浅谈钢箱梁顶推施工工艺

浅谈钢箱梁顶推施工工艺

中铁九局集团第七工程有限公司辽宁沈阳110000

摘要:本文以小北关街平改立高架桥工程为实例,详尽地论述了采用顶推施工工艺特点、工艺流程及操作控制要点等内容。顶推施工工艺可以解决在繁忙的交通道路、航运河流上修建桥梁,施工期间不必中断桥下交通。

关键词:顶推施工;桥梁;导梁;钢箱梁

1、工程概况

小北关街平改立工程为沈阳市一座跨铁路高架桥,跨铁路段桥宽11.0米,其余部分桥宽8.0米,工程起点为小北关街202巷北,里程为K7+108;终点为望花南街的新开河北,里程为K7+481,全长373m(单侧)。相对应孔跨为0#-8#,跨径布置为(4x25m)+(2x35m)+(2x29m)=228m。

其中4#-6#高架桥上跨沈吉铁路上行线、新北热电厂专用线及新开河,采用2x35m连续钢箱梁,全宽11m,单箱四室,梁高(中心处)1.678m,底板水平,横坡单向1.5%,横坡通过调整腹板高度形成,钢箱梁重949.4吨(两幅)。受场地限制,该段钢箱梁施工采用顶推法施工。

2、顶推工艺原理

采用现场搭设临时顶推支架,支架上安装顶推系统(顶推器及滑道系统),大型汽车吊吊装梁段,开始顶推施工及顶推过程控制,顶推就位后的落梁,拆除临时支架及箱梁整体维护补漆。

3、适用范围

适用于周围交通环境复杂、施工场地受限制、钢箱梁吨位大、施工精度高、环境保护要求高的中等跨径的桥梁钢箱梁顶推工程施工。

4、工艺特点

4.1顶推施工过程控制的特点

本工程中采用50t、行程500mm液压顶推器顶推的施工工艺,所选用步进式液压顶推器液压顶推器与被推移结构通过销轴连接,传力途径非常直接,启动过程中无延时,动作精确度好,同步控制效果更好。

4.2落梁千斤顶优化的特点

该工程桥梁有6%的纵坡,落梁时,普通千斤顶无法保证垂直受力,考虑到安全及稳定性,对落梁千斤顶进行优化,采用千斤顶端部安装鞍座,附带自锁功能液压千斤顶,这样能够抵消千斤顶的倾角受力,时刻垂直于受力方向。

5、施工工艺流程及操作要点

顶推施工参数:顶推采用四台50t液压千斤顶,备用2台。

最大滑移阻力F阻=桥体自重M*摩擦系数u(平台所受水平力均取竖向力的10%,即取钢材之间的有润滑动摩擦系数0.1)

即M=475t(桥)+22t(导梁)+13t(滑靴)=510t

F阻max=510*0.1=51t=510KN

最大牵引力F牵=千斤顶自身顶推力

F牵max=4*50t=200t*COS20.46°(最大值)=1874KN>2F阻max=1020KN,满足要求。

5.1箱梁顶推施工工艺流程图

5.2基础及支架搭设

本工程单侧共设置临时支架16排(4#墩→6#墩方向),其中第1~2排为第一组支架,第3~4组为第二组支架,余下为第三组支架,第三组支架设置1%的戗坡(第三组支架长度为34米,即轨道顶高差为35mm),使前导梁能够顺利进入下一组支架。第三组平台支架第一排处采用C30混凝土现浇基础,基础尺寸为3.0×9.3m,高0.6m。平台支架按直线布置,每组4根间隔式钢管临时支墩组成。临时支墩用Φ609×16钢管搭设。

组装平台及临时支墩的地基承载力,由具备相关资质的第三方检测机构进行检测,出具检测报告。

5.3滑移轨道布置

设置2条滑道,滑移轨道间距5.8米,轨道平面宽为0.45m,两道滑移轨道之间采用H250×100×6×6,材质Q345B工字钢连接,并设水平支撑(Φ89×3,材质Q235B)。滑移轨道规格为H400×490×12×14(对应顶推平台处)、H800×490×20×30(对应顶推平台靠近6#墩集中受力处)、H1000×490×20×30(对应5#墩小里程侧支架)、H500×490×16×20(对应4#墩小里程侧支架),材质均为Q345B。同时采用双排Φ180×6钢管与墩身纵向焊接,墩身提前下预埋件,滑移轨道下部与Φ609×16支管焊接(如有分配梁与分配梁焊接)。

5.4前导梁设置及滑靴布置

本桥钢导梁长为27m,共分两节,长度为13.5m每节,导梁采用钢板焊接分块制作,然后平联组合。钢导梁采用等截面形式,根部梁高1.5m、最前端梁高1.5m。根部宽5.8m,最前端宽5.8m。

