京沈客专钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推架设技术研究汇报材料.ppt

,京沈客专钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推架设技术研究中铁二十二局集团第四工程有限公司二一六年八月,诚信创新永恒精品人品同在,京沈客专钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推架设技术研究,六、关键技术与创新点,四、研究方法及技术路线,三、主要研究内容,二、国内外研究现状,一、项目研究背景,主要内容,五、工程概况,八、推广应用前景,七、经济社会效益分析,一、项目研究背景,中铁二十二局集团第四工程有限公司,顶推法从诞生至今不过半个世纪有余，采用顶推法进行钢箱拱桥梁施工是未来城市桥梁建设的优选方案之一。一方面，城市景观的需求要求建造更多的造型优美的拱桥，其中钢箱拱桥非常具有优势；另一方面，城市跨越公铁路桥梁建设大多要求不影响环境、不阻断交通，且对场地限制较多，使得唯有采用顶推法才能不影响既有交通及周边环境的前提下完成施工。因此，有必要对钢箱拱桥的整体顶推施工进行研究，掌握其顶推过程中的结构受力特性、发现并解决实施顶推施工遇到的问题，为此类工程提供指导。,二、国内外研究现状,中铁二十二局集团第四工程有限公司,在梁拱组合体系与顶推施工技术相结合的研究方面，现有文献与工程实际多是将拱肋与主梁分离施工，或是对拱肋进行顶推。其中先顶推主梁而后进行拱肋施工是常见的思路。采用钢箱拱全桥整体顶推技术的案例与研究数量极少，可参考成果不多。,三、主要研究内容,中铁二十二局集团第四工程有限公司,本研究项目以京沈客专辽宁段TJ-13标44.5m钢箱拱顶推施工为依托，在对国内外穿越类似桥梁顶推工程相关资料调研分析的基础上，采用理论分析、现场试验、工程应用及综合分析等手段，对钢箱拱顶推施工技术开展系统研究，其主要研究内容如下：1顶推装置施工关键技术研究顶推装置设置是保证桥梁顶推施工安全质量的关键。导梁、限位、纠偏、临时锁定等装置的合理设置既能保证钢箱拱的准确就位，又能保证跨既有铁路线路顶推施工时的安全。因此，根据顶推施工控制需要，合理设置导梁、限位、纠偏、临时锁定等装置，才能确保拼装完成的钢箱拱安全顶推到达设计位置并落梁就位，满足设计及规范要求的质量标准。,三、主要研究内容,中铁二十二局集团第四工程有限公司,2顶推施工技术研究熟练掌握顶推施工技术，顶推采用连续千斤顶，试顶推施工时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，做好三项重要数据的测试工作：第一、每分钟前进速度；第二、控制采取点动方式操作，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，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；第三、记录梁体启动时顶力的大小，从而计算四氟板与不锈钢板之间的摩擦系数。通过试顶推施工所得相关参数和数据，指导后续正式顶推施工。顶推施工时，先安装临时墩，在临跨临时墩上拼装钢箱拱桥。在本跨临时墩上安装连续顶推千斤顶，将后锚装置安装在梁的尾端，在千斤顶和后锚装置之间安装牵引钢绞线束，千斤顶牵引钢梁向前移动，顶推到位后进行起落梁，最终完成桥梁的成形状态。,四、研究方法与技术路线,中铁二十二局集团第四工程有限公司,根据项目的研究内容、构成特征以及依托工程的特点；按照理论计算、现场试顶及工程应用紧密结合、循序渐进的总体研究思路；本着科学性、实用性、先进性、扩延性及可持续性的原则；在具体研究过程中充分借鉴国内外已取得的成果经验，以工程施工过程跟踪、分析研究为基础；坚持理论分析和现场试验调整相结合开展技术研究工作；分阶段、按步骤完成研究任务，并经工程应用的检验与完善后，最终完成研究任务，取得预期的研究目标。项目研究总体技术路线如下图所示：,四、研究方法与技术路线,中铁二十二局集团第四工程有限公司,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,新建北京至沈阳铁路客运专线工程为设计时速350km/h高速铁路，蒲河特大桥在293#墩与294#墩之间采用1-44.5m钢箱拱跨越于虎双线铁路，纵坡27.5。钢箱拱与既有于虎铁路交叉里程为DK685+984，交角5637。梁底与于虎铁路线轨面高差8.601m，钢箱拱主梁下有两根接触网立柱，距梁底高差分别为0.72m和0.44m。