大吨位预应力混凝土箱梁跨铁路顶推施工技术.pdf

桥 粱 大吨位预应力混凝土箱梁跨铁路顶推施工技术 代敬辉 ( 中铁 十八局集 团第 五工程有限公 司，天津3 0 0 4 5 1 ) 摘要 ： 介 绍燕山大学立 交桥 大吨位预应 力混凝土 箱梁跨 铁路 顶 推 施 工 的 综合 技 术 。 关键词 ： 公路立交； 预应力混凝土箱梁； 顶推 ； 跨铁路 ； 施 工技 术 中图分类号 ： U 4 4 8 2 l 3 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 4 2 9 5 4( 2 0 0 6 )0 2 0 0 5 6 0 2 1 工程概 况 燕山大学立交桥位 于秦皇岛市燕 山大学校 内， 连 接东 、 西两校区 ， 横跨京秦电气化铁路线和秦皇岛市西 环路。立交桥全长为 5 6 7 1 1 m， 桥宽 2 1 5 m。其 中主 桥 0号桥台与 1 号桥墩之间的边跨为 4 0 m， 跨越京秦 铁路 ， 设计高度为 8 1 2 m， 梁底距接触 网承力索 0 9 3 m， 桥梁与铁路法 向夹角 2 5 7 。 。 根据铁路部门的意见 ， 施工时要求快速跨越铁路 ， 且不能在铁路上方有现浇作业 ， 所 以跨铁路部分采用 整孔箱梁预制顶推法施 工。箱梁截 面为单箱两室梁 ， 梁高 1 5 m， 梁宽2 1 5 m， 总重9 0 0 t 。3 0 m箱梁在铁路 西侧预制后， 顶推就位 ， 剩余 1 0 m再与铁路东侧箱梁 现浇连接。顶推施工示意见图 1 。 Q fl 箱粱粱体 0 ! ! ， ! ! 丝 + 1 图 1 顶推施工示意 ( 单位 ： c m) 2施 工工艺流 程 跨铁路预应力混凝土箱梁施工工艺流程为 ： 预制 场地准备一制模板 ， 绑钢筋一预制 箱梁一张拉预应力 筋一管道压浆一顶推箱粱一顶推就位一落梁变换支座 一主梁现浇施工一主梁纵向张拉 。 3施工方案 3 1 箱梁预制台座 根据工程特点和所处的地理位置 ， 将制梁台座分 收 稿 日期 ： 2 0 0 5 1 0 2 2 作者简介 ： 代敬辉( 1 9 7 4 一 ) ， 男 ， 工 程师 ， 1 9 9 6年 毕业于 北方交 通大 学 工 民建专业 。 5 6 条形固定式滑道和砂底模两部分进行施工。主梁下面 共设 3条滑道， 两侧滑道宽度为 4 0 c m， 中间滑道宽度 为 3 0 c m。为方便砂底模拆除的施工 ， 滑道高 1 1 5 c m， 滑道之间的中心距离为 7 3 0 c m， 滑道顶面为 一 2 5 纵 坡 。这种形式的滑道 能很好地承受各 向作用力， 而且 高程容易控制 ， 拆 除也非常方便 。施工时首先将主梁 在桥台台尾的相应位置进行地基夯实， 然后在主梁纵 肋位置上浇筑 C 3 0钢筋混凝土条形 固定式滑道底座。 滑道与滑道之间采用中粗砂用机械夯实填塞 ， 顶面抹 2 c m厚 M1 5砂浆作箱梁预制底模。 3 2 临时支墩 顶推前在 0号台与 1号墩 之间设立 2排临 时支 墩 。临时墩的中心距 1 6 3 m， 净距 1 4 5 m， 距 离回流 索净距约 1 0 m。临时墩采用扩大基础 ( 2 2 5 m 3 m 1 2 m) ， 墩 身采 用钢管 排架 支墩 ， 横 向为 32根 6 o 8 m的钢管 ， 其插入基础深度不小 于 0 8 m。墩身 顶部没短垫梁 ， 中间设横联 。临时墩与桥台、 塔墩间设 联系构件 ， 形成稳定 的空 间结构 ， 确保顶推过程 的安 全 性 。 3 3滑道与滑板 为确保箱梁顶推时能均匀传布反力 ， 在制梁台座 、 桥台位置、 临时支墩顶和排架上各设置 3道通长滑道。 