大桥钢箱梁提升与顶推施工技术

大桥钢箱梁提升与顶推施工技术王晓峰（中交二航局第四工程有限公司湖南株洲412000）摘要：株洲枫溪大桥为主跨300m双塔单跨自锚式悬索桥，全桥钢箱梁总重约五千三百吨。本文结合枫溪大桥钢箱梁安装施工项目，对钢箱梁提升工艺流程和步履式顶推施工工艺流程中的临时墩设置、导梁设计、顶推设备以及顶推过程中的施工控制等进行了详细介绍，供今后同类型桥梁提升与顶推施工参考。关键词：自锚式悬索桥；钢箱梁；步履式顶推；提升；施工技术；1、工程概况株洲枫溪大桥主桥为双塔单跨自锚式悬索桥，跨径布置为（3x45+300+3x45）m，主跨主梁为单箱三室钢加劲梁，边跨和锚跨为混凝土箱梁，钢混结合面设在主跨距M8和M9号墩中心线各250cm处。主桥吊杆标准间距为12m，吊杆锚固于钢加劲梁腹板外侧的锚箱上。桥梁总体结构如下图所示：图1枫溪大桥桥型结构立面图主梁采用单箱三室扁平流线形栓焊钢加劲梁，设4道纵腹板。中心梁高3.5m（内轮廓），钢加劲梁全宽：2×（0.5m风嘴＋2.25m人行道＋1.5m吊索区＋0.5m护栏＋11.0m行车道划线区＋0.25m双黄线）=32m，桥面设2%的双向横坡，底板水平。全桥钢加劲梁总长298米，共划分为27个梁段，总重约5300吨。钢加劲梁分为钢混结合段、A、B、C、D、E共6种类型，其中D为标准梁段；B、C为标准梁段加厚段；A为与钢混结合段相连的梁段；E为跨中节段。其中B类梁段最重，单个梁段重量约为235吨。图2枫溪大桥钢箱梁标准截面图根据枫溪大桥现场实际情况，钢箱梁施工整体采取水上运输，现场提梁站提升，步履式顶推施工工艺。主桥钢箱梁顶推施工场地全部布置于水中区域，从南向北主要分为9#墩存梁支架、拼装平台、临时墩和8#墩顶推支架。其结构均为对称布置于桥轴线两侧，拼装平台最外侧钢管据9#墩中心25m，临时墩最大跨度75m。提梁站采用贝雷梁组装，跨度39m，一端止推固定于下横梁上方，另一端支腿落于钢箱梁上方可以相对滑动。顶推施工方向从9#主塔侧拼装平台开始，向8#主塔方向顶推，共需向前顶推264.4米。枫溪大桥钢箱梁提升与顶推施工总体布置图如图3所示。图3枫溪大桥钢箱梁施工总体布置图2、辅助设施及简介资提升和贤顶推过程中，竭钢箱梁支撑及横设备位置需合握理选取，并且拦其结构和布置的对整个顶推施贯工秒的影响至关重熄要。拼钢箱梁提升和腥顶推施工中主盒要辅助设施主别要包括：导梁鸟、拼装平台哈、丧临时墩、够提梁站滔、识顶推设备冬等枣。2.1导梁情导梁的长度直陪接影响钢箱梁芒顶推过程中的隙悬臂弯矩，为背满足顶推需要柳并尽量减小导出梁重量，导梁贼设计为变刚度价变截面梁，根担部为方便与钢内箱梁连接高度稳设计亏为航3.41事m垒。根据株洲枫架溪大桥钢箱梁车的顶推跨度及替截面特点，导义梁设计为两片担主梁与钢箱梁洞腹板对应，两虚片主梁间通过悠平联连接。为惠方便导梁前端假上墩需要，导惰梁前端设计为迁台阶状，方便棕起顶。株洲枫石溪大桥钢箱梁槽导梁潮总长眼54m雄，总重约街153t遵，芽共四分咱6现段址（援5+7+7+条9+12+1负4滔）帝m愈，其中根处部截5宪m鼻段为导梁与钢纱箱梁衔接段，膝导梁分段见舅图磨4盏。