顶推法施工的连续梁桥

吴春杰　王帅舟

摘要:顶推法施工是预先在桥台后面的路堤或引道上逐段拼装或浇筑桥跨结构,待达到预定强度的设计强度后,安装临时预应力索,用顶推装置逐段通过滑移装置讲梁顶出,安装一段,拼接一段,直至全部就位,在我国顶推法大多运用于建造城市大型桥梁,多用于跨径40～60m预应力混凝土等截面连续梁架设,顶推法可架设直桥、弯桥,坡桥。

关键词:顶推法 连续梁 施工

0 引言

顶推法施工架设预应力混凝土连续梁技术最早运用在德国,现已有50多年的历史,中国运用这一技术大概也有三十多年了,一套完整的顶推系统一般有以下几大部分组成:制梁平台及其模板系统、临时墩,滑墩、导梁、导向与纠偏装置、顶推设备、顶升设备。

1 顶推施工简介

1.1 预置场地设置及模板系统 预置场地应设在桥台后面的桥轴线的引道或引桥上[1],当为多点顶推时,可在桥两端设场地,从两端同时顶推,预置场地场地应考虑梁段悬出时反压段的长度,梁段底板与腹顶板预置长度、导梁拼接长度和机具设备材料进入预置作业线的长度;预置场地的宽度应考虑粱两端的施工作业的需要。预置场地上空宜搭设固定或活动的作业棚,便于混凝土的养护。

模板系统:模板宜采用钢模板[2],这样底模与底架连成一整体可以一起升降,侧模宜采用旋转式的整体模板,,内模板采用在可移动的台车上加上安装的升降旋转整体模板。模板应保证刚度,而且制作精度要符合一定的要求。

1.2 顶推装置及滑移装置 顶推装置主要有水平布置的液压千斤顶和油泵等组成,需要满足一定的技术要求:①顶推起重能力要比设计的大25～30%[1];②构造应平稳、使用时无跳动和扭曲,速度应控制在能更换和安装整个装置、滑道和其他零件的水平上;③要有保险装置;④要有一定的操作场地或工作室。

滑移装置可分为:①普通的滑移装置;②起循环作用的滑移装置;③起连续作用的滑移装置;④导向装置及其他附属装置。

1.3 梁段混凝土浇筑及梁段施加预应力 梁段模板、钢筋、预应力管道[2]、滑道、预埋件等确认后可浇筑混凝土,梁段预置或拼接必须在桥梁轴线上,预置梁段宜采用全断面整段浇筑,需要分段浇筑时,施工缝可设在腹板上,各段接缝应错开。

梁段预置要控制两底面相对高程及平整度,顶推滑道部位宜采用整条平滑中厚钢板铺设底模,保证较好的平整度,梁段的接触面应凿毛,刷干净,或其他加强混凝土接触措施,若工作缝为多连连续梁的解联断面,干接缝依靠张拉临时预应力束来实现,断面尺寸明确,解联时分开方便。第一梁段前端设置导梁端的混凝土浇筑,应注意振捣密实,导梁的中心线与水平位置应准确平整。

1.4 导梁和临时墩 导梁和临时墩都是为了在顶推的过程中为了减少过大的悬臂弯矩,可设置导梁和临时墩。

1.5 导向装置 梁段顶推时,为纠正梁体偏移,具体情况采取下列导向装置:①楔形导向滑:其构造与滑板基本相同,但导向板系楔形,横向设在梁段两侧的反力架间,梁段通过时,利用楔形的横向分布力来纠偏。②千斤顶:适用于梁体偏移较大时,横向装置于桥墩两侧的钢支架上,当需要纠偏时开动一侧的千斤顶使梁横移。③导向装置应具有足够的承载力,防止纠偏是破坏。

1.6 平面曲线与竖曲线顶推 用顶推法安装的平曲线只适用于同半径的圆曲线桥,而且其曲线半径不能太小,即每孔曲线桥的平面重心应落在相邻落在相邻两座桥墩上箱梁底板的内外两侧弦连接线以内。当桥梁大部分为直线,而桥梁前端为曲线时,可采取特殊措施措施千斤顶安装。

竖曲线顶推,用顶推法安装的竖曲线桥只适用于同曲线的桥。桥上设的竖曲线多为凸曲线,顶推时宜对象顶推,在竖曲线顶点处合拢。当桥梁不长、跨数不多时,亦可自一段顶推到全桥。

