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曲线钢箱梁顶推施工技术

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浏览:- 发布日期:2018-01-22 13:14:10【

·桥 梁· 参考文献: [1 ] 吴中伟,等. 高性能混凝土[M ]. 北京:中国铁道出版社, 2005. [2 ] 谢永江,等. 铁路混凝土工程施工技术指南[M ]. 北京:中国铁道出 版社, 2005. [3 ] 周水兴,等. 路桥施工计算手册[K]. 北京:人民交通出版社, 2001. [4 ] 铁道部经济规划研究院. 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准 [S]. 北京:中国铁道出版社, 2005. [5 ] 沈阳云. 高性能混凝土预制箱梁裂纹成因分析与处理[J ]. 铁道标 准设计, 2005 (12). [6 ] 韩学勤,吴登银. 高标号大体积混凝土施工温度控制与防裂[ J ]. 铁道标准设计, 1997 (6). [7 ] 薛 峰. 东营黄河公路大桥大体积混凝土承台温度裂缝控制技术 [J ]. 铁道标准设计, 2004 (10). 收稿日期: 2006208208;修回日期: 2006208228 作者简介:杜 越(1965—) ,男,高级工程师,毕业于石家庄铁道学院铁 道建筑专业。 曲线钢箱梁顶推施工技术 杜 越 (中铁二十局集团第一工程有限公司, 江苏苏州 215151) 摘 要:介绍位于小半径平面圆曲线及竖曲线地段的钢箱梁, 采用分段拼装空间曲线钢箱梁顶推技术施工时的支墩及滑道设计与 施工,以及钢箱梁顶推施工工艺、施工方法、质量安全控制措施等。


关键词:公路桥梁; 曲线钢箱梁; 钢箱梁顶推; 施工技术 中图分类号:U4451462  文献标识码: B 文章编号: 100422954 (2006) 1220046203 1 工程概况 无锡硕放互通枢纽工程的匝道桥,在跨越沪宁高 速公路地段设计为四跨一联单箱单室的钢箱梁,其中 G桥跨径布置为(20 + 32 + 34 + 25) m,钢箱梁与线路 呈135°交角,钢梁顶板宽度1015 m,底板宽度515 m, 底板水平,箱梁中心线处梁高118 m,顶板设有6%横 坡。钢箱梁地段平曲线半径R = 240 m,竖曲线半径R = 1 850 m,左侧纵坡31078% ,右侧纵坡- 41000% ,竖 曲线顶点位于本联箱梁中间。桥梁各孔跨分别设置 2、9、11mm及6mm的拱度,拱度线形为圆曲线。钢箱 梁中心线与线路中线相距1175 m。钢箱梁在工厂加 工时分11 段,其中第一段长101472 m,最后一段长 101265 m,其余段均为9122 m。 2 钢箱梁顶推方案 为保证新沪宁高速公路双向8车道的交通畅通, 根据现场施工条件,在沪宁高速公路北侧桥位处搭设 临时墩,分段拼装钢箱梁并从北向南实施钢箱梁顶推。其中 钢箱梁最前端一段作为嵌补梁段,待其余钢箱梁顶推 至设计位置落梁后再采用汽车吊安装嵌补梁段。具体 实施步骤为:第一次在支墩上拼装前导梁及4段钢梁, 顶推20 m;第二次依次拼装2段钢梁,钢箱梁顶推30 m;第三 次依次拼装3段钢梁,钢箱梁顶推30m;第四次安装尾端1个 梁段,钢箱梁顶推15 m后拆除前导梁,将其安装在最后端钢 梁的尾部,继续钢箱梁顶推直至设计位置止,拆除导梁并落 梁,最后汽车吊法安装嵌补梁段。 为减轻前端钢梁自重,钢箱梁顶推时前方边跨钢箱梁的 翼缘板及防撞护栏暂不安装,待钢梁就位后再安装。 3 施工工艺及方法 311 钢箱梁顶推施工临时设施 31111 临时墩设计与施工 临时墩除满足钢箱梁拼装平台外,还要兼作对钢 箱梁实施空间曲线钢箱梁顶推之用。因此,在设计临时墩时, 既要考虑其能承受钢箱梁顶推时的最大竖向荷载和最大水平 力,又要考虑满足钢箱梁顶推过程中沿同半径平面 圆曲线和同曲率凸形竖曲线轨迹前进要求。同时,还 要考虑顶梁千斤顶安放位置、横向限位装置,以及施焊 及喂送滑板人员的工作平台等因素。 (1)临时墩结构 本桥临时墩均设计为<500 ×8 钢管柱,用Q235 钢板卷制。1组临时墩共由4根钢管柱组成,柱间用 [ 16槽钢作剪刀撑连接,柱顶设置用于固定下滑道的 钢支座。考虑到拼装钢箱梁过程中需要设置顶升千斤 顶,同时提高临时墩抗推能力,在每组支墩顶部纵向设 置2根I40纵梁。位于桥墩处的临时墩,其墩顶用型 钢与桥梁支座垫石进行连接。


