钱塘江二桥铁路引桥预应力钢筋混凝土连续梁单点顶推介绍_secret
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顶推梁施工方法一、概况-----顶推施工发展简况1962年德国教授包尔和弗.雷昂特博士首先提出用顶推的方法施工桥梁,其设想对奥地利的阿格尔桥上(Ager)进行研究,该桥为4跨连续梁,(73m+2×85+36m)。
1964年在委内瑞拉的卡洛西河桥(caroni)采用预制的箱型梁节段,用预应力联成一体的六跨连续梁,其桥式式为48m+4×96m+48m,节段长9.2m,1979年西德特里希登溪谷桥运用顶推技术,从一个预制厂进行两座相隔不远桥梁联体顶推施工,即先将两座桥梁的梁体结构临时联结为一体,进行顶推作业,当靠近预制场的一座桥梁到达桥位后,解除临时联结,再继续顶推下一座桥梁。
德国顶推法施工技术运用较好,在跨越美因河的费特霍海姆的铁路桥,顶推长度达到1280m,重量为425000KN,跨度由40~61.7m不等并含有一跨152m的混凝土拱,其拱上的梁体也是以顶推法施工的,当拱顶推时,立柱用钢索加固,并在跨度5/7处挂重2000KN,使拱圈受力均衡。
另外,随着顶推技术的日臻完善,在曲线梁桥,坡道上桥都得到了广泛的应用,并且成功地在斜拉桥上得到运用。
我国顶推法施工的桥梁起步稍晚,1977年11月建成的西延线上的狄家河桥是我国第一座用顶推法施工的桥梁,其桥式为4×40m预应力混凝土连续梁,在预制场生产块件,现场拼装,块件长4m。
1978年在广东万江大桥上采用了顶推三孔一联共二条的撑架式箱型连续梁,其桥式为40+54+40M,1980年湖南沩江大桥则采用了并联单点顶推,其桥式为4×38+2×38。
1990年钱塘江大桥成功地完成3联9×32m箱梁单点顶推工作。
近年来,随着改革开放的大好形势,铁路和交通运输业在飞速发展,湖南、广东、福建等地相继施工了一些各具特色的桥梁,而江西南昌大桥西引桥的顶推梁施工,则是目前国内节段分划最长(24m);单位长度重量最大(达60T/M);顶推距离最长(12孔×48m);桥面宽度最大(22.7m);单箱单室双层桥面的桥梁。
桥梁上部结构顶推施工一、概述顶推法多应用于预应力钢筋混凝土等截面连续梁桥和斜拉桥梁的施工。
梁体在桥头逐段浇筑或拼装,用千斤顶纵向顶推,使梁体通过各墩顶的临时滑动支座面就位的施工方法。
顶推施工是在桥台的后方设置预制施工场地,分节段浇筑梁体,并用纵向预应力筋将浇筑节段与已完成的梁体连成整体,在梁体前安装长度为顶推跨径0.7倍左右的钢导梁,然后通过水平千斤顶施力,将梁体向前方顶推出施工场地。
这样分段预制,逐段顶推,待全部顶推就位后,落梁、结构体系转换、更换正式支座,完成桥梁施工。
顶推施工的方法可分为单点顶推和多点顶推。
顶推施工主要临时设施及机具设备有:起重机、顶推平台(预制台座)、混凝土拌合楼、混凝土输送泵、导梁(鼻梁)、横向导向(纠偏装置)、辅助墩(临时墩)、顶推设备(顶推千斤顶)、滑动装置等。
(一)顶推法施工特点1.节省施工用地,工厂化制作,结构整体性好,能保证构件质量。
桥梁节段固定在一个场地预制,便于施工管理改善施工条件,避免高空作业;节约劳力,施工安全。
2.由于作业场所限定在一定范围内,可于作业场上方设置顶棚而使施工不受天气影响,全天候施工。
