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路桥梁施工的钢箱梁顶推技术应用

某公路桥梁工程设计为四跨一联淡单箱单室钢梁, 其中桥的跨径为(20+32+34+25) m, 钢梁的顶板及底板的宽度为 10. 5m 与 5. 5m。 同时箱梁底板水平, 在箱梁的中心线处高 1. 8m, 并在顶板处设置 6%的横坡。 钢箱梁地段的竖曲线半径与平曲线半径分别为 1850m 与 2
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某公路桥梁工程设计为四跨一联淡单箱单室钢梁, 其中桥的跨径为(20+32+34+25) m, 钢梁的顶板及底板的宽度为 10. 5m 与 5. 5m。 同时箱梁底板水平, 在箱梁的中心线处高 1. 8m, 并在顶板处设置 6%的横坡。 钢箱梁地段的竖曲线半径与平曲线半径分别为 1850m 与 240m, 左右侧纵坡为3. 078%与 4. 000%。 箱梁的各孔的跨度设置 2m、 9m、 11m 以及 6m 的拱度,并且线路中心线与钢箱梁的中心线距离 1. 75m。钢箱梁在加工中分为 11 段,其中第一段与最后一段分别为 10. 472m 与 10. 265m, 而其余各段均为9. 22m。



1. 顶推方案

施工中为了 减少施工对于既有道路交通的影响而在高速公路的响应位置设置临时墩, 对钢梁实行分段拼装, 然后从北向南实行顶推。 在钢梁的最前端有一段嵌补梁, 需要在其余的钢梁顶推到设计位置之后再使用汽车吊装嵌补梁段。 具体的施工顺序为: 首先在支墩上对 4 段钢梁以及前导梁并顶推 20m; 然后依次拼装 2、 3 段钢梁并均顶推 30m; 接着安装尾端的一个梁段并顶推 15m, 同时将前导梁拆除并将其安装于最后端钢梁的尾部,然后继续施工直到达到设定位置; 最后是拆除导梁并落梁, 并对嵌补梁段进行汽车吊装。施工中为了 减轻钢梁前端的自重, 在实施顶推过程中不安装钢箱梁的防护栏及翼缘板, 等到一切到位后再补装。

2. 顶推施工临时设施

2. 1 临时墩设计及施工

临时墩的作用不仅在于作为钢箱梁的拼装平台, 同时也可以用于钢箱梁进行空间曲线顶推。 为此临时墩的设计及施工要充分的考虑到以上两种职责对于临时墩的要求, 即保证临时墩可以承受顶推过程中的最大水平力以及竖向荷载, 与此同时还要在实施顶推过程中沿着同半径平面圆曲线以及同曲率凸形竖曲线轨迹前进的要求。 此外也要照顾到施工中顶梁用千斤顶的横向位置限制以及先关人员的工作平台需求。

(1) 临时墩结构。 在本工程的临时墩设计中使用由 Q235 钢板卷制而成的Φ500×8 的钢管柱。 其中 1 组临时墩使用了 4 根钢管柱, 并同时在柱间使用了[16 的槽钢作为剪力撑进行连接, 此外还设置了用于固定下滑道的钢支座。 鉴于拼装钢梁过程中要使用到千斤顶, 为此要每个支墩的顶部设置了 2 根 140 纵梁。
(2) 临时墩基础。 施工中根据地基的实际承载力以及最大的竖向载荷, 决定使用两个分离式基础, 其尺寸为 4m×2m× 1. 2m。 使用的混凝土按照 C25 要求, 并在基础混凝土中埋设钢管柱、 M25 地脚螺栓及基础螺栓。
(3) 临时墩布置。 临时墩的布置要沿着中线径向布置, 不仅要满足墩平面与钢箱梁相同半径的圆曲线线形, 同时也要满足竖向圆曲线的线形要求。 施工中根据钢箱梁在顶推中的 34m 的最大悬臂条件下的倾覆系数以及分段长度, 最终确定了拼装地段临时墩的纵向间距为 10m。 此外每组临时墩的横向及纵向间距分别为 5. 15m 及 2m。
(4) 支架搭设。 通过使用全站仪对临时墩的位置进行精确地测放,并按照按照常规浇筑基础 C25 混凝土来准备地基。 然后再混凝土达到设定强度后安装钢管柱, 临时支墩要满足垂直度不大于 1%, 顶面的高程在 0——10mm。
2. 2 滑动及导向装置
(1) 滑道位置。 一般将顶推滑道设置于腹板下方的底板附近, 然后对下部加设三角形加劲肋, 同时在顶推滑道中心位置设置 80cm 的高肋板进行强化, 从而有效地维持钢箱梁形状。
(2) 下滑道。 下滑道可以分为滑道梁与下滑板两部分。 其中滑道梁使用的是 2 根 2b 槽钢, 有效长度及宽度为 2. 0m、 30cm。 为了 避免钢箱梁在顶推过程中出现上滑块挤压或者卡住的现象, 要在滑道梁的两侧设置吊篮及液压千斤顶。

