48米大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工技术的制作方法

顶推法的构思来源于钢梁的纵向拖拉法，它用千斤顶取代了传统的卷扬机滑车组，用板式滑动装置取代滚筒，这一取代使施工方法得到了必要的发展和提高，从而改善了用滑车组卷扬机拖拉在启动时造成的冲动，板式滑动装置避免了滚筒支承线接触作用引起的应力集中。在箱梁顶推过程中，施工工艺最为重要，它直接影响桥梁的质量及安全。顶推施工的基本思路是：在桥台后的预制场地预制15米～30米的梁单元，并不断预制接长，同时将它通过聚四氟乙烯滑板将其顶推至最终位置，从而实现无支架施工。顶推法施工架设预应力桥梁技术最早运用在德国，现已有50多年的历史，中国运用这一技术也有三十多年了。目前最大顶推重量可达4万吨，顶推长度达一千余米。1959年，前联邦德国的莱昂哈特教授在建造奥地利的阿格尔桥首次使用；1963年委内瑞拉卡罗尼河桥顶推施工中引入了鼻梁(导梁)和辅助墩；1964年，顶推法得到了近一步改进，采用了分段预制，逐步顶推，逐段接长，连续施工的工艺；1974年，我国在狄家河铁路桥施工中，首次采用顶推法；2、顶推法实施的
背景技术：
：本技术以衡茶吉铁路新衡阳上行疏解线特大桥48米大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工为依托，与江西省科技厅签定了2012年度科技研究开发课题合同，通过对国内外的铁路箱梁顶推施工现状的研究和实例的分析，采用顶推施工方法的桥梁，其上部结构的桥面板的施工不会像悬臂浇筑法、固定支架法及移动支架法那样显著地受到模板支撑体系的限制。虽然顶推法有许多优点，但在顶推施工过程中，主梁的受力却比常规的施工方法复杂。在整个顶推施工过程中，桥梁上部结构随着施工阶段的进展，位置不断变化，从而不断转换体系，超静定次数由低到高，逐步形成最后的结构体系。主梁各个位置的约束条件与内力，变形在整个顶推施工过程中均不断地变化。为了能够清楚地了解主梁在整个项推施工过程中的受力情况，有必要通过建立全桥的实体模型，对其整个施工过程进行仿真分析。顶推法施工的成功采用，为预应力混凝土桥梁开创了一种先进的少支架自架设施工方法。与其它施工方法相比，顶推法具有以下特点和优点：桥梁上部结构的施工作业不影响桥位处现有的交通状况；可以减少用于桥梁上部结构施工的若干安装设备；顶推施工中每个节段的顶推大约只需要几个小时就可以完成，而梁体制造的工作地点集中在制梁台座上，可以用平行流水作业的方式来组织生产工作，可以缩短结构的施工工期，降低桥梁施工成本。3、顶推法技术的主要发明专利根据本技术的主要科研人员对48米大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工的理论研究及实施过程中需要解决的主要课题，确定了以下技术为本课题的主要发明专利技术，主要包括以下3个子课题技术研究：1)、48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工技术；2)、48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推仿真计算技术；3)、48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推监控量测技术。4、顶推法专利技术附图说明4.148m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工技术主要技术参数1)顶推重量：973t；2)最大顶推力：136t；3)顶推速度：5m/h；4)顶推距离：73.5m(理论顶推时间为：73.5/5＝14.7小时)；5)顶推动力储备系数：3.0(采用4台100t千斤顶)；6)顶推牵引索拉力安全系数：3.99(采用7根/束钢绞线，共4束)；7)顶推就位轴向误差：±20mm；8)顶推滑块安全储备系数：3.12(采用滑动支座滑块)。9)滑道安装精度：顶面相对高差不大于1mm。