曲线桥顶推施工技术

摘　要　结合哈尔滨市某立交桥连续钢箱梁顶推施工实践,概述了曲线段顶推施工中平台、临时墩、导梁等辅 助设施的设置原则,着重介绍了曲段顶推、落梁的控制措施。

关键词:曲线桥,顶推法,连续梁,施工,钢箱梁顶推,落梁,曲线段顶推

1 　工程概述

哈尔滨市尚志大桥需跨越哈尔滨火车站旅客站 台,而哈尔滨火车站是东北地区的交通枢纽之一,车 流大,旅客多,这给顶推作业带来了相当大的困难。 因此,保证安全、快速地完成主体工程施工是本工程 的关键。 该桥主跨采用连续钢箱梁,主跨段由曲线段和 直线段组成。曲线段从K0 + 43215 到K0 + 5721377 , 长1391877 m ,线路中心曲线半径为700 m ,直线段从 K0 + 5721377 到K0 + 63915 ,长671123 m ,钢梁全长 207 m。孔跨布置为51 m + 55 m + 50 m + 51 m ,墩编 号从16 到20 号。钢梁设计共分9 段,标准段长25 m ,曲线段从ZL1 ZL6 ,直线段从ZL7 ZL9 (图1) 。 全桥处于- 013 %纵坡上。 箱梁采用双箱单室截面、直腹板、等高度梁。梁 高216 m ,桥面宽24 m ,箱宽318 m ,两箱中心距1314 m ,悬臂长度为314 m。中间墩横向中心线顺铁路方 向斜置,边墩横向中心线顺径向布置。为了保证箱 梁抵抗畸变、翘曲能力并确保结构的横向传力,每隔 316 m 在箱梁内设隔板和在箱梁外设横梁;为了便 于结构传力,横梁和隔板在同一断面处。桥面板采 用正交异性板,顶板厚14 mm ,纵肋采用厚8 mm 的 钢板冷弯成形的梯形闭口肋。底板和腹板厚度根据 各部位受力条件确定。不同厚度的腹板按中心对齐 的原则连接,为保证腹板的稳定,箱体内设置了T 形 断面的竖向和水平加劲肋。工厂制造时分箱室、横 梁、顶板(带闭口肋) 分别制造,运到工地后分段接 长,分段顶推。 顶推法施工适宜于在直线或同一曲率的圆弧上 进行。根据该桥的实际情况,在圆直点处设一个接 头,把钢梁分为曲线段和直线段分别顶推,在圆直点 处合龙,直线段单点顶推,曲线段开始单点顶推,然 后2 点顶推。拉锚器设置在箱室下方拼接接头中间 的位置。

2 　主要施工设施

211 　平台和临时墩 曲线段平台设置在14 到16 号墩之间,约60 m 长,占用2 孔简支梁的位置。沿桥的纵向,在2 孔简 支梁内共设置2 个排架5 个临时墩(编号为14 1、 14 2、14 3、15 1、15 2) 。沿桥的横向,在2 个箱 室下是承力的八三墩竖杆。临时墩以外的作业平台 用碗扣脚手架填充。 直线段平台设置在20 到22 号墩之间及占用20 号墩前方18 m ,约60 m 长。18 m 范围内设临时墩1 个(19 2) ,20 到21 号之间设临时墩2 个(20 1、20 2) ,21 到22 号之间设临时墩1 个(21 1) ,临时墩 使用万能杆件做成独立墩。其余施工平台使用碗扣 脚手架。 主墩之间的临时墩使用八三式铁路轻型军用 墩。临时墩设置原则是使每跨的大悬臂长度不大于 30 m。这样总共设置的临时墩有6 个,编号是16 1 ,17 1 ,18 1 ,18 2 (合龙墩) ,19 1 ,19 2 (曲线平 台的前沿) 。

212 　导梁

设计成板梁,对应于双箱的4 片腹板,与箱梁的 腹板及底板用高强度螺栓联结。每个箱室对应的2 片板梁用水平联结系和横向联结系联结成整体。导 梁由若干段(由于拼装和拆除时的最大单元重量限 制) 拼接成整体,前端设上翘段,上墩时可抵消大悬 臂状态的挠度,使梁顺利上墩。 各墩与桥轴线斜交,因此导梁的曲线内外侧设 计成不等长,使曲线内外侧同时上墩,以免箱梁受 扭,且曲线段各个墩与桥轴线的夹角从16161°到 7139°不等。导梁上墩后,随即解除导梁上翘段,倒 换适于过前方墩的上翘段(调节导梁的长度) 。直线 段顶推只经过19 1 临时墩、19 号墩,且这两个墩与 桥轴线夹角均为7139°,只设短的导梁,最短的仅包 括上翘段。曲线导梁过18 1 号临时墩和直线导梁 过19 号墩后,解除导梁,顶推到18 1 号临时墩的 设计位置,竖向千斤顶顶起,垫上垫梁和滑道,以便 横向和纵向精确调位。箱梁内竖向顶起的位置用支 撑方木加固。 为了使梁底面平整,导梁底面并不设拼接板,而 在此底板稍高处设拼接翼板。