(2)临时墩基础 临时墩基础采用钢筋混凝土扩大基础,根据地基 实际承载力(120 kPa)及最大竖向荷载(一般墩为850 kN,中央分隔带处为1 760 kN) ,确定一般临时墩2个 分离式基础尺寸为4 m ×2 m ×112 m。基础混凝土按 照C25控制。在基础混凝土施工时预埋M25地脚螺 栓,钢管柱与基础栓接。中央分隔带处临时墩基础充 分利用匝道桥承台。临时墩确定后,根据钢箱梁顶推工况对 46 铁道标准设计 RA ILWAY STANDARD DESIGN 2006 (12) 杜 越—曲线钢箱梁顶推施工技术 ·桥 梁· 其进行承载力和抗倾覆验算。 (3)临时墩布置 临时墩沿线路中线径向布置,除各组临时墩平面 满足与钢箱梁相同半径(R = 240 m)的圆曲线线形外, 滑道面高程还必须满足竖向圆曲线(R = 1 850m)线形 要求。 根据钢箱梁顶推中处于最大悬臂34 m时满足 抗倾覆系数115,以及钢箱梁分段长度(9122 m) ,确定 拼装地段临时墩纵向中心间距10 m,每组临时墩钢管 柱横向间距5115 m,纵向间距2 m。G匝道桥需要布 设11组。钢箱梁顶推高程与设计落梁高程相同。 临时墩与滑道结构如图1所示。 图1 支墩与滑道结构示意(单位:m ) (4)支架搭设 按照临时墩布置图用全站仪测放各个临时墩位 置,并对地基进行处理,随后常规法浇筑基础C25 混 凝土;待混凝土达到一定强度后安装钢管柱,采用[ 16 槽钢设置好纵横向水平支撑和剪刀撑。临时支墩安装 时精度:垂直度≤1% ,顶面高程0~ - 10 mm。 31112 滑动和导向装置 滑动装置主要由下滑道、上滑板组成。


