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跨高速钢箱梁顶推施工案例

1 工程概况

本工程主桥桥型为双拱形塔双索面斜拉桥,孔跨布置为(90+2×54+90)m。主梁采用等高箱型截面梁,单箱三室直腹板截面,梁高2.4m,宽20(26)m,混合梁体系。其中跨为混凝土梁,总长120m;边跨为钢梁,总长168m。钢-砼结合段设在边跨,在距次中墩中心6.0m处,结合段长2.0m。

2 跨高速钢梁施工情况

2.1 跨高速钢粱结构

跨高速钢箱梁为全焊钢箱梁结构。截面外形和副跨混凝土梁截面对应。每300cm设置一道横隔梁,钢箱梁顶板板厚采用16mm,底板板厚14mm,边腹板板厚20mm,中腹板板厚14mm。

钢箱梁桥面板采用正交异性板构造,顶板行车道范围内纵向加劲肋为U型板肋,高度280mm,板厚8mm。顶板U型肋布置间距约600mm;翼缘人行道范围采用T型肋,T肋竖版高150mm,厚10mm,T肋水平板高100mm,厚10mm。箱梁底板加劲肋均采用U型肋,高度200mm,板厚8mm,间距700mm。腹板加劲肋均采用板肋,高度150(180)mm,板厚14mm。横隔板厚12mm,中室和边室均设置人孔。

为了使钢箱梁节段截面特性逐渐过渡,钢梁梁端顶板、底板U型加劲肋设置倒T型加劲板进行过渡,截面过渡段长度3500mm;该节段顶、底板厚度局部加厚至20mm,腹板局部加厚至24mm。

2.2 钢梁节段划分

跨高速钢箱梁材料为Q345qD,总重量为1162t。钢梁横向分为5 个节段,纵向划分8个节段,全跨共计40个节段,其中最重节段为50t,外形尺寸13200×7072×24

2.3 施工环境

桥梁所经区域分布有林带、荒地、少量水塘及民房。高速与桥梁斜交,其交角为48°,路肩在顺桥向的宽度为37.6m。施工过程中,不得封闭外环线车道或阻断交通。跨高速桥下净空不得小于5.5m。

3 顶推关键施工技术

3.1 拼装平台

钢梁拼装平台采用φ325×10mm 的钢管作为立柱,柱间剪刀撑采用L75 的角钢,上部分配梁采用双拼I30工字钢,高度调节装置也采用I30工字钢,以保证箱梁拼装线形,拼装平台材质均采用Q235B钢材。拼装平台搭设完成后,需按1.1 倍的荷载预压,以确保梁段拼接过程中不会因沉降导致线形偏差。

3.2 导梁

本工程钢梁顶推跨度53m,钢导梁全长33m,为顶推跨径的0.62 倍,导梁共分为3 节,第一节长9m,第二、三节长均为12m,自重约为46t。钢导梁采用两根工字型变截面钢板梁,其中心距为6m,钢材采用Q345C。导梁根部与钢箱梁同高2.4m,与钢箱梁顶、底板以及纵隔板采用焊接连接,两个导梁之间用横向联结系连接,以增大整体稳定性。

3.3 顶推支墩及垫梁

每两个顶推支墩为一组,施工过程中至少需要三组支墩,其中两组顶进墩,一组接收墩。支墩顶部安装临时钢垫梁作为顶推设备降低及回位过程中钢梁的支撑。临时钢垫梁与顶推设备一般为顺桥向布置。

本工程主桥钢梁为单箱三室结构,顶推设备和临时钢垫梁的中心线需对应钢箱梁的两块中腹板,因此两个支墩的横向间距为6m。施工中,顶推支墩设计承载力为500t,采用4根φ800×12mm 的钢管组成支墩(单根钢管设计承载力不小于160t),钢立柱间距为2.0×2.0m,钢管间采用[25槽钢作为连接系,支墩材质均为Q235B。垫梁安装在支墩顶部,为箱梁顶进时,与顶推设备协同支撑钢梁的结构。垫梁尺寸为4.4×2.0×2.5m。

为确保顶推支墩有足够的承载力,采用钢管桩基础,单根设计承载力为160t,施工时以钢管灌入度控制成桩,以保证钢管承载力。根据设计承载力选择永安DZJ-240零启动系列振动锤施打。

3.4 钢梁顶推

3.4.1 钢梁顶推

在认真做好试顶推工作,各项指标达到设计要求后进行正式顶推,整个顶推过程由设定好的计算机程序自动控制。启动相应支墩泵站,通过总控室统一行程控制各支墩顶推设备,同步顶推梁体向前行进,直至第一轮顶推完成。

第一轮顶推完成之后,复测尾端梁段的轴线、标高等参数,根据测量结果计算下一轮次的拼装线形,拼装下一轮次的钢梁并顶推,按此循环顶推剩余轮次钢梁。在顶推过程中,对钢梁的线形及应力进行实时监控,确保结构的安全性。

3.4.2 导梁上墩

在软件中对导梁和主梁进行建模,计算出导梁在上墩前的最大下挠值,本项目的导梁下挠值为275mm,结合箱梁的竖曲线,在拼装导梁时,设置一个300mm 的预上翘,降低导梁上墩难度。当导梁仍然无法顺利上墩时,通过增减2#顶推支墩垫梁及顶推装置上的垫块,使箱梁带动导梁端头上升或下降,从而顺利上墩。

3.4.3 导梁拆除

钢梁最后一轮顶推施工过程中,要适时拆除钢导梁。在6#墩临时支架上设置垫块,将导梁两端分别搁置在顶推支墩与临时支架上。将第一节段导梁沿节段线切割分离。采用130t 汽车吊将切割后的导梁整体吊至6#墩侧的空地,重复上述步骤,完成导梁剩余节段的拆除工作。

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