滑道由长 5 0 c m、 厚 2 c m的钢板焊接而成 ， 并在其表面 贴 3 m m 厚镀锌铁 皮。滑块 采用 国产 聚四氟 乙烯滑 块 ， 为减小摩擦系数 ， 应在滑块表面涂润滑剂。滑道安 装精度要求 ： 相邻滑道高程误差不大 于 2 m m， 同滑 道高程误差不大于 1 mm。 制梁台座和桥台滑道安装方法 ： 先在滑道下的台 座混凝土内预埋 4根螺杆 ， 套上 4个螺母 ； 然后将滑道 钢板上的螺栓孔套入 预埋螺栓， 用钢板下 4个螺母调 平钢板至设计高程； 最后对预埋螺栓和滑道钢板进行 焊 接 ， 并 镶锲 镀锌 铁 皮 。 临时支墩和排架滑道安装方法 ： 在钢管 支墩和排 架顶的工字钢上面并列 3根 4 3 k g m钢轨， 钢轨用鱼 尾板连接， 接头要顶 紧。然后 ， 在其顶面焊接 滑道钢 板 ， 并镶锲镀锌铁皮 。上滑道 由箱梁顶推时随时填塞 聚四氟乙烯橡胶滑板组成。 3 4 导梁 ( 1 ) 导梁的构造 本方案共制作 6片导梁 ， 其中前导梁 3片 ， 每片长 铁道标准设计R A I LW AY S T A N D A R D D E S I G N 2 0 0 6 ( 2 ) 维普资讯 http:/ 代教辉 大吨位预应力混凝土箱梁跨铁路顶推施工技术 1 0 m； 后导梁 3片， 每片长 6 m。导梁与箱梁内的预埋 件严格按设计要求进行焊接， 另外， 为了防止主梁端部 接头混凝土在承受最大正、 负弯矩时产生过大拉应力 而裂缝 ， 必须在接头处增加有粘结 预应力筋。导梁间 横向设联系构件， 保证横向稳定性。前、 后导梁均采用 军用梁组 拼 。 ( 2 ) 导梁制作的质量要求 下弦杆平直度 ： 在制作装配时 ， 下弦杆的底面是基 准面 ， 必须保证下弦杆位置准确， 底面平直。 节点连接质量 ： 为使导梁在设计荷载作用下 ， 减少 各节点的非弹性变形 ， 必须保证各节点的连接质量 。 3 5顶推装 置 ( 1 ) 顶推千斤顶 箱梁顶推施工时， 在桥台台顶处设置牵拉固定装 置 ， 使用 2台Z L D自动连续顶推千斤顶通过钢索牵拉箱 梁尾端的后导梁 ， 对箱梁进行连续顶进直至最后就位。 牵拉过程 中设置制动措施 ， 防止箱梁在下坡牵拉时走行 过快。Z L D自动连续顶推千斤顶的技术性能见表 1 。 表 1 Z L D自动连续顶推千斤顶技术性能 项 目 数量 项 目 规格 公称张拉力 k N l 0 0 0 穿心孔 直径 ram l 3 O 公称油压 MP a 3 0 外形尺寸 ram 6 3 5 01 5 0 0 活塞面积 m m 3 5 7 9 6 速度 ( m h ) 2 2 质量 k g 7 0 0 行程 ram 2 0 0 ( 2 ) 顶推千斤顶牵引力验算 箱梁重量G 。 =9 0 0 0 k N， 前导梁及背梁重量 G ： =21 0 k N； 外部荷载 G=( G l+G 2 )K=9 2 1 01 5= 1 3 8l 5 k N ： 静摩擦力 F=G 0 0 8=1 1 0 5 2 k N； 考虑 2 5 纵向下坡水平分力 3 4 0 k N， 摩擦阻力 合计 7 6 5 6 k N 。选用 2组 Z L D 自动连续顶推千斤顶 以满足要求。 ( 3 ) 牵拉装置的确定 采用钢绞线和自动工具锚作牵引装置。千斤顶置 于顶推箱梁两侧的桥台台帽上 ， 钢拉锚器置于箱梁尾 部背梁后端 ， 牵拉控制 、 横向控制 、 递送滑板要操作分 开， 配合默契。在施工中应注意以下几点。 每根钢绞线承受拉力 F=2 6 0 k N( 1 8 6 0 MP a 1 4 0 mm ) ， 所以每台千斤顶 内需装 4根钢绞线。 