所以桥下净空较低，若按照原设计1-44.5m简支拱高位现浇、落梁就位方案，施工周期长、安全风险极大，故经我公司京沈项目部积极与铁路总公司、建设及设计单位沟通协商，最终经综合研究后决定采用对铁路影响较小、施工周期短、外形结构美观的钢箱拱结构顶推法施工方案。,五、工程概况,中铁二十二局京集团第四工程有限公司,蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱与既有铁路线路交叉现场照片,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,钢箱拱梁体结构形式：梁部全长46.75m，采用单箱多室结构，对应拱肋位置设置两个外侧箱室，两个外侧箱室之间设置5个中间箱室，箱梁截面高1600mm。外侧箱室内宽2000mm，顶、底板厚20mm，腹板除节点部位板厚为24mm外，其余为20mm；中间箱室宽2480mm-2730mm，顶板、腹板板厚16mm，底板板厚20mm。沿桥纵向对应吊杆位置和在吊杆之间设置一道隔板，隔板板厚16mm和12mm。桥面顶板采用16mm厚的钢板，横向布置多道U型加劲肋及肋板；底板板厚20mm，横向布置多道肋板。桥面顶板宽17140mm，与导梁连接端加宽至17520mm，桥面底板宽17520mm。,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,桥梁结构断面图,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,桥梁结构图,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,拱肋结构形式：本桥计算跨度为44.5m，拱肋采用二次抛物线线形，立面矢高7.417m，矢跨比1:6，拱轴线方程为：y=4*7.417(44.5-x)x/44.5(m)。拱肋采用箱形带肋截面，横向两片拱肋之间不设横撑，中间拱肋为高1000mm，宽2000mm的等截面；连接拱脚部分的拱肋截面从高1000mm，逐渐变化为高1500mm，横向宽2000mm。拱肋截面板厚均为20mm；拱肋横向中心距15m。,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,吊杆结构形式：吊杆采用刚性吊杆，沿桥纵向间距5m，全桥共布置7对吊杆。吊杆采用工字型截面，1号、1号、2号、2号吊杆截面高2040mm，上、下翼缘板宽400mm，腹板板厚16mm，翼缘板板厚20mm。3号、3号、4号吊杆截面高2040mm1540mm，上、下翼缘板宽400mm，腹板板厚16mm，翼缘板板厚20mm，吊杆腹板上设过风孔。将梁体、拱肋及吊杆在现场拼装完成后，采用连续千斤顶牵引梁体跨越既有铁路线，然后落梁至293#、294#墩上成桥。该钢箱拱于2015年8月15日开始现场拼装，2015年10月20日完成顶推落梁，共历时65天。,五、工程概况,中铁二十二局集团第四工程有限公司,顶推主要技术参数顶推重量：840t顶推速度：610m/h顶推距离：76.25m；顶推动力储备系数：启动时：4.76（两台200t千斤顶同时作用，摩阻系数按0.1考虑）正常顶推时：9.52（两台200t千斤顶同时作用，摩阻系数按0.05考虑）顶推牵引索安全系数：5.1（采用2束9-j15.2钢绞线）顶推就位轴向误差：10mm四氟乙烯滑块厚度3cm，抗压强度不小于30MPa滑道安装精度：顶面相对高差不大于3mm,五、工程概况,中铁二十二局京集团第四工程有限公司,蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱模型图,五、工程概况,中铁二十二局京集团第四工程有限公司,蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱顶推步骤图,五、工程概况,中铁二十二局京集团第四工程有限公司,蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱顶推前照片,五、工程概况,中铁二十二局京集团第四工程有限公司,蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱顶推就位后照片,五、工程概况,中铁二十二局京集团第四工程有限公司,蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱落梁就位成桥后照片,关键技术1、顶推装置施工技术2、顶推施工技术,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,中铁二十二局集团第四工程有限公司,工艺流程,六、关键技术与创新点,顶推施工过程中，为减小结构受力，设置了L1L6临时墩，临时墩采用钢管柱焊接而成，立柱直径600mm，壁厚10mm，联结系采用直径299mm，壁厚8的钢管。