1.7 落梁 落梁工作包括:全桥顶推就位后,按运营阶段内力,将补充预应力筋进行穿束、张拉、锚固、压浆;再将临时预应力筋设计规定顺序拆除,安装正式支座,将梁顶起,取出滑动装置,然后将全梁落于正式支座上,为了消除由于预置产生的箱梁底部高程误差,支座安设中高程误差和预应力所引起的二次力矩,使梁体受力状态符合于自重力引起的弯矩和反力,落梁时千斤顶顶力应以支座反力调整控制为主,同时适当考虑梁底高程。

2 顶推施工工艺

根据主梁长度、设计顶推跨度、桥墩能承受的水平推力、顶推设备和滑动装置等条件,选择合适的顶推方式,单点顶推、多点顶推或双向顶推。主要流程见下图(1)

3 工程实例

珠江大桥东桥新建工程在原旧桥上下游设a、b线分两幅布[3]置。

3.1 预置场的布置 箱梁制梁台座设在13/a～14/a(b线为14/b～15/b)桥墩中间,制梁台座长度为25m+0.3m=25.3m。制梁台座内设3个滑道支承墩,制梁台座前顺顶推方向的12/a~13/a(b线为13/b~14/b)之间为顶推过渡段。这样将预制台座后移25m左右,取消了水中临时墩。预制台座后移,25m的过渡段仍由12.5m小跨径临时墩支承,第一个主跨50m梁段的挠曲变形,对于预制台座前施工缝产生竖直转角的影响很小。项推到最后,梁尾有12.5m长 悬臂状态,比顶推过程悬臂9m长稍大,这可以通过计算,采用少量的临时预应力索或体外预应力索来处理,是容易做到的。

3.2 预置模板 底模由9×3台500kN的螺旋千斤项来支承整个底模体系,并采用9台500kN液压竖直千斤顶来操作底模升降。底模纵向有3组45#工字钢纵梁。2根工字钢为一组,纵梁L焊[20槽钢(内加肋)横梁,间距为40am左右。底板平整,顶推时滑动摩阻力小,才能保证顶推顺利进行。

3.3 导梁与滑道系统 整个滑道由滑道调平块、橡胶垫层、组合滑道板、聚四氟乙稀橡胶滑板组成。滑道调平块用钢板加工成长方形盒,内布钢筋网,浇高标号混凝土,加工尺寸准确,滑道板用40mm厚钢板与2mm不锈钢板组合而成,滑道板保证加工精度及表面的光洁度。

3.4 箱梁顶推 采用多点自动连续顶推施工工艺,连续顶推由两台1000kn的水平千斤顶串成一套,由双油路液压站,分别向千斤顶供油连续顶推。

3.4.1 每段箱梁顶推长度为250m,采用zld-100的连续顶推装置,由总控制台控制加以工作,拉锚器设在箱梁底部,地板上设置齿板,钢绞线拉索在齿板用多孔夹群锚固,斜出底板外,在下垫枕木,将拉索垫高,再进连续顶推装置,这样自动连续顶推装置推动梁在滑道滑动,推出预置台座,如此循环,直至顶推就位。

3.4.2 12/a(13/b)桥台作项推出力的主力墩。主力墩向与制梁台座联成整体,平衡顶推的水平推力,并在墩顶上作特别处理。顶推到最后一段梁时,将12/a(13/b)桥台千斤顶移至对岸7/a(8/b)桥台,完成全部箱梁顶推到位。

3.4.3 在顶推过程中,要合理分配千斤顶出力来控制桥墩纵向位移设计在允许的范围内,确保安全。

3.5 落梁 箱梁顶推到位以后,逐节拆除钢导梁,解除纵向临时预应力索,张拉后期纵向预应力索,并对管道压浆,达到强度后进行落梁工作。

4 注意事项

顶推时,如拉杆有变形、锚定链接螺钉松动,应及时处理,顶推时要至少在两墩上设置保险千斤顶,遇到滑移故障用千斤顶处理,起顶的反力不得大于计算反力的1.1倍,起顶高度不得大于5～10公分。

参考文献:

[1]刘万桢.城市桥梁施工.中国建筑工业出版社.1992.3.

[2]郭智多.桥梁工程施工便携手册.中国电力出版社.2006.2.

[3]刘康.珠江大桥箱梁顶推法施工工艺[J].广东建材2006第6期.