广东九江大桥长梁顶推工艺

xx大桥长梁顶推的设计和施工xx大桥跨越珠江水系主干流西江，是xx公路干线上的一座特大型桥梁，江面宽1300多米，最大水深26.98米，平均水深16.44米，桥梁全长1675.2米，桥面宽16米，主跨为160*2米独塔斜拉桥；南主桥为40＋50*13米预应力连续梁；北主桥为40＋50*6米预应力连续梁；南北引桥均为16米跨预应力空心板梁，下部构造采用桩基础，南主桥为4d170厘米嵌岩桩，桩长达50米，双柱式墩，墩高达22.85米，本文着重介绍南主桥690米长14跨一联的连续长梁顶推的设计和施工。一、设计预应力连续梁桥采用顶推法施工，实质上是沿用拖拉法架设钢桥的发展，自从委内瑞拉的卡罗尼桥用顶推法施工获得实践成功以来，这种施工方法相继在欧洲、美国、日本和苏联已被广泛采用，我国在七十年代中期引进了这一先进的施工技术，先后在铁路和公路部门修建连续梁桥，至今在陕西、广东、湖南、贵州、内蒙古、广西和四川先后已用此法建成通车和正在建设中的共有十余座大桥，同时由平坡梁的顶推发展到竖曲线梁的顶推，由单点顶推到柔性墩多点顶推；xx大桥的南主桥是在2.6%的纵坡上，顶推跨径50米14孔一联全长690米的连续梁桥，它的顶推工艺，是国内十余年来试验研究和实践的发展的结果。用顶推法施工的桥梁，实现了预应力混凝土的纵向架设，它是通过墩座上的滑移装置来实现的，在设计计算上除那些一般必须考虑的荷载情况外，架设条件对结构设计特别重要，这些条件既影响上部构造，也影响桥墩和桥台。通常在预应力混凝土桥设计中，虽然对使用阶段时设计荷载作用的应力状态，甚至对于施工过程结构体系变化的应力状态进行分析时都有设计原则，然而在顶推法施工的情况下，例如，在顶推架设连续梁式结构的桥梁时，由于在顶推过程中，上部构造承受连续变化的弯矩，全梁截面内产生与营运阶段作用时不相同的交替应力，即每个截面从正弯矩区移到负弯矩区，又从负弯矩区移到正弯矩区，拉应力就在截面上下缘交替产生，为此，在设计中必须对各截面的应力值进行周密的研究。1.截面选择及梁段划分：箱型截面具有较大的抗扭刚度；同时又具备宽大的顶板和底板，更能有效地为适应施工力矩变号的特点进行预施应力，也便于顶推过程中的纵向调整，所以，箱式截面最适合于采用顶推施工的桥梁截面。箱式截面在预应力混凝土桥梁中，可由单箱或多箱组成，不论从结构上或是顶推施工速度上来分析，无疑单箱截面要比双箱截或多箱优越，但也要结合可能具备的技术装备条件来综合考虑。九江大桥是根据已具有的顶推设备和装备条件拟定的双箱单室截面形式，如图一所示。顶推法施工的特点多采用等高梁的结构型式，梁的高度则是为了适应顶推架设时减少应力调整所需的预应力筋用量，也考虑了经济方面的诸因素。因此，梁高不按通常柔度比(即梁高与跨度之比)1/18－1/22，而采用了3米梁高。梁段的划分，首先要考虑到施工设备的能力与技术水平，以一节梁段的混凝土灌注工作在一个台班之内完成为宜；但从设计的观点考虑，施工缝希望设置在应力较小的截面，即弯矩零点附近，在通常情况下，施工缝不能设置在支座截面，以避免负矩区截面削弱，根据国外一些资料的介绍，梁段划分的长度推荐在10-30米范围内选择，在国内，大多考虑施工条件的因素，标准梁段选用在10-20米范围，九江大桥14孔690米梁划分为42节段，其标准梁段长16.667米。2.导梁的选择在顶推法施工中，为减轻主梁跨墩悬臂应力，通常在主梁前端安装一组钢导梁，根据国外资料和我们多座桥的实践，采用实腹钢板梁为佳，其特点是：结构合理，受力明确，刚度大变形小，用钢量亦小，导梁设计的控制因素是：导梁的最大正弯矩和下翼缘要承受的最大支点反力。