赞比亚Chembe大桥多点连续顶推混凝土箱梁施工技术研究.pdf

第4 3 卷第1 期 2 O 1 6 年1 月 道路桥梁 Ro a d s a n d Br i d g e s 建筑技术开发 B u i l d i n g Te c h n o lo g y De v e l o p me n t 赞 比C h e mb e 大桥多点连续顶推 混凝土箱梁施工技术研究 李淮峰 ( 中铁七局集团有限公司，郑州4 5 0 0 1 6 ) 摘要 本丈从钢导梁的制作入手，论述在多点连续顶推砼箱梁施工过程中，对最不利工况组合下受力进行应力分析，进 行承载力和抗倾覆验算 ； 介绍了确保箱梁顶推过程中的限位措施和滑道装置 ； 详细阐述了顶推施工工艺，对顸推过程的技术控 制措 施进行 了探讨 。 关键词 钢导梁 ； 项推 ； 应力 ； 抗倾覆 中图分类号 U4 4 5 4 6 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 1 0 1 1 6 - 0 3 Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y f o r Co n c r e t e Bo x Gi r d e r Br i d g e Za mb i a Ch e mb e Li Hua i f e n g Ab s t r a c t S t a r i n g f r o m t h e c o n s t r u c t i o n o f s t e e l l a u n c h i n g n o s e ，t h i s a r t i c l e d i s c u s s e s c o n c r e t e b o x g i r d e r c o n s t r u c t i o n b y mu l t i p o i n t c o n t i n u o u s i n c r e me n t a l l a u n c h i n g，a n d c o n d u c t s s t r e s s a n a l y s i s f o r l o a d c a r r y i n g c a p a b i l i t y u n d e r t h e wo r s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n，a n d c h e c k c a l c u l a t i o n s o f b e a r i n g c a p a c i t y a n d a n t i o v e r t u r n i n g F u r t h e r mo r e ， i t i n t r o d u c e s t h e l i mi t me a s u r e s a n d s l i d e d e v i c e u s e d i n p u s h i n g b o x g i r d e r De t a i l e d i n c r e me n t a l l a u n c h i n g c o n s t r u c t i o n a n d t e c h n i c a l c o n t r o l a r e s t u d i e d a s we l 1 K e y w o r d s s t e e l l a unc h i n g n o s e； i n c r e me n t a l l a u n c h i n g； s t r e s s ； ant i - o v e r t u r n i n g 1 项 目概况 C h e mb e大桥为连接赞比亚经济大省铜带省和西北各省的 重要通道，横跨赞比亚和刚果民主共和国边境的卢阿普拉河。 在赞比亚侧通过新建 1 1 k m 引道与既有的 M3 公路连接，在刚 果侧通过新建 1 2 k m引道与现有的一条砾石路相连。