3.机具设备简便,模板、机具设备可多次周转使用,施工平稳无噪声;无需大型起吊设备、大量的施工脚手架,可不中断交通或通航。
可在深谷和宽深河道上的桥梁、高架桥以及等曲率曲线桥、带有曲线的桥和坡桥上采用。
4.连续梁的顶推跨径30~50m最为经济有利,如果跨径大于此值,则需要临时墩等辅助手段。
逐段顶推施工宜在等截面的预应力混凝土连续梁桥中使用,也可在组合梁、斜拉桥和拱桥的主梁上使用。
5.不适应多跨变高梁,曲率变化的曲线桥和竖向曲率大的桥梁,受顶推悬臂弯矩的限制,顶推跨径大于70~80m不经济。
顶推过程中需承受反复应力变化,使梁高取值大,临时束多,张拉工序繁琐。
随着桥长的增大,施工进度较慢。
(二)顶推施工分类1.按顶推动力装置的多少分为单点顶推和多点顶推。
2.按动力装置的类别可分为步距式顶推和连续顶推。
顶推法施工的连续梁桥摘要:顶推法施工是预先在桥台后面的路堤或引道上逐段拼装或浇筑桥跨结构,待达到预定强度的设计强度后,安装临时预应力索,用顶推装置逐段通过滑移装置讲梁顶出,安装一段,拼接一段,直至全部就位,在我国顶推法大多运用于建造城市大型桥梁,多用于跨径40~60m预应力混凝土等截面连续梁架设,顶推法可架设直桥、弯桥,坡桥。
关键词:顶推法连续梁施工0 引言顶推法施工架设预应力混凝土连续梁技术最早运用在德国,现已有50多年的历史,中国运用这一技术大概也有三十多年了,一套完整的顶推系统一般有以下几大部分组成:制梁平台及其模板系统、临时墩,滑墩、导梁、导向与纠偏装置、顶推设备、顶升设备。
1 顶推施工简介1.1 预置场地设置及模板系统预置场地应设在桥台后面的桥轴线的引道或引桥上[1],当为多点顶推时,可在桥两端设场地,从两端同时顶推,预置场地场地应考虑梁段悬出时反压段的长度,梁段底板与腹顶板预置长度、导梁拼接长度和机具设备材料进入预置作业线的长度;预置场地的宽度应考虑粱两端的施工作业的需要。
预置场地上空宜搭设固定或活动的作业棚,便于混凝土的养护。
模板系统:模板宜采用钢模板[2],这样底模与底架连成一整体可以一起升降,侧模宜采用旋转式的整体模板,,内模板采用在可移动的台车上加上安装的升降旋转整体模板。
模板应保证刚度,而且制作精度要符合一定的要求。
1.2 顶推装置及滑移装置顶推装置主要有水平布置的液压千斤顶和油泵等组成,需要满足一定的技术要求:①顶推起重能力要比设计的大25~30%[1];②构造应平稳、使用时无跳动和扭曲,速度应控制在能更换和安装整个装置、滑道和其他零件的水平上;③要有保险装置;④要有一定的操作场地或工作室。
滑移装置可分为:①普通的滑移装置;②起循环作用的滑移装置;③起连续作用的滑移装置;④导向装置及其他附属装置。
1.3 梁段混凝土浇筑及梁段施加预应力梁段模板、钢筋、预应力管道[2]、滑道、预埋件等确认后可浇筑混凝土,梁段预置或拼接必须在桥梁轴线上,预置梁段宜采用全断面整段浇筑,需要分段浇筑时,施工缝可设在腹板上,各段接缝应错开。
44m+6×48m预应力混凝土顶推连续梁施工方案1.特点及措施1.1 44m+6×48m预应力砼顶推连续梁位于主桥的悬浇箱梁与引桥的20m空心板梁之间,18节顶推梁段应在高于地面6m左右的工作平台上预制、张拉、顶推,比以往的台后顶推施工增大了难度。
