新黄河特大桥156 m简支钢桁梁顶推施工技术
三门峡黄河公铁两用大桥总体设计及创新

三门峡黄河公铁两用大桥总体设计及创新刘俊锋;宁伯伟;李华云【摘要】The Sanmenxia Yellow River rail-road bridge is a control projectof the railway coal transport corridor from Mengxi to Central China across the Yellow River. It carries double-track heavy-haul railway, double-track I-grade railway and six-lane expressway with a total length of 5 663. 754 m. The length of the rail-road joint construction section is 1 762. 733 m. The main bridge is a continuous steel truss composite girder bridge with a span of (84+9×108+84) m. The ste el truss girder is a three-piece main truss structure and the center distance between the middle truss and the side truss is 13. 6 m. Each piece of the main truss adopts triangular truss without vertical bar, the truss height is 15 m and the length of segment is 12 m. The lower railway deck is orthotropic integral steel deck, and the upper highway deck is a combined structure of concrete slab and main truss. The steel material is Q370 qE. The total design live load is 473. 2 kN/m. The pier is round end hollow structure and the foundation is constructed with bored piles. Hyperboloid seismic isolation bearings and reasonable structural treatment are adopted in main bridge, which effectively improves the seismic performance of the structure. The steel truss girder is constructed by incremental launching method and the highway deck is completed by precast erection method.%三门峡黄河公铁两用大桥为蒙西至华中地区铁路煤运通道跨越黄河的控制性工程,通行双线重载铁路、双线Ⅰ级铁路及6车道高速公路,全长5 663. 754 m,其中公铁合建段长1 762.733 m.主桥采用(84+9×108+84)m连续钢桁结合梁,钢桁梁为3片主桁结构,中边桁中心距13. 6 m,每片主桁均采用无竖杆的三角形桁架,桁高15 m,节间长12 m.