桥梁全长 3 2 0 m，下部结构为扩大基础，圆端型板式桥墩，六个桥墩均 位于水中，水深分别为5 - 8 m，水中墩采用钢板桩围堰，基础 岩石采用水 中爆破。上部为4 0 m+ 5 4 8 m+ 4 0 m连续预应力箱 梁结构。箱梁为单箱单室结构，梁的混凝土共约2 7 0 0 m3 ，采 用多点 自动连续顶推法进行施工。 2 混凝土箱梁预制 箱梁预制具体流程如下 ： 铺底模一拼装外模一吊装钢筋笼一穿波纹管一穿钢绞线 一 安装液压内模一浇筑混凝土一养护一模板拆除一张拉钢绞 线一顶推。 3 混凝土箱梁顶推工艺 3 1 导 梁 钢 导梁在国内制作，现场拼接组装。由四个分段组成， 依 次 为 预 埋 段 ( 长 1 8 2 m) 、 尾 段 ( 长 0 6 2 8 m) 、 中 段 ( 长 2 3 3 6 8 m) 、和前段 ( 长 1 0 0 m) 。钢导梁采用变截面形式，根 部梁高3 2 m、最前端梁高 1 2 5 m；上、下翼缘采用变宽及变 厚过渡，宽度 由0 7 m变为0 5 5 m、0 4 m，厚度 由3 0 m m变为 2 8 mm、2 4 ra m、2 0 m m、1 6 mm； 腹板高度随梁高变化，厚度 由2 8 mm变为 2 4 mm、1 6 mm、1 0 mm。 3 2 墩 台的承载力和抗倾覆盐酸 在连续梁项推过程中，桥墩的受力最不利，而桥台由于 有台后填土的压重，其受力较为有利，故仅对桥墩进行检算， 桥墩 B G中，桥墩 D最高，故选取桥墩 D进行检算，结构尺 寸如 图 1 所示 。 通过有限元分析软件计算得知顶推过程中间桥墩 的反 力在不断变化，最大支反力在箱梁顶推至第三跨时出现约为 1 1 l O O k N。由于采用多点顶推法，即每个桥墩台处均设置顶推 收稿 日期 ： 2 0 1 6 1 2 2 3 作者简介 ： 李淮峰 ( 1 9 7 5 一) ，男，河南郑州人，高级工程师，主要 从事道路桥梁施工技术研究工作。 1 1 6 用千斤顶，由梁体传给墩身的支反力引起的摩阻力使得桥墩向 顶推方向倾斜， 而水平千斤项张拉力则给墩身一个反方向的力， 这两个力如果完全相同，则桥墩仅承受竖向力，水平推力为0 ， 桥墩将很安全， 但是如果水平千斤项张拉力超过或小于摩阻力， 将引起水平力的产生，需要对桥墩及基础进行检算。 A B C D E F G H 且 n几儿 墩台布置示意图 且旦 g l 图1 墩台布置示意图及桥墩D ( 最高墩 ) 顶推 时墩项滑道处采用 四氟板滑块 【 2 ，其摩阻系数 小 于0 1( 根据施工经验，聚四氟乙烯同不锈钢之间的摩擦系 数很小，一般为0 0 4 0 0 6 ，静摩擦系数 比动摩擦系数大些， 静阻系数 8 ) ，假设最大支反力作用下，产生 的摩阻力为 1 1 1 0 0 0 1 = 1 1 1 0 k N，由于水平千斤项张拉力与摩阻力产生的 差值假定为5 0 0 k N，选取桥墩 D进行以下检算。 倾覆稳定性验算。 式 中 ： 一 墩台基底的倾覆稳定系数 ； 引 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 道路桥梁 Ro a d s a n d Br i d g e s 第4 3 卷第l 期 2 0 1 6 年1 月 只一各竖向力 ( k N) ； e i一各竖向力P I 对基底截面重心的力臂 ( m)； 一 各水平力 ( k N) ； h i 一各水平力 至基底截面的高度 ( m)； 一 在沿截面重心与合力作用点的连线上，自基底重心至 检算倾覆轴的垂直距离 ( m) ： P 一所有外力合力 R的作用点至基底截面重心的距离( m) ； 力矩 只 和 T i h 应视其绕基底重心的方向区别正负。 s =2 75 m 2P,= - 4 2 4 2 1 1 1 0 0 =1 5 3 4 2 k N P f e i = 0 h = 5 0 0 1 4 5 = 7 2 5 0 k N。 m - 2 7 5 1 5 3 4 2 7 2 5 0 = 5 8 21 2 ，满足倾覆稳定性要求。 滑动稳定性验算。 ， P Kc =! 