213 　滑道和滑板

滑板为聚四氟乙烯橡胶板。下滑道为厚30 mm 钢板,钢板顶面包一层厚3 mm 的不锈钢板。下滑 道顺顶推的前后方做成弧形,以利喂入滑板。下滑 道与墩之间用垫座联结,临时墩和平台的垫座利用 既有八三墩杆件设计,永久墩的垫座单独设计加工。 上滑道设在箱梁底板下方宽度500 mm 的范围处。

214 　墩顶水平力

临时墩基础采用扩大基础。由于在密集线路间 基础的宽度受到限制,为避免在顶推过程中大悬臂 状态下基底产生负反力,在临时墩顶张拉钢索与主 墩相连,以克服一定的水平力。 如图2 所示,在这种大悬臂状态下,17 1 号临 时墩受到了顶推过程中的最大的竖反力,同时也受 到了最大的指向顶推方向的水平力f ,但17 1 号临 时墩的基础不足以承担如此大的水平力,因此需在 17 1 号临时墩与17 号临时墩之间预拉钢索,以此 减小17 1 号临时墩基础所承担的水平力。

215 　限位器和纠偏

平台上采用滚轮限位器纠偏,滚轮限位器安装在排架墩上箱室的两侧,在钢箱梁顶推过程中限制箱梁偏 移。临时墩及中间永久墩采用楔块限位器,由相对滑 动的两个楔块组成,一个固定在墩顶的预埋件上,另 一个在钢箱梁顶推的过程中打入固定的楔块与箱梁中间,迫 使箱梁正位。在必要时采用横向千斤顶纠偏。

3 　钢箱梁顶推与落梁施工

311 　直线段顶推 曲线平台和直线平台同时作业。 在直线平台前端拼装ZL7 ,首先吊装2 个箱室 部分,落在平台上。然后拼装中间横梁和两侧悬臂 横梁,最后拼装桥面板,施焊。ZL7 拼装完成后,紧 接着拼装ZL8 ,先吊装箱室部分与ZL7 用螺栓联结, 然后拼装横梁及桥面板。在接头处联结拉锚器,拉 锚器固定在箱梁箱室拼接接头的底部中间,联结到 底板拼接板上,采用加长特制的螺栓联结。ZLD 自 动连续千斤顶安装在20 号墩顶,用钢绞线作拉杆, 顶推一定距离后拼装ZL9 ,同时拉锚器后移到下一 个接头处,待拉锚器靠近顶推千斤顶时,把顶推千斤 顶移到19 号墩顶,同时拉锚器移到距离最近的接头 上,顶推到位。

312 　曲线段顶推

31211 　曲线段顶推力计算

在曲线梁的顶推过程中,只有当实际的施顶方向 与曲线在该点的切线方向在同一条直线上时梁体才 会沿着曲线的方向前进。但是就曲线上的某点(例如 拉锚器所在的点) 而言,它的切线方向时刻都在发生 着变化,顶推方向与切线方向几乎不可能始终在一条 直线上,是无法做到的。实际上,在顶推的一个时段 来讲,只能是瞬时间2 个方向在同一条直线上。 　但是,应当注意到,如果以倒换拉锚器为界来划 分顶推阶段,在每一个阶段中,随着a 的减小,ΔN 逐渐趋近于0 ,而N1 、N2 则逐渐趋近于H/ 2。 由于曲线段的曲线半径仅700 m ,合理地控制 曲线内外侧的顶力,使梁体更接近圆弧运动,是一个 关键性的技术问题。

31213 　顶推过程简介 曲线段顶推时,ZLD 自动连续千斤顶安装在16 号墩顶,ZL3、ZL4、ZL5、ZL6 均用16 号墩上一个千斤 顶施顶。拼装完成ZL2 及ZL1 后,17 号墩顶安装 ZLD 自动连续千斤顶,这时16 号墩和17 号墩同时 施顶。待16 号墩上千斤顶不能再继续施顶时,移到 18 号墩顶,由17 号墩和18 号墩同时施顶。每当拉 锚器靠近千斤顶而不能再继续施顶时,把拉锚器移 到下一个接头处。

313 　落梁 (1) 合龙　顶推就位后,接头处的偏移在一个很 小的范围内,横向由横向千斤顶纠偏,竖向由竖向千 斤顶纠偏。正位后,联结螺栓,焊接桥面板。 (2) 落梁　顶梁时,边顶边垫保险支点,落梁时, 边落边撤保险支点,保证使梁的脱空距离保持在2 cm以内。顶起后,拆除临时墩及永久墩的滑道和限 位装置。

4 　结束语

由于精心设计、充分准备、科学施工,快速高效 地完成了该桥的施工任务。适当地调整曲线内外侧 的顶力是曲线桥顶推的关键技术之一,不等长导梁 的设计是该工程的特点之一。另外,大吨位履带式 滑板的研究及其 其与自动连续千斤顶的配合使用是一 个新的课题。

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