需配备大吨位的吊车承担工作平台上钢材、模板及小型机具设备的提升,砼可采用地面上设砼泵,压送到位。
1.2多点连续顶推中的纠偏、墩顶位移控制、施工监测及落梁是施工的难点;箱梁的外观质量控制是施工的重点。
在每个墩的两侧设纠偏装置;墩顶设水平位移标尺,由经纬仪观测,控制墩顶的水平位置;建立数据采集系统及资料分析仿真模拟系统使主梁线形和内力达到设计状态;编制实施性落梁工艺细则,责任落实到人,确保梁体施工安全;根据以往施工经验,采用整体滑移式外模,整体桁架抽拔式内模可保证梁体的外观质量。
2.施工顺序根据工期安排,左右幅箱梁设两套模板同时预制、张拉。
顶推设一套设备,左幅顶推完,马上顶推右幅,所以施工顺序安排上按双幅同时施工考虑。
顶推连续梁的下部施工由12号墩→5号墩分两个作业面进行。
并同时进行12、14号墩之间的预制平台及临时支墩基础、墩身的施工→搭设预制平台及临时支墩膺架→预制平台预压及安全技术鉴定→第一段箱梁预制、张拉→拼装钢导梁并与第一段箱梁固接→顶推第一段梁→第二段梁预制、张拉、顶推→……第十七段梁预制、张拉、顶推→拆除18m钢导梁→第十八段梁预制、张拉、顶推→拆除最后16m钢导梁→拆除临时预应力束及临时支墩→将1~3段梁顶推32cm→张拉剩余部分后期束并进行孔道压浆→落梁。
3.进度计划安排左右两幅箱梁设两套模板同时预制,设一套顶推设备,左幅顶推一段后紧接着顶推右幅该段。
每个顶推梁段(左、右幅)从预制、张拉到顶推就位工期约15天。
具体安排详见主桥工程形象进度图。
4.顶推设备及人员安排4.1主要顶推设备配备见下表钢筋截断机CJ 张拉千斤顶油泵 斤顶 11 14.2箱梁预制、顶推施工人员配备箱梁预制、顶推施工人员配备见下表5.施工方案5.1工作平台:14m+44m+44m+6×48m为主桥预应力砼顶推梁,因位于悬灌箱梁与20m空心板梁之间,需在12号与14号墩之间设6m左右高度的工作平台作为箱梁节段预制、张拉、顶推的施工场地。
顶推施工法教学目的通过本专题的学习,要掌握以下内容:1、了解顶推法的特点及其适用条件;2、熟悉顶推法的分类和施工过程;3、学会顶推法施工的过程受力分析及施工验算内容;4、顶推法中减少施工内力的措施。
1、专家定义:顶推施工法(Incremental launching method)在桥头沿桥纵轴线方向将逐段预制张拉上的梁向前推出使之就位的桥梁施工方法。
须紧靠桥台后部开辟预制场地,每预制一个节段即用水平液压千斤顶施力,借助于不锈钢和聚四氟乙烯模压板组成的滑动装置,将梁逐段向对岸顶推,待全部顶推就位后,再落梁。
更换正式支座,完成桥梁施工。
在水深、桥高等的情况下,可避免大量施工脚手架,可不中断桥下交通或通航。
目前最大顶推重量可达4万吨,顶推长度达一千余米。
用此法施工的连续梁桥,预应力筋合力设计成基本沿各梁截面重心通过,对梁施加近于中心受压的预加力。
《中国土木工程百科辞典•桥梁工程卷》顶推施工要点:•要设置固定的预制场,顶推由千斤顶完成。
•要想用有限的顶推力将庞大的梁体顶推到位,必须采用摩阻系数小的滑移装置。
•顶推过程中每个截面要承受最大正弯矩和负弯矩,要兼顾运营阶段和施工阶段的受力要求。
适用条件:宜在等截面的预应力混凝土连续梁中采用,也可用于斜拉桥、拱桥等复杂结构。
适用于深谷、宽深河道上的桥梁,或高架桥和同曲率的曲线桥和坡桥。