4.248m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工技术附图说明1)附图1说明：48m大跨度铁路简支箱梁的标准横断面图，主要图示说明箱梁的标准横断面。2)附图2说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工过程示意图，主要图示说明箱梁的顶推施工过程。3)附图3说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工工艺流程图，主要图示说明箱梁的施工工艺流程。4)附图4说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推仿真计算模型图，计算机建模，应用MIDAS软件共建立72个施工阶段，模拟各阶段工况下导梁和48米箱梁的受力分析。5)附图5说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推钢导梁最大应力图，建模计算钢导梁最大拉应力为：136.5MPa.6)附图6说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推钢导梁最小应力图，建模计算钢导梁最大压应力为：136.7MPa。7)附图7说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁上缘最大应力图，建模计算箱梁上缘最大拉应力为：49.4MPa。8)附图8说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁下缘最大应力图，建模计算箱梁下缘最大拉应力为：2.4MPa。9)附图9说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁上缘最小应力图，建模计算箱梁上缘最大压应力为：9.7MPa。10)附图10说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁下缘最小应力图，建模计算箱梁下缘最大压应力为：17.4MPa。11)附图11说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推导梁及箱梁最大位移图，建模计算导梁及箱梁最大位移为：导梁前端位移为123.8mm，箱梁前端最大位移为38.2mm。12)附图12说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推永久墩及临时墩联接体系结构示意图，图示永久墩及临时墩联接体系结构关系。13)附图13说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推钢管柱临时墩应力图，建模计算钢管柱临时墩最大拉应力为15.4MPa，最大压应力为70.5MPa。14)附图14说明：48m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推贝雷梁支架受力图，建模计算贝雷梁支架最大拉应力为99.6MPa，最大压应力为145.3MPa。5、顶推法施工技术的具体实施5.148m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工技术5.1.1工程概况衡茶吉铁路SDK210+345.918新衡阳上行疏解特大桥位于湖南省衡阳市咸塘镇境内。特大桥全长2854.555米。孔跨布置：10-32m+2-24m+14-32m+1-48m简支箱梁+1-32m+1-48m简支箱梁+13-32m+2-24m+6-32m+1-24m+36-32m简支T梁。线路于SDK209+773～SDK209+797处跨越武广铁路客运专线，交角为52°。衡茶吉铁路在跨越武广铁路客运专线的设计方案上，考虑到武广铁路客运专线行车铁路限界和净空的要求，为确保武广铁路客运专线运输安全，经过详细的研究和论证，在悬灌法、转体法和顶推法三种设计方案上决定选用48m预应力混凝土箱梁顶推施工方法。跨越武广客运专线的箱梁位于本桥的26#、27#墩上，墩身高度为41m，与48m箱梁相邻的为32m预制T型梁。