高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术

2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 1 1 页页 共共 1010 页页 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 内容提要 哈尔滨进乡街高架桥 由于主桥跨越铁路既有拉滨上下行线 香孙线 孙新线及 站线和林机厂专用线 因此 钢箱梁架设采用顶推法 施工时利用钢箱梁的可拼装性 在桥一端的拼 装平台将钢箱梁进行逐段拼装 在拼装完成后采用自锁式千斤顶步履式整体滑移顶推法 将整体钢 箱梁顶推到位 再起梁 拆除滑道等辅助设施 安装支座 落梁 完成钢箱梁顶推施工 关 键 词 跨铁路桥 钢箱梁 顶推 1 前言 随着我国桥梁建设的发展 大跨度钢箱梁的顶推架设发已成为桥梁建设的一个重要发展方向 我公司承建的哈尔滨进乡街高架桥 由于主桥上跨铁路线 钢箱梁架设采用顶推法进行架设施工 顶推是将钢箱梁在桥跨的一侧沿桥纵轴线方向逐段拼装 钢箱梁下布设滑道和滑移装置 顶推钢箱 梁 沿纵向滑移至预定桥跨 然后拆除辅助设施 移正钢梁 落梁就位 本项目钢箱梁顶推施工是 我公司首次接触的一种新的行之有效的钢箱梁架设方式 2 工程概况 本项目为哈尔滨市进乡街高架桥工程 西起三大动力路 东至三环路哈阿立交桥前 工程沿进 乡街走向全长 4130m 其中 高架桥起 K0 800 向西上跨通乡街 拉滨铁路 华北路 终点 K3 910 桥梁及引道全长 3110m 我公司负责部分为高架桥上跨铁路拉滨下行线 香孙线 孙新线 及站线和林机厂专用线 上跨铁路钢箱梁长 131 672m 桥跨结构为 40 836m 50m 40 836m 分别为 27 28 28 29 29 30 墩 梁高 2 m 钢箱梁宽是变截面结构 从 25 3m 渐变至 15 8m 主梁 钢结构重 1798T 桥面纵坡 0 4 1 5 钢箱梁采用全焊钢箱梁四箱结构 我项目所承担的上跨 铁路桥工程为全线重点难点工程 钢箱梁横截面示意图 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 2 2 页页 共共 1010 页页 3 顶推工艺 利用钢箱梁的可拼装性 在桥一端的拼装平台将钢箱梁进行逐段拼装 在钢箱梁拼装完成后 利用设置在瓶装平台上的液压顶推滑移设备 通过液压爬行控制系统的集中控制 将钢箱梁顶推到 位 再顶起钢箱梁 卸除滑靴 拆除滑道 安装支座 落梁 调整支座反力及标高 完成钢箱梁顶 推施工 4 顶推前准备工作 4 1 临时支墩 滑移轨道布置 钢导梁设计 4 1 1 临时支墩 沿桥的纵向在 27 28 墩之间设置 3 排临时支墩 每排设置 3 个 每个临时支墩由 4 根 630mm 钢管组成 作为顶推滑道的支撑系统 临时支墩设置在钢箱梁底板下 4 1 2 滑移轨道布置 由于滑移段为变宽桥体 滑道布置要尽可能使各条滑道承担相近的荷载 同时还要避开桥下支 座位置 以便顺利落架安装 拟在直线侧距桥边 2 2 米 11 2 米 21 55 米处设置 3 条滑道及其下 的滑移支架 滑移轨道在整个滑移过程中起承重导向和径向限制构件水平位移的作用 由于滑移距离较长 滑移轨道需进行分段现场拼接施工 滑移轨道选用 43kg 热轧钢轨 GB2585 2007 为保证滑移轨 道顶面的水平度 降低滑动摩擦系数 滑移梁及滑移轨道在制作安装时 应做到 对滑移面的平面 度进行变形矫正 对滑移轨道垂直方向弯曲矢高应控制在 0 8 毫米 滑移轨道上表面应进行手工 除锈 打磨光滑 每段滑移轨道接头高差目测为零 焊缝接头处应打磨平整 正式滑移前轨道与滑 靴各接触面需均匀涂抹黄油润滑 临时支墩布置及滑移轨道如下图 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 3 3 页页 共共 1010 页页 轨道压板 板厚mm 间隔800mm 滑移轨道 43kg热轧钢轨 4 1 3 钢导梁检算 顶推施工在钢箱梁前端设置钢导梁 设置钢导梁的目的一方面是为减少主梁在顶推过程中的 悬臂长度 降低悬臂状态下负弯矩峰值 另一方面引导主梁上墩 便于顶推过程中主梁纠偏 因此 对钢导梁的长度确定 导梁强度等进行检算 在检算过程中 为保证计算的准确 采 用手算与迈达斯软件相结合进行分析检算 导梁立面图导梁立面图 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 4 4 页页 共共 1010 页页 