下层铁路桥面采用正交异性整体钢桥面板;上层公路桥面采用混凝土板与主桁结合的组合结构.钢梁材质采用Q370qE.设计活载合计473. 2 k N/m.桥墩采用圆端形门式空心墩,基础采用钻孔桩基础.主桥采用双曲面减隔震支座及合理的构造处理有效提高了结构抗震性能.钢桁梁采用顶推法施工,公路桥面板采用预制架设法施工.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2019(063)001【总页数】5页(P65-69)【关键词】重载铁路;连续钢桁结合梁;顶推法施工;桥面板结合;减隔震支座【作者】刘俊锋;宁伯伟;李华云【作者单位】中铁大桥勘测设计院集团有限公司, 武汉 430056;中铁大桥勘测设计院集团有限公司, 武汉 430056;中铁大桥勘测设计院集团有限公司, 武汉 430056【正文语种】中文【中图分类】U448.12+11 工程概述三门峡黄河公铁两用大桥是蒙西至华中地区铁路煤运通道(以下简称“蒙华铁路”)、预留运城至三门峡铁路(以下简称“运三铁路”)及运三高速公路跨越黄河的共用桥梁,桥位距下游G209线三门峡黄河公路大桥约8.4 km,距下游三门峡坝址约28.9 km。
解析重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术李伟超

解析重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术李伟超发布时间:2021-10-29T06:29:26.579Z 来源:《基层建设》2021年第22期作者:李伟超[导读] 钢桁梁桥施工技术是现阶段我国工程项目中比较常见的一种施工技术,在保证工程项目施工质量和结构稳定性方面具有重要的作用中国建筑土木建设有限公司北京市 100000摘要:。
重载铁路是现阶段我国铁路运输的主要形式之一,随着经济的发展,重载铁路会在我国的经济发展和交通运输中发挥越来越重要的作用。
本文以重载铁路工程为主要研究对象,着重对重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术进行了研究和分析。
关键词:重载铁路;施工技术;钢桁梁桥前言:现代科学技术水平的不断提高,使得我国的工程项目建设能够克服许多地势险要地区的施工条件,完成高难度的施工任务。
在这种背景下,越来越多的大跨度钢桥被应用到地势险要的铁路工程当中,对保障铁路工程的稳定性和安全起到了重要的作用。
对重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术进行分析,能够为我国铁路工程的施工建设提供借鉴的经验。
一、重载铁路与钢桁梁桥施工技术(一)重载铁路重载铁路是主要用于运输原材料的铁路类型,能够利用大轴重货车或总重大的汽车来实现大量的原材料运输,节省货物运输时间和成本。
基于重载铁路的主要功能和价值,其在设计和施工中需要达到严格的施工技术标准,才能够保证重载铁路的运输安全。
重载铁路最初诞生于20世纪20年代的美国,我国的重载铁路起步较晚,但在现阶段的发展中已经取得了较为明显的成果,大秦铁路、山西中南部铁路通道等都是我国重载铁路的主要代表,在加强城市联系、促进城市和社会的发展中发挥着重要的作用[1]。
(二)钢桁梁桥钢桁梁桥从实质上来说,是一种结构的受力方式,能够通过空腹化的钢板桥梁结构形式,依据弯矩和剪力等,采用纵向联结系和横向联结系的方式,达到构建桥梁结构,保证桥梁结构稳定性的目的[2]。
钢桁梁桥主要由主桁、联结系和桥面系构成,按照主桁支承方式的不同,可以将其分为简支钢桁梁桥、连续钢桁梁桥和悬臂钢桁梁桥三种;按照桥面位置不同,可以将其分为上承式钢桁梁桥和下承式钢桁梁桥两种。