(1)滑道位置钢箱梁顶推滑道设置在腹板下方的底板附近,并对腹板 底部设三角形加劲肋,同时在钢箱梁顶推滑道中心位置沿纵 向通长设80 cm 高肋板进行加强,以防止钢箱梁的 变形。 (2)下滑道 下滑道由滑道梁、下滑板组成。滑道梁为2 根 [ 32b槽钢,下滑道有效长度210 m,宽度30 cm。 考虑到钢箱梁顶推过程中上滑块可能会出现挤 死或卡住现象,需要起顶钢箱梁,故在每侧滑道梁的两 端都设有吊篮,吊篮内可安放50 t液压千斤顶以备用。 滑道梁及吊篮结构如图2所示。 下滑板由5块□500 ×500 ×20钢板组成,每块钢 板顶面外包1 mm厚不锈钢板。 (3)上滑块 上滑块为一面贴聚四氟乙烯、内部设两层钢板的 氯丁橡胶板,其规格为□400 ×200 ×20。下滑板和上 滑块共同组成钢箱梁顶推摩擦副,在钢箱梁顶推千斤顶的作用下,实 现钢箱梁顶推前进。 图2 滑道梁及吊篮结构示意(单位: cm ) (4)导向装置 为方便钢箱梁节段拼装时的横向定位和钢箱梁顶推时的 导向,在临时墩下滑道板外侧设置了导向装置(横向 限位器) 。导向装置主要由钢轴、螺母、垫片及导向轮 组成。通过钢轴及螺母将导向轮固定在下滑道钢板面 上。其结构见图3。 图3 导向装置示意(单位:mm ) (5)下滑道安装 下滑道加工好后,用吊车整体就位在钢管柱顶部 的支座上,检查滑道顶面高程,必要时用钢板进行调 整,符合要求后再将滑道梁与支座焊接。 31113 导梁 导梁长度一般为钢箱梁顶推跨径的016~017倍,本桥钢 导梁长度内侧20 m、外侧22 m,其截面为工字形钢板 梁。导梁顶板、底板厚度20 mm, 腹板厚度16 ~12 mm。导梁高度及线形与钢箱梁相同,并与钢箱梁腹板 栓接。考虑到导梁上墩时要设置千斤顶顶升,导梁前 端做成弃口。 312 梁段顶推 (1)钢箱梁顶推方式 为减小桥墩承受的水平力,考虑到平曲线及竖曲 线钢箱梁顶推,本桥选择多点拉杆式连续顶推,即2台千斤顶 分别固定于G匝道19号墩、20号墩。为防止钢箱梁顶推过 程中两侧桥墩受扭,将水平千斤顶设置在桥墩两立柱 间的操作平台上。 铁道标准设计 RA ILWAY STANDARD DESIGN 2006 (12) 47 ·桥 梁· 杜 越—曲线钢箱梁顶推施工技术 (2)牵引装置 根据钢箱梁顶推最大水平力,选择2台ZLD2100自动连 续千斤顶提供水平动力。拉杆采用3根< j15124钢绞 线和自动工具锚。拉锚器采用Q235钢板组焊而成, 设置在钢箱梁底板横向中心线处的横隔板部位。拉锚 器与钢箱梁底板栓接。钢箱梁加工时,事先在底板上 打好固定拉锚器的栓孔。 (3)分段拼装及钢箱梁顶推 第一步:安装G2 ~G5 共4 个梁段和导梁。用1 台250 t汽车吊分别将G2~G5梁段吊装在支架上,调 整钢箱梁高程、线形,焊缝焊接、检测。安装前导梁并 对梁段补涂装。