摆图固4耀妄枫溪大桥导梁宇分段图网导梁与主梁连该接位置采用与隔腹板加筋对接携，翼缘局部加宇宽与顶板和底湾板对接，两幅凯导梁间采格用喘Φ堂168×屑6提和湿Φ过127×棚4犬钢管做成的桁破架作为支撑。慢导梁线型为：针上翼缘设彼置斤2次%摘横坡，腹板竖逢直，上翼缘设膏置辜1确：寻19.3爹4谅纵坡。浇导梁中心线与茶钢箱梁两纵腹孩板轴线一致，好端部做成阶梯荣形状，主要是兽为了减小前端眨挠度及顺利过妄渡上墩。竟株洲枫溪大桥会钢箱梁导梁结佣构见图屠5随。柳图责5子嫁枫溪大桥导梁截分段图猪株洲枫溪大桥苏钢箱梁导梁在激专业钢结构加有工厂按设计图舰纸分节加工，辰设计导梁最大显分节重有量太1秒2惑吨以便安装，业先将导梁主梁破运输至桥位区题，于拼装平台尊区利用浮吊分仇段起吊放于拼雷装平台上，然粪后运输和安装辜横联使其连接棍成整体。导梁物拼接时，先于拘拼装平台上拼蝴装指1-础4践节段导梁，然慕后在临时键墩银1挨上用牵引装置嫩将导梁向前滑脱移一定距离，末以便拼装后续单节段导梁券，重复此工序姻完成导梁的安分装。块2续.撕2睁练拼装平台妇拼装平台布置止主要根据钢箱斩梁顶推工艺确众定，其线形与阅顶推线形一致世同滋为叶14000漫m顿的竖曲线，顶脱部预砌留柳50c负m绢调位系统空间注。拼装平台主莫要由钢管桩基昼础、钢管桩、荐桩间连接系、翠桩顶分配梁等穗组成，钢管桩稀基础垂直荷载挥按钢箱梁顶推悉时最大支反力与、结构自重及夏受力不均匀性贴情况设计。拼丽装平台顶标高执均窃为普+55.07厚m卷，向江中心逐伴渐抬高部分采忽用钢垫块补偿裳，以适用顶推响梁体线型变化愚。垒根据顶推分析旬计算结果，拼敌装区顶推墩最怪大荷载的为滋813撞t宜，取此值作为郑顶推墩控制荷币载。顶推墩立贼柱采杨用竟Φ演1000×1锁2m扮m县钢管桩，每个石顶推灾墩娱4纸根钢管桩，顺土桥敏向俯2辛排，间距逃为篮6穿m轨，横桥于向叔2唇排，间距防为友4贪m答。毕顶推墩平联、致斜撑均采用盘Φ晃426×6m鸡m霜钢管；钢管桩膛立柱顶良面挣δ川20mm避钢板做桩帽，雅其上横桥向布迎置跟2薯根组隐合温800×30凯0拔H玩型钢，纵桥向坑再布钥置榜1冈道预1200×1孔45燥0些箱型梁作为顶该推承重梁；腿每根钢管桩立指柱底进入中风冠化岩川层碌3过倍桩径。腰图问6匪义枫溪大桥拼装陈平台结构布置抵图理2没.颗3将草临时墩载顶推梁可视为输多跨连续梁，选为减小顶推过位程梁体正、负即弯矩交替变化熄，通常采用设款置临时墩的方直式进行。本桥径按照施工工艺舍、航道及水文吴情况区设充3倡个临时墩刊，比1脂个顶推平台救，斤1敬个边辅墩，瓣排编号分别动为蜓LSD壳1伯、捐LSD烤2碗、服LSD3循，纱墩顶支座挖横向仪中心间距顷为拐13.9奉m卡。寇同时考虑在主丈桥施工期间临朋时通航孔，为芒确保顶推施工奶期间伪三个脂临时墩的安全舱，立在稻临时墩上下游衡两侧均设置防悦撞设施栽。羡临时墩主要由单钢管桩基础、遍钢管桩、桩间肿连接系、桩顶取分配梁等组成辉，临时墩基础衣垂直荷载按钢幕箱梁顶推时最辩大支反力、临冒时墩自重及受弦力不均匀性情汇况设计。漠枫溪大桥恳临时墩采谣用奴4倒根黄Φ扩1000×1视2m匀m肝钢管桩，由于呢河床无覆盖层演，所有基础均雾为钻候孔挖迈“鞭栽烈桩定”抄型式。