一台千斤顶 内的 4根钢绞线应左、 右旋 向搭配 使用 ， 避免同一旋 向钢绞线而使千斤顶活塞旋转 ， 损坏 自动工具锚 ， 或者造成千斤顶行程损失 。 千斤顶与拉锚器的施力点应尽量在一条直线上 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。 铁道 标准设 计R A I L W AY S T A ND A R D D E S I G N 2 0 0 6 ( 2 ) 桥 梁 3 6横向限位装置 桥台和临时支墩处均要设横 向限位导向装置。 由 螺旋千斤顶与导 向轮组成 ， 并安装在反力架上。纠偏 时， 用正反螺旋千斤顶调整导向轮与主梁侧面的距离， 并在一边导向轮与梁侧之间加塞不同厚度的钢垫板使 梁向前滑动 ， 以免调整时损坏梁侧表面。顶推时， 应做 好横向偏差观测 ， 及时进行调整。 3 7顶推施工 箱梁顶推时 ， 在桥台上设置 3道滑道和安装 2套 千斤顶 ， 通过拉索牵拉后导梁 ， 由0号桥台沿设计轴线 连续顶推至对面 ， 与 1 号桥墩通过现浇箱梁连接 。为 保证铁路运输及施工现场的安全 ， 京秦铁路特别为顶 推作业停电停运 8 0 ra i n ， 所有的顶推及落梁施工必须 全部在这段时间内完成， 所以施工 时必须计算并掌握 好顶推速度 ， 保证顶推安全。顶推过程中， 所有的工种 必须听从顶推总指挥的指令。顶推千斤顶的油泵均 由 主控台统一控制。 为防止箱梁左右偏移 ， 始终 由 1 人用经纬仪盯准桥 轴线， 随时检查箱梁中心线是否偏离， 如有偏离， 立即进 行纠偏。为防止施工 中发生意外触 电、 漏电事故， 造成 对电气化线路的破坏和施工人员的人身伤害， 必须保证 临时支墩和箱梁梁体的接地线导 电良好。另外 ， 在临时 支墩靠近铁路一侧 ， 必须要安装耐高压绝缘板。 3 8 落梁 落梁步骤： 准备工作一 千斤顶举梁一拆 除滑道一 安装支座一梁体降落到支座上一分别焊接支座上部、 下部。 落梁前 ， 应先计算桥墩的反力 ， 确定落梁竖直千斤 顶的型号和台数 ， 并拟定千斤顶在墩顶需 占用 的位置 和最小高度 。选用千斤顶时吨位应留有富余。为避免 梁内产生过大弯矩 ， 顶高应控制在 5 C t l l 内， 能取 出滑 板 即可 。 清理墩上工作面 ， 找平千斤顶安装位置 ， 并垫砂 浆。在支座垫石上放样 画线 。复测墩顶高程点 ， 确认 桥墩有无沉降 ； 复测支座垫石顶面梁底高程 ， 并确定调 整方案， 预备相应加垫钢板 。顺桥向每个支座两侧分 别安置 2个千斤顶 ， 千斤顶底面应垫 4 06 0 mm厚 的 钢板 ， 钢板面积根据应力扩散的要求确定。 4 结 语 我国的铁路与公路施工 中， 经常会遇到路线交叉 问题 ， 不可避免地相互影响。顶推法施工具有较好的 应用效果和经济效益 ， 尤其是很好地解决 了对繁忙 的 铁路运输的干扰问题。本工程施工方案设计完善 ， 在 顶推过程中指挥得力、 配合熟练， 安全顺利地在铁路部 门规定的时间内把箱梁一次性顶推到位。 5 7 维普资讯 http:/ 桥 梁 落布溪大桥缆索起重机设计 徐 建 中 ( 中铁 三局集团公司技术开发部 ，太原0 3 0 0 0 1 ) 摘 要 ： 结合 宜万铁路 落布 溪 大桥 钢管 拱肋 吊装施 工 ， 对 大吨 位缆 索起重机的主要参 数进 行 了确 定 ， 对 关键 结构 、 部件 进 行 设计计算， 井根据该桥实际情况得出合理的设计方案。 关键词 ： 铁路桥 ；缆索起重机 ；结构设计 中图分类号 ： U 4 4 5 3 2 文献标识码 ： B 文章 编 号 ： 1 0 0 42 9 5 4 ( 2 0 0 6)0 20 0 5 80 2 1 工程概 况 宜万铁路落布溪大桥位于湖北省宜昌市点军 区境 内， 跨越桥边镇和土城镇分界沟谷落布溪 ， 全长 2 5 2 3 11 1 。