2、顶推施工法溯源⏹顶推施工法源于钢桥纵向拖拉施工法。
⏹以千斤顶代替卷扬机和滑车组,改善启动时造成的冲动⏹以滑板、滑道(板式滑动装置)代替滚筒,避免线接触,保证薄壁箱式结构的屈折安全,缓冲应力集中。
聚四氟乙烯塑料--高强低摩阻滑道材料的问世是关键。
与不锈钢板的摩擦系数为0.015~0.065。
⏹1959年,前联邦德国的莱昂哈特(Leonhardt)教授在建造奥地利的阿格尔桥(Ager)时首次使用,四跨连续梁,最大跨径85m;⏹1963年委内瑞拉卡罗尼河桥(Caroni)顶推施工中引入了鼻梁(导梁)和辅助墩,六跨连续梁,最大跨径96m;⏹1964年,顶推法得到近一步改进,采用了分段预制、逐段顶推、逐段接长、连续施工的工艺;⏹1974年,我国在狄家河铁路桥施工中,首次采用顶推法。
钱塘江二桥铁路引桥预应力钢筋混凝土连续梁单点顶推介绍_secret xx二桥铁路引桥预应力钢筋混凝土连续梁单点顶推介绍 预应力钢筋混凝土连续梁采用顶推法施工,在我国自1977年开始后现已有多种方法。xx二桥大胆而谨慎地设计了用一整套崭新的顶推设备和能整体脱模,就位的预制台座,对每联长达(最长)238m的双线铁路预应力钢筋混凝土箱梁进行接力式单点顶推,施工实践证明该法简洁、方便、安全,而对制梁质量也不明显的提高,本文将扼要地介绍此法的施工设计。 一、前言 杭州xx公铁两用第二大桥是铁道部“七五”计划华东路网中控制南北第一通道两座桥,公路桥是高速公路,铁路桥是双线铁路。其跨江正桥为45+65+14×80+65+45m,18孔全连续预应力钢筋混凝土箱梁,全长1340m,将采用挂篮全伸臂灌筑施工,引桥中的双线铁路梁,杭州岸为(自桥台起)一孔12m简支梁加 9×32+8×32+8×32m3联连续预应力钢筋混凝土箱梁;肖山岸为(自桥台起)8×32+7×32+7×32m3联连续预应力钢筋混凝土箱梁。铁路桥总长为2861m。由于引桥需跨越运输繁忙的沪杭公路及桥址周围征地珍贵,施工场地较狭,同时要尽可能提高梁体制造质量,经研究,引桥的每联双线铁路梁决定采用各联分别单点顶推法进行施工。 即在预制台上每次预制一节段长的梁(全箱形截面一次性灌筑),然后用聚四氟乙烯橡胶组合板(简称四氟板)作为支座顶面的滑板,每联梁在一个墩上用4台大行程水平穿心式千斤顶逐渐顶推,使梁向前全悬臂推进。 本引桥采用顶推施工的优点是:梁体预制场地小;管理及指挥集中;制梁质量提高(包括外形的规整);可以用较小的动力设备架设每延米130KN、每联224~288m的混凝土梁体;劳动强度小,高空作业少,从而保证工人的安全;施工还可不受气候及xx潮水的影响,特别 是梁体架设时不侵占桥下净空。因此,可使整个引桥桥梁体不间断地又能科学管理地进行施工。 二、顶推设施的总体布置 顶推施工设计的总构思是仿效有轨车辆的行驶,借鉴于钢梁的连续拖拉法和其他顶推法的特长而制定出来的。 现以杭州岸引桥的顶推设施总布置为例说明顶推设施的总体布置情况(见图1)。在引桥开始的桥台处设置混凝土梁体节段预制台座(约18mm长)。在台座后适当距离(约30mm)建立一座顶推梁体中心监察平台,上置一架经纬仪。台前各墩顶置可调(或不可调)临时支座。为使牵引拉杆尽可能缩短,各联连续梁原有的制动墩,以逐一用来安装牵引梁体用的水平穿心式千斤顶及其托架。