钢箱梁顶推施工技术

2010-07-20王炜杰

山西建筑 2010年17期

陈祥王炜杰

1 工程概况

杭州市九堡大桥第二合同段桥梁上部结构为标准跨径85 m的钢—硅组合连续箱梁,跨径布置为:(90+9×85+55)m=910 m,两侧分别以55 m和90 m的边跨连接陆上接线桥梁和江中主桥。钢—硅组合箱梁采用单幅断面形式布置,标准桥面总宽度31.5 m。组合梁钢结构部分纵向采用槽形布置。材料为Q420qD和Q345qD。钢结构部分中心高度4.19 m。钢槽梁横向包括空腹式横梁和实腹式横梁,纵向每隔4250ITlln设置一道带挑臂横梁。在支点处布置实腹式横梁,在支点区域,为减小底板厚度,在支点两侧各12.75 m范围内采用钢梁底板与硅的双结合方案。组合梁梁高4.5 m,顶板设2%横坡,全宽31.5 m;底板水平,宽11.05 m,底板、腹板采用U形肋加劲。钢槽梁标准节段长度8.5 m,共108个梁段,单个梁段最大吊重约125 t,钢槽梁钢结构总重约9 139 t。钢槽梁为全焊钢结构,梁段工地连接也采用焊接方式。

2 顶推施工

2.1 顶推施工工艺流程

在PS12号墩至南岸接线墩之间搭设拼装平台,在拼装平台一端搭设提梁龙门,在PS2号～PS11号墩墩顶设操作平台、顶推设备和临时钢支墩。钢槽梁在拼装平台上拼好后,开始阶段导梁和部分钢槽梁在PS12墩顶的水平牵引索和液压顶推设备的共同作用下,顺着拼装平台上的移位器向前移;当钢导梁全部前移至PS12墩顶顶推设备时,开始采用墩顶设置的顶推设备和拼装平台上设置的移位器共同作用进行钢槽梁的顶推前移。钢槽梁顶推到位后,通过各结构墩上的竖向千斤顶对钢槽梁纵向线形进行整体调整,及时转换各墩顶的液压顶推设备位置,进行支座垫石浇筑和支座的安装,最后钢槽梁落架,完成钢槽梁的安装施工。

2.2 钢箱梁拼装平台搭设

1)下部构造形式。平台采用钢管桩基础,桩顶以上依次设横向分配梁、贝雷承重梁、贝雷顶分配梁、滑道承重梁及滑道。钢管桩为φ 600×8 mm螺旋管,沿纵桥向布置14排,每排4根。结构墩旁边的φ 600×8 mm钢管桩直接支撑在承台顶面预埋件上,其余钢管桩为打入桩,入土深度约20 m。桩顶分配梁采用2Ⅰ45,在桩顶2 m范围内的2Ⅰ45加竖向劲板增强抗剪能力。

2)上部构造形式。桩顶分配梁上共设两组贝雷承重梁,横桥向中对中间距10.5 m,每组贝雷承重梁采用5排上下加强形式,贝雷承重梁与桩顶分配梁之间通过[20a压梁固定。为方便操作平台搭设,在桩顶分配梁中间以及两侧均设置单排上下加强贝雷。贝雷顶分配梁采用2Ⅰ25a,纵向间距75 cm。而单片上下加强贝雷桁架作为工作平台的承重梁,在贝雷桁架下弦杆上缘沿横桥向铺设Ⅰ14a工钢作为工作平台的承重梁,其间距约为1.5 m,再根据实际情况在Ⅰ14a工钢顶面铺设3 cm厚木板作为面板。拼装平台下部结构被PS13墩分为两个部分,顶面通过滑道承重梁连成整体,滑道承重梁通长布置,并与PS12,PS13墩墩顶预埋件临时连接,以抵抗不平衡水平力。