钢管桩柜纵桥向间除距窗6汤m喷，横向间快距狂4填m揪，采袋用起Φ具630×8m腿m陡的钢管联撑连敲成整体以保证减钢管的稳定性籍。墩顶横桥向卵分配梁采铜用兰4计根组挠合膊800×30纤0玉H后型钢，其上布虚置顺桥向分配听梁，规格反为执1驱根码1400×1软50母0反的箱型梁。夏2握.颤4芽科提梁站纸根据灿枫溪大桥墓钢箱梁的分段闲和制造要求，式同时减少现场探钢箱梁窗节段高空焊接穴工作量等方面迫考虑，钢梁分岭节段一次吊装路。钢箱梁吊装佳采用专门设计泼的磨250t农提梁站贤。霜250t尊提梁站俭主要负责钢箱土梁节段对接安闷装工作，跨度纽为娱39嫁m贱，同时留有空匪间进行钢箱梁查合拢，其净空竞高度超过钢箱我梁顶面最高点厦约郑6.3御m肃，以满足钢梁糠合拢时的吊高裕要求。顺桥向浴工作范伞围奔39堆m弱，满足钢箱梁桂梁段的对接拼够装要求。虏提梁站祥总体布置图及尾性能参数分别鹰见图瞒7堆。士图条7筐哥枫溪大桥提梁肢站结构布置图变提梁站胞支腿主要由固肢定支腿和活动却支腿组成，支谈腿均车为丙4锯跟支腿结构，层支腿中心间役距填13.9身m斜，设置斜撑和设分配梁。固定浊支腿固定著于粘9庙#面主塔下横梁上干方，活锻动支腿放置于显顶推钢箱忠梁上方，活动搏支腿下设轨道旨，轨道与荷滑座指之间设置滑移升面翻。科提梁站像主梁采用贝雷根梁结构形式，酿贝雷主梁单梁国布置为双层四蔽排结构，单侧聪共妇2旋个单梁，细共勿4飘个单梁组成，犁贝雷中心间瞒距罪13.9偿m足，单梁辈由逼1界5妻段贝雷梁组成询，共需贝雷笛片匹48扑0棕片。届提梁站连起升和纵移由汪提升系统、纵法移天车、天车霉连系梁、滑轨隙及垫梁组成，达提升系统杨由烫4泡台连续提升千旬斤顶分四点布愤置，天车联系蚕梁由不同节段牌长度连接梁组马成，以满足不篇同吊点间距的豪要求旦。化2描.怒5胆胆顶推设备猾步履式顶推设神备主要包括滑坐动面结构、上箩部滑移结构、善下部支撑结构拴、支撑油缸、吗横向调整油缸驾、顶推油缸，挤通过计算机控群制和液压驱动嘴来实现组合和裙顺序动作，以亡满足施工要求翼。妙顶推液压系统葵主要分为两个币部分：支撑顶肉升系统、顶推练移动系统和横搜向调位系统。窃顶推设备男控制系统主要腾由总控系统，补分控系统、通傅讯网络、和传评感系统组成。艺枫溪大桥步履厨式顶推系统主拌要方由民l结台液压泵站查及替l搏套控制系统烫、零1穗个滑梁某、贩1涂个滑槽奉、储2岩个纵移千斤顶脚、醉2偶个横移千斤顶多、渗4佩个顶升千斤顶期组成，全桥共耐：昆1镰个顶推平台临，歪1蓄个边辅墩培，颗3纱个临时墩，共辈计胞1糖0脱套步履式顶推膏系统。该顶推烈装置由一套总蹄控制系统控制口，枫溪大桥全融桥整体顶推的腰关键是实现了刻顶推设备和数慢控技术一体化所，通过技术及且设备的完美结段合顺利完成了对全桥钢箱梁的脆顶推工作。绝3燕、螺主要施工工艺碗根据开枫溪大桥工程沈概况践，钢箱梁吊装师及顶推施工过云程中，主要施血工工艺有：钢榴箱梁鸽吊装待工艺、钢箱梁兼顶推工艺和钢舟箱梁合拢工艺掀。祥3墙.1赶钢箱梁吊装遇钢箱梁吊装工济艺可以细分为野钢箱梁提升工氧艺和钢箱梁调欢位工艺。傍钢箱梁提升工端艺流程献及降注意事项如下搬：凉（岁1被）钢箱梁运输酒就位。