跨铁路整体钢箱梁顶推竖向变形控制技术

跨铁路整体钢箱梁顶推竖向变形控制技术 焦亚萌，李 辉 (中铁工程设计咨询集团有限公司桥梁工程设计研究院，北京 100055) 摘要：结合丰双铁路分离式立交桥工程实践，重点介绍在连续钢箱梁顶推过程计算中对梁底不平顺的一种简单 准确的处理方式，通过对比监控数据，验证了这种处理方式计算竖向变形的准确性。同时介绍本桥设计中对顶推 竖向变形控制采取的一系列措施，从而保证了特殊情况下主梁跨越最大跨度后顺利上墩，也对多箱式钢箱梁整体 顶推中的一些问题进行反思和探讨，以期在其他类似工程中加以借鉴。

关键词：整体钢箱梁；多箱式；顶推；变形控制； 中图分类号：U445．462 文献标识码：A DOI：10．13238／j．issn．1004—2954．2014．03．018 Vertical Deformation Control Technology of W hole Steel Box Girder Crossing above Railway Lines by Incremental Launching Construction M ethod JIA0 Ya—meng，LI Hui (Bridge Engineering Design and Research Institute，China Railway Engineering Consulting Group Co．，Ltd．，Beijing 100055，China) Abstract：In combination with engineering practice of the overpass bridge above the Fengtai—Shuangqiao Railway，this paper emphatically introduced a simple and accurate handling way to simulate the bottom unevenness of the continuous steel box girder during the calculation of incremental launching process． Afterwards，in comparison with monitoring data，the accuracy of vertical deformation calculation by this handling way was verified．At the same time，this paper demonstrated a series of measures about how to control the vertical deformation during the design of incremental launching process for this bridge． As a result，these measures were SO effective that the main girder could be installed upon bridge piers successfully after crossing the maximum span under special circumstance． Moreover， this paper introspected and discussed some problems in the design of incremental launching process of steel multi—box girder，in the hope of serving as a reference for other similar projects． Key words：whole steel box girder；multi—box；incremental launching；deformation control

1 项目背景 丰双铁路分离式立交桥是广渠路市政工程中的控 收稿日期：2013—04—28 作者简介：焦亚萌(1981一)，男，高级工程师，2006年毕业于北京交通 大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士，E-mail：cecqlyjym@126．COrn。 [9] [10] 制性工程之一，该桥连续跨越百东、百星、丰双铁路，其 中百星、丰双均为电气化铁路，运输繁忙。结合桥下铁 路运营要求及工程实际、场地情况 ，经过多次方案 论证与审查，最终确定该桥采用(30+45+31)m连续 钢箱梁方案。本桥的平、立面见图1。 杨奇．高速铁路桥梁桩基础变形性状试验与工后沉降研究[D]． 长沙：中南大学，2011． 孙占法．老采空区埋深对其上方建筑地基稳定性影响的数值模拟 研究[D]．太原：太原理工大学，2005． [12] 中华人民共和国铁道部．TB10621—2009 高速铁路设计规范 [S]．北京：中国铁道出版社，2010． 徐丽芬，马建林，王磊．垂直荷载作用下高速铁路摩擦桩基础平面 布置形式的三维有限元分析[J]．铁道建筑，2008(3)：70—73 第3期 焦亚萌，李辉一跨铁路整体钢箱梁顶推竖向变形控制技术 77 四环 通州 @ ⑧ ◎ @ 圆I 垂熊 星百 豳 丰双 匡 豳 露 路铁 圜 路铁 匡 图1 平、立面布置(单位：m) 2 工程概况 上部结构横桥向为4片小钢箱梁组成的整体钢箱 梁形式。横向断面见图2。4片钢箱梁梁底高程一致， 跨中标准截面中心线处梁高2．05 m，箱梁顶板为正交 异形钢桥面板，设1．5％ 的双向排水坡。 图2 箱粱断面布置(单位：m) 下部结构采用双柱接盖梁形式。盖梁采用预应力 结构，长28．4 m，高2．6 m。墩柱截面尺寸为2 m X 1．8 in，间距受地下管线影响，分别采用12 m和13 m。 桩基采用8根 1．5 m的桩。 c段D段 E段 导粱 3 顶推施工 为降低施工难度，尽量减小对铁路运营影响，本桥 采用分节段拼装(纵向5段)，多次单点顶推的施工方 法，顶推最大质量1 800 t，顶推总距离100 m。主要的 顶推步骤如下：(1)在临时支墩上拼装C、D、E段钢梁 和钢导梁；(2)向前顶推44 m，导梁前端跨过47号墩； (：3)暂停顶推，拼装B段钢梁；(4)继续向前顶推56 in，到达成桥位置，顶推结束；(5)最后拼装剩余的A 段钢梁。主要顶推步骤见图3。 由于跨越电气化铁路，梁底距离接触网线最小距 离仅为1．42 m，在设计中必须严格准确地控制桥梁线 形，确保下方铁路运营安全。 ，；_1 对梁底不平顺的处理 本桥位于0．4％上坡段和0．8％ 下坡段之间，半径 R=10 000 m的竖曲线上，最高点与最低点高差134 mm，并且由于钢结构刚度较小，根据成桥计算结果本 桥跨中设置了67 mm 的预拱度，合计最大高差达 201 mm，见图4，准确控制变形必须考虑梁底不平顺 因素。 ，j．1．1 一般工程施工中消除梁底不平顺的方法 为简化设计，一般均是在设计中按梁底平顺考虑， 而在实际施工中通过工程措施来消除梁底不平顺。