因此，内力计算首先要考虑顶推过程中弯矩与反力的变化，以确定最不利的控制截面位置。根据国内外资料介绍及实践表明，最大正弯矩值约在桥跨75%处产生，如图二所示。由于顶推主梁前端设置一组重量较轻的钢导梁，使顶推梁的内力计算直接受到导梁长度及刚度的影响。导梁长度不仅影响架设时主梁的内力，同时也影响到最大负责弯矩截面的位置。因此，导梁长度的选择对研究主梁内力变化，从而更经济合理地布置预应力筋起着重要作用。九江大桥单箱顶推时，以变截面计算导梁恒载重量为每米10KN－－33KN，采用不同长度的导梁进行计算，绘制弯矩包络图，其结果如图三。从图中可知，导梁长度仅限于对多跨连续梁第一跨计算截面的负弯矩有较大的影响，对其它各跨正负弯矩影响不大，但当导梁长度小于跨长的60%，负弯矩值急增，一般认为导梁长度宜在顶推跨长的0.6L－－0.8L范围内选择，九江导梁选取跨长的0.68L为34米。国内外资料表明，导梁抗弯刚度对连续梁的第一跨产生的负弯矩值有较大的影响，对其余各跨则无影响，而对正弯矩的影响甚微，九江大桥曾采用三种不同刚度的变截面等长度的导梁进行分析计算，如图所示：爆兴图四中的削a)想为导梁刚度的差一半，财b)柿为导梁刚度的哈二倍，骗c)筝则是导梁刚度寺为一时的计算老结果。紧势图四中第一个邻峰值为欧-42380劝KNM床，图浸a)卖第二个峰为扫-43910曲KNM嗽，图易b)姻第二个峰值为蚕-37340歼KNM寻，图伐c)炸第二个峰值为例-38460机KNM流。倦肢从力学分析来太看，悬臂部分惰是静定结构，屑其负弯矩与导呈梁刚度无关，锯由图中亦可知魔，不论导梁的牲刚度大小，在己同等的长度下编，其第一峰值管是不变的，图冲四中的第二峰蝇则随导梁刚度美不同其负弯矩籍亦不尽相同。扭奋一般认为，两李个峰的数值相虏近较好，这给巷预应力筋的配峰置较为方便。涌但从图四净b)酬看，导梁刚度戏大，可降低第亭二峰值，但所研需的钢材较多默，图四赔c)毕中第二峰值需欲较谈b)奸稍大，因其所搭需的钢材可节丹约很多，且两耐个峰值相接近旦。这是比较理滔想的，九江导躁梁设计即按此把确定。佳项国外文章介绍锋，选用顶推梁仁与导梁的刚度钓比在浑5亭－拒20唱范围内，而第妈二峰值的变化胜不大于盒10%颈，并且认为其撤刚度比在有9园－和15软之间为最好。惰由上分析可以悄看出，导梁的肚刚度选择对弯青矩值的影响不沟大，在满足稳映定和强度要求堵的条件下，选昨用刚度较小的贺导梁还是较经灭济合理。愚3.肌预应力体系的棋选择及布设屡磁我们过去设计馆和建造了好多太座预应力混凝挑土桥梁，均采歉用高强钢丝弗宾氏锚或墩头锚负预应力体系，池这种体系吨位形小，布束困难阴，张拉费时，境锚具用钢量亦奸大，对于顶推堵施工愁的桥梁，张拉斑时间长就直接纽影响到顶推周纤期直至全桥施临工进度。当今茫国外大吨位钢淹绞线预应力体胁系广泛应用在筝公路，铁路桥样梁，大坝，核膛电站以及高层钟建筑中，随着拜我国公路桥梁撕建设事业的发缓展，大吨位钢谁绞线预应力体唐系使用在九江记和洛溪的特大马型桥上势在必绑行，同时又可及促进国内预应座力工艺设备的互进一步发展，强因此我们选用脸了瑞士罗辛格疏公司唯VSL彻后张锚固体系俯，作为九江大渣桥连续梁的预会应力体系般,拢预应力筋用洗0.6馋英国标准型BSS888迅-1900疫缓慢低松驰钢完绞线复,鱼标准强度为塘1770N/娇mm2琴。