3)滑道形式。拼装平台顶部设有滑道,尾端(靠PS13号墩)按+1.0%设坡,前端(靠PS12号墩)10 m按-1%设坡。滑道承重梁为加强2Ⅰ45a,110 m通长布置,两侧面通过“八”字撑([10)固定在贝雷顶分配梁上。滑道采用双滑槽形式,即两条[28并焊而成,在钢槽梁顶推时,滑槽起导向作用,因此滑槽位置需精确放样,侧面必须打磨平顺,滑槽侧面设有标高监测点。拼装平台布置如图1所示。每片梁吊至拼装平台后,在梁底放置4台装有标高调节装置和侧面限位轮的移位器,通过卷扬机牵引,移位器载着该钢梁前移至拼装位置,调节钢梁平面位置和竖向预拱度,完成与前端钢梁的对拼。

2.3 钢箱梁梁段吊装、拼装及焊接

1)梁段吊装。150 t运梁平车载着钢槽梁经场内通道到达提梁龙门下方后,龙门下放吊具提升钢槽梁,待梁底面超出拼装平台一定安全高度后,提梁龙门在驱动平车推动下,纵向行走至拼装平台上方,4个吊点均匀、缓慢下放钢槽梁,距移位器顶面0.5 m时停止下放,调平钢槽梁,精确调整钢槽梁平面位置,然后落梁于移位器上,完成本节段钢槽梁吊装。

2)梁段拼装、焊接。钢槽梁节段吊装到拼装平台重物移位器上之后,通过设置在拼装平台前端的卷扬机牵引前移至待拼装位置。根据监控指令给出的梁段平面位置、前后端标高等控制参数,用机械千斤顶和手拉葫芦等配合调整梁段的平面位置和标高,各项指标均满足要求之后,立即将该梁段与已顶推梁段用马板临时定位,然后按照正确的焊接工艺,进行梁段环缝的焊接。

2.4 钢箱梁顶推及落梁

1)顶推工作过程。启动PS12墩顶上的11号顶推设备,在第一个墩上用纵向支撑油缸将导梁同步顶到在该点的标高;由配在顶升系统上的压力传感器检测到的压力值转换成支反力值,然后由该值的换算值给顶推油缸设定压力,顶推油缸在要求的压力下提供顶推力,并且控制临时墩上两侧顶推油缸同步顶推。同时要实时检测顶升支撑油缸的支反力,保证钢槽梁单点单侧最大允许支反力不超过6 000 kN。完成推进一个行程之后,所有顶推油缸缩回至下一个行程的起点,随后可以进行下一个行程的顶推。随着钢槽梁的焊接拼装,重复上述顶推步骤直到将导梁顶推到PS11墩附近。如果检测(检测需要施工方配合,如配合全站仪等)到导梁由于自重悬臂而下挠的下挠量过大导致导梁将会没法架到某一个结构墩顶的顶推设备上时,通过前一个墩上的竖向支撑油缸将梁体顶起使导梁上翘,以适应第二个墩上的顶推装置,待导梁完全架在该墩墩顶的顶推设备上后,通过调整第一个墩以及第二个墩上的支撑油缸将钢槽梁在该点上的标高调到规定标高。然后重复顶推钢槽梁,此时要保证墩上的顶推油缸在设定压力上位移同步。重复上述顶推步骤,直到将钢槽梁全部顶推到位。2)梁段顶推施工步骤。待各种准备工作完成好以后,便进行顶推施工,全桥顶推施工共分10个轮次,每个轮次顶推根据实际情况需中断数次,进行各种纠偏、标高调整等操作。3)钢槽梁顶推线形控制。钢槽梁顶推施工过程中,钢槽梁的线形控制非常重要,应密切进行观测。钢槽梁的横向线形控制主要通过横向调节油缸进行控制,竖向线形控制主要通过顶推设备中的竖向千斤顶完成。4)钢槽梁支座安装。由于钢槽梁顶推施工需要,在PS2～PS13墩墩身施工完成后,不立即进行支座垫石混凝土浇筑和永久支座的安装,而是在钢槽梁顶推到相应的墩位之前,将对应的永久支座吊到墩顶存放,待钢槽梁顶推到位后再浇筑支座垫石并安装永久支座。永久支座存放在墩顶的移位器上,移位器底面设横移滑道,存放时滑道顶面标高比对应位置支座垫石标高略高,方便支座滑移到支座垫石上。5)钢槽梁整体落梁。考虑支座安装方便,钢槽梁整体落梁高度考虑7 cm。支座安装好后,需要将钢槽梁整体下落到支座上,并将钢槽梁与球形钢支座可靠焊接。