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浅谈连续箱梁顶推桥梁施工技术

来源:中资路桥      2018/6/4 14:46:51      点击:

参照唐山建华东道立交桥主桥预应力混凝土连续箱梁顶推施工的工程实践,介绍平曲线预应力混凝土箱梁预制、导梁按装、滑道滑块按装、牵引制导等施工关键技术的操作要点。

唐山建华东道立交桥位于河北省唐山市开发区,建华东道为既有道路,道路两侧主要为工业厂区。主桥为第四联,(30+40+27+33)m连续箱梁,顶推段长86m,并位于直径700米的平曲线上;在第3联上方预制。铁路运营繁忙,既有道路须保持通车,施工场地受限,施工时要求快速跨越铁路且不能在铁路上方有现浇作业,主桥采用整孔箱梁顶推法施工。下面浅谈平曲线上立交桥连续箱梁顶推施工技术。

一、顶推段箱梁的预制及钢导梁的按装

箱梁为单箱三室,混凝土C50,梁高2.37m,顶面2%横坡,梁顶面宽17m,梁体自由挠度2.8cm。主桥1顶推段长86m,梁体重3200T,导梁重100T,顶进距离104m.

梁体在千斤顶的牵引下整体向前滑动,梁体上部和下部的应力状态反复转换,梁体在行进过程中复杂的应力变化使得梁体的钢筋量和钢绞线数量较大。在梁体预制之前,首先对支架预压,观测地基的沉降和支架的变形。铺设梁体模板时根据观测数值调整模板标高,保证梁底标高和滑块顶标高的一致。梁底标高要复测,检查其是否满足要求,顶推段梁底的平整度直接影响顶推过程的进行是否顺利。梁底要做到平整光滑。预埋钢板的位置要准确,支座预埋钢板提前放到梁体指定位置,位移偏差±5mm之内,顶推就位后须和支座位置一致。顶推临时束的定位要在规范允许范围之内,竖向偏差不得超出±10mm,水平偏差不得超出±5mm,顶板束在顶进过程中担负着变化复杂的荷载,定位不准确会导致张拉过程中混凝土被拉裂。主桥位于直径700米的平曲线上。在标高控制上要全局统一把握,不仅数据计算要准确无误,放样也要做到精准,重要部位还要复测。一个小部位的位置变化都会引起整个控制标高的调整,滑道顶面标高直接影响顶推过程是否顺利。

齿块部位钢绞线线型要准确,锚垫板位置要准确,锚下加强钢筋必须保质保量放到位。混凝土浇筑过程中齿块和锚下是关键部位,必须振捣密实。这些细节不仅关系到张拉人员的安全和工程质量,更关系到整个顶推施工的实施。越是在工期紧任务紧的时候这些细节越是不可忽视,如果张拉千斤顶把齿块拉裂,更是劳财伤命延误工期。

主桥的钢导梁由四个部分组成,依次为预埋段(长3.0m),中段1(长7.366m),中段2(长8.0m)和前段(长11.0m)。钢导梁采用变截面形式,根部梁高3.2m、最前端梁高1.6m;上、下翼缘采用变宽及变厚过渡,宽度由0.7m变为0.55m、0.4m,厚度由36mm变为28mm、24mm、20mm;腹板高度随梁高变化,厚度由30mm变为24mm、16mm。

技术控制:

①、钢导梁预埋段在混凝土箱梁中腹板内,梁体钢筋按照规范要求与钢梁预埋段焊接为整体,在钢板开孔处,周圈设置短钢筋并与钢板焊接,增强钢梁与混凝土的连接,钢梁位置做到埋设准确,并与钢导梁中段螺栓连接。

②、钢梁尾段底部通过精扎螺纹钢增强与箱梁的连接,混凝土浇筑前埋设就位,浇注完毕达到强度后采用一端张拉,张拉力50吨。

③、钢导梁的主要焊缝即腹板和盖板的联结采用坡口自动焊,加劲肋及横联采用手工焊,焊脚尺寸宽≥10mm。

④、钢导梁各段之间采用螺栓及焊接连接,上翼缘及腹板采用拼接板并用高强螺栓连接,为保持下翼缘底面平齐,下翼缘采用顶面开坡口对接焊接,待钢导梁拆除时用气焊切割;各段之间留有2mm的间隙。考虑运输需要钢导梁各段划分为小段,各小段之间均采用焊接连接,其中,钢导梁上翼缘及腹板采用双面焊,下翼缘采用单面焊双面成型,并且对下翼缘下表面打磨光滑,确保顶推施工时下翼缘下表面通长光滑平整。