每阀箱梁采用中心杜配束，适应顶女推阶段正负弯真矩变化，同时宵也考虑了营运曾阶段的作用，斤待顶推完毕，锤根据营运阶段翅正负弯矩的分逆布，再施加设罩置在箱梁腹板决内的弯束预应昨力完成全梁的港预应力工艺。付冷九江箱梁选用敌6-4掘和考6-12脖两种钢束配束斜，殖6-4矩张拉吨位为党795KN暮，分6-12按为肚2385KN垂。实践表明在眨预应力混凝土饶梁中采用大吨行位预应力体系研效果显著，配段束容易，施工蜡操作方便，张绒拉快捷，一节炎梁段张拉半个酒台班之内即可踏完成。同时中安国建筑科学研倚究院结构所，吼广东省公路工刮程处和柳州建准筑机械总厂共土同研制成功的多国产惑QM垃钢绞线群锚张没拉锚固体系于雕87誓年语9塑月通过部级鉴搞定，并使用在漫九江南主桥最币后三孔，满足姨了设计和施工间的要求，达到通了咽VSL终同类产品的性截能指标，填补必了国内高强度咐钢绞线预应力苗体系及工艺设窑备的空白，为邻国内预应力工洞艺设备发展迈阀出了可喜的一迫步。婆4.阴顶推内力计算腾炸用顶推法施工晋的连续梁，由虫于施工过程中浅梁体向前移动伯，使截面内力盖及支座反力均蛾随着梁体移动女而不断变化，造除此之外，还项由于支座沉降牙，梁体不平和猛顶起梁体置换变滑块时造成支赵座强迫位移所吉引起的附加内瓣力，因此，对罩顶推法连续梁专的内力计算，叛不但需考虑顶吴推过程中在各启种状态下顶推蒜梁的恒截内力骤，同时还要考梯虑在各种状态惕下支座变位时令的附加内力。仁1)含支座变位对内去力的影响车起连续梁采用顶抄推法施工时，挡由于顶推法这帅一特殊施工工劲艺的特点，预栗制梁是由一岸肠向另一岸逐渐劈推进，梁通过僻各支承点的支缝座，不但产生彻正负交替应力巨，还由于在顶捐推过程中体系闭的转换或因施丙工精度达不到坐理想状态，使可通过支座时相活当于给支座加剪以强迫位移，炒均会产生附加净内力。因此在胡设计计算时，零对支座变位的积影响必须给予绢重视，通常假柔定支座变位男(聚上升或下降浙)控一厘米来计算和顶推梁的附加折内力，然后与陶顶推时的内力仆叠加，并以此务作为布置在顶蝴推时所需要的址预应力筋的依玩据。实践表明五，在一厘米支营座变位的情况郊下，主桥中的类内力约增加敢1.4%擦左右，而在主私桥岸墩中，若各产生一厘米变炕位，对岸墩以择后梁段的内力泥将成倍增加。费图五所示为九态江大桥计算结滑果；从图中可千看出，当顶推拍梁伸出第一跨丙悬臂时，若主剥桥墩后的过渡危支座产生变位涨时，其负弯矩备的增长约为茄2弃倍多。因此，谁在施工时各支竿座顶面及梁底偶制作误差要腾求施±约1邀毫米的纵向测独量精度咱或焦±宜0.5牧毫米的横向相悼对精度得不到盒保证时，上述览假定还必须相扩应提高。耐2)紫预应力筋引起烧的次内力害旁当对结构预施捷应力为轴向边盒时，梁只发生厘轴向变形，但醋若作用力为偏部心力矩时，将战使梁产生挠曲酷变形，假如在舅超静定结构中撞，梁在支点处吴的变形秒(醉下压或翘高颤)芝，由于支点处改的变形，反映圣到支反力变化羞，即有一部份修增加而一部份隔减少，由此将申引起梁的内力修变化，其变化滔值即为二次内害力。孝采用逐段预制熄逐段顶推的梁士，对已预制好富的梁段施加预小应力将使该梁绝段产生翘曲变浩形，当推出该其梁段后，再接段着预制另一梁滋段，在两段梁傲上连接施加预脊应力对新的梁系段及裤前一梁段均产容生影响。为此辉，在顶推桥梁健中采取中心配洗束施加预应力脱的措施，以尽市量减少二次内逝力，施工阶段牧的计算也简单治得多，但在确世定施加预应力槽程序时，应充祸分考虑其对梁牧产生的内力变筹化，必须始终涂保持达到中心伞预加应力的要晒求。吹二、施工茂讯采用逐段预制兽顶推的施工方堡法架梁，必须纹按照设计的要莫求严格控制，道精心施工。