自锁爬行顶推架设大跨度钢梁技术

中 图分 类 号 : 4 54 2 文 献 标 识 码 : U 4 .6 B
O 前 言
对 于大跨 度钢 梁 , 目前 架设 的 主要方法 有 拖拉 法 、
浮运法 、 浮运 拖拉 法 、 臂 拼装 法 等 , 悬 在特 殊 条 件 下 也
式 中 日—— 总 的顶 推 力 ;
— —
安全 系数 , 般取 15 . ; 一 . ~2 0
基 上拼装 钢桁 梁 。拼 装 完 毕 后 , 用 浮 船 和 自锁 爬 行 利 顶 推设备 将钢 桁 梁 浮 拖 至 2 桥 墩 上 。整 个 顶 推 过 程
分 三个步 骤 :a 悬 臂 顶 推 ; b 浮 顶 推 ; c 浮 船 撤 出 , () () ()
多轴 滚动 , 体积 小 、 于安 装 布 置 , 钢 轨 轨道 接 触 长 易 与
液 压缸 开始 顶推 。 当顶推 液 压缸 活塞 到不超 过 一 个行
程的预 定位 置后 , 停止 顶推 。液压 自锁 器松 开 , 顶推 液
压缸 回程 并带 动液 压 自锁器 一齐 向前 运动 。待 顶推 液
压 缸活塞 收 回后 , 压 自锁 器 再度 锁 紧在 下 滑 道 钢 轨 液
上, 又开 始顶推 并借 助履带 小 车运 行装 置 , 样 将梁 逐 这 段 向前顶 推 , 直到 就位 后落梁 , 更换 正 式支座 为 止 。 自锁爬 行 顶 推 总 的 顶 推 力 满 足 下 述 数 学 表 达 式
下坡 顶 推 。
横移架 梁 、 移更 换 旧梁 等 。对 于 大跨 度 钢 梁 采用 顶 横
桥梁箱梁顶推施工原理、方法及关键技术

参考 文献
【 苗 兰 弟, 庆 国. 箱 梁顶推 施 工工 艺. 1 】 任 浅谈 甘
肃科 技. 0 — 0 2 2 9 1- 3 0
【 杨 吴 生, 明 霞. 应 力 连 续箱 梁顶 推施 工 2 】 薛 预 模拟 研 究. 业技 术开发 . 0 — 4 O 企 2 9 0一 1 0 f 王 宪 新 . 桥 梁 箱 梁 顶推 法施 工 原理 及 其 3 】 论
一
的两旁, 且固定一对 , 以控制每段梁尾端的横 向位置, 保证梁尾与预制模板正位接头, 在梁 的前进方 向设置两对纠偏装置,两对纠偏装 置可视梁的行进交替前移 。 顶推时, 应作好横 向偏 差观 测 ,主 要观 测主 梁和 永久墩 的弹性 横 向位 移 。 我 国将要修建的各类桥梁中,中等跨度 的多跨 长 箱梁 桥 占有 相 当的 比例 ,而 我 国大 型架梁 吊装 设 备严 重 不足 ,所 以顶推 法是适 合 我 国国情 的一 种较好 的建桥 方法 。 发展 其 前 景是 广 阔的 。随 着预 应力 材料 强度 和预应 力 工艺 水平 的 不 断提 高 ,设 计计 算理论 和方 法的不断改进 ,以后顶推施工配套技术的将
的长 度 一般 为顶 推 跨径 的 0 ~ .倍 , 的 .0 6 7 较长 导梁 可 以减 小 主梁 的负 跨矩 ,但过 长 的导梁 也会 导致 导梁 与箱 梁 连接 处负 弯矩 和支反 力 的相 应增 加 ,合理 的导梁 长度 应是 主梁最 大 悬臂 负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接 近 。导梁 的刚度 宜 选 主梁 刚度 的 I — /, / 1 它 5 9 对 主梁 内力 的 影响 远 较其 长度对 主梁 内力 的 影 响 为小 。导 梁的 刚度 在满 足稳 定和 强度 的 条 件 下 , 用 较小 的刚 度及 变 刚度 的导 梁 , 选 将 在 顶推 时 减小 最大 悬 臂状 态 的负弯矩 ,使负 弯矩的两个峰值 比较接近。 3 顶推 导 向及 纠偏 . 4 为 了控 制梁 体在 顶 推过 程 中的 中线始 终 处 于规 范范 围 内 ,横 向导 向装 置是 必须设 置
