摘要:
為研究公路大橋鋼桁梁拼裝頂推施工關(guān)鍵技術(shù),文章依托某高速公路大橋?qū)嶋H工程,從水平頂推系統(tǒng)、豎向頂升系統(tǒng)、橫向糾偏系統(tǒng)和頂推滑移體系等方面,介紹了多點頂推布置方案,并研究了鋼桁梁拼裝頂推施工方法與注意事項。
關(guān)鍵詞:公路大橋;鋼桁梁;頂推施工
中圖分類號:U445.462 A 48 160 4
0 引言
頂推法是目前橋梁施工所用的常見方法之一,一般指在各橋臺間修筑臨時墩,當梁體在橋臺處施工時,可以通過千斤頂?shù)确绞绞沽后w利用臨時墩墩頂完成施工的方法。根據(jù)梁體形式的不同,還可以將頂推法分為逐段頂推法和整體頂推法兩種。頂推法在橋梁施工中具有非常顯著的優(yōu)點,可以限制施工區(qū)域,以便設(shè)置保護措施,免于施工過程中受到外界影響。目前針對頂推法橋梁施工的研究與應(yīng)用已取得較多成果。張奉春[1]以水蘇溝大橋?qū)嶋H工程為例,通過步履式千斤頂對鋼桁梁進行頂推法施工,同時設(shè)計了配套的組合鋼墊梁及支承梁等結(jié)構(gòu),保證了桁架節(jié)點的受力,降低了對墩身的影響。梁崇雙[2]以濟南黃河公鐵兩用橋的主橋?qū)嶋H工程為例,對多點頂推的關(guān)鍵技術(shù)進行研究,保證其技術(shù)安全可靠。張宏武[3]以湖際中橋?qū)嶋H工程為例,根據(jù)橋體的結(jié)構(gòu)特點以及施工的場地條件,通過頂推法進行橋梁施工,制定了頂推施工滑移過程中的糾偏措施。林高山[4]以某特大橋112 m簡支鋼桁梁施工的實際工程為例,研究了跨多層公路的鐵路簡支鋼桁梁頂推施工技術(shù),對頂推全過程進行了受力分析,并基于此進行了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。黃慶玲[5]以某大跨鋼桁梁的頂推施工實際工程為例,對其施工流程、技術(shù)特點進行了深入分析,對重要的施工環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)的注意事項,從而提高了頂推施工的安全系數(shù)。楊部廷[6]以莆田站頂推鋼桁梁天橋?qū)嶋H工程為例,通過有限元方法,對不同的頂推施工工況進行了數(shù)值計算,研究了頂推施工中橋梁斜度對主梁受力的影響規(guī)律。
鑒于此,本文依托某高速公路大橋?qū)嶋H工程,介紹了該工程中的鋼桁梁拼裝頂推施工工藝,以期為其他的橋梁工程施工和后續(xù)研究提供參考。
1 工程概況
該大橋處于河流較為順直的位置,水流呈由西向東方向,主河槽靠南岸邊,南岸有防護工程,北岸有河灘地帶。橋跨的設(shè)計尺寸為96 m×2+112 m×9,即兩側(cè)為96 m的橋跨,中間為9個112 m的橋跨,共11跨。主橋全長為96 m×2+112 m×9+1.25 m×2=1 202.5 m。主橋立面如圖1所示。
鋼桁梁拼裝的頂推施工工藝流程大致可分為11步:頂推平臺施工→鋼桁梁拼裝施工→鋼梁頂推施工→導梁拆除→支架拆除→滑道梁拆除、支座就位、整體落梁→公路橋面板安裝及濕縫澆筑→全回轉(zhuǎn)吊機拆除→支座安裝→鋼梁涂裝→橋面鋪裝及附屬工程。
2 多點頂推布置方案
多點頂推系統(tǒng)集機、電、液壓、計算機控制技術(shù)于一體,結(jié)合現(xiàn)代施工工藝,實現(xiàn)超大型構(gòu)件的大跨度、長距離的連續(xù)牽引。系統(tǒng)共由四部分組成。