导梁平面图导梁平面图 导梁断面图导梁断面图 导梁连接桁架图导梁连接桁架图 4 1 3 1 导梁长度确定 因拼装段较短 导梁及桥体逐级滑移出拼装平台后 悬挑端的倾覆力矩逐渐加大 当导梁将要 滑上 29 墩台时倾覆力矩达到最大 为最不利工况 这时平台上的桥体自重形成的抗倾覆力矩 必 须要足够大于前述倾覆力矩才能保证滑移方案的可行 若导梁长度 L 35M 为滑越跨度的 0 7 倍 则有 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 5 5 页页 共共 1010 页页 倾覆力矩 M 倾 2563 17 7 2 550 17 7 35 2 42043 KN M 抗倾覆力矩 M 抗 5210 32 6 2 84923KN M 导梁接近 29 号墩身时抗倾覆系数 84923 42043 2 02 2 依据上述分析 确定导梁长度为 35 米 4 1 3 2 导梁设计 顶推过程中 在满足强度和稳定的条件下 宜选用重量较轻的变截面导梁 在腹板开孔减轻导梁自 重 以减少顶推时主梁最大悬臂状态的负弯矩和梁端挠度 同时减小横向受风面积 增加导梁的侧 向稳定性 本项目的钢导梁长度为 35 米 为钢箱梁顶推自由长度的 0 7 倍 导梁与钢箱梁刚度比为 I1 I2 1 11e11 8 17e11 1 7 3 均符合导梁常规选型指标 4 1 3 3 导梁根部强度计算 导梁为 Q345 钢材 a 导梁根部抗弯强度验算 6 22 7 11023 10 194295 5 8 10 M N mmN mm W b 导梁根部抗剪强度验算 37 22 10 2082 103 2 10 58170 5 8 1020 w VS N mmN mm It c 导梁前端抗剪强度验算 36 22 9 184 107 6 10 13170 8 0 1014 w VS N mmN mm It 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 6 6 页页 共共 1010 页页 Company Author Project Title File Name上 上 上 上E 上 上 上 上 05 mgb Modeling Integrated Design Analysis Software http www MidasU midas Gen V 800 LAN Print Date Time 06 18 2013 12 34 midas Gen S te e l C h e c k in g R e s u lt 1 上 上 上 上 上 上 上 上 GB50017 03 上 上 上 上 N mm 上 上 上 15 上 上 Q345 上 1 Fy 325 000 Es 206000 上 上 上 上 H 1993X800X20X30 上 1 上 上 上 上 上 上 上 上 6000 00 上 上 1993 00上 上 上 上 20 0000 上 上 上 上 上 800 000上 上 上 上 上 30 0000 上 上 上 上 上 800 000上 上 上 上 上 30 0000 800 1993 3 0 20 y z 9 96 5 0 400 00 上 上 86660 0Asz 39860 0 Qyb 1644861Qzb 80000 0 Iyy 58281750062Izz 2561288667 Ybar 400 000Zbar 996 500 Wyy 58486453Wzz 6403222 ry 820 081rz 171 917 2 上 上 上 上 上 上Fxx 0 00000 LCB 1 POS I 上 上My 11022592785 Mz 0 00000 上 上 上 上Myi 11022592785 Myj 6946505920 for Lb Myi 11022592785 Myj 6946505920 for Ly Mzi 0 00000 Mzj 0 00000 for Lz 上 上Fyy 0 00000 LCB 1 POS I Fzz 710308 LCB 1 POS J 3 上 上 上 上 上 上 上 上Ly 6000 00 Lz 6000 00 Lb 6000 00 上 上 上 上 上 上Ky 1 00 Kz 1 00 上 上 上 上 上 上Beta my 1 00 Beta mz 1 00 4 上 上 上 上 上 上 体体体体体体 N Nrt 0 25564700 0 000 1 000 O K 体体体体体体 My Mry 110225927850 742 1 000 O K Mz Mrz 0 1298619248 