高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术.doc

高架桥跨铁路钢箱梁顶推施工技术
【内容提要】 哈尔滨进乡街高架桥，主桥跨越铁路既有拉滨上下行线、香孙线、孙新线与站线与林机厂专用线，钢箱梁架设采用顶推法。在桥一端的拼装平台将钢箱梁进行逐段拼装，采用自锁式千斤顶步履式整体滑移顶推法，将钢箱梁顶推到位，起梁、拆除滑道、安装支座、落梁，完成钢箱梁顶推施工。
【关 键 词】 跨铁路桥；钢箱梁；顶推
1.前言
随着我国桥梁建设的发展，大跨度钢箱梁的顶推架设已成为一个重要发展方向。哈尔滨进乡街高架桥，主桥上跨铁路线，钢箱梁架设采用顶推法施工，将钢箱梁在桥跨的一侧沿桥纵轴线方向逐段拼装，钢箱梁下布设滑道与滑移装置，顶推钢箱梁，沿纵向滑移至预定桥跨，然后拆除辅助设施，移正钢梁，落梁就位。
2.工程概况
哈尔滨市进乡街高架桥工程，西起三大动力路，东至三环路哈阿立交桥前，工程沿进乡街走向全长4130m。其中，高架桥起K0+800，向西上跨通乡街、拉滨铁路、华北路，终点K3+910，桥梁与引道全长3110m。我公司负责部分为高架桥上跨铁路拉滨下行线、香孙线、孙新线与站线与林机厂专用线，上跨铁路部分131.672m。上跨铁路采用钢箱梁结构，桥跨布置40.836+50.0+40.836m。钢箱梁高2.0 m，采用变宽截面结构，从25.3m渐变至15.8m；钢箱梁重1798T。钢箱梁采用全焊四箱结构，桥面纵坡0.4%—-1.5%。
图1.钢箱梁横截面示意图
3.顶推工艺
钢箱梁采用多点顶推法施工，在主跨布置安装顶推平台，并在其上布置滑道。在平台上逐段焊接，用顶推设备同步循环作业使钢箱梁逐段向前滑移，循环作业使钢箱梁到达设计位置。钢箱梁在工厂生产，经公路运输至施工现场，全部节段均在支架平台上拼装、顶推，逐步顶推到位。施工流程如下：
序号
图示
1