工 程常见的有以下3种处理措施。 (1)采用竖向起顶装置调高方式，即每个临时墩 ：果用2套千斤顶，竖向千斤顶将顶推主梁起顶，再用水 乎千斤顶顶着竖向千斤顶前进。通过竖向千斤顶不同 ：顶程来消除梁底不平顺。这种方式需要2套千斤顶不 ⑩ B段 C段D段 E段 导梁 ◎ A段 B段 C段D段 E 图3 顶推步骤 78 铁道标准设计 第58卷 线路纵断 预拱度 i 堕 I ． § 镡 j 昱隧 0／ 趸 跫迅 图4 梁底线形(单位：mm ) 断循环往复。顶推速度慢。早期多点顶推即为这种 方式 。 (2)各临时墩墩顶设置可调高装置。例如杭州江 东大桥等 。 (3)用辅助结构将梁底垫平一起顶推，顶推结束 后，拆除辅助结构。例如通惠河桥和广北立交 桥等 。 前2种方式由于涉及到调整高程，所以顶推速度 都很慢，不适合跨越运输繁忙的铁路干线，第3种方 式，由于顶推结束后要拆除辅助结构，势必要影响电气 化铁路繁忙的运营，因此也不适用。 3．1．2 本桥对梁底不平顺的计算模拟 鉴于本桥特殊情况，不适合通过上述工程措施来 消除梁底不平顺，要想精确控制钢箱梁的顶推变形，必 须在计算中对由于梁底不平顺而产生的结构受力及变 形影响进行准确分析 。 本桥在顶推模型计算中采取了如下措施，简单方 便在计算中准确模拟梁底的不平顺状态，准确真实地 反映了各个临时墩的实际支承情况，以及各个阶段主 梁的内力与变形。模型见图5。 ．．．．．? ? ? ． 嘲删 嘲孵 图5 顶推模型 (1)将本桥竖向顶推轨迹，即每个临时墩顶高程 设置于R=10 000 m的竖曲线上，这样在计算时可仅考 虑由于预拱引起的高差。 (2)梁水平直线建立梁单元，在主梁每个节点下 方，新建固定约束的节点模拟支承，主梁节点和对应下 方的固定约束的节点通过弹性连接相连，不同顶推阶 段，激活和钝化相应的弹性连接来模拟实际支撑情况。 (3)将下方固定约束的节点，按照主梁梁底的线 形，仅在顶推最初阶段施加反方向的强制位移。在后 续的各个阶段，强制位移值保持不变。 程序计算结果为变形值，综合考虑顶推轨迹的竖 曲线修正后，可以得到主梁各点的绝对位移值。根据 监控数据，顶推最大跨度时，测量的导梁前端挠度值平 均值与理论计算值比较见表1。从表1可以看出，理 论计算值与实测值吻合很好，也验证这种处理方式的 可行性。 表1 导梁前端挠度实测值与理论值比较 mm 顶推距离／m 5 10 15 2l 25 32．5 34．3 实测平均值 39 65 39 7 —11 —149 —187 理论计算值 34 60 42 4 —28 —150 —199 注：正值表示向上位移，负值表示向下位移 3．2 保证导梁顺利上墩措施 根据计算结果，导梁前端在最大悬臂状态时，竖向 位移为414 mm，为保证导梁前端能顺利上墩，设计中 对导梁做如下优化。 (1)将导梁前端设置200 mm的预拱度。沿抛物 线变化至导梁中部。当然，与前面的处理方法相同，在 计算时也把这部分预拱按强制位移反向施加于下方的 固定约束上。 (2)在导梁前端设置800 mmx300 mm的倒角。见 图6。 一一线 图6 导梁前端优化(单位：mm) 通过以上两方面优化，使导梁前端高于临时墩顶 500 mm。从理论上可以保证导梁顺利上墩。同时，为 防止由于施工误差，连接变形过大或其他不确定原因 造成的实际变形超出设计值，设计中还增设一些辅助 措施，作为安全储备措施。 (1)将墩顶滑道接触面设计为半径200 mm倒角， 方便导梁上墩。见图7。 图7 滑道倒角(单位：mm) (2)在两片导梁间增设辅助起顶装置，一旦出现 导梁上不去墩的情况，可以利用辅助起顶装置将导梁 顶上临时墩顶。见图8。 磊 — — l I I 1 1 I===== 【===== (a)立面 (b)1-1截面 图8 导梁前端辅助起顶装置 第3期 焦亚萌，李辉一跨铁路整体钢箱梁顶推竖向变形控制技术 79 4 结论与建议 2012年12月，主梁在顶推42 m之后顺利爬上 47号墩，在顶推100 m后准确就位。顶推工程顺利 结束。