0 000 1 000 O K 体体体体体体 体体 Rmax1 My f Wny Rmax2 My f Phi b Wy Rmax MAX Rmax1 Rmax2 0 742 1 000 O K 体体体体体体 Vy Vry 0 000 1 000 O K Vz Vrz 0 118 Ri i i 5 2 顶推步骤 步骤 1 爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹紧 爬行器液压缸前端活塞杆销轴与滑移构件 或滑靴 连接 爬行器液压缸伸缸 推动滑移构件向前滑移 步骤 2 爬行器液压缸伸缸一个行程 构件向前滑移 300 毫米 步骤 3 一个行程伸缸完毕 滑移构件不动 爬行器液压缸缩缸 使夹紧装置中楔块与滑移轨 道松开 并拖动夹紧装置向前滑移 步骤 4 爬行器一个行程缩缸完毕 拖动夹紧装置向前滑移 300 毫米 一个爬行推进行程完毕 再次执行步骤 1 工序 如此往复使构件滑移至最终位置 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 8 8 页页 共共 1010 页页 夹紧装置 夹紧装置 楔块 夹紧 滑移轨道 步骤1 构件 夹紧楔块 步骤2 滑移轨道 构件 爬行器 液压缸 伸缸 液压缸 爬行器 楔块 松开 步骤3 滑移轨道 步骤4 楔块 夹紧 滑移轨道 液压缸 缩缸 爬行器 夹紧装置 液压缸 伸缸 夹紧装置 构件 爬行器 构件 5 3 顶推注意事项 1 顶推系统使用前应按照操作流程进行调试与试验 2 每次顶推 必须对顶推的梁段中线进行测量 并控制在允许范围以内 如出现偏差 则需 要立即调整 3 钢轨和槽钢应保持清洁 并按要求涂抹黄油 4 顶推过程中若发现顶推力骤升 应及时停止并检查原因 5 每节段开始顶推时 先进行试顶推 然后正式顶推 6 顶推时 应派专人检查导梁及钢箱梁 如果导梁构件有变形 螺丝松动 导梁与钢拱梁联 结处有变形或箱梁局部变形等情况发生时 应立即停止顶推 进行分析处理 7 注意顶推过程中顶力的变化 8 位移观测 主要是梁体的中线偏移和墩顶的水平 竖向位移 在顶推过程需用横向调整油 缸及时调整 9 顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到达设计位置 须在温度稳定的夜间顶推到最终位 置 并根据温度仔细计算测定梁长 10 最后一次顶推时应采用小行程点动 以便纠偏及纵移到位 11 顶推过程中的纠偏措施 纠偏采用滑移同步控制策略 液压滑移同步控制应满足以下要求 尽量保证各台液压爬行器均匀受载 尽量保证各个滑移顶推点 保持同步 根据以上要求 制定如下的控制策略 2013 年度优秀科技论文 技术总结 高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术 第 9 9 页页 共共 1010 页页 将 3 台爬行器中一台设为主令点 A 另一桥墩处的一台设为从令点 B 其余两台设为跟随点 将主令点 A 的液压爬行器滑移速度设定为标准值 作为同步控制策略中速度和位移的基准 在计算 机的控制下从令点 B 以位移量来跟踪比对基准点 进行动态调整 根据两点间位移量之差 L 取中值 L 2 分别进行动态调整 保证各台液压爬行器在滑移过程中 始终保持同步 通过两点确定一条直线的几何原理 保证整个滑移过程中的平稳 12 纠偏预防措施 在 30 墩顶设直径 800 的钢管柱 其上安装滑轮 在 30 和 31 墩之间设卷 扬机 用来牵引导梁端部 基准点 主令点A 从令点B L L 2 L 2 滑移控制策略示意图 6 落梁 落梁采取分墩起落 高差限位 实测梁重 全联调整的方法 起顶设备采用 YDC300 千斤顶 6 台 拆除顶推滑靴 换上盆式橡胶支座后 利用设置在个墩上的起落千斤顶将钢箱梁顶起 各墩起 顶高度相同 则钢箱梁全部重力有千斤顶支承 根据各千斤顶的油压值 计算出各千斤顶油压值 计算出各千斤顶的起顶力 即可得到各墩的实测支反力 Ri 然后计算出梁重 G Ri 再根据 计算梁重 G 设计支反力 Ri 实测梁重 G 计算出各支点的理想支反力 即在实测梁重情况下各支 点应该承受的支反力 RiG G 通过实测支反力 Ri 与理想支反力比较 找出支反 力偏小的支点 然后采取在这些支点的支座下面加垫调平钢板的方法 调整支座高程 从而调整其 支反力 最后 全部调整完毕后 进行落梁 7 结语 由于进乡街高架桥跨铁路部分钢箱梁 所跨铁路线路跨度大 线路密集 车流量大 因而 进 乡街高架桥作为跨线高架桥 其施工具有相当大的难度 但是 我们抓住施工的关