1 2 厶 i 式 中 ： 一 墩台基底的滑动稳定系数 ； 一 各竖向力 ( k N) ； 一 各水平力 ( k N) ； 产 一 基础底面与地基土间的摩擦系数。 f = 0 3 EPc - 4 2 4 2 +1 1 1 0 0 =1 5 3 4 2 k N 5 0 0 k N =O 3 1 5 3 4 2 5 0 0 = 9 2 1 2 t ，满足滑动稳定性要求。 ( 3 )基础底面应力的检算 = + +竽 】 ： 一 一 0 A J 式中 ： 吐 、 i 基础底面最大和最小应力 ( k P a )； -_作用于基础底面重心处的竖向压力 ( k N) ； 、 一 作用于基础底面对通过基础底面重心的x轴和Y 轴的力距 ( k N m)； 一 基础底面面积 ( m ) ； 、 一 基础底面面积对通过基础底面重心的 轴和 轴 的惯性距 ( r n 4 )； 、 一 检算点距 Y轴和 z轴的距离 ( m) ； 一 基础底面处地基受压容许承载力 ( k P a ) ； O：+： a m 1 5 3丁 4 2 7 2 5面 0 x 2 一7 5 0 5 1 6 k P 地质情况为厚岩层，因此满足受力需要。 1 5 3 4 2 7 2 5 0 2 7 5 T l： 丁一 百 未出现拉应力。 下面对另外一种工况进行验算，即桥墩 D处的水平千斤 顶施加了5 0 0 k N的张拉力，而此时梁体还未到达该墩，即此 时竖向力只有桥墩及基础 自重。 倾覆稳定性验算。 s = 2 7 5 m P= 4 2 4 2 k N 只e f= 0 h y5 0 0 1 4 5 = 7 2 5 0 k N - m J 1 = 2 7 5 x4 2 4 2 7 2 5 0 = 1 61 2 【 3 】 ，满足倾覆稳定性要求。 滑动稳定性验算。 户 0 3 P T - 4 2 4 2 k N = 5 0 0 k N = 0 3 4 2 4 2 5 0 0 = 2 5 41 2 口 】 ，满足滑动稳定性要求。 基础底面应力的检算。 + 7 2 5 0 2 7 5+0_2 7 0 k P a 筹一 7 2 5 0 2 7 5 _ 0 _ _ 8 2 0 出现拉应力，应进行应力重分布计算。 作用于基底的合力偏心距 e = 7 2 5 0 4 2 4 2 = 1 7 1 m 矩形基础底面边缘的最大压应力 按下式计算 ： ： 1 2_ 一 ： 3 3 2 k P a 3 H (昙 一 g )3 8 l2 (2 -7 5 - l l7 ) 3 3 设 置滑道 和 限位 制梁台座下滑道采用连续滑道，箱梁浇筑后，将侧模及 中间底模移开，箱梁重量通过下滑道处钢板作用于台座上， 箱梁前移 由于钢板顶面与箱梁的摩擦系数大于钢板底面与台 座顶面的摩擦系数，箱梁带动钢板前移，由于钢板沿梁长方 向分块，当移出台座范围后，钢板即可取走，重复利用。 永久墩台处滑道由永久支座的上板进行加工而成，这样 可以降低落梁高度，下滑道要求与墩台连接牢靠。 本工程采用楔形导向滑板纠偏。支座两边预埋1 3 0 工字钢， 距离粱体5 c m空隙。当需要调整主梁轴线时，在一边的空隙 中放进一对木楔。其中一块镶嵌四氟板，另一块镶嵌磨光的 不锈钢板。由于四氟板与不锈钢板之间的摩阻力较小，而梁 体与木块之间的摩阻力较大，必将带着木楔随梁体向前滑移， 迫使梁体按要求横向移动调整梁的轴线。 3 4 顶推设备和锯齿块 粱段顶推采用多点 自动连续顶推法。箱梁总重约6 4 0 0 t ， 滑道摩阻力、上坡阻力，水平力摩擦力按箱粱自重1 2 ( 约 8 0 0 T )计 ，将 受力 分散 在 7 个桥 墩 台上，采 用 l 4台 Z L D1 0 0 自动连续顶推千斤项，1 4 台 Z L D B液压泵站和 1 台 Z L D K主 控台组成。1 4台Z L D1 0 0 型连续项推千斤顶，每台千斤顶配1 台 Z L D B自动连续顶推泵站， 用 1 台主控台进行控制顶推施工。 在 AG桥墩台上各安装2台千斤顶和2 台泵站，主控台放在 赞比亚侧桥台周围。顶推前启动静阻系数按 8 ，动力摩阻系 数按5 根据每工况各支点反力来预计水平顶推的出力吨位。 