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钢箱梁顶推施工技术原理及方法!

一 、钢箱梁顶推施工技术的进展

(一)、钢箱梁顶推工艺日趋成熟。

随着顶推工艺的不断完善,钢箱梁顶推方式呈现多样化:从用水平加竖向千斤顶直接顶推梁体到只用水平千斤顶并通过拉杆(索)顶拉梁体;从单点集中顶推到多点分散顶推;从间歇式钢箱梁项推到连续顶推。 顶拉机具设备和材料从个别拼凑到形成比较完整的顶拉锚固体系。箱梁支点处采用的由橡胶聚四氟乙烯板合成的滑块和不锈钢滑道。多年来延用的分离式单块滑块、实体滑道。近年来已为履带式滑块、空腹式滑道所取代。同时改进了钢箱梁顶推桥梁所用支座,由支座的上下支承板来代替滑块、滑道。

(二)、顶拉锚固体系不断完善。

顶拉锚固体系包括千斤顶、高压油泵、拉杆(束)、锚具(拉锚器、工具锚)等已随着预应力体系的不断发展而日益完善和配套。

(三)、适用范围不断扩大。

PC梁钢箱梁顶推法施工的适用跨度为30—80m。我国已经建成的采用顶推法施工的PC梁桥中,跨度大部分为40—65m,最大为76m;不设临时墩的最大顶推跨度,就梁体结构类型而言预推法不仅适用于连续梁,还开始应用于连续刚构、简支梁、拱桥和斜拉桥。就梁体形式而言,钢箱梁顶推法不仅适用于等高直线梁,还适用于变高度梁和曲线梁。就梁体制作方式而言,PC梁钢箱梁顶推法施工既可以逐段灌筑,也可以逐段拼装。PC梁顶推法施工源自钢梁的拖拉架设,因此,其旅工原理及钢箱梁顶推设备,对钢梁来说同样是适用的,并且已经用于钢析梁的架设。

(四)、预应力设计的改进。

由于施工阶段与运营阶段的受力情况存在很大的差异,钢箱梁顶推施工过程中梁体正负弯矩交替变化,每个截面都要经受最大负弯矩和最大正弯矩,相应的施工临时预应力束数量较大,而藉以布置预应力束的有效断面却有限。为了解决多束与小断面之间的矛盾,近年来钢箱梁顶推连续梁采用了体外明筋。

(五)、制梁台座与节段的制作。

制梁台座为预制、顶推节段的基地。台座上一般设有可升降的底模架和不动的台座滑道。近年来,台座滑道采用了一 种连续梁式的整体滑道,不仅改善了节段顶推时的受力情况,还省掉了顶推时在制梁台座上喂接滑块的作业人员。与制梁台座相配套的还有预应力钢束穿束平台、钢筋绑扎平台、测控平台及必要的吊装设备。这些设施使梁段制作具有明显的工厂化生产特点,从而有效地保证了PC箱梁的施工质量。

(六)、技术经济效益。

PC梁在钢箱梁顶推过程中要设置临时预应力束对梁体进行局部加强,以满足施工需要。临时束约占预应力筋总用量的1/3,这导致了钢箱梁顶推法施工直接成本的增加。但是,钢箱梁顶推法施工无需大型施工和吊装设备, 不影响桥下净空,主要工序为以台座为基地的循环作业,工人劳动强度低,没有高空作业,安全感强,施工质量易于保证,且不受气候条件限制,严寒地区冬季可照常施工,施工速度快,工期短,其综合经济效益是十分明显。

二、钢箱梁顶推法施工的技术原理和方法

(一)、钢箱梁顶推法旌工原理

钢箱梁顶推法施工原理是沿桥纵轴线方向台后设置预制场,预制梁体,预应力张拉后,通过千斤顶水平施力,借助滑动装置,将梁逐段向前顶推,就位后落梁,更换正式支座。

(二)、钢箱梁顶推的施工方法。

钢箱梁顶推的施工方法的关键是在一定的顶推动力作用下,梁体能在四氟板和不绣钢板滑道板组成的滑道装置上以较小的摩擦系数向前移动。四氟板是由聚四氟已烯制造,是一种硬度高、同不锈钢之间摩擦系数很小(f-0.04"-0.06)的材料,与垂直压强成反比,与速度成正比。施工实测资料表明,一般为0.04,--0.06,静摩擦系数比动摩擦系数大些。钢箱梁顶推的施工方法按顶推动力装置的多少可分为单点顶推和多点顶推;按支承系统可分为临时滑道支承装置顶推旌工和永久支承装置顶推施工;按顶推方向可分为单向顶推和双向顶推;按动力装置的类别可分为步距式顶推和连续顶推;按箱梁节段的成形方式可分为预制组装、分段项推和逐段预制、逐段顶推。