桥涵工程施工概述

桥涵工程施工概述桥涵是桥梁与涵洞的统称,是一种具有沟通、连接及跨越功能的建筑物。
尤其是桥梁,由于工程浩大、技术复杂、造型优美、影响深远,在铁路、公路、市政道路等公共基础设施中具有重要地位和作用,甚至成为一座城市、一个国家或地区的标志性建筑和象征。
桥梁的勘测、设计、制造、施工、维护、病害诊治、修缮加固等工作涉及众多学科,随着新材料、新装备、新技术、新工艺的不断研发和应用,一座优秀的桥梁所承载的已不仅仅是车辆和行人等有形荷载,更是历史和文化的传承,它所体现的科技水平是一个国家综合实力的反映,也是人类改善自身生活环境、实现人与自然和谐相处的例证。
1.1桥梁建造材料与设计理论的发展桥梁在中国有着悠久的历史,留下了灿烂的文化遗产。
早在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。
著名的赵州安济桥(建于隋大业初年,公元605 年左右),净跨37m,宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱,既节省材料减轻自重,使桥梁造型更加轻巧优美,又便于排洪,它那种敞肩空腹式的圆弧拱结构,是我国在一千四百年前所首创。
只是限于科技水平和建筑材料的制约,古代的桥梁多为木石结构,跨度不大。
18 世纪冶金技术的进步,特别是铁的生产和铸造,为桥梁提供了新的建造材料。
但铸铁抗冲击性能差、强度低、易断裂,使用效果并不理想。
19 世纪50 年代以后,随着炼钢技术的发展,钢材成为重要的造桥材料。
钢的抗拉强度高、抗冲击性能好,尤其是19 世纪70年代出现钢板和矩形轧制断面钢材后,为桥梁部件的工厂化生产创造了条件,使钢材应用日益广泛。
18 世纪初,发明了用石灰、粘土、赤铁矿混合煅烧而成的水泥。
19 世纪50 年代,开始采用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差的缺点。
此后,于19 世纪70 年代建成了钢筋混凝土桥。
近代桥梁建造,促进了桥梁科学理论的兴起和发展。
1857 年由圣沃南在前人对拱的理论、静力学和材料力学研究的基础上,提出了较完整的梁理论和扭转理论。
无锡钱皋路京杭运河大桥拱形钢桁梁浮托顶推法架设施工技术

京杭 运 河 无 锡 段 是 华 东 地 区 交 通 枢 纽,该 航 段 航道单船流量 平 均 1300 余 艘/d,通 过 该 桥 断 面 船 舶平均0.9艘/min,不 具 备 持 续 封 航 条 件。 项 目 周 围有高压线路且施 工 场 地 有 限,限 制 使 用 大 型 起 吊 设 备 。 该 工 程 为 无 锡 市 重 点 工 程 ,工 期 紧 张 。
32
世 界 桥 梁 2019,47(6)
图 2 浮 托 顶 推 架 设 法 施 工 流 程
移系统设计时,滑 靴 作 为 钢 桁 梁 桥 滑 移 过 程 中 的 支 承,其数量、位置根 据 滑 移 过 程 中 钢 桁 梁、滑 移 支 架 体系和浮托系统综合确定。在满足受力的情况下, 滑 靴 数 量 尽 可 能 少 ,以 减 少 滑 靴 拆 除 工 作 量 ,缩 短 封 航 时 间 ,更 加 经 济 。 通 过 滑 移 过 程 整 体 计 算 ,确 定 滑 靴的最大反力并按 最 不 利 位 置 布 置 在 轨 道 梁 上,进 而进行轨道梁、钢 管 桩 设 计。 同 时 考 虑 钢 桁 梁 拼 装 时 吊 装 机 械 作 业 空 间 ,合 理 排 列 钢 管 桩 位 置 和 间 距 , 以便于拼装作业。 3.1.1 滑 靴 和 顶 推 点 布 置