2.1 水平頂推系統(tǒng)
根據(jù)對鋼桁梁的結(jié)構(gòu)進行計算分析,得到了需要施加的最大水平頂推力。在1#~11#墩的11個主墩邊桁各設(shè)置一臺水平連續(xù)千斤頂。
鋼梁采用MGE板-不銹鋼復合板的施工方法,由于兩板間的摩擦影響,摩擦力為鋼板的推力與摩擦系數(shù)的乘積,即摩擦系數(shù)0.1×鋼板推力43 000 t=摩擦力4 300 t。根據(jù)水平千斤頂布置方案,此時可用33臺350 t的水平千斤頂進行施工。為了保證施工安全,將30根15.24 mm鋼絞線,連接千斤頂空腔及滑塊的后錨上,并固定在后錨上。
2.2 豎向頂升系統(tǒng)
為了使所有鋼桁梁處于水平面,保證行車安全及舒適性,需要調(diào)整鋼桁梁兩端的高度,這需要豎向千斤頂提供設(shè)計的支撐反力。如圖2所示,每一個墩體的上部都需要布置豎向千斤頂。水平頂推及豎向頂推系統(tǒng)在液壓泵站和控制臺下控制不同頂向的千斤頂。
2.3 橫向糾偏系統(tǒng)
鋼梁在豎向頂升系統(tǒng)作用下,可能會因為受到重心誤差、風力、氣溫差異等因素的影響,導致鋼梁在頂推移動過程中發(fā)生水平面的位移誤差。橫向糾偏系統(tǒng)能確保誤差足夠小并及時對位移偏差進行糾正,對鋼梁進行限位處理。橫向糾偏系統(tǒng)針對梁體的兩種不同狀態(tài),有靜態(tài)糾偏裝置與動態(tài)糾偏裝置。兩個裝置各有優(yōu)劣,本文方案采取動、靜態(tài)糾偏結(jié)合的措施。
2.4 頂推滑移體系
頂推滑移體系由滑道及滑塊組成。
2.4.1 滑道
在1#~10#墩的頂部沿縱向鋪設(shè)一條長度為17.6 m的滑道梁,為方便支座就位,將滑道梁分為3個節(jié)段。滑道梁安裝完成且驗收合格后,再在其頂面上焊接不銹鋼板。
2.4.2 滑塊
1#~10#墩滑塊采用單層箱式結(jié)構(gòu),頂推千斤頂通過鋼絞線拉滑塊帶動鋼桁梁前移。
3 頂推施工方法
采用單向多點頂推施工方法,即在拼裝平臺逐節(jié)間拼裝鋼導梁和鋼桁梁,然后通過1#~11#墩的水平頂推系統(tǒng)將鋼梁向前頂推,直至鋼梁頂推到位。頂推施工工藝流程如圖3所示。
3.1 頂推墩頂布置
3.1.1 1#~10#墩墩頂布置
為確保鋼梁底部混凝土橋墩在頂推施工過程中不被破壞,在中間10個橋墩墩頂?shù)拿恳粭l滑道上布置2個滑塊,每個滑道梁前后端各布置2臺豎向千斤頂。為確保豎向千斤頂布置在設(shè)計位置,需在上方墊塊,其尺寸為700 mm×800 mm。1#~10#墩墩頂布置如圖4所示。
3.1.2 拼裝平臺頂推布置
在頂推滑移過程中,由于在11#墩處墩頂支反力較小,因此邊桁只需在每個滑道梁前端布置2臺豎向千斤頂,中桁需在滑塊前后端各布置2臺豎向千斤頂,其中中桁為800 t、邊桁為900 t。在起頂梁體時,確保千斤頂縱向設(shè)置在下弦橫隔板位置;千斤頂橫向均布于鋼梁下弦腹板位置處。
在拼裝平臺每個中、邊桁滑道梁后端各布置2臺300 t豎向千斤頂,用于拼裝時鋼梁調(diào)節(jié)標高。倒換滑靴時,平臺上每個滑靴均配備2臺200 t級豎向千斤頂,用于整體頂升拼裝平臺梁體,以達到整體起頂梁體后再倒換滑靴的目的。
3.2 頂推施工步驟
頂推施工的每個周期分為15個步驟,不斷對這15個步驟進行重復,從而完成整個頂推施工的全過程。施工步驟如圖5所示。
3.3 導梁上墩施工步驟