除此以外,还设有其他相应的辅助设备,如混凝土泵车、吊机等。整个场地布置简洁。 三、梁体节段预制台座的构造 预制台座是整个顶推作业的重点,是梁体预制及顶推的基地。其构造布置需符合梁体的制造精度、施工方便等要求。因此,预制台座的底部是一个不允许沉陷的桩基承台,其上搁着钢模底盘。 根据连续梁的恒载弯矩曲线,反弯点在距支点约1/4跨径处。又参考国外有关设计规程:“连续梁的顶推节段长度应使每跨不多于2个接缝”,故该引桥梁体预制节段长度是为每联两端各8m外,其余均为16m,使恒载最大正负弯矩处无接缝。故预制台座的固定钢模板做成了两节8m(见图1)。此钢模底盘浮搁在纵向6台、横向4台YSD100-200型垂直螺纹千斤顶上(顶力1000KN,行程200mm),底盘平面位置靠前后4角落的钢垛定位。这样整个外侧钢模与连接为一个整体的钢底盘可一起按需要垂直落顶脱模或顶起就位。在每节活动外钢模,在已灌筑好的梁体准备顶推时,可先抽出,让此处独立的一个垂直支座支顶在梁底板上 (中间垫四氟板),作为后滑动支座,并将侧边的滑动导向架扶正、靠近梁体侧边(如图1的B-B面),作梁体的横向导向用。
图1 梁体节段预制台及第一节段混凝土灌筑位置图(单位:mm) 由于梁体截面混凝土需一次整体灌筑,内
钢模做成一种是可纵向靠轮子推动的п形钢顶模,另一种是两侧的片状钢内侧模,它靠内外模间的对拉螺栓及与顶模的栓接来固定位置。 四、各种临时设备的功能与布置 按需设置以下几种临时设备。 1、纵向牵引设备 整个顶推的操纵中心要求能使行、停止灵 活的操作部件集中在一处,“机器”要运行平稳但又简单。因此在牵引墩上的前侧安装了4台(按最大牵引力而定)专管牵引梁体前进的大行程水平穿心式千斤顶(YC75-1000,牵引力750KN、行程1000mm),而在该墩的后侧安装2个专供刹住梁体滑动架(如图1、2)。牵引梁体用的拉杆是用φ32高强度全螺纹粗筋。每根全长以能拉出半个节段梁为宜,又因粗筋的出厂长度一般为12m,故每根又需3段,用连接器连接,以利拆接。 当需要顶推时,梁体顶、底板外的钢横梁锚住4根拉杆,如图2所示。油泵起动,水平千斤顶徐徐顶长拉杆,梁体即徐徐牵引前进。在行程中,顶座处拉杆上的止退螺母需随时拧紧,以防千斤顶顶出后需回油时梁体向后滑移。但当需拆、接拉杆节段时或在拆除水平千斤顶时,此时防止梁体纵向移动就靠在制动架顶面与梁体底面的空隙间塞以木块来完成。 图2 牵引设备布置示意图(单位:mm) 2、横向导向设备
整个梁体在顶推过程中的方向由靠墩顶旁的导向架控制,正如有轨车辆靠轨道导向一样。按理应该每个墩顶两旁都安装此种导向架,但由于本混凝土箱形梁梁体宽、横向端各设置一 对即可(逐墩倒移),从而节省设备,但此导向架需能承受最大的横向推挤向一侧导向架时,可将梁体渐渐推向他侧,故导向架与墩顶的连接应有足够的强度,如图2的B-B截面所示。 3、梁底滑动设备 梁体前进的“走轮”就是梁底与各墩顶临时支座顶而不断填塞的四氟板。为便于填塞,此板长以50cm左右为宜。 墩顶的临时支座是“走轮”的滑道,要求具有下列功能:①临时支座的顶面需足够光滑,使其与四氟板间的滑动摩擦系数不得大于0.05;②连续梁梁体在支点处总有随时变化的
转角,因此最好临时支座的顶面也能相应转动;③在必要时临时支座可以进行微调高程。因此