施工前理检查梁的几何自尺寸及吊耳的壁质量。检查钢毫箱梁的安装方帆向和船舶定位箱精度勿是否假满足吊装要求旺。遮（宽2早）宫提梁站萍就位。施工前帮检查趴提梁站订吊点间距是否弯正确，检查属提梁站腊各设备是否正测常工作。默（拴3骆）钢箱梁提升貌准备。施工前懂安装吊具连接翠销轴，检查钢垒箱梁与运输船咽之间固定装置混是否拆除，检内查钢绞线锚头场及连接是够正晓常。姥（基4器）钢箱梁提升辽至调位高度。拨施工时检查钢惠箱梁与拼装平眼台的相对位置三是否干涉，检估查提升设备的腿同步性，两侧匙高差不超仁过盈10c烘m决。汇钢箱梁调位工务艺流程及注意芦事项如下：乎（阴1该）钢箱梁提升撑至调位高度。钳检查钢箱梁底费面高出拼装平尤台兔20c壶m策。催（涛2臂）庙提梁站弊纵移天车进行泊纵移初调位。茅施工前检查滑输移天车滑座间爬横梁连接是否薄牢固，检查各梨调位油缸连接妄和操作是否正悉常。银（大3赏）钢箱梁下放搜。施工前安装锻钢箱梁支撑及跑精确调位手动筋三向千斤顶，芬施工时，同步害控制。营（闲4丛）钢箱梁精确横调位。施工时册实施监控及测肉量钢箱梁位置格，直至钢箱梁碗到位，调位时悼各手动千斤顶鲁同步缓慢操作雹。宁（痕5畅）钢箱梁调整丙到位。钢箱梁阀放置于临时支言撑上，准备焊自接钢箱梁。眯3.2纲曲钢箱梁具顶推驰钢箱梁顶推施油工主要的施工单工艺为：丧利用滋提梁站杂吊装第一节艇1#坑钢页箱梁节问段并与导梁现运场焊接连接，皂采用顶推工艺灭将沟1恋#左钢箱梁贞向前顶推到位岸，然后吊装下叔一节段钢箱梁塌，再将其向前冲顶推至设定位索置，重复该工唯艺将向全部节段炕钢箱梁逐节顶幕推到位。持需要注意的是袍钢箱梁顶推过军程中，赴处于悬臂状态淋下的悬钢箱梁及导梁受自重盘会蝴使导梁前端下距挠，故当导梁张前端台阶（第薯一节）到达下纵一作用临时墩闭时，其头部略灶低于临时墩支贸座。此时需顶抖起导梁，并在腰前端导梁与上纽墩辅助装置的丸上滑块之间设仗足够高的垫梁泄，使得导梁底递面略高于支座开，然后开始顶智推，当导梁头竟部到达顶推设幅备上方时再起减顶拆除垫梁并萝徐徐下落，使仰之就位于顶推边设备上。浸钢箱梁顶推具属体步骤：由主拖控柜控制开启递支撑顶升油缸盯，观察设备运期行状况，如设乖备运行正常则针继续顶升使钢律箱梁被顶推装进置整体托起，金观察梁体是否忌完全脱离垫梁琴，如已经脱离末垫梁则需进行无下一步。开启希顶推油缸，使疏钢箱梁与顶推薯装置上部结构忍一起向前移动绘，由于临时墩竿空间受限及受式力复杂前移量烤受限，每次位谊移量控制布在克30c普m蔬左右，前移过湖程中观察梁体驶是否正常，如析正常即进行下席一步。待梁体衣稳定后支撑顶因升油缸回油下缺降，使钢箱梁杆整体下降置于遵临时墩顶支墩擦上。最后，操曾作整个系统，垂使其达到初始警状态。反复重匆复此过程，直软至达到预定位懂置。俗3.3工双钢箱梁合拢形枫溪大桥钢箱辅梁夹合拢方式选择献：温度配切合以拢驻。哨温度配切合拢苏是目前国内常者用的一种钢箱洲梁斜拉桥中跨茅合拢的方法，危具有经济、方独便、快捷等特催点，且施工工画艺较为成熟，周施工经验较多毁。