(3) 上滑块。 上滑块是一种内部为两层钢板, 表面附有聚四氟乙烯的橡胶板, 规格为 400×200× 20。 这一结构与下滑快共同构成顶推摩擦,从而在顶推千斤顶的作用下实现对于钢箱梁的顶推前进。

(4) 导向装置。 为控制钢梁拼接阶段的顶推及横向定位的导向, 可以在临时墩的下滑道板的外侧设置导向装置, 通过螺母及钢轴将导向轮固定于滑道钢板的上面。

(5) 下滑到安装。 使用吊车将成品安放与钢管顶部的支座上, 然后检测滑道顶面高程并将支座与滑道梁焊接成整体。

3. 梁段顶推

施工中根据最大的水平力, 选择使用两台 ZLD—100 型自动连续千斤顶提供动力。 进行分段拼装及顶推的过程可以简述为: 安装 G2—G5 共四个梁段及导梁, 并对钢箱梁的线形、 高程以及焊缝焊接进行检测; 顶推钢箱梁 G2—G5 前移 20m, 此过程要注意滑板是否脱空, 一经发现及时的加垫钢板; 对梁段 G6、 G7 进行拼装, 方法同上; 第二次顶推钢箱梁前进 30m,但是在导梁伸入临时墩下滑道 40cm 时要通过千斤顶上顶, 继续推进 0. 5—1m, 在下面安装滑板后前移到 30m; 如上对 G8—G10 段顶推; 吊装 G11段并顶推前进 20m; 然后就要将梁边线精度及端线进行调整, 并准确的量测支座板螺栓孔位置, 井复查无误后将梁落于永久支座上; 最后对前段 G1钢梁进行安装, 并将卸下的钢护栏以及翼缘板安装到位, 喷涂最后面漆。

4. 质量控制及安全措施

在安装临时墩滑道时要控制相邻墩的高程不超过±2mm; 按照规定值对梁顶升最大高度及反力进行控制; 顶推的速度要控制在 10—15cm/min;按照相关的技术规范以及验收标准对钢梁的施工质量进行控制; 施工中为了保证安全施工, 对临时墩、 钢箱梁、 桥墩以及导梁进行监控; 为了高空及钢梁焊接人员的安全, 在支墩的两侧通过使用钢管搭设人行通道、 防落网以及护栏; 对于既有道路地段的钢梁施工, 要首先完成钢结构表面防护以及护栏施工, 从而在实施顶推过程中布置于对行车安全带来威胁; 在中央分隔带中墩的四周要设置防护网, 从而有效地防止物品坠落而影响行车安全; 在施工地段设置施工警示标志。



结束语:

综上所述, 公路桥梁的钢箱梁施工采用空间曲线顶推技术可以有效的实现跨越高速公路施工, 这种技术与支架拼装相比花费相当, 但是可以有效地降低对于通车的影响, 从而保证了道路的畅通。


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