YSD200-30矮顶顶推方向临时水泥沙浆垫层正式支座垫石CCCC 在本引桥上的每个“可调临时支座”采用含有2台矮千斤顶(YSD200-30,每台顶力2000KN、行程30mm)的组合结构,如图3。为了节约投资,除在几个必要的支点上采用上述可调临时支座外,其他多数墩的临时支座以钢垫块代替矮顶,但由此带来了不可转动和微调的缺点,故称之为“不可调临时支座”。此种临时支座可直接座落在正式支座的支承垫石上,以免将来在仅40cm的梁底净高下给灌筑支承垫造成困难。可调临时支座以按图3(a)安放为宜,若按图3(b)安放,则需加强顶板。 图3 五、钢导梁与混凝土梁的连接及每节段混凝土梁间的连接 每联混凝土梁的前后端都用钢导梁连接,以减少混凝土两端跨在顶推悬臂时的梁体内力。此连接有两种因素要求而异的设计原则。一种是“刚性”连接,即连接处在设计外力下不出现缝隙,导梁与混凝土连成一个整体。这 样可使混凝土梁在架设过程中内力最大限度的减小。具体方法就是两者之间用预应力梁截面验算法的要求设计。另一种是“柔性”连接,即连接处作为一铰接处理,则混凝土梁的架设内力就相对较大,而导梁的内力就相对减小。其具体方法可用高强度螺栓或不需预张拉的粗筋连接。上述两种连接中的剪力都需由剪力槽(或梁)承受,剪力梁同样以预应力粗筋与混凝土梁竖向刚性连接。本桥采用前者,以φ32预应力粗螺纹筋连接,它在顶推开始几个步骤时受力最大,如图4中步骤②至③过程间。 但梁体顶推快到位而前端有另一联梁妨碍钢导梁再推进时(见步骤图),导梁就需转到混凝土梁端顶面,这时导梁与混凝土梁顶的钢连接梁就以足够的高强度螺栓连接。此最后阶段的混凝土梁体受力显然较小,可用铰接。 每节段混凝土梁间的连结,按照顶推步骤在后端截面上间隔张拉50%数量的预应力粗筋,张拉及未张拉的粗筋末端均用连接器与下 节段粗筋连接,两者连接器的错开长度为1.2m,即使在特殊步骤,如步骤③,需在后端张拉100%数量粗筋时,此错开长度也如此。这对用YC-60或YG-70型穿心式张拉千斤顶是可以做到的。 六、顶推步骤 每次灌筑的节段混凝土养生到极限抗压强度的80%后,不先脱模,而按梁体设计要求张拉纵向预应力粗钢筋,并向套管内压浆。 图4 杭州岸顶推步聚示意图(单位:mm) 然后内模可随本节段梁体一起推出后再脱
模(除每联的最后一节段外),而外模脱下的次序就按图1中 所示各部位次序:①先落下后滑动支座处的千斤顶;②抽出此处的活动侧板 及底板;③在千斤顶顶部垫上四氟板并顶紧梁底成为支承点,同时在滑动导向架侧面也填塞四氟板;④将钢底盘脱下,即可进行顶推。 每节段开始顶推时,先推出5cm左右,立即停止、回油。再如此拉、松2~3次,以松动各滑动面并检查各部位设施。正式推进时各种顶推临时设备的操作如前述。各墩顶临时支座顶面及导向架侧面需注意要不断塞四氟板。 主要顶推步骤如图4所示。现将其中几个典型步骤扼要说明一下:步骤①将第1节段梁向前顶推约7m至图位置后即停止,顶起钢底盘及外模到灌筑梁体标高并调好尺寸后,第2节段的钢内模就位。其前端有一小段是插进第一节梁体内,以求新旧梁体混凝土连接整直。在步骤②中,前导梁悬臂最大是倾覆稳定的控制阶段,此时导梁前端挠度也最大,需特别注意工程安全,前方墩顶应及早准备,用接引千斤顶接引导梁。③梁体继续灌筑第3节段,在混凝土强度达到要求后,此节段后端的全部纵