第二步:钢箱梁顶推钢箱梁G2~G5梁段前移20m。操作 钢箱梁顶推泵站,由2台千斤顶缓缓给钢箱梁施力,钢箱梁随 之向前滑动。在钢箱梁顶推过程中随时观察滑板情况,一旦出 现滑板脱空时,暂停钢箱梁顶推,及时在滑板与梁底间加垫钢 板。当最前端滑板滑出后,及时从尾部喂新送滑板。 第三步:拼装G6、G7 梁段。用同样的方法吊装 G6、G7分段,调整钢箱梁高程、线形,焊接好接头焊 缝,随后安装G6、G7梁段的翼缘板和钢护栏,并进行 涂装。 第四步:第二次钢箱梁顶推钢箱梁前进30 m。继续钢箱梁顶推 钢箱梁,当导梁伸进中央分隔带临时墩下滑道约40 cm时,暂停钢箱梁顶推,用竖向千斤顶将导梁前端顶起一定 高度(千斤顶下端垫上聚四氟乙烯滑板) ,接着继续顶 推015~1 m暂停,在导梁下端安装滑板,拆除导梁上 墩用的千斤顶,继续钢箱梁顶推,直至梁段前移30 m止。 第五步:吊装G8~G10分段,并顶推30 m。具体 方法同前。 第六步:吊装G11梁段,钢箱梁顶推前进20 m。用汽车 吊吊装G11梁段,继续向前钢箱梁顶推15 m,并逐节拆除导 梁。最后安装尾梁,继续钢箱梁顶推前进5 m,使钢箱梁达到 设计位置,拆除尾梁。 第七步:落梁,安装支座。调整梁端线、梁边线精 度满足设计及施工规范要求后,用千斤顶起梁,准确量 测支座位置及上座板螺栓孔位置后安装支座,支座位 置、高程经复核无误,匀速缓慢的落梁于永久支座上。 第八步:安装最前端G1段钢梁。测量G1长度,必 要时切割余量,符合设计要求后吊装最后G1分段,并焊 接。安装G1等梁段翼缘板和钢护栏,喷涂最后面漆。 313 施工监控 为确保钢箱梁顶推过程中钢箱梁、桥墩及临时墩的安全, 钢箱梁顶推全过程进行监控。 (1)横向位移监控 在导道梁顶面、钢箱梁顶板中线位置每隔10~20 m固定一个小棱镜,分别在钢箱梁顶推前、钢箱梁顶推中、钢箱梁顶推就位 后采用全站仪观测小棱镜,根据测设的小棱镜位置推 断钢箱梁及导梁的横向位移偏差。用同样的方法,对 临时墩顶部位移进行监控。 (2)导梁挠度监控 采用水准仪法对导梁挠度进行监测。测点设在导 梁端断面上,横向共2个测点,分别在钢箱梁顶推前、推中、抵 达临时墩顶前、抵达墩顶后进行实测,并与设计提供的 挠度值对比。


(3)钢箱梁、桥墩、临时墩应力监测 在墩底部、钢箱梁腹板底部等部位安装应力计,实 测应力,并与设计规定值对比。 (4)落梁时永久支座反力的监测 在永久支座处设置应力计,落梁时对各永久支座 的支反力进行监测,根据测量结果调整支座高程。 4 质量控制及安全措施 (1)临时墩滑道安装时,相邻墩高程差控制在±2 mm以内,同墩两滑道高程差控制在±1 mm以内。 (2) 梁顶升最大高度及反力不得超过设计规 定值。 (3)钢梁施工质量控制以相关的设计文件及技术 规范、验收标准为准。 (4)钢箱梁顶推速度控制在10~15 cm /min。 (5)钢箱梁顶推作业时对钢箱梁、临时墩、导梁、桥墩实 施监控,确保结构安全。 (6)位于既有道路地段的钢箱梁在实施钢箱梁顶推前完 成护栏及钢结构表面防护等施工,以防后续施工时对 行车带来安全隐患。 (7)在支墩两侧用钢管搭设人行通道,并设置护 栏,安装防落网,确保钢梁焊接和钢箱梁顶推时作业人员高空 安全。 (8)中央分隔带中墩四周设置防护网,防止物品 坠入行车道。 (9)在作业地段设置施工警示牌。 5 结语 无锡硕放互通枢纽匝道桥钢箱梁采用空间曲线顶 推技术实现了跨越沪宁高速公路施工,该法与支架拼 装法相比尽管在施工投入方面相差不大,但其最大的 优势在于不需要进行交通管制,可以减少近30万元的 交通防护设施费,确保既有道路交通畅通。 参考文献: [1 ] 交通部第一公路工程总公司. 公路工程施工手册桥涵(下册) [K]. 北京:人民交通出版社, 2000. [2 ] 刘 吉,张俊义,陈亚军. 桥梁施工百问[M ]. 北京:人民交通出版 社, 2003. 48 铁道标准设计 RA ILWAY STANDARD DESIGN 2006 (12)


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