本桥位于R＝1200m的曲线及+7‰～-18‰的坡道上，为铁路曲线桥。48m预应力混凝土箱梁截面为单箱单室，顶板厚度为34.5cm。底板厚度30cm，端部加厚，重量为973吨。箱梁标准断面详见附图148m大跨度铁路简支箱梁的标准横断面图。5.1.2顶推施工总体方案5.1.2.1施工中需要解决的主要技术难题1)本桥在超过40米高的桥墩上顶推重量达1000吨的箱梁，在顶推过程中会产生很大的纵向水平力，这样就会在墩身底部产生非常大的弯矩，对墩身造成断裂和倾覆的危险，尤其是对两个钢管墩柱临时墩。2)本桥位于半径1200米的圆曲线上，因此在施工顶推过程中，梁体在水平面内的偏移会很大，梁体位置不好控制。3)本桥跨越武广客运专线，48米的跨距中无法设置临时支墩，只能靠导梁与箱梁联合受力来保证，顶推过程中箱梁受力变化复杂，控制不好梁体会产生裂缝，避免梁体产生裂纹是本工程的重点和难点。4)顶推段箱梁重量超过1000t，最大墩高超过40m，采取经济合理的临时墩构造并确保顶推过程顺利进行，是本工程的重点。5)箱梁顶推过程中确保武广高速铁路的正常安全运营和铁路设备安全是本工程的重点。5.1.2.2顶推施工总体方案本桥上跨武广铁路客运专线，考虑到武广铁路客运专线行车铁路限界和净空以及武广铁路专线运营安全的具体要求，在施工方案上决定采用在24#、25#、26#墩之间搭设临时支墩架设临时栈桥，在临时栈桥上进行箱梁的预制，预制完成后采用顶推的施工方法完成48m箱梁跨越武广铁路客运专线的架设。箱梁顶推过程详见附图248m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工过程示意图。临时墩结构为钢管格构柱，钢管柱由φ1000*16mm和采用直径400mm，壁厚10mm的空心钢管组成。混凝土固定墩与临时墩上部搭设贝雷梁作为制梁平台，进行箱梁的预制。分别在固定墩和临时墩顶部设置滑道梁。待箱梁预制强度达到设计要求后进行落梁，将箱梁落在滑道梁上，采用ZLD200型自动连续顶推千斤顶进行箱梁顶推，滑移至26#和27#中间时进行落梁。针对施工中可能出现的技术难题，经过反复研究与技术攻关，在施工过程中主要采取以下的技术措施攻克了一系列施工技术难关。1)墩顶水平力的控制对于墩顶水平力的控制，我们主要采用了两种技术措施解决此问题。第一：搭设施工临时栈桥时，将栈桥(贝雷梁)与永久墩柱及临时钢管墩柱通过墩顶预埋件固结在一起，形成墩-梁刚性联合体系，确保在箱梁顶推时四个墩柱均匀受力，减少了个别墩柱集中受力的隐患，从而降低了墩身底部的弯矩。第二：采用多点顶推，分别在25号与26号墩顶设置千斤顶拖拉梁体前进。多点顶推一方面分散了拉力，另一方面利用千斤顶传给桥墩的反力来平衡梁体滑移时在桥墩产生的摩擦力，减小墩顶水平力。为了能实现在顶推过程中对墩顶水平力进行实时监控，我们运用MIDIS软件对桥墩墩顶内力和墩顶位移之间的关系进行了分析，得出墩顶所能承受的最大水平力和所对应的位移之间的关系，从而通过连续观测墩顶的位移来控制墩顶水平力。当水平力超标时可以及时发现，通过调整千斤顶的拉力来降低墩顶水平力，以确保桥墩安全。2)梁体顶推过程中在水平面内位置偏移的控制针对铁路曲线桥在顶推过程中水平面内位移偏大问题，我们主要从以下两方面出发来解决。首先，在梁体的预制过程中严格按设计的线型施工，避免误差积累，造成梁体体型本身误差过大；其次，在顶推过程中为了能使梁体精确安装到位，我们设计了梁体横向限位装置，在梁体顶推安装时，对梁体进行实时观测，当梁体向某一方向偏离时，则该方向的千斤顶加力对梁体施加横向水平推力，另一方向的千斤顶放松。这样随着梁体前移，偏离会逐渐被纠正，最终达到设计位置。经实践证明该解决方案行之有效，顶推最大偏移量小于5mm，完全满足设计要求。3)临时栈桥支架体系的设计1号与2号临时墩均采用扩大基础，墩身结构为钢管格构柱，钢管柱由φ1000*16mm和采用直径400mm，壁厚10mm的空心钢管组成，3.2m见方布置。临时墩分三节制作安装，总长为31.39米，柱脚与基础预埋件焊接，节段之间采用高强螺栓进行连接。临时墩顶结构设置组件1，组件2，组件3，用于贝雷梁和滑道的安装，形成箱梁预制和滑移施工的作业平台。