(1)本文提供了一种在程序中准确模拟梁底不平 顺影响的措施，方便简单，能够准确反映出钢箱梁顶推施工过 程中由于梁底不平顺所引起的变形、内力情况。 (2)设计中对导梁前端结构优化，保证了主梁的 上墩，并且要留有一定安全储备措施，以防止意外情况 发生。 (3)本桥横向为4片钢箱梁，对应每个腹板下方 设置了8条滑道，横向支撑点设置过多容易导致各滑 道间支承反力不均衡，在今后的设计中可考虑通过加 强横向连接的方式减少滑道的数量。 参考文献： [1] 苏国明．跨既有线钢箱梁顶推施工预应力混凝土箱梁设计及施工需要注 意的问题『J]．铁道标准设计，2012(2)：31—33． [2] 中华人民共和国铁道部．TG／CW106-2012 铁路营业线施工管 理办法[S]．北京：中国铁道出版社，2012． [3] 张晓东，桥梁顶推施工技术[J]．公路，2003(9)：47—51． [4] 王俊，李传习．变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工临时墩高程调整方 案确定[J]．中外公路，2001，31(3)：177—181． [5] 崔清强．复杂预制线形钢箱梁顶推计算分析[J]．桥梁建设， 2009(6)：50—53． [6] 付永乐．通惠河桥钢箱梁顶推施工技术[J]．铁道建筑，2007(3)： 8一lO． [7] 苏魁．钢箱梁斜拉桥顶推施工关键问题研究[D]．上海：同济大 学，2006． [8] 李兴云，沈波．广州市环城高速公路广北立交桥主桥设计及施工 方案[J]．土木工程学报，1991(2)：91—93． [9] 尚庆保．小半径变截面钢箱梁顶推施工技术[J]．铁道建筑， 2007(2)：13—15． [1O]中华人民共和国交通部．JTG—TF50-2011 公路桥涵施工技术规 范[S]．北京：人民交通出版社，1999． [11]张欣禹．悬索桥扁平钢箱梁顶推施工受力分析[J]．世界桥梁， 2012(40)：37—41． [12]张哗芝，谢晓慧．铁路特大桥钢箱梁顶推过程受力分析及改善方 法[J]．中国铁道科学，2009(5)：21—26． (上接第49页) 表3 方案优缺点分析 3 研究结论 贵六城际铁路的建设必将带动六盘水市的快速发 展，选择合理的引入方案尤为重要。结合六盘水地区 的城市规划、枢纽现状及规划布局、环保及地质地形条 件等因素综合分析，得出初步结论如下。 (1)受城市规划及地形条件影响，新建六盘水南 城际站方案距离主城区较远，客运作业分散在两个客 站，不利旅客换乘和出行，且对城市增加分割。城际线 引入双水站后利用既有沪昆线至六盘水站方案，充分 利用既有站站位资源和客运设施，便于旅客换乘，对城 市发展干扰较小，建议以此方案开展进一步研究工作。 (2)城际铁路引入城市应充分利用既有铁路通 道，减少对城市的分割和对城市规划的干扰，应优先考 虑引入既有站，充分利用既有客运设施，便于旅客 换乘。

参考文献： 『11 铁道第三勘察设计院集团有限公司．贵阳至六盘水城际铁路(安 顺至六盘水段)预可行性研究[R]．天津：铁道第三勘察设计院集 团有限公司，2012． 中国中铁二院工程集团有限责任公司．安顺至六盘水铁路可行性 研究[R]．成都：中国中铁二院工程集团有限责任公司，2013． 袁伟．沈丹客运专线引入丹东地区方案研究[J]．铁道勘察， 2009(3)：78—82． 张珂．张唐铁路承德至唐山段线路走向方案研究[J]．铁路工程学 报，2009(12)：1—4． 杨军．石武客运专线邯郸站站位方案研究[J]．铁道标准设计， 2010(9)：22—24． 廖开再．石济铁路客运专线引入德州地区方案研究[J]．铁路标准 设计，2009(8)：33—36． 范俊怀．浦梅铁路引入武夷山地区方案研究[J]．铁道工程学报， 2011(2)：7—12． TB 10621—2OO9 高速铁路设计规范(试行)[s]． GB 50091—2006 铁路车站及枢纽设计规范[S]． GB 50091—20O6，铁路线路设计规范[S]． 郝瀛．铁路选线设计[M]．北京．中国铁道出版社，1996． 朱颖．铁路选线理念的创新与实践[J]．铁道工程学报，2009(8)： 1—5． 2 3

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