预刷制场的总体设工计和制梁台的步建造十分关键绪；顶推设备的衬选用，顶推工厘艺的确定亦十冒分重要，只有滥做好了这方面致的工作，才能居保证顶推施工搬的圆满实现。知1.寒预制场的总体双设计和制梁台展的建造枣羊预制场一般设昨在桥台后的固特定场地上，而死制梁台又是预套制的重要设施线，其位置的确旺定，对梁在顶国推阶段内力计解算影响较大，秒首要满足第一影孔时悬臂端的州稳定性即在第夹一孔主桥墩后蛙的梁段重量足灰以平衡悬出第件一孔梁段的悬闸臂重量，减少钥梁尾端产生转彼角，保持梁的暗平顺延长，从苹而避免引起附勉加内力的产生煌。整个预制场舒即在制梁台位溉置确定的前提也下进行总体的榨布置设计。如万图六，九江南备主桥制梁台位浆置原设计即在贝主跨边墩台电16园米取处建造，根据吊现场地形的具浆体情况再后移压16理米售，在屿16贵米扒跨引桥的司38#惜和锁39#材墩间建造。这垃样更有利地保能证了顶推悬臂绿的稳定平衡和春主墩台梁段的天平顺。隆1)傍制梁台候完制梁台是箱梁站预制的重要设薯施，暂690焰米仁的长梁，爬42矛个节段都必须丸在其上预制推传出，平台本身射要能升降调整认，又要具有足臂够的刚度，不拌容许非弹性变居形存在，弹性坏变形也要控制爽在陕2骨毫米之内，平涉台面的平整度水是顶推工艺的淋关键，根据以冠往经验，我们亚严格控制箱梁孔底板两侧与滑许道支承间的斩1保米颠宽的梁底平整疗度要达材到插±唤1竟毫米的精度，蚊梁底两侧共设摄18藏个控制测点，府用劲N3婶精密水准仪测隆量调整，保证仅每制一节梁都服在这一精度范苗围之内。巧装制梁台的基础滚视地质情况而房定，九江引桥荒基础为钻孔嵌誉岩桩，故加强乓38#肝、鸣39#纯墩桩基建承台刑，并在摇38#坐与轧39#因墩中间增加桩误基临时墩，用婆YNK-M饮型万能杆件驾N1搅、票N3锦、角N4它拼组成平行弦巾三角桁架体系粉支承于确38#脑临时墩，婚39#回墩上支承整个游平台，膨8疾米幕桁架跨中挠度呼为－宵55惯毫米。纪夏在承重桁架上寻弦节点按简2.6%显纵坡标高浇注缸混凝土支柱，辈在其顶面安装首升降螺旋千斤墓顶，千斤顶支棵承原25#灶工字钢横梁，怨横梁再支承级25#暖工字钢纵梁，弓顶面拼焊扰7阳毫米钢板，采仔用冷热校正等槽工艺，严格控超制平台精确度删，建成长永16.8制米刮，宽蹦4.18君米寒的上下游两座怎分离式制梁台垫，以保证单室都双箱的预制顶窜推，如图七。傲2)按预制场的设施苏芳从总体设计图嚷六可看出，制杨梁台只是预制页场的一部份，拖在制梁台两侧扔及后端布置了疫工作平台，侧旬平台主要支承炭固定的整体外疮模，方便拆装鹅外模操作，后氏工作平台标高艘低于制梁台尾哥端辈2.5吵厘米，保证预植加应力的设备玩空隙，后工作桶平台的作用：语在每条箱梁中毒线上铺设一组菌轨道，便于整稿体内模的推进亦推出停放及转泥运材料，成型室钢筋骨架，放隔置预应力设备液及工具，波纹滚管及钢绞线等啄，也是预应力传工艺的操作平吵台，长度一般缠应有制梁台的棕1.5鞠倍以上，后面如紧接引桥或路蓝基。凶随垂直水平运输那是预制场机械饶化程度的标志纸，采用了舍54螺米丸长的贝雷梁作手栈桥，每条箱菜梁配两台耻5T国单梁桥式吊机踩，承担场内一摩切运输。疼垮制梁台顶搭盖幕了遮阴防雨棚番，保证了长梁剂预制不受日晒泻雨淋天气影响特，改善了劳动止条件，确保了百顶推周期工程脉质量和进度。嘱粒箱梁预制场实恭质就是临时的弄桥梁工厂，正厘确的设计布置僻，有利于保证慧工程质量和提饮高劳动生产率坟，做到文明施敬工，九江南主劫桥取得了六天够完成一个顶推壳周期的成效。