⑤、钢导梁横联采用无缝钢管,直径(指外径)有219、114mm两种,壁厚均为8mm;钢导梁加工时焊接带有法兰盘的无缝钢管,横联整体焊接完成后,与预先焊接到钢导梁上的无缝钢管用高强螺栓连接,法兰盘间留有1mm间隙。

⑥、各个梁段制造,严格控制其长度误差。梁段的全长(上、下盖板长)误差为±2mm;竖向加劲板的间距误差为±0.5mm;梁高误差±1.0mm。

⑦、竖向加劲板与钢导梁的上下翼缘及腹板均焊接;水平加劲肋与竖向加劲肋和钢导梁腹板焊接;各种加劲肋在钢导梁主焊缝处开设缺口,以避开焊缝。

⑧、钢导梁前端所设加劲肋处为导梁上墩时千斤顶顶梁处,导梁前端前移到墩顶滑道时即可拆除千斤顶。

⑨、螺栓采用M27及M22,等级标准为10.9级,螺母采用35号钢,等级为8级。长度规格有4种,分别为120、100和50,螺栓均需调质处理。M27高强度螺栓预拉力按290KN计算,摩擦系数采用0.45;M22高强度螺栓预拉力按190KN计算,摩擦系数采用0.45。

⑩、钢导梁预埋段和梁体在梁体混凝土浇筑之前按装到位,避免混凝土浇筑完后因支架变形导致导梁连接出现偏差。

二、滑道和滑块

墩顶滑道必须坚固,刚性要好,无下沉及变形,墩顶滑道用经过刨削的35号铸钢,顶面包覆3mm厚的不锈钢板(加续滑块一端将钢板向下做成鹰嘴形),铺设时用精密水平仪抄平,误差1mm以内。滑道底部钢板与墩柱顶预埋钢板焊接,为避免在顶推过程中应力集中对滑道产生破坏,滑道内部灌注C50混凝土,滑道下面与墩柱顶接触部位加2mm水平钢板并加灌C50稀释混凝土,使滑道和墩柱连接成整体。顶推最大跨径9#~10#墩,9#墩顶端加焊20cm高3mm厚钢板箍,避免滑道前端因受梁体挠度变化产生应力集中将墩柱顶混凝土压裂。

四氟橡胶板厚30mm,中层夹2mm的钢板。尽管对滑道水平度与梁底水平度要求很高,但在顶推过程中难免遇到受力不均,因此,四氟橡胶板承压强度选用了较高级别的型号,以避免破损。

滑板尺寸为50×79×3cm,在滑道上对称放置,在滑道上满铺滑板,四氟乙烯面朝下,四氟乙烯面和不锈钢板的接触面之间涂抹上硅脂润滑剂以减少顶推摩阻力。保证静摩擦系数≤0.1,动摩擦系数≤0.045。

三、牵引制导技术(主桥)

1)顶推牵拉位置

①根据施工流程把两组顶推千斤顶置分别置于8#、9#、10#、11#、12#永久墩墩顶横连系梁上,与墩预埋型钢件连为一体。

②使牵拉控制、横向控制两种操作分开,便于安全操作。

③钢拉锚器置于箱梁内部锯齿块处,共设三个齿块,按顶推方向依次为齿块A1、A2、A3。

2)牵拉装置

采用钢绞线和自动工具锚作牵引装置。

A每台千斤顶内装9根钢绞线。

B顶推千斤顶与拉锚器的施力点尽量在一直线上并与梁轴线平行。拉索要拉紧,使多根钢绞线受力均匀,以免造成拉断和对千斤顶内缸偏心磨损。

C每个放置千斤顶的横系梁距梁底的高度在75cm以上,满足施工空间。

顶推千斤顶后背布置在永久墩横系梁上,和主墩固定在一起

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