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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺.精品文档.预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺桥梁?预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺苏国明,陈铭,续宗宝,孙爱田,蒋传绵,牛德元(1.中铁第五勘测设计院集团有限公司桥梁院,北京102600;2.中铁六局铁建公司,北京100036)摘要:为避免对铁路运营的干扰,上跨既有铁路大跨度桥梁常用的施工方法有转体及顶推法.本桥采用预应力混凝土粱拱组合体系,系梁采用顶推法施工,系梁总长131m,分3段浇筑36.5m+86.1m+8.4m,中间段86.1m长为顶推梁段,两侧为原位现浇.设计项推最大跨度达38.5
2、m,项推过程中需要设置前后钢导梁,其长度分别为28m及17.0m,顶推距离为78.3m,顶推运行轨迹为半径2300m竖曲线,顶推重为52809kN.顶推的特点有临时墩斜交布置,顶推轨迹为竖曲线,顶推过程中结构空间受力明显.同时对顶推用临时墩,钢导梁,侧向限位及拉锚器等也加以介绍.关键词:梁拱组合桥;既有线;顶推法;施工中图分类号:U445.462文献标识码:A文章编号:10042954(2009)l10056031概述北京市通州区通顺路改建需上跨既有京承铁路,与既有京承铁路夹角为28.,桥位处规划有首都机场铁路和京承城际铁路客运专线,呈平行等高布置,跨线桥桥下净空应大于7.6m,以满足客运专线
3、净高的要求.考虑以上因素,结合两侧线路线形及纵坡要求,所设计上跨桥主桥跨应大于128m,且主梁高度不能高于2.8m.为避免对既有铁路运营的干扰,跨线桥优选桥型为采用转体施工或顶推法的T构(包括斜拉桥)或拱桥,由于梁高的苛刻要求,仅拱桥方案适用于本桥.经比选,拟定的全桥孔跨布置为:1孔40m简支箱梁+1孔l28m下承式简支钢管混凝土拱桥+1孔40m简支箱梁,主跨位于R=2300m的竖曲线上.本桥采用梁拱组合结构,与一般体外系杆拱桥不同的是必须采用先梁后拱的施工方法,拱肋位于系梁中间,系梁顶推就位后拱肋的安装架设对桥下铁路运营均无干扰.系梁总长l31m,分3段浇筑36.5m+86.1m+8.4m,
4、中间段86.1m长为顶推梁段,两侧为原位现浇,两侧梁段端部有端隔墙及拱脚,质量大,采用分3段的方式减轻了顶推重力,方便施工(图1).2顶推原理,参数及顶推系统收稿日期:20090625;修回日期:20090909作者简介:苏国明(1971一),男,高级工程师,1993年毕业于同济大学,工学学士.56图1顶推买景2.1顶推的基本原理顶推的基本原理是箱梁重力通过滑块作用于支撑墩上,由墩身传至承台和桩基上,待箱梁主体施工完毕以后,通过千斤顶拽拉梁体内预埋钢绞线,克服滑块与滑道板之间的摩擦来达到梁体向前顶进.2.2顶推参数顶推重力:52809kN;顶推速度:6m/h;顶推距离:78.3m;理论顶推时间
5、为:78.3/6=l3.05h:顶推动力储备系数:1.75(采用6台2000kN千斤顶);顶推牵引索拉力安全系数:3.5(采用12根/束钢绞线);顶推就位轴向误差:20mm;顶推滑块安全储备系数:5.7(采用滑动支座滑块).滑道安装精度:顶面相对高差不大于1mm.2.3顶推系统的组成顶推系统主要由承重墩,滑道,横向限位,钢导梁,顶推牵引索及动力系统组成.(1)承重墩设计顶推最大跨度达38.5m,顶推过程中需要设置前后钢导梁,其长度分别为28m及17.0m.顶推用承重墩包括永久墩及临时墩,全桥共设置5个临时支墩,考虑到地基承载力较低,均采用钻孔灌注摩擦桩,桩径1.2m.1,2号墩问设置4个临时墩
