大跨度公路桥梁工程中钢箱梁的顶推工艺
摘要
关键词
公路桥梁;钢箱梁;顶推法;同步性
正文
1 公路桥梁工程中钢箱梁发展概述
近年来,我国的钢结构加工制造技术得到了很大的提升,并得到了广泛的应用,从而使钢桥的建设数量有了很大的增加。在公路桥梁工程中,钢箱梁由于其抗扭性能好,使用寿命长,而且施工周期短,可以减少其对交通的影响。目前,我国高速公路钢桥系列标准正逐步趋于完善,桥体业应抓住钢桥发展的契机,加速钢桥的普及,并积极采用机械施工技术,从而提升钢桥建设的整体水平,推动我国桥梁建设的健康发展。
通过对现代公路桥工程中钢箱梁的使用实例进行分析,提出了采用吊车、顶推法进行施工的方案。其中,吊装法是最快速、最简单的一种方法,但由于地理条件和交通环境的原因,很多桥梁都会遇到跨越铁路、高速公路、市政道路等情况,需要在不影响桥下正常通行的条件下进行施工,从而对施工作业面造成了一定的限制。
在这种情况下,顶推法是一种较好的方法,它可以有效地节约施工用地,也不需要使用大型起吊设备,当前,顶推技术在中等跨径钢箱梁中的应用已经较为成熟[1]。当顶推跨径比较大的时候,对施工工艺提出了更高的要求,对这种情况下,就必须进一步强化对钢箱梁顶推施工技术的研究,以合理选择施工设备、科学制订施工方案、落实施工控制,切实确保钢箱梁的质量可靠,达到设计与有关规范的要求[2]。
2 公路桥梁工程中钢箱梁顶推施工技术特点与主要方法
2.1 技术特点
在公路桥梁工程中,钢箱梁顶推法主要指的是沿桥纵轴方向的后方布置预制(拼装)场地,在预制场地分节段预制梁体,并做好组拼工作。在梁体离开预制场后,再在预制场对下一节段梁体进行预制场的预制;循环以上步骤,直到施工完毕。该方法的施工原则与以往的钢桥拖拉方法基本相同,不同之处在于其滑移方式和顶移方式。本文根据公路桥工程中钢箱梁的顶推法施工实践,总结出其工艺特点。
(1)工作面积小,施工场地适应性强,可以做到工厂化生产,现场组装,更好地保证了零件的质量。
(2)桥面分段是在一个平台上进行的,整个施工流程比较简单,所以施工管理比较方便,不需要进行高空作业,所以施工的安全性是可控的[3]。
(3)采用顶推法建造的钢箱梁具有良好的整体性能。
(4)顶推施工需要的机械设备比较简单,不需要用到大型的起重设备,也不需要用到各种脚手架,而且模板和设备可以重复利用,因此,它在中跨度桥梁的建设中已经比较成熟了。
(5)推拉法施工比较平稳,噪音低,对周围环境的影响也比较小,施工期间不需要对交通进行干扰。
(6)在等截面梁、连续梁、简支梁、拱桥、斜拉桥和悬索桥上,在等截面梁上也有广泛应用。
2.2 主要方法
根据梁体受力情况,顶推法主要可以被划分成两种类型,一种是单点顶推,另一种是多点顶推。单点顶推指的是通过一个施力点来顶推梁体,这种方法有较多的缺点。在顶推过程中,由于存在较大的水平力,很容易导致柔性墩墩底出现较大的弯矩,从而墩顶沿着顶推方向会出现较大的位移,这对临时墩受力不利。在单点顶推存在许多缺陷的基础上,逐步发展出了多点顶推法,它是在每个临时墩上安装水平千斤顶,在顶推过程中,使各临时墩共同承受水平力,特别适合于顶推力大、临时墩高且柔的情况 。当前,多点顶推法的研究主要有如下内容。
(1)拖拉式多点顶推
这种方式的装备系统主要有:滑轨系统,牵引系统,垂直调整系统。其优势是成本低,技术成熟,但施工速度表现平平,在顶推时墩会受到很大的水平作用力,而且顶推横向限制装置的安装比较困难。
(2)楔进式多点顶推