贫温度配切合拢扁要点：弦（糟1斗）晋调整合拢口两恭侧梁段，通过貌葫芦及水箱压芝载等方式匹配告好两侧轴线、嗓高差；栋（叼2锐）绑在合拢口钢箱驻梁两侧安装劲厚性骨架锁定合赔拢口（暂不安到装风嘴）；移（歉3涉）卵通过对现场合傻拢口的连续监粥测，确定合拢额时机和合拢梁础段的长度，对姻合拢梁段进行达配切（改变梁鼻段长度）；旷（扫4验）出采用提梁站起座吊钢箱梁至合俯拢口部位，调狠整好合拢口两舍侧高差；揉（排5散）财在合适的温度跨段内（一般选兆在晚上）迅速超下放合拢段吊庭入合拢口：池在比较稳定的撇温度时段内（并无日照），合枯拢段与两端悬妨臂梁段间的接维缝同步焊接，歪并适时解除塔隐梁临时固接。泻4墙、暑施工控制骤重点可和措施拳4.1鼻浴顶推施工控制坚重点渡钢箱梁吊装和短顶推过程是结度构体系不断转滋换的过程，这抄个过程中箱梁愁的整体及局部吉受力复杂，在班诸多外因与内隙因的共同作用尊下，不仅使顶圆推结果具有不威确定性，更使允得顶推过程的咳危险性提高，盆例如顶推过程秆中箱梁的整体悦姿态，直接影巴响到顶推施工泪的平稳性以及处最终对接合拢曾的精度，对施似工过程进行监瓣控就是为了消披除不确定性，绞保证施工安全经和施工质量。敢总体来说顶推虎施工舟控制猫的摔关键铃主要有以下几卧点：甚（菌1政）钢箱梁提升怕及调位过程中宗，确保钢箱梁些的稳定和同步查，不会出现嚼提梁站热受力不均和钢孕箱梁倾翻的风宴险；拾（吊2睬）钢箱梁精确惯调位过程中，肆确保各点同步朋和受力均匀，解不会出现三点坚受力和精确调铅位难以实施的探风险；杆（哨3稠）确保顶推过由程中箱梁局部土受力合理，不错会出现局部变格形的现象；伞（茂4汤）确保顶推过稍程中脱临时抛支墩受力不超鄙出预警范围；女（妈5劝）确保最终箱焰梁对接合拢的戴精度。搜4.2俯节顶推施工控制仪内容与方法损顶推施工过程豆的监控可以分卡为几何监测与忽物理监测两个宴方面，几何检料测即对顶推过兄程总的几何量败，如位移，偏顺差等参数监测芦；物理监测主垃要是对箱梁受否力、温度等环劣境因素进行监传测。惕（哲1暮）几何监测赛①隙记箱梁整体姿态熟（前后左右标侧准位置，以及户角度）监测携。费每次顶推完一雄个行程后，贺对璃箱梁的前后左本右的标高进行亩监测，然后根俗据测量数据对疲各个临时支墩艘的垫高进行调坊整，从而保证宫设备及临时墩米受力均匀。拐②告稼位移监测阅。迹主要包括施工锈过程中设备的盲顶升位移、顶炸推位移、纠偏嫁位移的监测。谷顶升、顶推、爱纠偏位移吃参数估是通过设备上渗三个方向的位令移传感器直接赛测量得到首。自顶升设备位移旁观测非常重要摇，必须从施力佩开始到士箱状梁移动结束连拳续观测。粥③帆根箱梁和导梁的赚中线偏移监测剖。君箱梁腹板位置价相对于临时支邀撑点的偏移量杰。箱梁的腹板醒是各个顶推设星备的作用点，者为了防止局部制应力过大造成后的变形，做了闯加强处理，如显果箱梁偏移量膀过大导致设备赠作用点偏离腹脸板位置，将会共影响施工质量民。测量时直接卫在箱梁底面的峰腹板位置进行敞标记，每次顶染推完成后，测换量标记的偏移谱量即可。戴④蜘蜘顶推到最后箱使梁节段时，要训特别注意拱梁冷是否到达设计经位置，须在温排度稳定的夜间天顶推到最终位掠置，并根据温识度仔细计算测抬定梁长，然后际才能进行合拢顽安装。旨（洒2健）物理监测践顶推施工过程持中需要实时监惯控顶升力、顶背推力，将各个舟监控点的油压贷值转换为顶升妻力与顶推力，紫与各种工况计阁算的支点反力淘的理论值相验书证，支点反力舱的监控由设备汪自带的压力传焦感器测量。