6、,间距为24,25,19.4,38.5,22m,临时墩承台距既有线为4.1m.(2)滑道滑道的组成形式:墩顶预埋钢板(后浇铁盒子)上焊接3cm厚钢板和3mm厚不锈钢板,上部涂抹硅脂油和铺设规格为40em30am2am聚四氟乙烯滑铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2009(jj)苏国明,陈铭,续宗宝,等一预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺块,其抗压强度不低于30MPa,滑块顶用塑料薄膜覆盖严密.为保证箱梁纵向之间梁底的衔接,以及顶推过程中四氟乙烯滑块能够顺利塞入,滑道钢板纵向两侧做成斜面,坡面处填于硬沙(以利于拆模后能顺利掏出),并保证柔性支撑比刚性支撑侧高510mm,以
7、保证梁底的平顺.(3)横向限位横向限位装置由连接钢板和导向轮组成,通过螺栓和临时墩的基础相连接.在顶推过程中,滚轴边距离箱梁腹板边2cm,轴心距离梁底40cm,因顶推必然存在不平衡受力,故梁体呈蛇形运动,此时限位空隙小,有利于及时纠偏.(4)前后钢导梁后导梁长为17m,共分2节,第1节段长10m,第2节段长7ITt,截面为工字形;前导梁长28m,共分3节,第1,2节段长10m,第3节段长8m,截面为箱形.前后导梁在箱梁中腹板处有预埋段,前导梁预埋段长度为3m,其中埋进混凝土内2.5in,后导梁预埋段长度1.52m,埋人混凝土1.02m.导梁底面与混凝土梁通州顶推方向_一l7mRnn滑滑桥梁?体
8、齐平,并形成R=2300m的弧形,以满足顶推运行轨迹.导梁预埋段与第一节段之间采用+32mm精轧螺纹钢连接,并设300kN的初拉力.(5)牵引动力系统本工程选用QDCL2000连续顶推系统,全套系统包括:6台QDCL2000连续顶推千斤顶,3台4YBZ190顶推泵站,1台QK一8主控台及联接系统的高压油管,控制电缆,设备至电源的电源电缆.QDCL2000连续顶推千斤顶根据顶推施工设计的反力墩布置,4YBZ190泵站布置在距离两侧千斤顶的中间即可.随着施工进度的推进,QDCL2000顶及4YBZ190泵站需要重新安装倒顶.(6)牵引索箱梁内埋设有18个锯齿块,通过不同的顶推工况,将牵引索布置在不
9、同的齿块上.每束由l2根强度等级为1860MPa,4)15.2mm钢绞线组成.牵引索穿过QDCL2000型连续顶推千斤顶.牵引索的另一端顺着梁体底板穿入千斤顶内.顶推总体布置如图2所示.Rn0I1566Utj罐lIl甘口口.U21862o4o1t240O2500193838502208i0号台a1551号墩临4Iti3临2临12号墩3号台图2顶推总体布置(单位:cm)3顶推过程3.1顶推施工准备在试顶前拆除底模和侧模排架及模板,清理滑道,保证滑块与滑板之问的清洁,安装前后钢导梁,安装横向限位,各墩之问串联.3.2试顶首先进行动力系统调试,各顶之间均有良好的同步性,油泵不漏油;牵引钢绞线下料长度
10、,应考虑每次主梁的牵引长度及临时支墩问的长度,同时考虑千斤顶工作长度,固定端工作长度和张拉端预留长度及钢绞线跨线垂度等;牵引索预紧,先用人工手拉钢绞线弧度基本一致,再用顶推千斤顶进行整体预紧(只要达铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2009(Jj)到各顶压力一致即可),预紧应采取对称进行的方式,并应重复数次,以保证各根钢绞线受力均匀.打开主控台及泵站电源,启动泵站,用主控台控制6台千斤顶同时施力试顶.试顶时,记录试顶时间和速度,根据实测结果与计算结果比对调整速度,即应做好3项重要数据的测试工作;(1)每分钟前进速度,应将顶推速度控制在设计要求内;(2)控制采取点动方式操作,
11、测量组应测量每点动一次前进距离的数据,以供顶推初步到位后,进行精确定位提供操作依据;试顶过程中,应检查桥体结构是否平衡稳定,有无故障,关键受力部位是否产生裂纹;如有异常情况,则应停止试顶,查明原因并采取相应措施整改后方可继续试顶;(3)记录梁体启动时顶力的大小,从而了解四氟板与57桥梁?苏国明,陈铭,续宗宝,等一预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺不锈钢板之间的摩擦系数.3.3正式顶推首先选择手动模式,逐一将QDCL2000顶前后主顶的活塞回到行程开关SQ1,SQ4位置后开始手动顶推.主控台操作人员按下前顶进按钮,油泵操作人员调整溢流阀的工作限压,在30%,50%,70%,80%,85%,9