这种方式的装备系统主要由:支撑缸、支架、楔进式推进缸、推进楔和起推楔组成。其优点是:施工速度快,在顶推的过程中,有较小的水平力,比较方便地进行垂直调整,但其施工费用较高,对液压和电气控制的同步性要求较高。
(3)步履式多点顶推
这种方法的装备系统主要由以下部分组成:滑移系统、水平推推油缸、顶升油缸、上/下支撑架以及横向调整油缸。在目前阶段,它已经基本完成了一体化构造,可以为其提供一台专用的步履机,来实现桥梁步履式顶推。其优点和不足与多点楔形顶推方法基本相同。
3 案例分析
3.1 工程概况
本项目拟以一座桥梁为研究对象,主桥为(77.8+188+77.8)米三跨连续自锚式悬索桥,其总宽度为43.2米,三跨之间的加劲梁长度为342.6米,其长度为342.6米。
3.2 钢箱梁顶推施工方案
本项目是一座先梁后索的自锚式悬索桥,在对其进行全面分析的基础上,确定了一座宽、大吨位的钢箱梁分段采用多点自平衡行走式连续顶升的方法,并进行了相应的顶升装置配置。(1)在23-24号桥墩上,安装提梁式桁架,安装推拉台(推拉台设有滑轨)。(2)中间跨距第24-25号墩及两侧跨距第25-26号墩,分别设临时墩(临时墩,索塔横梁上设步行顶推装置,临时钢垫梁)箱梁在组装完2-3节后,进行一次整体平移;在钢箱梁顶推到位之后,可以利用各结构墩上的竖向千斤顶对钢箱梁的纵向线形进行调整,并及时将液压顶推设备的位置进行切换,这样就可以一步一步地将支座安装、钢箱梁落梁工作进行下去。
3.3 钢箱梁顶推施工要点
(1)推进器的选择。本项目选择了14台步履式连续顶推设备,一共设置了7个顶推点,每台都由4台180 t的垂直千斤顶、4台35 t的水平调整千斤顶和支撑梁结构组成。
(2)大临结构布置。大临结构由顶升平台,提梁桁架,临时桥墩,导梁等组成。该推拉台纵桥方向长度36.1米,横桥方向宽度19.7米,该推拉台底部为820×10毫米的钢管桩基,其上方为贝雷结构,并在该结构中设两个滑动体系;提梁龙门桁吊200吨,横桥跨度49米,纵桥跨度22.5米,上面设引桥架桥机,下面设钢管桩基,上面设型钢配梁;临时墩柱采用钢管支撑,横桥方向为22.7米,顺桥方向为8米;钢导向梁为2根全焊接实腹式“工字形”,总重量为60吨,长35米。
(3)滑道布置。推拉工作面设有两条滑道,每条长度为36.1 m,中间间隔为15.7 m,采用沟槽加偏置装置。
(4)钢箱梁运输。在钢箱梁板加工厂内制作,在现场组装,采用两台DCY150型动力平板运输车,按推的顺序将钢箱梁节段运送到23号墩位。
4 结束语
在现代的公路桥梁建设中,钢箱梁的使用越来越多,与之相对应的施工技术的机械化程度也在不断地提升,因此,顶推法是一种先进的、适用范围更广的施工方法,越来越受到施工单位的青睐。在进行钢箱梁施工的时候,可以以项目情况为依据,综合考虑施工成本与技术可行性等因素,对顶推设备与方法进行合理的选择,并对施工过程中的控制进行强化,以确保钢箱梁的最终施工质量达到标准,从而保证桥梁工程的后期安全可靠运行。
参考文献
[1] 游文杰.梁体顶推法在钢箱梁桥施工中的应用研究[J].城市建筑,2020,17(11):165–166.
[2] 尤晋章.大跨径钢箱梁顶推施工技术分析[J].黑龙江交通科技,2021,44(6):129–130.
[3] 王鹏,曾琦芳.试论公路桥梁钢箱梁顶推施工技术应用[J].中国水运:下半月,2012(7):3.
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