施染工过程主要物哈理监控包括以降下内容辉：把①点施工中提升力趋、顶升力、顶宣推力大小监测警；宝②欠施工中各油缸兰压力及位移行批程监测叨；减③泉顶升与顶推过带程中箱梁、支里墩反力的监测球；净多点柔性顶推鲁中，临时墩的扁受力安全是监杂控的一大重点药，在箱梁静止驰状态下它主要秤承受箱梁的重竭力，当箱梁运旅动时它除了受优压，还受到一况个水平方向的息顶推力，必须屑要防止过大的仅受力导致临时贱墩局部焊缝开比裂或者支撑变帜形的情况，对鸽其进行监控有量以下三个方面爽的内容：蜜a.犹精确计算临时趟墩反力，通过狼反力确定各点壳顶推力，施工奇中应避免临时南墩出现过大的竿不平衡水平力有；胀b.耍实时测量顶推路过程中临时墩倘的实际反力和灿水平力的大小进，并与理论计射算值比对；奶c.口复测几个典型勺工况临时墩墩黄顶标高，以便历修正各支承点怪反力值。键d.模临时墩支反力群的测量主要通要过测量设备油搬压，然后间接土换算得到。压态力传感器测量祖得到油缸工作翅时的管路油摄压买P/Mp挥a搜，结和作用油器缸的尺寸规格浆（缸渠径怒D诸）就可以得到框顶升熔力做F粒升蜜和顶推凝力啦F妄推火：垮宿永怒计算过程由主驰控制器自动完菜成，然后显示园到人际交互界疲面上，当操作角人员发现顶推政力或者顶升力丰过大或不正常悲时，应该及时始停止，找出原双因进行调整。测④称霉施工过程中天共气、风速、温哨度以及汛期等尖环境变量的监并测。铁对顶推施工有墓影响的环境因木素主要有：河布流汛期，天气呀情况，风速，披温度等。由于匀在河道上施工超作业，汛期及歪风速等因素将建直接影响到桥慨面吊机馋提梁站遵、浮吊等设备借的作业高度；牲由于箱梁会随时温度的变化热跳胀冷缩，所以猛最后的合拢阶语段必须要在温仁度稳定的夜间大进行。靠4.3毯保施工控制措施纵（僻1事）翼贪设备安装及调任试袖设备的安装及肌调试会影响设饲备的正常安全趟使用，包括鱼提梁站针的安装调试和取顶推设备的安山装调试，块各项指标必须秘满足钢箱梁提惑升和顶推施工科的一体化控制狐要求陷后方可用于正友常施工猛。熊（满2艇）聪现场测量及调转整终吊装施工过程反中需对提梁设礼备及钢箱梁位共置进行实施测物量和调整，主击要需要达到如姿下要求：仇①水竿提升千斤顶同确步控制，钢箱宗梁两侧误差院在劣10c鸣m徒以内；式②征炮提升时注意避盲免钢箱梁与拼皮装平台的干涉皆；虏③爪奖提升到调位高卫度时，注意钢禾箱梁底部高出限已拼装钢箱梁尝底午10c验m碗；伍④丝镇钢箱梁初调位脂时，注意与待蝇接焊缝留有安唉全距离。薪（祝3梁）翁设备同步性控佩制索注意顶推施工涉过程中控制设乐备的同步性，强以免造成各顶上推点受力不均讲使钢箱梁偏离卸设计位置，需应从以下几个方库面注意：嗽①参劈钢箱梁提升作岭业时，注意四调台提升系统的简油压和位移控剩制参数，其误倚差应在适当的惹范围以内；智②竞铸钢箱梁初调位救后下方时，四外台提升系统缓进慢同步下放；传③妄宴顶推工作时，恢横向两台顶推舱设备之间油压裕尽量一致，通测过控制系搭统吸PI湖D森控制程序自动搜调节，或手动着调节；冈④鸡漂各顶推设备每周次工作时的行烟程需一致，