文 献 标 志 码 :A
文 章 编 号 :1671-7767(2019)06-0031-05
1 工 程 概 况 无锡 钱 皋 路 京 杭 运 河 大 桥 跨 越 京 杭 大 运 河,主
桥 为106m 拱形钢桁梁桥(见图1),全长384m。主 桥横向采用3片 主 桁 结 构,桁 间 距 13.6 m,两 侧 挑 臂4.48m,总宽36.16m;每片 桁 架 有 9 个 节 间、10 个主节点,节间距 分 为 11.1 m、12 m。 边 桁 拱 肋 矢 高17.5m,中 桁 拱 肋 矢 高 17.413 m。 下 弦 杆 和 拱 肋采用箱形截面,腹杆采用 H 形截 面。 钢 桁 梁总 重 约2200t。
浅谈108m钢桁梁顶推技术在工程施工中的应用

钢 桁 梁 工 程 ,介 绍 了 钢 桁 梁 顶 推 施 工 和 施 工 过 程 中 的 监 测
技 术,希望对 同类钢桁 梁 顶推施 工具 有一 定 的参考和 借鉴
作 用。 关 键 词 :铁 路 通 道 ; 钢 桁 梁 ; 主 桥 结 构 ;顶 推 施 工 ;
施 工 监 测
中图 分 类 号 :T U 3 7 8 . 6 Leabharlann 2 钢桁 梁顶 推 施工
2 . 1 工 艺 流程
1 0 8 m钢梁顶推施工工艺流程如 图 3所示 。
场地 平整、 5 7 * ' - 6 1 墩 支 架 基 础
支 架 立 柱 及 梁 部 安 装
钢梁拼装 、 5 6 # - 5 7 墩 支 架 施 工
滑
块
安
装
安 装 拖 拉 系 统
1 2 . 8 m,节 间 长 度 1 2 m。如 图 2所 示 。
I 8 x l 2 0 o O I
2 . 2 . 1 钢 桁 梁 位 置
钢梁在异位处 拼装完 成 、拖拉 过程 中及拖 拉至设 计 位 置分别如图 4~ 6所示 。
2 . 2 . 2 钢 桁 梁 顶 推 施 工 步 骤
1 )步骤一 :拖拉钢桁梁 向 5 6 墩方 向滑移 1 2 m,使前 端E 0滑块托空。 2 ) 步骤 二 :继续 前进 2 1 . 5 i n ,钢桁梁前端鼻梁上滑道
E 0 I . E 2 E 4 E 6 E 8 E 8 E 6 E 4 E2 9 × l 2 O 0 o
浅谈 1 0 8 m钢 桁 梁 顶 推 技 术在 工 程 施 工 中的应 用
苏延 新
( 1 .华东 交通 大 学土 木建 筑学 院 ;2 .郑州 铁路 局建 设管 理处 ,河 南 郑 州
(设备管理)DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁工法

DTS型液压顶推设备顶推架设大跨度钢桁梁法(92—20工字02号)铁道部第二十工程局邓红法胡平原铁道建筑研究设计院李书正尤明伦中国铁道建筑总公司张德相一、前言顶推架设钢桁梁,就是将在桥头路基中线(或在路基外侧拼好后移到线路中线)上拼好的钢桁梁,利用滑移装置和轨道,以顶推设备纵向顶推至预定桥孔,落梁就位。
这是一种新的行之有效的钢桁梁架设方式。
DTS型液压顶推设备,是铁道建筑研究设计院为顶推架设钢桁梁研制的专用设备,由顶推油缸、液压钳臂式锚固器和泵站三部分组成。
1991年,此设备在沪杭复线46号和37号桥进行了试用,结果表明此设备操作简便,架设速度快,方向控制准确,安全省力。
DTS型液压顶推设备顶推大跨度钢桁梁技术已通过了技术鉴定,被认为是对我国传统钢桁梁架设工艺的突破,属国内首创,达到了国际水平。
本技术获得铁道部1992年科技进步二等奖。
二、特点1.DTS型钢桁梁架设液压顶推设备(以下简称DTS型顶推设备)设计合理,结构新颖,操作方便,安全可靠,速度快,工效高。