各墩准备就绪将信号送 回主控台，总指挥通过主控台发出顶 推指令，各墩连续千斤顶即同时工作，然后根据推力需要加 大施力吨位，直到梁体开始前移，启动后摩阻系数下降，摩 擦力减小，此时适当降低各墩千斤项的出力等级来适应摩擦 力的变化，使梁体平衡地向前推进，实现各墩同步顶推。在 顶推过程中 注意对墩顶瞬间偏位的观测，一旦墩顶瞬间偏位 超过设计值需立即停止施力，重新调整各墩顶施力分布，以 保证各墩的偏位满足设计要求。 牵 引拉杆 采用钢 绞线，直 径为 1 5 2 4 ，强度 等级为 1 8 6 0 Mp a( 考虑滑道摩阻力、上坡阻力，水平力摩擦力，采用 1 1 2 根) 。钢绞线分左右旋结构，预防在牵引过程中由于钢绞 线扭转应力而发生扭转现象。钢绞线穿过设于固定端的拉锚 器，另一端穿过 自动连续千斤项的前、后夹持器。 在箱梁浇注时，在每段梁的下部留张拉锯齿块，本项 目 结合顶推设计，在箱梁底板处共 留l 4 块锯齿块，其形状为出 口部为椭圆形的牵引钢绞线临时孔道。孔道 内预埋 由7 0 mm 波纹管，孔道布置钢筋 以加强，波纹管内不得灌浆，在梁底 椭圆孔处，浇筑梁体砼时应塞填布条等防止砼堵塞管道。梁 体牵引前移时，在梁体 内设置张拉千斤顶对拉钢绞线，直至 夹片顶紧，然后放松千斤顶，仅靠墩 ( 台)处连续张拉千斤 顶牵引梁体前行。当锯齿块所在锚固端接近墩台处连续张拉 千斤顶时， 此时需停止顶推作业， 进行牵引钢绞线的倒换作业， 即在锯齿块处利用张拉千斤顶逐根放松钢绞线，将其张拉端 移至下一个墩台处。 3 5 硕 推施 工 工艺 3 5 1 牵引钢绞线下料 钢绞线下料长度应考虑每次箱梁的牵引长度及临时支架 的长度，同时考虑千斤项工作长度、固定端工作长度和张拉 端预留长度等。本项目钢绞线等长下料，每根约6 0 m长，共 ( 下转第 1 1 9页) l 1 7 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 道路桥梁 Ro a d s a nd Br i d g e s 第4 3 卷第1 期 2 0 1 6 年 1 月 1 2 7 9：1 3 6 ( k g)： ( 6 )混凝土中不掺加任何外加剂。 塌落度较低，无法采用泵送方式入模，混凝土从搅拌机 到罐车需使用振捣棒辅助装料，但不影响混凝土自卸出仓。 3 4 混凝 土 的 浇筑 一 般混凝土的浇筑多采用泵送、布料机、自卸等设备进行 入模，但受到低塌落度、施工作业面狭窄、路面浇筑宽度约4 米等因素的影响，使得以上施工方法均不理想。类似 S K 2 0 0 型挖机具有活动灵活、占地较小、 布料位置和方量准确等优点， 很适合这种市政道路低塌落度混凝土的浇筑，并可采用小挖 机配大斗的方式提高工效。 混凝土的振捣与收光，按照以下步骤进行 ： ( 1 )按照常规的振捣棒施工要求进行振捣密实 ； ( 2 )平板振动梁来回振动提浆，提浆厚度大于4 mm； ( 3 )三滚轴平整机进行第一次收光，其砼表面呈波纹状 ； ( 4 )约2 小时后，人工与平板抹光机进行第二次收光，其 砼表面呈螺旋状 ； ( 5 )约1 小时后，刀片抹光机第三次收光，其混凝土表面 呈浅螺旋状 ； ( 6 )约1 小时后，刀片抹光机第四次收光，其混凝土表面 形成光面，完成浇筑 ； ( 7 )盖毯洒水养护。 砼盖毯洒水养护时间为2 8 d ，与普通砼养护要求相同。因 面浆较薄，同时含有细石子，所 以在防滑处理上用压纹工艺 ( 上接 第l 1 7 页 ) 1 1 2 根 ( 1 4 8 )，左 、右旋各 半。 3 5 2 顶推设备安装 在 6 桥墩中间安装 1 1 4 #千斤顶和 1 1 4 #泵站，主控 台放在 A桥台周围。设备安装完毕后，进行空载联调。 3 5 3 穿钢绞线 穿钢绞线，先穿1 群 、2 千斤顶，左、右旋各4 根。把钢 绞线的一端带上引线套，逐一从后顶尾部穿心孔内穿入，此 时应注意将前后工具锚板各孔中心找正，再顺次穿过牵引装 置上的后、前工具锚板。使用的钢绞线应尽量左、右旋均布 ； 不能交叉、打绞或扭转 ； 不得拆、碰行程开关组件，以免穿 束后难 以安装、调试、空载联试等。 3 5 4 预紧钢绞线 将油路卸荷，顶锚板在弹簧作用下回位，把夹片压紧。 