L1L5临时墩位于294#至297#桥墩之间，L6临时墩位于294#桥墩靠近铁路线路侧。临时墩安装时采用整体吊装就位，临时墩在工厂内拼装成一个整体运至现场，采用50吨汽车吊整体吊装就位，利用预埋螺栓的上的螺母将临时墩钢管柱调整至设计高程，用预埋螺栓的螺母上下将临时墩下钢板锁定后，用无收缩的支座锚固砂浆将钢管柱底部与临时墩承台之间的缝隙浇筑密实。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,1、临时墩,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,顶推用拉锚齿块设置在钢箱拱尾端，用螺栓与梁底进行连接。拉锚齿块用于安装后拉锚器，该拱设置两个后锚齿块。由于顶推千斤顶设置在294#墩小里程方向的临时墩上，在进行顶推时可以一次到位，不需要再进行后锚点的更换。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,2、顶推用拉锚齿块,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,滑道由墩顶滑道梁和2mm厚不锈钢板组成。单个滑道梁上部设四氟乙烯滑块，在不锈钢钢板和四氟乙烯滑块间涂抹硅脂油。为保证梁体滑道之间不被污染，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圆弧斜面。本拱滑道横向布置与边主纵梁腹板中心相对应，横向布置4道滑道梁。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,3、滑道,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,钢导梁长30m，其中导梁根部3m段与边主纵梁一起加工，顶推就位后割除。其余27m导梁共分三节，长度分别为8m、8m、11m，采用钢板焊接分块制作，然后平联组合。现场进行拼装。导梁前端0.6m范围作50cm错台，以便导梁前端到达前支撑点时通过千斤顶等设备顶升导梁前端使导梁顺利到达墩顶滑道。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,4、导梁,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,在293#、295#桥墩，以及各个临时支墩的两侧对称安装导向限位装置,限制梁体移动过程中的横向位移。导向限位装置采用滚轮式结构，因顶推必然存在不平衡受力，故梁体成蛇形前进，此时限位空隙在2cm以内。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,5、顶推导向限位装置,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,永久墩顶导向装置,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,临时墩顶导向装置,六、关键技术与创新点,在293#、294#桥墩，以及各个临时支墩的两侧对称安装纠偏装置，因顶推必然存在不平衡受力，故梁体成蛇形前进，在纠偏装置处安装横向纠偏千斤顶，方便及时纠偏。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,6、纠偏装置,六、关键技术与创新点,在293#、294#桥墩，L1至L5#临时支墩的两侧对称临时锁定装置,在钢梁顶推间隙时间利用临时锁定装置将钢梁临时锁定，防止钢梁在顶推间隙时间发生移动。顶推重量：840t，顶推轨迹线8上坡，下滑分力F1=840*8/1000=6.72t,滑块与钢结构间的最小静摩擦系数=0.03,最小静摩擦力F2=840*0.03=25.2t,F2F1，首先静力作用下不会下滑，其二作为安全储备，在停止顶推时，可在临时锁定装置与钢梁间用钢木楔块塞紧。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,7、临时锁定装置,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,7、临时锁定装置,六、关键技术与创新点,牵引钢绞线束通过箱梁后端的后锚装置进行锚固，共两束，每束采用9根钢绞线，每根100米，钢绞线穿放时应逐根进行，要防止钢绞线出现打结缠绕的现象发生。