搭设临时支架系统
2

吊装钢导梁至临时支架上
3

将钢导梁滑移出两段钢箱梁的距离
4

吊装第1、2段钢箱梁，并与钢导梁连接
5

进行第一次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
6

吊装第3、4段钢箱梁，并与前段连接，并安装防下挠背索
7

进行第二次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
8

吊装第5、6段钢箱梁，并与前段连接
9

进行第三次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
10

吊装第7、8段钢箱梁，并与前段连接
11

进行第四次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
12

吊装第9、10段钢箱梁，并与前段连接，并安装防下挠背索
13

进行第五次滑移，将连接好的部分向前滑移出一段钢箱梁的距离
14

吊装第11段钢箱梁，并与前段连接进行，此时钢导梁上29#支墩，并拆除防下挠背索
15

第六次滑移，将连接好的部分向前滑移出一段钢箱梁的距离
16

吊装第12、13两段钢箱梁，并与前段连接
17

进行第七次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
18

吊装第14、15两段钢箱梁，并与前段连接
19

进行第八次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
20

吊装第16、17段钢箱梁，并与前段连接
21

进行第九次滑移，将连接好的部分向前滑移出两段钢箱梁的距离
22

吊装第18、19段钢箱梁，并与前段连接
23

拆除钢导梁
24

焊接完成后，将梁体落梁
4.准备工作
4.1临时支墩、滑移轨道布置
4.1.1临时支墩
沿桥的纵向在27#-28#墩之间设置3排临时支墩，每排设置3个，每个临时支墩由4根φ630mm钢管组成，作为顶推滑道的支撑系统，临时支墩设置在钢箱梁底板下。
图2.总体布置图
4.1.2滑移轨道布置
由于滑移段为变宽桥体，滑道布置要尽可能使各条滑道承担相近的荷载，同时还要避开桥下支座位置，以便顺利落架安装；拟在直线侧距桥边2.2米、11.2米、21.55米处设置3条滑道与其下的滑移支架。
滑移轨道在整个滑移过程中起承重导向与径向限制构件水平位移的作用。选用43kg/m热轧钢轨（GB2585-2007）。滑移梁与滑移轨道制作安装：滑移面的平面度应进行变形矫正；滑移轨道垂直方向弯曲矢高应控制在0～+8毫米；滑移轨道上表面应进行手工除锈，打磨光滑；每段滑移轨道接头高差目测为零，焊缝接头处应打磨平整；正式滑移前轨道与滑靴各接触面需均匀涂抹黄油润滑。滑移轨道支承在滑移梁上，如下图：
图3.滑移轨道
图4.钢管桁架支柱
4.1.3钢导梁
顶推施工在钢箱梁前端设置钢导梁，设置钢导梁的目的一方面是为减少主梁在顶推过程中的悬臂长度，降低悬臂状态下负弯矩峰值；另一方面引导主梁上墩，便于顶推过程中主梁纠偏。
图5.钢导梁
5.钢箱梁顶推施工
5.1自锁式千斤顶步履式整体滑移顶推法工作原理
自锁式千斤顶步履式整体滑移顶推法采用“液压同步滑移技术”，利用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。自锁型液压爬行器是一种能自动夹紧轨道形成反力，从而实现推移的设备。液压爬行器的楔型夹块具有单向自锁作用。当油缸伸出时，夹块工作（夹紧），自动锁紧滑移轨道；油缸缩回时，夹块不工作（松开），与油缸同方向移动。
图6.顶推过程
顶推原理：三点顶推是将顶推千斤顶分散安装在各滑道上，通过耳板与梁体连接，千斤顶同时共同施力，当顶推顶拉力的合力克服滑道摩阻力的合力时，梁体才能向前移动。动力学原理可用下述数学表达式表示：ΣFi>ΣRi（μi±Κi）。
5.2顶推步骤
顶推由通乡街方向向三环方向顶推；钢箱梁共分为19段进行顶推；纵向采用三点顶推，将顶推千斤顶分散安装在各滑道上；在拼装平台拼装2段后进行顶推作业，之后每焊接一段进行一次顶推。顶推步骤如下
步骤1：爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹紧，爬行器液压缸前端活塞杆销轴与滑移构件（或滑靴）连接。爬行器液压缸伸缸，推动滑移构件向前滑移；
步骤2：爬行器液压缸伸缸一个行程，构件向前滑移300毫米；
步骤3：一个行程伸缸完毕，滑移构件不动，爬行器液压缸缩缸，使夹紧装置中楔块与滑移轨道松开，并拖动夹紧装置向前滑移；
步骤4：爬行器一个行程缩缸完毕，拖动夹紧装置向前滑移300毫米。一个爬行推进行程完毕，再次执行步骤1工序。如此往复使构件滑移至最终位置。
图7.钢箱梁分段图
图8.顶推滑移步骤图
5.3顶推施工关键点
1、每次顶推，必须对梁体中线与墩顶横竖向位移进行测量，并控制在允许范围以内；如出现偏差，应立即调整。
2、顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到达设计位置，须在温度稳定的夜间顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长。
3、最后一次顶推时应采用小行程点动，以便纠偏与纵移到位。
4、顶推过程中的纠偏采用滑移同步控制策略
液压滑移同步控制技术要求：各台液压爬行器均匀受载；各个滑移顶推点保持同步。控制策略如下：
将4台爬行器中一台设为主令点A，另一主体桥墩处的一台设为从令点B，其余两台设为跟随点。
将主令点A的液压爬行器滑移速度设定为标准值，作为同步控制策略中速度与位移的基准。在计算机的控制下从令点B以位移量来跟踪比对基准点，进行动态调整。
根据两点间位移量之差ΔL，取中值ΔL/2分别进行动态调整，保证各台液压爬行器在滑移过程中始终保持同步。通过两点确定一条直线的几何原理，保证整个滑移过程中的平稳。
6.落梁
落梁采取分墩起落、高差限位、实测梁重、全联调整的方法。起顶设备采用YDC300千斤顶8台。拆除顶推滑靴，换上盆式橡胶支座后，利用设置在各墩上的起落千斤顶将钢箱梁顶起（各墩起顶高度相同），则钢箱梁全部重力由千斤顶支承。根据各千斤顶的油压值，计算出各千斤顶的起顶力，即可得到各墩的实测支反力Ri′,然后计算出梁重G′=∑Ri′，再根据计算梁重G′、设计支反力Ri实测梁重G，计算出各支点的理想支反力（即在实测梁重情况下各支点应该承受的支反力）,= RiG′/G。通过实测支反力Ri′与理想支反力比较，找出支反力偏小的支点，然后采取在这些支点的支座下面加垫调平钢板的方法，调整支座高程，从而调整其支反力。最后，全部调整完毕后，进行落梁。
7.工程存在问题与解决办法
施工测量定位精度要求高：本工程的支座、钢箱梁的标高控制是工程的重点，因为这关系到本桥建成后是否能顺利投产，所以严格控制安装精度，尤其钢结构相接点控制的精度是本工程的重点。
解决措施：根据工程特点，编写针对本工程的施工测量专项方案，对于定位主要是控制支架的标高，每个钢箱梁利用一台经纬仪，一台全站仪进行定位，同时利用全站仪进行坐标校核，保证安装精度。
8．设备人员组织
8.1人员安排
由于本工程工期紧，任务重。为确保 施工质量与施工进度，根据本工程实际情况对人员做如下安排：
工种、级别
投入劳动力（人）
持证上岗率
现场安装

