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在现代化的桥梁工程施工中,采用何种机械设备也就决定了其施工方法。一方面,先进机械设备的大量应用使得各种类型桥梁的施工方法和施工手段更加丰富,可供选择的施工方案的范围也更加广泛,由此推动了先进施工技术的发展;另一方面,先进施工技术在发展的同时又促进了机械制造工业水平的不断提高。
已普遍、大量地使用各种机械设备,特别是一些桥梁工程的专用设备代替了以往的手工操作,极大地提高了工作效率,缩短了工期,因此先进的施工技术还应有先进的机械设备作为保证手段,否则再先进的技术也无法得以实现。
桥梁施工机械品种繁多,按功能分主要有混凝土机械、起重吊装机械、钢筋加工机械、预应力张拉设备、桩工设备、钻孔设备、泥浆系统及其设备、挖泥(砂)设备、浮运设备、梁桥施工机械、拱桥施工机械、斜拉桥施工机械、悬索桥施工机械、桥梁检测机械和排水设备等。
另外,桥梁施工可分为下部(桥梁基础)施工和上部施工。桥梁施工机械也可分为桥梁施工通用机械设备、桥梁基础施工机械设备和桥梁上部结构施工机械。下面以几种典型机械为例,分别介绍桥梁施工机械的发展情况:
冲压式打桩机械
在第一次工业革命以后,随着工业和民用建筑业的发展需要,在欧洲等工业发达国家蒸汽用而生,并从工业锻锤迅速沿用到建筑业的打桩施工。
据悉,美国已研制成功无噪声液压打桩机、音频打桩机和深水气爆打桩机,效率及性能都很不错,如音频打桩机,转速达到6000次/min,即用24s就可将直径32cm的钢管桩沉人土中22m; Ru-200型深水气爆打桩机,可以在24m深的水下进行打桩作业,能打桩径为107cm的预制桩,气爆压力已达到10. 4MPa。在我国,冲击式打桩机械发展的历史较晚,但是引进吸收和发展的速度是很快的。
就筒式柴油打桩机而言,国产机械的技术性能已不落后于国外同类设备,早在1986年我国已制定出了相应的国家标准。今后,随着我国工业与民用建筑的高速发展,必将对我国冲击式打桩机械向大型化、多功能化方向发展有一个强劲的促进。
预应力张拉千斤顶与油泵车
早在20世纪30年代初,世界发达国家就开始开发应用预应力钢筋的张拉技术设备,如德、法、英、美、瑞士等国先后开发了预应力张拉设备,应用后张拉施工建成较大跨度的桥梁。
20世纪50年代该技术开始迅速发展,目前预应力张拉设备在发达国家已形成系列产品,如瑞士劳辛格有限公司的VSL张拉系列产品,其特点是张拉吨位范围较大(50 N lOOOt)、整体结构紧凑、体积小、质量轻、施工操作简便。
国外预应力张拉设备的发展趋势是向着大吨位、高效率、系列化、无故障、长寿命的方向发展。我国从20世纪50年代开始发展预应力技术,预应力张拉设备从机械式到液压式发展至今,在交通、铁路、建设等部门已形成各自体系的系列产品。
千斤顶较大吨位已达到1200t,可张拉钢绞线60多根,在预应力施工中,根据工程需要来选择合适的钢绞线规格和张拉吨位。由于钢绞线锚具的广泛应用,使得钢绞线张拉设备成为当今的发展重点。钢绞线张拉设备从设计、制造到使用已经形成了较成熟的技术体系,建立了一些相应的国家标准和行业标准。预应力混凝土技术水平与发达国家同类产品相比还有一定的距离,
主要有以下3点:
①基础材料与发达国家相比有差距,如钢材、密封材料等;
②制造精度、热处理质量等不稳定;
③液压元件不完全过关,如系统漏油、液压件寿命短、效率低等。上述原因影响到预应力张拉设备产品的质量,随着预应力施工新工艺的产生,预应力张拉设备必将得到进一步发展,新型的产品也将不断产生。千斤顶张拉设备向更大吨位发展,结构越来越简单、紧凑,操作简便并向计算机控制方向发展,逐渐取代人工的监控调整操作。目前,钢绞线预应力张拉设备是主要的发展类型。
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