2.顶梁和锚固由液压站集中控制,双缸同步,也能单缸操作,故顶梁平稳,梁位、方向控制准确。
3.采用普通钢轨和聚四氟乙烯滑块组成的滑移装置,摩阻力小,故能加快顶进速度,平均达到0.8m/mim。
4.本工法占地少,封航时间短。
5.本工法同浮运法相比,能节约投资49%,比拖拉法少投资39%,经济效益显著。
三、适应范围在风力不超过5级、水流速度小于2m/s(指浮顶时)的条件下,本工法能架设80m及以下跨度的钢桁梁和96m及以下跨度的八七型铁路应急抢修钢梁。
跨河可采用浮墩,也可用导梁,沪杭复线两座大桥均采用半浮顶推法,故本工法按半浮顶推法介绍。
四、工艺原理1.顶推油缸一端连在钢桁梁下弦尾端,另一端连在锚固器上,每桁1套。
锚固油缸工作使锚固器紧卡在下滑道中间钢轨上后,顶推油缸则开始顶推,钢梁稳速前进。
当顶推油缸到达预位置时,顶推停止,锚固器随即松开,顶推油缸回程并带动锚固器及泵站小车一同前移,顶推油缸活塞回收后,锚固器再度卡紧钢轨,开始顶推。
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新黄河特大桥156 m简支钢桁梁顶推施工技术黄峻梅【摘要】项推是基于跨河或跨繁忙路段而发展起来的新型桥梁架设技术,黄韩侯铁路新黄河特大桥钢桁架设就采用了顶推法.结合本桥的特点,介绍了顶推过程中各个结构的施工控制,另外还将阶梯式大悬臂导梁、水中项推过渡墩和超高位落梁等关键技术作了详细的分析和阐述.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P64-67,77)【关键词】钢桁梁;顶推;阶梯式;过渡墩;超高位落梁【作者】黄峻梅【作者单位】中铁二十局集团第二工程有限公司北京100142【正文语种】中文【中图分类】U445.4621 工程概况新黄河特大桥是黄韩侯铁路的重难点和控制性工程,该桥位于陕西和山西交界处,正处黄河谷口,其中横跨黄河主河道为1跨156 m简支钢桁梁,钢桁采用无竖杆三角桁形式,桁高18 m,梁端节点距14.1 m,中间 14.2 m,梁中心宽 8.6 m,结构如图1。
图1 钢桁梁结构2 施工方案经过方案比选并结合本桥特点,钢桁梁拼装架设选择拖拉顶推方案,由5号主墩向4号主墩方向顶推,在5~8号主墩之间搭设拼装支架,利用1台75 t履带吊和1台260 t履带吊分别前导梁和钢桁梁形成整体节间,之后顶推钢梁和导梁前移,后部支架继续下一工序钢桁梁节间拼装作业,如此循环直至钢桁梁纵向顶推就位。
钢桁梁纵移就位后开始横移,最后安装支座、落梁,进行体系转换,完成整个钢桁梁的安装架设。
钢桁梁顶推示意见图2。
3 顶推系统主要结构施工控制顶推系统主要由前导梁、钢桁梁拼装支架、上滑道及下滑道、拼装设备、纵移横移牵引装置和落梁装置等构成。
图2 钢桁梁顶推示意3.1 前导梁为了满足大悬臂过孔受力要求,减小前端悬臂挠度,在钢桁梁前端设置钢导梁结构。
前导梁拼装杆件采用八七制式军用梁,拼装完成后梁长64 m,呈三角桁结构,上下游设置2片主桁,横桥向采用Q型及L型杆件连接。
导梁纵向采用阶梯式(变高)设计,前端高度4.34 m,后端高度17.36 m,节间长8 m,导梁拼装完成见图3。
图3 导梁结构3.2 钢桁梁拼装、顶推支架钢桁梁拼装支架位于陕西侧,采用混凝土桩柱结构,上部主要采用型钢和混凝土两种形式作为拼装平台,同时兼做顶推下滑道。
除陕西侧拼装支架外,在黄河河道中、山西侧各设有一处顶推支撑架,3处支架共同构成半连续式钢桁梁顶推支撑体系。
3.3 滑道钢桁梁顶推上滑道为间断式节点支撑结构,为了满足节点过墩要求,下滑道设计成半连续性结构,分3段构造:1~2号临时墩下滑道(长20.6 m)、5~17号临时墩下滑道(长125 m),其中5~17号临时墩下滑道为八三墩下滑道与混凝土下滑道混合结构,在7号临时墩处交接,以桥台式墩帽承托八三墩下滑道,并且在交接处用型钢将2种下滑道锁死以达到水平顶推力均匀传递到每根临时支墩上。
