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SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

SPMT简介

SPMT(Self-propelled modular transporter)中文名称:自行式模块运输车,又名自行式液压平板车。主要应用于重、大、高、异型结构物的运输,其优点主要是使用灵活、装卸方便、载重量在多车机械组装或者自由组合的情况下可达50000吨以上。在装备制造业、石油、化工、海洋石油、桥梁建造等工程领域应用广泛。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

SPMT组成:SPMT运输系统主要包括两大组件: 动力头( power pack unit,PPU) 与平台车( 可分为4 轴线模块车和6轴线模块车)。

SPMT优势:SPMT 具备良好的操控性,可原地掉头、横向平移、绕中点旋转; 当地面存在一定的纵横坡度时其载重平台可通过液压悬挂系统自动升降以保持平台的水平姿态,具备平稳运输性能。SPMT 可根据重物质量和形态自由组合,适应性广,周转率高,使用成本低,近年来广泛应用于石油LNG 滚装上船、钢桥运输安装及废弃旧桥拆除等工程。

本次介绍的SPMT是关于完成香港将军澳跨湾特大桥预制混凝土箱梁场内转运的案例,接下来,就为大家进行案例分析,看SPMT是如何完成75m大型预制混凝土箱梁的运输。

案例分析

工程描述

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

香港将军澳跨湾特大桥主桥有8跨采用跨径3~75. 8m半幅或整幅预制的预应力混凝土箱梁,共18片,其中单箱单室箱梁12片、单箱双室箱梁6片,为喇叭口变截面形状。其中编号为SW4-3,NW4-3的箱梁最大,其纵、横断面如图所示,跨径75m,顶板宽20. 3m,底板宽11. 5m,梁高3. 85m,混凝土方量1246立方米,重3344t。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析
SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

箱梁混凝土采用C60,设置纵向预应力束和顶板横向预应力束,纵向预应力束分为27-15. 24, 19-15. 24钢绞线,横向预应力束为5-15. 24 钢绞线,沿桥纵向间距825m。18片预应力混凝土箱梁在广东省新会市预制,利用梁场码头出运上船后海运至桥位处,采用起重船吊装。箱梁采用SPMT 车组出运,其中部分梁需由制梁台座转运至存梁台座。

难点说明:1、预应力混凝土箱梁体积大,重量重,数量多;2、空间受限,不方便输运;3、运输方案的可行性,运输方案的匹配度以及变形的可控性。

运输方案的选择

SPMT 平板车载货平台高度( 1 280±300) mm,每轴设计载重40t,限载36t,4轴线模块车长600cm、宽300cm,单车限载128t;6轴线模块车长900cm,单车限载192t。

采用方法:由于单车的载重量相对小,需多辆小车组成车组进入梁底两端各15~20m 进行箱梁顶升。则箱梁采用高位法制梁,制梁台座采用临时钢支墩+活动底模结构,即在箱梁设计支座附近设置钢支墩,其他位置采用可拆除支架支承底模,箱梁预制完成后拆除活动底模,两端简支在钢支墩上,梁底预留进车空间。

方案选择:SPMT 对箱梁的支承可选用2种方案:方案1传统的简支方案,采用SPMT车组+刚度很大的整体钢架进入梁底在两端简支箱梁,通过车板上的整体钢架把简支点的集中力分散到车板及车轮上。方案2连续梁支承方案,采用SPMT车组+分载梁进入梁底在梁端纵向设多点支撑箱梁,通过多片小型分载梁把箱梁荷载传递并分散到车板上,如图所示。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析
SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

选择抉择:综合考虑两种方案的优缺点,对比如表1所示,可见方案1不可行,方案2可行。

施工内容

分载梁支垫结构

SPMT车顶与梁底之间的支垫结构从上至下分别为防滑胶皮、分载梁、楔形枕木、橡胶垫。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

