步履式顶推跨铁路钢箱梁施工技术

1 工程概况 桥)，以下仅以三号桥(见图 )为例进行阐述。 1．1 总体情况 沈阳绕城高速公路桥梁一合同段后丁香大桥 全长2 823．8 m，设计交角90。，为单侧加宽。新旧 桥梁间距1．4 m，新桥桥面高于旧桥2～3 m。桥梁 上部设计为钢箱梁+预应力混凝土T梁结构，钢箱 梁部分下部结构为景观式花瓶墩，承台、桩基础。 钢箱梁共3联，第一联(一号桥)为3跨(38+61+ 38)，第二联(三号桥)为4跨(38+61+61+48)，第 三联(四号桥)为3跨(48+61+38)，总长498 m，第 一 、三联桥面宽为19．8 131，第二联桥面宽21．3 m。 桥梁平面位于直线、缓和曲线、圆曲线上，跨越大西 进场线、秦沈上下行等8股电气化铁路，铁路承力索 距梁底最小距离不足1 m。一、三、四号桥均采用顶 推法施工(18 墩以左为三号桥，18 墩以右为四号 1．2 钢箱梁结构简介 主桥为单箱三室钢箱梁，其桥面板为正交异性板 结构。钢箱梁采用单箱整体式断面结构，标准梁高 3 112．5 mm(为钢箱梁内轮廓线处尺寸)，三号桥全 宽21 300 mm，箱室底板总宽11 250 mm，内侧腹板处 梁高3 000 lilm，腹板间距3 750 film，钢箱梁腹板竖 直，底板水平，顶板顶面横坡同路线横坡，钢箱梁箱内 设横隔板、竖向加劲肋，纵向加劲肋等。本桥处于超 高渐变段中，桥面板横坡为2．O％ ～4．0％ ，如图2所 示。顶推总重约5 500 t。 图2 钢箱梁标准横断面(单位：cm) 2 施工方案的确定及顶推验算 钢箱梁采用柔性墩多点顶推法施工，在主跨布置 安装顶推平台和临时墩，并在其上布置滑道。在平台 上逐段焊接，用步履式顶推设备同步循环作业使钢箱 梁逐段向前滑移，直至钢箱梁到达设计位置。钢箱梁 在工厂生产，经公路运输至施工现场，全部节段均在支 架平台上拼装、顶推，逐步顶推到位。施工工艺见图3。 循环 至完 成钢 箱梁 的组 拼与 顶推 拼钢箱梁起始节段， 焊接成整体箱梁 拼装导粱 解除箱粱与拼装平台的约束 顶推前移 调整下一段钢箱梁 拼装平台线型与标高 继续组拼钢箱梁段 拆除导梁 调整线形与标高 安装支座 拆除顶推设备与临时支架 图3 施工工艺 通过计算机软件整体计算、统计顶推过程中各 个顶推工况的支架反力、桥体最大变形和桥体自身 应力比，其中顶推过程中的支架反力作为局部计算 的依据，确保顶推过程万无一失。同时对主桥的腹 板从局部失稳和承载力进行验算，得出腹板承载力 最小为386．4 t，满足单块腹板承载力要达到300 t 的顶推要求的结论。 3 顶推前的准备工作 3．1 钢箱梁拼装平台的搭设 钢箱梁采用累积拼装顶推法施工，搭设拼装平 台和临时墩，拼装分为2个总拼场地，在17 、19 墩 之间。拼装平台下设I临时拼装支架(长90 in x宽 24 m)，临时支架钢管桩采用4,720钢管，壁厚 10 nlm，承重横梁及纵梁均采用I56b工字钢，承重 纵梁上等间距摆放I18工字钢，钢管桩之间横向联 系采用[14槽钢，临时支架均采用Q235钢。利用拼 装平台和临时墩完成钢箱梁的拼装和顶推施工。 3．2 钢箱梁的加工与拼装? 钢箱梁在厂内加工，在拼装平台上进行拼装。 厂内加工纵桥向按设计进行梁段划分，横桥向根据 材料、加工设备、运输等特点分为5个单元块，共将 钢箱梁加工成285个单元块，汽车运至桥位现场。 