每束钢绞线安装穿放完毕后，每2m用钢筋折直径为10cm的螺旋环将钢绞线进行束扎，防止在钢绞线下垂和意外断裂时对周围的伤害。钢绞线安装完成后，在后锚点处单根预紧，预紧力F=1860*140*0.7*0.1=1.82t，预紧后使钢绞线在横移梁时受力均匀，达到同步顶推，并检验钢绞线与千斤顶锚具之间是否夹紧。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,8、牵引钢绞线,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,本工程选用200t连续顶推系统，全套系统包括：2台200t连续顶推千斤顶、1台顶推泵站、1台主控台电脑及联接系统的高压油管。牵引反力座设置在294#小里程方向的临时墩上，根据顶推施工步骤布设千斤顶。为单点顶推。顶推泵站、主控台也设置在294#小里程方向的临时墩处。同步顶推的实现：顶推千斤顶内安装拉线式的同步位移传感器和电磁阀，在顶推过程中，传感器将将测得的位移数据传到装有同步控制程序的电脑上，当两个千斤顶不同步差值达到5mm时，启动电磁阀进行位移调整。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,9、顶推动力设计及同步控制,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制2台千斤顶同时施力试顶。试顶距离0.5m。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进行调整速度，做好三项重要数据的测试工作：每分钟前进速度，应将顶推速度控制在设计要求内；采取“点动”方式操作控制，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，防止超顶。记录梁体启动时顶力的大小，计算滑板与不锈钢板之间的摩擦系数。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,10、试顶推,六、关键技术与创新点,钢箱拱采用2台200t千斤顶同步进行顶推，采用15.2mm钢绞线锚固于梁后端的后锚装置上，拖拉梁体前进至设计位置。顶推前，应对各种机构及设施进行详细检查，确保可靠。顶推人员配备：顶推系统主控站、各千斤顶均设专人操作与控制,每个滑道两侧配两名填塞倒用滑板的工人,所有顶推作业由总指挥统一发布命令,人员间联系用无线对讲机。每次顶推前,每节段先推出约5cm后即停止,千斤顶回油；再拉、松23次,以松动各滑动面并检查各部位设施是否正常工作。在确认设备、人员正常工作后,由总指挥发令开始正式推进。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,11、顶推前准备工作,六、关键技术与创新点,首先选择手动模式。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%、90%、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，顶推千斤顶，前后夹持器，前后监控器，压力表，钢绞线是否异常。手动操作顶推系统牵引混凝土箱梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行钢箱拱的自动连续顶推。自动顶推过程中，应注意记录提升过程中的油压最大、最小值。顶推过程中必须保证2台千斤顶同时作业。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,12、正式顶推,六、关键技术与创新点,顶推过程中,各墩顶滑道顶面及导向架侧面需不断地塞填滑板,各滑板与滑道顶面或导向架侧面的接触面都须涂硅脂以减少摩阻力；墩顶滑道顶面绝对不能漏塞四氟滑板或将滑板面塞反,一旦发现钢梁发生偏移、墩顶变位过大、顶力异常等,则应停止顶推作业,直至问题解决方可继续。顶推间隙时间内，在纠偏装置与钢梁之间的木楔块进行箱梁锁定。在最不利工况的5米范围内要连续顶推。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,13、正式顶推,六、关键技术与创新点,中铁二十二局集团第四工程有限公司,六、关键技术与创新点,顶推到位后进行起落梁，落梁采用4台500t千斤顶。落梁高度293#墩为80mm，294#墩为1020mm。先落293#墩侧80mm，然后落294#墩侧1020mm。落梁时，必须始终保持梁底与千斤顶、钢板垫块密贴，落梁完成后进行支座锚固，钢箱拱完成就位。,中铁二十二局集团第四工程有限公司,14、落梁,六、关键技术与创新