安装工
30
100﹪
焊工
20
100﹪
电工
1
100﹪
起重工
4
100﹪
无损探伤
1
100﹪
油漆工
5
100﹪
测量检验员
3
100﹪
顶推滑移

控制台操作员
2
100﹪
油泵操作人员
4
100﹪
千斤顶操作人员
4
100﹪
电气工程师
1
100﹪
普工
4
100﹪
测量人员
6
100﹪
应力测试人员
4
100﹪
8.2主要机械设备安排
8.2.1现场拼装安装阶段拟投入的主要机械设备
序号
机械或设备
名称
型号规格
数量
产地
功率
(KW)
生产
能力
用于施工
部位
1
350T履带吊
QUY-350
1
国产

350吨
钢箱梁吊装
2
CO2焊机
CPX-350
10
浙江
80
350安
焊接
3
直流两用焊机
ZXE1-3*500/400
10组
南通
20
400安
焊接
4
埋弧焊

4台
南通

焊接
5
碳弧气刨
ZX5-630
2
北京
3.5

焊接
8.2.2检测设备
序号
设备名称
型号规格
数量
产地
制造
年份
主要性能
先进程度
用途
备注
1
水准仪
WDZ-40
4
上海精密
2010
151
良好
测量

2
激光经纬仪
J2-JDA
4
苏州光学
2010
50
良好
测量

3
电子全站仪
OTS234
2
上海精密
2010
150
良好
测量

8.2.3顶推设备
序号
名称
型号
使用数量
备用数量
1
连续顶推千斤顶
TJG1000
3台
1台
2
液压泵站
ZTB40.0
3台
1台
3
油缸行程传感器
TF-S250
3个
1个
4
油压传感器
TF-P40
3个
1个
5
电脑控制室
HLDKA-12A
1台
1台
6
电脑控制台
HLDKA-6
3台
1台
10
电 动 油 泵
ZB4—500.0
1
1台
11
千 斤 顶
YDC100
4
1台
12
纠偏千斤顶
100t
4
1台
13
纠偏千斤顶
200t
2
1台
16
电脑

1
台
17
光纤应变计
BGK-FBG-4150
20套
2套
18
光纤解调仪
BGK-FBG-8600
1套

19
电子水准仪
Tianbao03
3套

21
对讲机
Mag One A8
15

9.结语
顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁，施工费用较低，施工平稳，可在水深、山谷与高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥与坡桥上使用。进乡街高架桥跨既有铁路，所跨铁路线路密集，车流量大，施工具有相当大的难度。采用顶推施工方案，方案科学合理、经济可行，施工过程安全顺利，可有效地减少对铁路既有线路的影响。
参考文献
1.《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
2.《京山桥钢箱梁顶推施工技术》[J].铁道标准设计，2008（5） 马华茂，张丽君
3.《公路桥涵施工技术规范》[S]，JTJ04122000.
4.《YDCLD自动连续顶推系统在顶推施工中的应用》[J],公路，2001（2）韦福堂，谢永红，韦勇生.
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