梁段运至现场既有绕城高速混凝土桥上，用高低腿 龙门吊吊至已搭设好的拼装支架上，按设计标高、 曲线进行全断面组装、焊接、顶推施工，并安装顶推 导梁。与此同时，厂内进行下一梁段的加工和试 装，采用Ⅳ+3的模式依次循环。 3．3 临时墩的布置 三号桥共布置8组26个临时墩。临时墩分4 种：陆地临时墩、陆地简易临时墩、承台临时墩、承 台简易临时墩。承台临时墩和承台简易临时墩顶 部与底部均采用I18工字钢连接，使其与永久墩连 成整体，增加临时墩的整体稳定。临时墩支架采用 四肢钢管格构柱，顶部设置顶推平台支承顶推设备 和临时搁置梁。 3．4 导梁的拼装 在顶推方向前端做前导梁，导梁全长25 1TI，重约 40 t。钢导梁在工厂分单元制造并运输至工地，在工 地进行拼装。导梁与钢箱梁之间焊接。导梁由钢板 加工成工字型，对齐钢箱梁边腹板连接在边腹板上， 间距11．25 m。两工字双肢通过横向桁架连接，保证 导梁到达临时墩横向两个墩顶时同时受力。 3。5 顶推设备的配备与布设 一套顶推设备包括机械结构系统(上部滑移结 构、下部支撑结构)、油缸系统(支撑顶升、顶推平 移、横向调整)、液压系统(支撑顶升和顶推平移)、 电气控制系统，通过组合动作实现钢箱梁在顺桥 向、竖向、横桥向分别移动、顶升或调整_2 ，从而降 低了成本，并保证钢箱梁顶推施工完成后的全桥线 形。顶推机械结构的支撑顶升油缸安装于下部结 构内，其支撑面在临时墩上，下部结构和上部结构 之间通过安装聚四氟乙烯蘑菇头滑板和不锈钢板 进行滑动，滑动时支撑顶升油缸和下部结构相对于 临时墩不动。顶推设备的滑动摩擦全部是在顶推 设备内部进行，临时墩不受水平载荷。顶推设备两 侧支撑顶升油缸可以灵活适应主桥的坡度，横向调 整油缸保证主桥水平移动时不会产生横桥向偏移。 如图4所示。 图4 顶推设备示意 顶推设备布置于外腹板中心位置，分布在各桥 墩和临时墩上(因桥梁的跨度不同，每个桥墩承受 的梁重不同，所以每个桥墩上分配的顶推设备数量 不同。桥墩上分别配2套或4套顶推设备，临时墩 上配2套顶推设备，形成多点推进。 试顶阶段需检验的项目有：临时墩竖向力、临 时墩水平力、钢箱梁最大变形、导梁端节点变形、导 梁承载力。 5 顶推 5．1 顶推原理 设备利用“顶”“推”“降”“缩”4个步骤交替进 行 J，先将钢箱梁整体顶升托起，再有顶推平移油 缸向前推送一个行程，之后将钢箱梁整体下降置于 临时垫梁上，顶推平移油缸再缩缸到底，完成一个 行程的顶推，继续进行下一个循环，通过往复顶推 步骤，最终将钢箱梁顶推到预定的位置。 5．2 顶推步骤 厂内试装14 ～15 跨N0I—N05梁段，试装结 束后汽车运至工地，留N05梁段在厂内进行下一轮 试装。N0I～N04梁段运至现场既有绕城高速混凝 土桥上，用高低腿龙门吊吊至已搭设好的拼装支架 进行全断面组装和焊接，并安装顶推导梁。与此同 时，厂内进行l5 ～16 跨N05～N12梁段试装，采用 N+3的模式依次循环。NO1一N04梁段组焊结束后 进行顶推架设。 步骤一：在拼装区拼装NO1一N04节钢箱梁，安 装导梁。 步骤二：N01～N04节钢箱梁向前顶推19 m。步骤三：在拼装区拼装N05 N08节钢箱梁，循环向前顶推，顶推过程计算好结构重量，倾覆安全系数大于1．5。