三、顶推关键技术

(一)、制梁台座。

制梁台座为预制箱梁节段和顶推作业的过渡场地。台座上一般设有可升降的活动底模架和不动的台座滑道。与制梁台相配套的还有预应力钢束穿柬平台、钢筋绑扎平台、测控平台及必要的吊装设备。这些设备使梁段制作具有明显的工厂化特点,从而有效保证了PC箱梁的施工质量。

(二)、导梁。

导梁设置在主梁前端,可为等截面或变截面钢板梁,导梁结构必须通过设计计算,从受力状态分析,导梁的控制内力是导梁与箱梁连续的最大正、负弯矩和下缘的最大支点反力。内外的实践经验表明:导梁的长度一般为顶推跨径的0.6~0.7倍,较长的导梁可以减小主梁的负跨径,但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连续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1/5~1/9,它对主粱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,选用较小的刚度及变刚度的导梁,将在钢箱梁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。(三)、滑动装置。

墩顶滑动一般采用单滑道板形式,滑道板为一块整钢板,置于滑道垫块钢架之上,该种形式的滑道能很好地承受各向作用力,而且标高容易控制,拆除也非常方便。近几年,台座滑道采用了一种连续梁式的整体滑道,它是通过在滑道梁上铺设滑道板形成的,整本滑道构造为:活动底模板+滑板+滑道板+滑道梁+重轨支座。如在支座上设置滑道钢箱梁顶推,其永久支座需在厂家作特殊处理,即施工时上、下部临时固定,以承受钢箱梁顶推的水平摩阻力。再在永久支座纵向两边设垫块,上面盖一块厚40mm的钢板临时约束,再设置滑道箱梁顶推到位后,将梁顶起,拆开盖板及滑道,解除支座上临时约束,恢复支座设计功能,完成落梁工序。

(四)、钢箱梁顶推导向及纠偏。

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的。尤其在圆曲线上顶推,横向导向装置显得更加重要。纠偏器装在预制台座临时墩的两旁,且固定一对,以控制每段梁尾端的横向位置,保证梁尾与预制板模板正位接头,在梁的前进方向设置两对纠便装置,两对纠便装置可视梁的行进交替前移。钢箱梁顶推时,应做好横向偏差观测,主要观测主梁和永久墩的弹性横向位移。

(五)、顶推动力装置。

顶推动力装置由千斤顶、高压油泵、拉杆、顶推锚具组成,顶推动力一般使用水平千斤顶或自动连续千斤顶及其配套的普通高压油泵或专用的液压站作为动力装置,拉杆体系由最早使用的精轧螺纹钢拉杆体系,1988年以后逐渐采用高强钢丝束、钢绞线束群锚体系,拉锚器的施力位置由拉箱梁腹板两侧逐渐过渡到拉箱梁底板的方式,并由穿过箱梁顶、底板布设笨重的传力型钢演变为仅在箱梁底中心线预留孔插入牛腿式钢块拉锚器。拉锚器的间距应能保证墩上千斤顶有旋力点和便于主墩上千斤顶统一更换位索以便提高顶推工作效率。

(六)、箱梁起落和支后力调整。

落梁工作是全梁顶推到位后将梁安置在设计支座上的工作。施工时应按运营阶段内力将全部未张拉预应力束穿入孔道进行张拉和压浆,拆除部分临时预应力束,并进行压浆填孔,再用竖向千斤顶举梁,取出垫块和滑道,安装永久支座,最后松千斤顶将全梁落在设计支座上,为使落梁后梁的受力状态符合自重弯矩和反力,落梁时应以控制支座反力为主,适当考虑梁底标高。


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