宿2.柔顶推施工的实纤施谅1)膨工艺设计及顶捡推装置亮让工艺也是根据注选用的设备而港定，九江南主栗桥采用了原柳舱州二桥所用过主的设备，因此汤工艺也是仿效绕柳二桥的工艺显，即是拖拉滑定移的方式架梁忧，所不同的，与在九江是柔性促墩多点顶推。费毫滑移设施是陡1500*5垂00*3宁毫米的不锈钢趁滑道和杨450*20筑0*21僻毫米橡胶聚四昆氟乙稀面滑块悠的组合装置。谱安动力设备是柳屡州建筑机械总释厂生产的涌YPD勾－尊60壮型双作用穿心博或水平顶和配战套的液压站。押名拖拉设施是固切定梁侧的拉锚均器和迪维达格窑精扎螺纹钢筋驴及配套螺拇和瘦连接器，如图饿八。碎垒南主桥药14协孔梁耗15抚个墩，每个墩刺配备了察4顿台水平顶两台编液压站，每两连台水平顶承担志一条梁的顶推盼动力，由于两跌条箱梁不是同狸时顶推，液压侨站即可共用。悲2)与顶推施工熔祖九江桥顶推施耀工因有梁长，宿墩高，跨度大主的特点，从下壮部结构设计时公就认真考虑了裹各墩所能承受廊的最大水平力尸以及相应情况队的位移作为控涝制，所以我们居在施工中采用叼了热“歌分散顶推，分珠级调压，集中个控豪制捆”免的方法进行顶夕推施工。限竹分散顶推即多烤点顶推，在每怒个墩点都设置极了施力的动力健设备水平千斤拴顶；分级调压梁则是液压站上塞安装有三个电井磁换向阀控制姓5情个保证油压不拼超过容许范围佩；集中控制是亦通过顶推指挥稍室电器总控台爹与各墩液压站桨的分控台并联骂，由色灯信号做和有线对话机查联系指挥来进激行操作的。锣a.撕劳动力组合址圣每个主墩设快6轧人，围1川名任墩长负责召操纵液压站和相总指挥联系；疗2史名调整顶推夹饿具；界3幸名接送滑块。叠越顶推箱梁前、快中、后设三名敲木工负责导向炮纠偏。铲哥在制梁台后端纺设三个监测组级控制顶推中线分。饶娇总指挥室总指棋挥源1赴人；土木、机疫械工程师各虽1麻人；修理工局2太人。舌b.慌顶推操作堪粘顶推前启动静振阻系数按粗8%径，动摩阻系数困按锤4%彻来预计水平顶忌推的出力吨位他，各墩液压站劳的五个挡位的逢施力值需要根秩据多种因素来撑考虑，一般一问挡值小主要用盖作预紧拉杆；茄一档值大多作酸为启动档位使滤用；其余二、脸三、四档则根攀据多种因素综传合考虑使用。谊怪各墩准备就绪趁信号，送回总沫控台，总指挥捐通过总控台发睬出顶推指令，朴各墩水平顶即乞同时动作，然长后根据推力需诉要逐步加大施期力吨位，直到侨梁体开始前移欣，启动后摩阻哭系数下降摩擦盗力减小，此时评就适当降低施顷力墩水平顶的捞出力等级来适较应摩擦力的变雕化，使梁体平诱衡地向前推进椅，实现各墩同贿步顶推。壮3.折箱梁预制的工股艺流程及顶推俊周期宝谷箱梁混凝土采揉用吊斗供料，争分两次浇灌，活其工艺流程如女下图所示：管道压浆管道压浆顶推升底模操平，安外模顶推升底模操平，安外模扎板钢筋，布管下降底模扎板钢筋，布管下降底模穿束，张拉安下层内模穿束，张拉安下层内模拆外模，上层内模浇下层内模拆外模，上层内模浇下层内模浇上层混凝土拆下层内模浇上层混凝土拆下层内模扎上层钢筋，布管安装上层内模扎上层钢筋，布管安装上层内模勒剥自酒1986资年浑8发月振20券日在上游导梁拼装忙完毕着手预制涨箱梁，甩9碧月采20黎日永推出第一段，羡由于诸多原因骄，周期为骑30取天，下游第一狗段为质25唇天，第爪4奴段至第许12灌段平均周期为杯12壤天，经过合理雾调度劳力组合吧，采用非预应连力筋骨架，第遍13额至总19悠段周期减为摸8友天，后进一步嗓加强管理，落涉实承包，狠抓滋工序衔接，加朵之操作熟练，盖从