步骤四：NO1 N08节钢箱梁向前累计滑移69 m，导梁伸入16 墩上方并受力，使整个结构处于稳定状态。5.3顶推过程控制 5.3.，梁体中线、标高的控制 在已经拼装好的NO1一N04梁段上建立相对坐 标系，控制桥梁整体线形。在每段钢箱梁的顶板和 底板上各做3个中线标记点。顶推时，对梁体中线 进行观测，出现较大偏斜时，进行纠偏。阶段顶推 箱梁差2m就位时，开始不间断观测和精确纠偏，使 箱梁首尾中线与设计偏差控制在4 mm范围内。就 位时箱梁首尾中线与设计偏差控制在2 mm之内。 每次顶推结束时，画出箱梁的中线状态图，将箱梁 的实际中线与箱梁的设计中线相比较，分析钢箱梁 中线的偏差情况，确定下一步施工箱梁中线的控制 方案，使箱梁的实际中线绕设计中线左右摆动，避 免出现大弧形，以免影响顶推施工的正常进行。 阶段顶推就位前，在箱梁的顶板上作明显标 记，并设专人观察，控制箱梁纵向准确就位。每拼3 段梁，测量一次梁长和跨度，必要时进行调整，以保 证箱梁截面位置正确和梁底支座预埋件位置正确。 每次顶推施工前，检查各墩顶滑道标高，要严 格控制滑道精度和标高。临时墩要经过预压，走行 时在临时支墩滑道下设YSD2000-30型千斤顶，以 便随时调整滑道标高。监控测量，严格控制梁体的 挠度，每一梁段完工后及时修正拼梁台座标高。 5.3.2顶推现场控制措施 顶推设备安装时，地面上划定安全区，以防重 物坠落，造成人员伤亡。顶推时，未经许可任何人 不得擅自进人施工现场，结构顶推空间内不得有障 碍物，要密切观察结构的变形情况，禁止交叉作业。 露天放置的液压顶推设备派专人负责;当遇有六级 以上大风、大雨、大雾等天气时将钢箱梁搁置在临 时钢垫梁上，停止顶推施工。 5.3.3顶推设备控制 顶推前按照操作流程对顶推系统进行调试与试 5.3.3顶推设备控制 顶推前按照操作流程对顶推系统进行调试与试 顶升力、平移力、下降力的变化，若发现顶推力骤升， 及时停止并检查原因，特别是检查蘑菇头滑板。 (4)钢箱梁顶推进入线路上方接触网外侧3 In 范围内时，提高顶推作业进度，必要时24 h连续作 业，尽快使箱梁前导梁落在临时支墩上，使梁体处 于稳定状态。 (5)对钢箱梁各个阶段的内力、各个顶推平台、 临时墩及其基础进行受力验算，验算合格方可进行 顶推施工。顶推过程中对钢箱梁、临时墩受力进行 监控，当监控值达到报警值时停止顶推施工。 (6)最后一次顶推时应采用小行程点动，以便 纠偏及纵移到位。 (7)顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到 达设计位置，须在温度稳定的夜间顶推到最终位 置，并根据温度仔细计算测定梁长。 6 落梁 顶推到位后，梁底距支座距离2．1 m，属高位落 梁，采用小行程循环落梁法进行落梁。首先拆除顶 推机械结构，将设备蘑菇头滑块去掉，利用设备顶 升部分落梁0．5 ITI，取出墩顶钢垫梁和其他辅助结 构，更换方木垫梁(循环落梁中，梁底施工空间局限， 方木重量轻结构高度易调整方便施工)。然后拆除顶 推设备，单独使用顶升千斤顶循环落梁1．4 In，使梁底 距支座距离减小到20 em。最后更换200 t三向千斤 顶，调整钢箱梁和支座的平面位置，落梁到永久支座 上，拆除三向千斤顶，落梁完成。

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