочных болтов. В монтируемой панели болты натягивают пневматическими гайковертами. Для гайковертов необходимо наращивать воздушные линии подачи сжатого воздуха в монтируемую панель.
Выполнение последующих операций по устройству соединении без рештований затруднительно. Рештования устраивают во вто-
рой, смежной с монтируемой, панели. Устройство рештований сводистся к их сборке из заранее заготовленных деревянных элементов; на этой работе обычно заняты плотники. В третьей панели, обстроенной рештованиями, монтажники завершают работы по устройству соединений, выполняя натяжение высокопрочных болтов на номинальные усилия, замену пробок и другие операции по устройству соединений.
При применении передвижных рештований работы ведут в двух панелях — в монтируемой и смежной с ней. Наибольшие удобства представляют рештования (см. рис. 27.11, б), когда подмости охватывают обе панели. В этом случае элементы собираккг с подмостей, т. е. без верхолазных работ.
В более легкой конструкции передвижных рештований (рис. 27.11, в) подмости используются только для завершения работ по устройству соединений, в то время как сборку элементов, так же как и при стационарных рештованиях, выполняют верхолазы. Эта конструкция рештований подходит для пролетных строений с большой длиной панели.
При полунавесной и в особенности навесной сборке предусматривают меры покомпенсации неблагоприятного влияния прогибов консолей монтируемых пролетных строений. Повышенные прогибы могут вызвать затруднения в приеме консоли на очередной капитальной опоре. Для предупреждения этого можно сократить длину верхних соединительных элементов. Однако это вызывает усложнение заводского изготовления элементов, так как обычно для образования в них монтажных отверстий используют те же кондукторы, что и для верхних поясов ферм, а при изменении длины для образования отверстий в соединительных элементах нужна была бы специальная оснастка.
Для компенсации прогиба можно установить под задним концом противовесного пролетного строения временные опорные части пониженной высоты (рис. 27.12) или нарастить временными пакетами концы пролетных строений на предыдущей капитальной опоре. Высоту временных опорных частей и высоту пакетов назначают по результатам расчета пролетного строения по второму
предельному состоянию на
/\\ /К /к /К"- /тч /к I /\ /1ч Действие монтажных нагру-
Г\/1X1/IXJ/IXl/IX1 /Т\1/1Х1/Х1/1Х г ЗОК. По окончании монтажа
пролетных строений временные опорные части заменяют на постоянные, а временные пакеты удаляют.
Ответственная задача при навесной сборке — контроль положения монтируемого пролетного строения и соблюдения проектного строительного подъема. Выверка собранной кон
струкции в данном случае невозможна нз-за отсутствия в пролете опорных точек для установки домкратов, и основным способом обеспечения проектной геометрии сооружения служит тщательное совмещение монтажных отверстий при сборке элементов. Для контроля за положением пролетного строения определяют расчетом для разных стадий монтажа кривые jпругих прогибов конструкции с учетом ординат строительного подъема. В процессе сборки действительные линии прогибов сравнивают с теоретическими. Выявляемые в результате сравнения кривых прогибов отклонения при навесной сборке практически не могут быть выправлены, и цель контроля заключается в установлении и устранении причин таких отклонений. В первую очередь, к возможным причинам могут быть отнесены дефекты заводского изготовления конструкций.
Пролетные строения сосплошными главными балками собирают теми же методами, что и со сквозными главными фермами. Сборочные клетки для сборки на сплошных подмостях и вспомогательные опоры при полунавесной сборке нужно располагать по осям монтажных стыков главных балок.
Относительно небольшая высота главных балок приводит к возникновению повышенных напряжений в корне консоли пролетного строения, монтируемого полунавесным или навесным методами. Заметно большими, чем при стальных конструкциях, оказываются и прогибы.
Все это вызывает необходимость значительного усиления конструкций иа время монтажа и принятия специальных мер для компенсации прогибов.
При монтаже широких пролетных строений, имеющих в поперечном сечении несколько главных балок, целесообразна последовательность сборки, которая способствует снижению напряжении в конструкции и ее прогибов. С этой целью монтаж двух средних балок ведут с опережением по отношению к крайним. Ввиду уменьшения собственного веса пролетного строения уменьшаются моменты в консоли, в то время как в наиболее нагруженном месте пролетного строения, у капитальной опоры, работает полное число главных балок.
Совместная работа средних и крайних стальных балок в период монтажа обеспечивается за счет распределения нагрузки поперечными связями, которые должны быть соответствующим образом рассчитаны.
Принципы полунавесной сборки балочных стальных пролетных строений распространяются и на пролетные строения арочных систем. Особенности здесь—замена в ряде случаев вспомогательных опор оттяжками, закрепляемыми к временным пилонам на капитальных опорах, а также установка монтажных деррик-кранов иа специальные подставки с телескопическими опорами, обеспечивающими горизонтальное положение основания крана в процессе его перемещения при монтаже арки.