12、0%,95%,100%最大经验牵引力状态下,检查各受力结构变形情况,如有异常立即报告.检查油泵,顶推顶,前后夹持器,前后监控器,压力表,钢绞线是否异常.手动操作QDCL2000顶推系统牵引主梁滑移启动后,转换至自动运行模式,进行主梁的自动连续顶推.当顶推开始后,工人将从滑道前端吐出的四氟滑板,拿到滑道后端重新喂入,必须保证相邻两块四氟板问无间隙.自动顶推过程中,应注意记录过程中的油压最大,最小值.顶推过程中必须保证6台千斤顶同时作业.3.4同步顶推的实现及线形控制在顶推过程中虽然不能保证摩擦力达到一致,但可通过保证顶推力的一致来减小结构偏转的不利情况的发生.由于调速阀具有自动稳定输出流量不受负
13、载变化影响的功能,因此设备调试时只需通过调整各台泵站的调速阀来调整进入千斤顶的流量,从而达到调整各顶运动速度一致的目的,同时通过同步调整各泵站溢流阀来实现输出油压的同步加载.自动连续顶推过程中对主梁的轴线进行观测,如果发现主梁轴线偏离设计轴线,应拧动导向设施的丝杠,在顶推过程中进行纠偏.3.5顶推就位顶推中线的控制采用横向纠偏装置来进行左右调整;顶推里程的控制采用点动的方式,并配合经纬仪进行控制,就位后允许其中线偏差不大于2am;顶推就位后采用临时支墩支护箱梁,保证结构的稳定性.4顶推过程理论分析施工顶推过程采用MIDAS程序进行分析,计算,顶推步长为lIll,前,后导梁截面采用变截面形式模拟
14、.导梁截面形式均为工字形,根部梁高2.7in,翼缘宽度1.0m,腹板厚度40mm,上翼缘厚度60mm,下翼缘厚度70mm;导梁截面至最前端变至1.51TI高,腹板厚度20mm,上下翼缘厚度均为20mm.导梁根部截面与主梁截面刚度比值为1/6.72.4.1各种荷载作用下的最大支座反力(表1)表1施工阶段各临时支撑点反力kN支撑点2号墩临1l临2临3l陆41号墩I临50号台rainl02.5403.825.82938.7529.9253.966.0l71.4maxl257.1l8743.920057.712978.7l5052.2l3221.212672.86613.04.2施工阶段主纵梁应力(图
15、3.图4)05152535455565758595105顶推位置,m图3系梁上缘应力项推位置/m图4系梁下缘应力由图3,图4可知,顶推过程中混凝土梁体上缘最大,最小应力分别为9.14,2.35MPa;下缘最大,最小应力分别为l1.4,0.9MPa.均为压应力,满足要求.4.3施工阶段位移顶推过程中导梁前端最大位移47.6mm,最小位移一55.1mm;顶推梁段前端最小位移一36.6mm.5结论该桥主桥采用单拱肋形式,拱肋设于中间,很好地解决了桥面布置及梁体线形美观的问题;同类型桥梁跨度最大为120In,在跨铁路桥梁中此类桥型尚属国内首创;施工过程中顶推梁段位于半径2300m的竖曲线上,这在小半径
16、斜交顶推中也是一个创新;系梁采用顶推法施工,顶推距离为78.3m,顶推运行轨迹为2300m竖曲线,顶推重力为52809kN,顶推直接就位,不需要落梁,方便了施工;临时墩受铁路限制采用斜交布置,顶推过程中导梁不同时上墩,结构空间受力明显;采用梁体内设混凝土齿块,而不采用拉锚器形式,构造简单并更加稳妥.参考文献:1郭丰哲,苏国明.铁路双线钢管混凝土拱梁组合体系桥梁设计j.铁道标准设计,2008(9).2杨遵俭,左宜军.长塘埠湘江大桥顶推梁施工新工艺J.中外公路,2002(10).3田启军,陈湘林.顶推施工中导梁的应用与锚固措施的优化J.中外公路,2003(12).4涂满明.洪山庙大桥钢梁顶推施工技术J.铁道建筑,2003(6).5张金芝.石太客运专线石咀大桥顶推连续箱梁设计J.铁道标准设计,2007(2).铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2009(11)33336777777777加鲫鲫777022222222286420iii;7柏77777777777222222222222277O987654321一lBd暑R