钢导梁各段之间采用螺栓及焊接连接,上翼缘及下翼缘采用焊接,腹板采用高强螺栓连接,钢导梁横联均采用加劲肋;横联整体焊接完成后,与预先焊接到钢导梁上的无缝钢板采用高强螺栓连接,上下翼缘采用焊接连接方式,前导梁与主桥连接,在深化设计时预先设置1.8°转角。

滑靴由钢板拼接而成,底板和顶板采用30mm钢板,纵立面采用18mm厚钢板,横立面(顶推方向)采用16mm厚钢板,内部加劲肋采用16mm厚钢板,材质均为Q345B。分14个节段建模测量确定滑靴高度。

5.5顶推施工流程

(1)顶推施工前先将临时支撑及滑移平台安装,根据滑移平台施工图,按图进行施工,其中轨道严格控制轨道平行度及轨道间距、平台高程,在顶推过程中,安装防雷接地系统。

(2)滑移平台安装完毕后进行第一段安装,第一段设置2对滑靴,全部为螺栓连接。

(3)第一段安装完成后,安装前置导梁。

(4)第一段钢箱梁和导梁焊接完成后,在平台上进行顶推滑移至设计位置处。

(5)安装第二段钢箱梁位置处滑靴并进行吊装第二段钢箱梁,就位后进行一、二段钢箱梁焊接作业。

(6)前两段钢箱梁滑移就位后,安装第三段钢箱梁并与之前端进行焊接。

(7)后续端依上述顺序依次进行施工。

(8)前导梁上5#墩后,继续顶推,后续钢箱梁继续吊装,利用铁路封锁点,前导梁及钢箱梁进入铁路范围内。

(9)前导梁及钢箱梁进入铁路范围后,继续顶推,直至钢箱梁通过铁路,达到预定位置。

(10)钢箱梁全部吊装完成,导梁滑移至B4#永久墩处临时支墩。此区域施工作业时,需在铁路封锁时进行顶推作业,以免影响铁路运营。

(11)钢箱梁整体滑移就位。

5.6落梁施工

落梁准备工作,包括拆除临时支架、前导梁、滑靴,及垫石上方分配梁,更换为临时支墩。落梁前为防止落梁过程中桥体失稳,在永久墩附件对桥身增加安全支撑。该工程桥梁有6%的纵坡,落梁时,普通千斤顶无法保证垂直受力,考虑到安全及稳定性,对落梁千斤顶进行优化,采用千斤顶端部安装鞍座,附带自锁功能液压千斤顶(如发生油管破损,自动保持状态自锁),这样能够抵消千斤顶的倾角受力,时刻垂直于受力方向。落梁千斤顶倒焊在梁底板上,对应位置梁底加焊一块垫板,落梁完成后割除打磨。

落梁方式如下:

(1)钢箱梁顶推到位后,在钢箱梁下方设置支撑一、支撑二。

(2)调试液压顶升系统,确认无异常情况后,开始落位作业。支撑一顶升器伸缸,顶升器底部落到垫板上,继续伸缸将钢箱梁顶起,拆除顶推临时措施。

(3)在支撑二上放置一块垫板。支撑一顶升器缩缸,钢箱梁重量转移到支撑二上,两台顶升器底部各拆除一块垫块。

(4)支撑一顶升器伸缸,顶升器底部落到垫板上,继续伸缸将钢钢箱梁顶起,拆除支撑架二处的一个垫块。

(5)支撑一顶升器缩缸,钢箱梁重量转移到支撑二上,两台顶升器底部各拆除一块垫块。(第四步、第五步为一个循环,支撑一和支撑二各拆除一个垫块)

(6)重复第四步、第五步,支撑一,支撑二各拆除垫块。

(7)顶升器伸缸,顶升器底部落到垫板上,继续伸缸将钢钢箱梁顶起,拆除支撑架二处的一个垫块。

(8)顶升器缩缸,钢箱梁重量转移到支撑二上,两台顶升器底部拆除所有垫板。

(9)顶升器伸缸,顶升器底部落到墩顶,继续伸缸将钢钢箱梁顶起,拆除支撑架二处所有垫板和垫块,安装钢箱梁支座。

(10)顶升器缩缸,钢箱梁重量转移到钢箱梁支座上。拆除所有临时措施。

6、结束语

综上所述,钢箱梁顶推施工关键技术包括基础及支架搭设,滑移轨道布置,前倒梁安装及滑靴布置,顶推施工和落梁施工等。在工程实施过程中,按照工艺流程操作,保证施工安全,实现钢箱梁准确落位。顶推施工工艺在本工程的成功应用,对未来桥梁顶推施工起到推动作用,并可为同类桥梁施工提供借鉴。

参考文献

【1】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

【2】晏顺元.浅谈桥梁顶推施工方法[J].科技信息,2008,(2):144.

【3】张晓东.桥梁顶推施工技术[J].公路,2003,(9):45-50.

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