检查顶锚板上各钢绞线与锚板孔是否对正，同时保证钢绞线 没有交叉和扭转，操作各泵站，预紧各千斤顶钢绞线，使各 千斤顶钢绞线松紧程度基本一致。 预紧结束后，将前、后退锚顶的油嘴拆下，等需松夹片 时再装上，以免在顶推过程中因活塞的旋转而将油嘴碰坏。 3 5 5 连续顶推施工 由1 、2 千斤顶开始连续顶推工作。当导梁上 B桥墩后， 浇注横隔板混凝土， 张拉腹板钢绞线， 穿3 # 、 4 f 千斤顶钢绞线， 左、右旋各4 根或5 根，预紧，3 样 、4 千斤顶加入连续顶推工 作。当导梁上 C桥墩后， 浇注横隔板混凝土， 张拉腹板钢绞线， 穿5 群 、6 撑千斤顶钢绞线，左、右旋各4 根或5 根，预紧，5 f 、 6 千斤顶加入连续顶推工作。随着顶推的进行，各千斤顶陆 续加入 工作 。 3 5 6 顶推过程中，各千斤顶在适当时需要换拉锚器位置，重 新预紧钢绞线。 3 5 7 箱梁牵引到达每次预定位置后，千斤项回程 ，取出夹持器 夹片，松 固定端压板，退出夹片，钢绞线从张拉端抽 出。 4主要技术控 制措施 ( 1 )检查滑道、顶推系统以及其他临时设施无误后，可 压纹不够深且会破坏表层，最好在混凝土养护1 周后采用刻纹 工艺进 行防滑处理。 4 质量控制 施工过程中除常规的施工质量控制措施外，针对此工程 的特殊性，需注意的质量控制要点如下。 ( 1 )钢模顶面标高控制的好坏，直接决定了路面最后的 纵横坡坡度质量。 ( 2 )平板振动梁的使用是控制路面平整度的关键。 ( 3 )钢模每次拆模后，需进行平整度和变形检查，对变 形处要及 时调直。 ( 4 )钢筋机械套筒连接的施工中，丝头的加工需保证丝 头的数 目与质量，丝头前端需打磨平整。 ( 5 )水泥、碎石含泥量、塌落度、水灰比的控制，是砼 质量控制的关键点。 ( 6 )挖机在倒料入模时，挖机斗距离钢筋面不能超过 3 0 c m 。 ( 7 )混凝土 的振捣同常规要求，既要保证提浆厚度，又 要防止过振，施工过程中要随时观察把控。 5 结束语 通过实际施工经验，总结了以上城市重载道路连续配筋 混凝土路面施工技术，望为今后的类似工程施工提供参考。 参考文献 E l i J T G D4 0 2 0 1 1 公路水泥混凝土路面设计规范 s 由主控台发出顶推指令 ； ( 2 )主控台面板上的按键操作如下： 启动一自动一前顶进， 这样箱梁可以自动连续的被顶推。 ( 3 )在顶推过程中，液压、电控专业技术人员要密切注 意千斤顶、泵站和主控台的工作情况，尤其是 自动连续千斤 顶前后两套夹持器的持力转换效率 ； ( 4 )在滑移过程中，随时检查滑块的磨损情况，并准备 项升千斤项以更换滑块。 ( 5 )测量人员随时观测该箱梁控制点的三维坐标以随时 指导顶推施工。 ( 6 )最后定位调整时，最好手动，而且保证千斤顶有部 分活塞延伸量，以方便顶推到位后拆除顶推设备。 ( 7 )顶推过程中保证同步、对称、自动连续顶推。 ( 8 )箱梁在顶推过程必须采取有效的纠偏措施。边顶推 边纠偏，保证梁体的准确到位。 5 落梁 落梁选用 YB D 4 0 0 1 8 型千斤顶，为了受力自动调节更加 合理， 千斤顶活塞顶部设一球铰结构的垫板， 底座设钢板垫块。 选择合适的桥墩作为落梁受力点，每个桥墩上布置两套 落梁设备。 当全部箱梁顶推就位后，由1 6 台 Y B D 4 0 0 1 8 千斤顶同时 进行全桥提升，并逐段拆除掉项推滑道，然后在利用楔形钢 垫块的帮助下逐步下落箱梁，使箱梁精确地落在墩上安装好 的支座上。 落粱步骤及程 序为 ：准备工作一千斤顶举梁一拆除滑 道一梁下降落到支座上一分别焊固支座上部、下部。 参考文献 【 1 杨文渊 简明公路施工手册 ( 第三版) M 北京： 人民交通出版社， 2 00 6 【 2 】 张俊 义 桥 梁 施 工 常 用数 据 手 册 M】 北 京 ：人 民 交通 出版 社 ， 2 0 0 5 3 J T G D6 3 2 0 0 7公路桥涵 地基与基础设计 规范 【 S 4 】 田海英 探讨桥梁顶推施工技术 J 广东科技，2 0 0 9( 4 ) ： l 6 6 1 6 8 1 1 9