分载梁采用钢箱梁,断面尺寸为500mm×400mm,把支点集中力传递到车板上并转换为车轮对地面的分布荷载;楔形枕木的抗压强度≥3MPa,支垫平面尺寸800mm×800mm,用于调节支垫高度;防滑胶皮和橡胶垫厚10mm,发挥防滑、缓冲作用。

梁场布设

梁场内布置2条制梁生产线,包括7个制梁台座、6个存梁台座、1条宽度28m 的SPMT出运通道。通道居中布置,垂直出运码头;制梁台座布置门式起重机2台,用于钢筋、模板吊装,如图所示。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

采用高位法制梁,制梁台座可拆除支架采用满堂支架。制梁台座和存梁台座的钢支墩高200cm,保证箱梁底面距离地面净高≥190cm,基础采用灌注桩+承台结构。

SPMT车辆分布

车辆布置情况:SPMT采用横向布车,与纵向布车相比其优点为不受台座钢支墩阻碍,车组可整体横向直接驶入或驶出梁底,且方便增加布车横向宽度,增强运梁稳定性,故场内转运箱梁选用横向布车方式。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

根据载重量车组配车为:6PPU+116车轴,包括4轴车12辆、6 轴车10辆,平分为2组车。2组车承载中心相对于箱梁重心对称布置,平均受力。为使靠近梁端的支撑力大,减小支点负弯矩,车组尽量靠近梁端钢支墩布置,端部支点车轴多,中间少,从端头往中间分别设置14轴线、12轴线、10轴线、8轴线车,其中10轴的5,6号车通过悬吊2轴线的车轮使之不着地,从而转换为8轴车,增加车板横向宽度,增强稳定性。车组内横向通过连接箱连接,传递动力,车组间通过并车油管及并车数据线软连接。在车轴线与箱梁腹板中心线的交叉处设支撑点,每组车顶共15个支点。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

根据以上布车和组车可得SPMT车组的参数:SW4-3号梁,梁重3344t,辅助工具重147t,车组自重506t,总重3770t,SPMT轴线数为116,最大胎压6kN/m2,最大地压101kN/m2。每轴线平均载重23t<40t,最大地压101kN/m2<120kN/m2,受力满足要求。

荷载分担:根据以上布车计算可得每台车承受的箱梁荷载:1,2,9,10号车3762kN,3,8号车3224kN,4,7号车2 687kN,5,6号车2149kN。

运梁流程

总体方案制定

箱梁从制梁台座到存梁台座的转运分为3个主要工序:装车、运输、落梁。

箱梁连续梁支承状态时混凝土主拉、压应力最大值已接近规范限值,富余量较小,箱梁转运安全风险较高,需通过工艺设计和监控,防止在箱梁体系转换或运输过程中箱体受扭,避免混凝土拉、压应力超限破坏。

准备工作

箱梁预制后简支在钢支墩上,测量梁底每个支垫点所需支垫高度,并清理SPMT行走路线的地面,保持平整且无尖锐物。箱梁转存前预先安装存梁台座两端的钢支墩,顶面铺橡胶垫,高差≤2mm。

车组就位

按图完成组车,调试验收后根据设计的支垫位置和测量的支垫高度预先在分载梁顶布置支垫。然后将车组高度统一调整到1 250mm,分别操控2组车行驶进入箱梁下方预定区域,操作SPMT整体顶升至支垫最高点刚好与箱梁底部贴合,以该点车板高度为基准将车板调整至同一水平高度; 最后使用手锤将所有支垫的楔形枕木敲打至塞紧箱梁底部。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

3点支撑

顶升前完成SPMT车的相关电气系统检查,将2组SPMT 通过油管连接和阀门切换分为8 个支撑区域( A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2)。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

分区完成后按以上荷载值的25%,50%,75%,90%, 100%分5 级顶升箱梁,顶升前把增加的荷载值换算成SPMT车组千斤顶的油压表读数,顶升过程中增加压力按设计值的±5%偏差进行调整和控制。具体操作步骤如下:

1、步骤1:完成第1级顶升。同步顶升左端车组A1,B1 和右端A2,B2 4 个支撑区,加载25%;再同步顶升C1,D1,C2,D2 4 个支撑区,加载25%。

2、步骤2:重复上述操作,完成前4 级顶升,总加载90%。

3、 步骤3:3 点支撑转换。把( A1,B1,C1,D1)4 个区、( A2,D2) 2 个区、( B2,C2) 2 个区的油压分别调至相同,打开车板的相关悬挂油缸截止阀,箱梁一端车组油缸全部串联,另一端车组油缸平分为横向对称的2部分串联,将车组划分为A,B,C 共3个支撑区,完成8 区支撑至3 点支撑的转换,如图所示。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

4、步骤4:完成第5 级顶升。同时,顶升车组A,B,C 区,缓慢施加压力,直至将箱梁顶升至离开钢支墩约100mm为止。

5、步骤5:初始状态调整。通过分别顶升或降低A,B,C 区,使箱梁两端基本水平,同一端底板两侧角点高差控制在5mm内,完成装车。

以上分区顶升工艺可使箱梁平稳顶升,且靠近端部的支点先受力,减小箱梁支点负弯矩,同时保持顶升过程的稳定性,防止梁体受扭,避免了混凝土因拉、压应力超限破坏。

运输情况

装车完成后对梁体的初始姿态进行测量,当梁体的拉、压应力监测值不超限时,将车组切换到行走模式,采用3点支撑运梁,操控SPMT车组载着箱梁横向驶离制梁平台,到达移梁通道后车轮原位调转90°,沿通道纵向移梁。

箱梁到达存梁平台一侧时车组车轮原位调转90°,完成箱梁与存梁平台的对中并驶入存梁平台,如图所示。

SPMT自行式模块运输车转运大型箱梁施工案例分析

箱梁运输过程中控制速度,不得急刹车,最高行驶速度1km/h,对中、调节或路况不好时速度≤5km/h。

从安全角度考虑,大件运输的稳定性是关键。经研究,液压悬挂回路选用3点支撑系统有利于平稳运输,整个运输过程通过监视液压系统的压力表可确保装载处于正常工作状态,防止箱梁受扭。计算可得箱梁重心至车轮中心的距离h = 4 230mm,其在竖直方向上的投影点距A,B,C 支撑区边缘的距离s = 2 100mm,运输稳定角θ 与s,h 之间的关系为:θ = arctan( s /h) = arctan( 2 100 /4 230) = 26. 4°>7°,根据行业规范( 欧盟运输安全规范及Mammoet运输安全规范) ,稳定角>7°即为安全。

落梁情况

落梁也采取分区分级的卸载方法,具体操作步骤如下:

1、 步骤1:初步落梁。在3点支撑状态下同时对A,B,C 卸载10%,使车组板面高度下降至箱梁两端接触存梁台座的支墩顶面,支墩承受箱梁自重的10%。

2、步骤2:8区支撑转换。通过阀门切换将车组分为8个支撑区域。

3、步骤3:分级卸载。按以上荷载值的10%~25%, 50%,75%,100%分4级卸载,完成落梁,直至全部自重由支墩承受为止。每级卸载按以下步骤进行: 首先同步下降C1,D1,C2,D2 4 个区域,再同步下降A1,B1,A2,B2,4 个区域。

4、步骤4:车组驶出。SPMT 车组整体降低车板高度,驶出梁底,完成箱梁转运。

以上落梁工艺可使箱梁平稳落梁,且靠近中部的支点先卸载,防止箱梁产生过大负弯矩而引起梁体混凝土拉、压应力超限破坏。

总结

本案例分析来自于文章《75m大型预制混凝土箱梁SPMT转运施工技术》内容,内容真实可靠。采用SPMT顺利完成香港将军澳跨湾特大桥预制混凝土箱梁的场内转运,3h即可完成1片大型箱梁转运,实践证明采用SPMT转运大型预制混凝土箱梁效率高、成本低、安全可行。

专用车时代原创内容,作者:Bob,该文章不代表专汽通立场。转载请注明出处:http://www.spvtime.com/113597/

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