下滑道安装完毕后在型钢(八三墩)下滑道上洒上细沙,以抵抗顶推过程中MGE板相对下滑道的滑动。
3.4 上滑道钢桁梁顶推施工中,节点下需设置支撑上滑道,根据受力情况和结构特点,上滑道主要有2种形式:第一种为划船板+八三墩+垫厚板(设置在钢梁端节点);第二种为划船板+八三墩+垫梁(设置在钢梁中间节点),为了适应钢桁梁预拱度,故将垫梁造成线形变化。
为了减少滑动摩擦力,在划船板下包裹一层4 mm不锈钢板,滑动过程中,在上滑道和下滑道支架塞填MGE滑板,并在滑板上方、上滑道下方涂抹黄油。
顶推过程中,当上滑道前行一段距离,露出后方整块MGE板时,将MGE板倒换到上滑道前方,如此循环,实现上滑道的顶推滑移,现场上滑道见图4。
图4 上滑道结构3.5 纵移牵引装置在配置纵移千斤顶时,先要计算出钢桁梁顶推需要的牵引力(摩擦力),该桥为平坡,牵引力按以下公式计算:F=KφG=2 446 × 0.08 × 3=587.04(t)式中,K为阻力扩大系数,取3;φ滑道摩擦系数,取0.08;G为钢桁梁加导梁自重,取2 446 t。
施工中使用4台200 t连续千斤顶,分2组分别布置在5号临时墩和3号临时墩进行多点顶推。
为了保证千斤顶顶推过程中同步前进,所有千斤顶均采用计算机系统精确控制。
在顶推施工中,采集了各项数据,见表1。
表1 顶推摩擦系数顶推分段顶推重量/t启动力/t 启动摩擦系数稳定力/t 稳定摩擦系数第一次846 111.7 13.2 68.5 8.1第二次1646 204.1 12.4 128.4 7.8第三次2446 325.3 13.3 198.1 8.1由表1中数据可以看出,千斤顶的顶推力富余量还是比较大的,完全能满足现场施工。
千斤顶传力介质选择φ15.2 mm钢绞线,且每台千斤顶配置9根,钢绞线与拉锚点之间通过专门加工的拉锚器连接,拉锚器与钢梁之间采用栓接固定,与钢绞线之间采用锚具和夹片固定,纵移千斤顶见图5。
图5 纵移顶推设备3.6 横移装置钢桁梁纵移到位后便开始往上游横移13 m就位,横移时利用预埋在横移梁上的千斤顶反力架作为横移千斤顶支撑,顶推千斤顶选择500 t回油千斤顶,有效行程10 cm,横移前在横移梁上满铺H250型钢形成横移下滑道。
顶推过程中,当千斤顶达到最大行程后,暂停顶进,先回油,往千斤顶和钢梁之间填塞型钢,继续顶进,如此往返,直至钢桁梁横移就位。
3.7 落梁新黄河特大桥钢桁梁落梁高度达到1.9 m,落梁具有风险大、工序繁杂、施工周期长等特点,因此钢桁梁的落梁是本次钢桁梁顶推的重点和难点控制环节之一。
基本操作方法是分阶段落梁,直至落梁到位,最终拆除千斤顶完成落梁过程。
4 顶推施工中的重难点及关键技术新黄河特大桥钢桁梁顶推在克服了一系列恶劣自然条件及不利的外部影响后,最终顺利地完成了顶推任务。
在施工过程中,主要的关键性技术如下。
4.1 大悬臂阶梯式导梁在钢桁梁顶推过程中,为了保护钢桁梁在顶推过程中产生过大的挠度和过大的内应力,通常在钢梁上配置前导梁,而且前导梁在一定的范围内,悬臂越大,对钢梁的保护效果就越好,在此将这种现象定义为反线形关系,可用以下公式定性表示:式中,F(σ,ω)为钢桁梁内应力及挠度的指标函数,K1为常量系数,L为导梁长度,L0为过孔跨度。
但是在另一方面导梁长度的增加也会增加导梁自重,从而对钢桁梁的保护作用起到负面效应,在此将这种现象定义为正线形关系,可用以下公式定性表示:式中,F(σ,ω)为钢桁梁内应力及挠度的指标函数,K2为常量系数,L为导梁长度,L0为过孔跨度。
钢桁梁内应力及挠度的指标函数与导梁长度的关系曲线见图6。