導梁上墩的施工分為6個步驟,如圖6所示。頂推過程中,導梁端部標高是不斷變化的,為了保證導梁順利過墩,在導梁接近混凝土托梁前端時,應(yīng)對其標高進行監(jiān)測。如導梁標高不滿足施工要求,則要通過調(diào)整后支點高程來使導梁上墩施工滿足要求。同時為了盡量減少鋼桁梁的懸臂長度,當導梁鼻梁剛剛上墩時就應(yīng)及時進行相應(yīng)的抄墊。
3.4 頂推同步性控制
頂推系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)及控制系統(tǒng)軟件組成,其中軟件系統(tǒng)包括上位機軟件及下位機軟件。系統(tǒng)軟件的組成如圖7所示。
4 頂推施工注意事項
根據(jù)前文介紹的頂推施工步驟,結(jié)合相關(guān)的施工經(jīng)驗,本節(jié)提出如下頂推施工注意事項:
(1)保證設(shè)備正常,保證鋼絞線質(zhì)量、焊接質(zhì)量和鋼絞線擠壓頭連接質(zhì)量。
(2)注意千斤頂在頂推前后的移動距離,給每套千斤頂設(shè)備配備傳感器,嚴格控制位移,并且時刻進行檢測。
(3)時刻注意鋼梁兩端的位移,設(shè)立位移測量點。
(4)防止液壓泵內(nèi)部的壓力過大,設(shè)置壓力傳感器,起到安全保護作用。
(5)在進行頂推施工時,需要保證鋼板兩側(cè)同步運動,及時檢測和跟蹤,便于發(fā)生大誤差時可以迅速做出調(diào)整,停止頂推施工。
(6)鋼絞線不允許有折彎、打絞現(xiàn)象。
(7)頂推系統(tǒng)要由專人保管和維護。使用人員應(yīng)熟悉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其動作程序。
(8)千斤頂經(jīng)過使用,如發(fā)現(xiàn)泄漏或聲音不正常,則應(yīng)與制造廠家聯(lián)系或送專業(yè)廠家維修。
(9)系統(tǒng)完成頂推施工后,需要先進行卸壓,不可帶壓拔管。油管拆下后需要保持干凈,用塑料袋或者專門的蓋子進行密封。
(10)保證設(shè)備存儲環(huán)境的干燥及密封完好。當替換系統(tǒng)中有易損部件時,需要注意操作步驟及相關(guān)注意事項。
5 結(jié)語
本文依托某高速公路大橋?qū)嶋H工程,介紹了該工程中的鋼桁梁拼裝頂推施工工藝,得到如下結(jié)論:
(1)鋼桁梁拼裝的頂推施工工藝流程大致可分為11步:頂推平臺施工→鋼桁梁拼裝施工→鋼梁頂推施工→導梁拆除→支架拆除→滑道梁拆除、支座就位、整體落梁→公路橋面板安裝及濕縫澆筑→全回轉(zhuǎn)吊機拆除→支座安裝→鋼梁涂裝→橋面鋪裝及附屬工程。
(2)多點頂推系統(tǒng)可實現(xiàn)超大型構(gòu)件的大跨度、長距離連續(xù)牽引,該系統(tǒng)由四部分組成:水平頂推系統(tǒng)、豎向頂升系統(tǒng)、橫向糾偏系統(tǒng)和頂推滑移體系。
(3)頂推施工的每個周期分為15個步驟,不斷對這15個步驟進行重復,從而完成整個頂推施工的全過程。
參考文獻
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[3]張宏武.跨越既有鐵路線鋼桁架橋快速頂推施工技術(shù)[J].中國住宅設(shè)施,2022(3):121-123.
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收稿日期:2023-01-20