桥跨组合为 1 2 4 11 1 的后张梁 +1 1 7 8 11 1 的上承式 拱桥 +1 3 2 m的后张梁。主跨采用上承式劲性钢管混 凝土拱 ， 拱轴线为悬链 线， 拱 轴系数 2 8 1 4 ， 矢跨 比为 1 4 5 。主拱设计 为呈提篮式布置的 2条拱肋， 拱脚处 拱肋中心距 l 2 5 m， 拱顶处拱肋中心距 5 5 m。拱脚处 肋高 6 0 m， 拱顶处肋高 3 5 m， 高度按立特规律变化， 拱 肋宽为 2 5 m。拱 肋 劲性骨 架上 下 弦杆采用 2 61 2 ( 2 0 )m m 的钢 管， 两拱肋之间横撑采用 + 2 0 31 0 m m钢管。拱肋劲性骨架合龙成型 后钢管内灌注 C 4 5微膨胀混凝土。 桥区属丘陵狭谷地形， 呈“ U ” 形 ， 地 势陡峻。宜昌侧 山顶至谷底高差 1 6 4 m， 万州侧 山顶到谷底高差 1 5 1 m， 谷底至桥面高差 1 3 8 m。 2 缆索起重机总体布置 落布溪大桥主跨钢管拱肋骨 架共分 1 i 节段 ， 单段最大质量 5 5 t ， 采用缆索 吊机分 节段 吊装斜拉 扣索悬拼对称法施工。缆索起 重 机主要由缆索系统 、 吊装塔架、 扣索及主索锚碇等部分 组成 ， 两组承重索 中心距为 5 5 m， 总体布置见图 1 。 3缆索起重机主要参数的确定 3 1 跨度的确定 本桥全长 2 5 2 3 m， 根据施工场地情况 ， 考虑缆索 起重机爬升角地段长度及钢管拱节段横移和吊装预 留 场地 3 0 m， 确定缆索起重机跨度 L= 3 0 0 m。 3 2矢跨比的确定 缆索起重机承重索矢跨比直接影响承重索张力和 吊机造价 ， 通常选取承重索矢跨 比为 1 1 41 2 5 。根 据施工场地情况 ， 承重主索矢跨 比选 为 1 1 5 ， 即缆索 起重机承重索最大垂度 = 2 0 m。 3 3塔架高度的确定 考虑最大吊重位于跨中时的安全高度， 根据塔架处 地面高程计算 ， 宜昌侧塔架高度为 3 8 m， 万州侧塔架高 度为 2 8 m。塔架采用门式框架 ， 用万能杆件组拼而成。 万州台 后锚碇 收稿 日期 2 o o 5一l O一3 1 作者简介 ： 徐建中( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ， 高级 工程 师。 1 9 8 4年毕 业 于西南 交通 大学工程机械专业 ， 工学 学士。 图 1 缆索吊机总体布置l 单位： c m) 4 承重索计算 4 1 承 重索选 取 承重索采用 4根 + 5 2 mm， 63 7钢丝绳。钢丝绳 重 9 4 3 6 k N m， 抗拉强度 =1 8 5 0 MP a ， 破断拉力大 参 考文献 ： 【 1 王磊， 刘家锋 顶推架设沃克斯高架桥【 J 】 铁道标准设计， 2 0 0 1 ( 1 2 ) ， 【 2 】 王国栋 京东 立交桥 钢箱 粱 的纵拖 与拼 装工艺 【 J 】 铁道 标 准设 计， 1 9 9 9 ( 1 0 ) 5 8 3 】 钟启宾 中国连续 顶推技 术 的最新 发展 概况 J 桥梁建 设。 1 9 9 4 ( 4 ) 【 4 何兆益等， 路桥施工计算手册【 M 北京： 人 民交通出版社 2 0 0 2 【 5 】 张霄， 王召枯 折塔式斜拉桥设计【 J 铁道标准设计， 2 0 0 5 ( 1 1 ) 铁道 标准设计R AI L WA Y S T A N DA RD DE S I G N 2 0 0 6 ( 2 ) 维普资讯 http:/