图6 导梁长度与钢梁保护效果关系曲线由图6可以看出,总能存在一个Le,对钢梁产生最有利的顶推效果,前提是L是质量均匀体,且小于过孔跨度L0。
同样针对导梁在保持其长度L0不变(即总质量不变)的情况下,质量对导梁自身的F(σ,ω)也存在相应的影响。
由一般悬臂梁弯矩公式可以看出,越远离导梁悬臂端头,产生的弯矩越大,导梁自身稳定性可由此公式表示,其中F(σ,ω)为导梁内应力及挠度的指标函数,在此为常数,K3为常量系数。
可得因此在导梁结构设计中,尽可能地逼近W曲线的结构形式才是最合理,也是最优的。
导梁理论抗弯截面曲线与实际抗弯截面曲线见图7。
图7 导梁长度与抗弯截面关系曲线由图7可以看出,阶梯式导梁正好可以逼近W理论曲线,所以在新黄河桥钢桁梁顶推过程中使用大悬臂阶梯式导梁是最合理的、最优化的。
4.2 水中过渡墩施工在临时墩施工中,水中过渡墩的施工是本次钢桁梁顶推施工的重点和难点工序之一。
首先外部环境方面,上半年黄河枯水期为4~6月,有效施工周期短,其次在技术方面上,要满足8台钻机同时作业且保证不能相互影响的要求。
其中关键技术是水上钻机平台的设计与施工(如图8),此平台不仅为钻机施工,也为后期的上部结构施工提供了作业面,降低了水中施工难度及安全风险。
图8 水上施工平台平台桩基础使用φ630 mm,δ=10 mm的钢管桩,每根长度24 m,入土深度12~16 m,为了抵抗水流冲击,在水面以上的管桩增加槽钢剪刀撑;横梁采用双拼45a工字钢,分配梁采用 30工字钢,面板为10 mm钢板;另外在5号墩码头与平台之间搭设便桥将之连接,方便施工机械进出,从而大大降低了施工的难度,有利于在黄河汛期到来之前完成水上墩的过渡施工作业,现场施工平台及便桥见图9。
图9 水上施工平台及便桥4.3 超高位落梁施工黄韩侯铁路新黄河特大桥落梁高度达到1.9 m,属于超高位落梁,这不仅意味着落梁操作工序繁杂、施工周期长,更会带来很大的施工安全风险。
落梁过程中存在千斤顶吨位、行程、钢桁梁落梁支垫材料及每层高度等因素,其中千斤顶行程直接影响落梁循环次数,从而影响施工周期;每层落梁支垫高度又影响整个支垛的稳定性,直接决定落梁安全(见图10)。
图10 支垫分层高度与稳定性关系按照图10,落梁支垫的分层厚度越大越安全,但实际操作中还受到千斤顶行程的限制,分层过大,超出千斤顶行程过大,无法实现落梁,因此增加若干组辅助支垫可以同时解决上述2个矛盾和难题。
假设支垫分层高度为h,辅助支垫设为未知数个,即A1、A2……An,千斤顶行程为 B,接下来操作千斤顶落梁,拆除一层支垫h,垫上辅助支垫,此时满足:可得n>h/B,此时应该对n取最小值,这样既有利于支垫稳定,又有利于施工周期,因此n=h/B+1,同时为了加工方便将A与h绘制成关系曲线,见图11。
图11 支垫分层高度与辅助支垫分层高度关系由图11可以看出,支垫分层高度越大,拆除次数就越少,工序就越简化,实际上支垫分层越大,辅助支垫分层就越大,反而增加了施工拆除次数,为此就要找出最佳支垫分层高度,当总高度固定H,支垫拆除次数N1=H/h,辅助支垫的层数n=h/B+1,则辅助支垫拆除次数为N2=(H/h)×(h/B+1),建立关于次数的函数:根据此公式,支垫厚度越大,越能减少操作次数,但是综合现场施工,选用的支垫高度既不能太薄,也不宜太厚,因此现场采用八三墩,高度262 mm(拆除次数可用上述公式计算)。
5 结束语顶推法施工能有效地缩短工期,确保工程安装质量。
本次钢桁梁顶推主要是在各种复杂条件下,顺利完成钢桁梁顶推任务并总结一系列有效措施及经验。
通过配备阶梯式导梁的方法可以有效地降低顶推风险,并且确保顶推的连续性,以及水中墩过渡和超高位落梁的成功施工,给今后类似的顶推作业能起到很好地借鉴作用。