在永久墩和临时墩上搭设贝雷梁栈桥支架，作为箱梁预制和导梁安装的施工平台。贝雷梁施工平台全长69.8米。横桥向设置12个贝雷片，间距为450mm，中心间距900mm。贝雷片用支撑架进行横向连接，与墩顶结构中组件2和组件3用销钉进行连接，这样就把梁墩联接成一个墩梁刚性整体结构。利用电脑MIDIS软件建立临时栈桥体系分析模型，对临时栈桥进行仿真分析，模拟顶推施工中各种不同工况，对钢管临时墩，永久墩和贝雷梁体系进行分析和检算，分析结果表明，临时栈桥体系满足顶推施工过程中不同工况要求。4)顶推施工中要确保武广高速铁路运营安全施工前与广州铁路局集团有限公司有关运营与设备单位签定施工配合协议，明确双方责任，确保施工中的行车安全。在顶推施工过程中，严格按照广铁集团批准的施工天窗时间进行作业，顶推作业时，为确保施工安全，施工区间两端进行了施工封锁和区间断电。5.1.3施工工艺及方法5.1.3.1施工工艺流程箱梁顶推施工工艺详见：附图348m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推施工工艺流程图。1)临时支墩安装在24#、25#、26#永久墩中间安装1#、2#临时墩。临时墩采用扩大基础，墩身结构为钢管格构柱。柱脚与基础预埋件焊接。节段之间采用高强螺栓进行连接。临时墩顶结构设置组件1、组件2和组件3，用于贝雷梁和滑道梁的安装，形成箱梁预制和滑移施工的作业平台。2)永久墩浇注永久墩顶浇注分两次进行，在箱梁顶推前进行第一次浇注，待箱梁顶推完成后进行第二次浇注。第一次浇注后在墩顶设置组件1、组件2和组件3，用于贝雷梁和滑道梁的安装，形成箱梁预制和滑移施工的作业平台。滑道上表面标高比27#墩梁底标高高43mm，为93.639m。24#、25#墩混凝土浇注标高为91.706m。26#、27#墩为高低墩，26#墩在小里程方向混凝土浇注标高为91.706m，大里程方向浇注完成支座垫石、混凝土浇注到设计标高。27#墩浇注完成小里程方向侧的支座垫石、混凝土浇注到设计标高。一次浇注完成后，进行墩顶组件1、组件2、组件3和滑道梁的安装。在25#、26#墩处安装千斤顶顶推的反力支架。每个墩顶均用脚手架管搭设操作平台。采用50吨汽车式起重机进行墩顶结构的安装。永久墩在48m箱梁顶推完成后，进行第二次浇注并达到设计尺寸。3)贝雷梁搭设在永久墩和临时墩上搭设贝雷梁栈桥支架，作为箱梁预制，和导梁安装的施工平台。贝雷梁施工平台共69.8m长。横桥向设置12个贝雷片，间距为450mm，中心间距900mm。贝雷梁用支撑架进行横向连接，与墩顶结构中组件2和组件3用销钉进行连接。4)安全设施的安装在临时支墩上设置钢爬梯作为上下桥的安全通道。爬梯焊接在临时墩钢管上与临时墩同时进行安装。在贝雷梁中心900mm间距设置通道，作为顶推箱梁钢绞线安装、移位的施工通道。每个墩顶用脚手架管搭设操作平台作业，保证墩顶作业人员的施工安全。5.1.3.3导梁的安装导梁顺桥向设置为楔形，两个主梁为“工”字截面。腹杆为钢管桁架用以进行螺栓连接，导梁分五段进行吊装，其中尾段长0.627m、重2.427t；中段一长7.366m、重23.107t；中段二长7.998m、重17.725t；中段三长7.998m、重11.775t；前段长9.999m、重9.6746t。五段导梁均在支架上安装，安装时导梁按R＝1200m曲线进行折线拼装，高强螺栓连接就位后进行终拧。采用推拉的方法沿滑移方向将其推出，导梁悬出26#永久墩13m。导梁的拼接安装采用130吨汽车式起重机。5.1.3.4箱梁的预制箱梁预制在永久墩和临时墩在与贝雷梁组成的平台上进行，其施工顺序为，模板体系的安装——预压——钢筋的挷扎——波纹管的安装——预埋件的定位——混凝土浇注——张拉永久和临时预应力索---封锚。5.1.3.5顶推动力设备及限位装置1)顶推力的计算顶推的基本原理是利用千斤顶顶拉梁体在滑道上移动，千斤顶设置在25#、26#墩中心上。梁体的锚固端和千斤顶用钢绞线线连接，通过千斤顶和反力支架和梁体锚固端使箱梁进行滑移。起步时同时进行顶推。当梁端超过25#墩时，只采用26#墩千斤顶进行顶推。千斤顶选用2台ZLD200型自动连续顶推千斤顶。顶推的牵引力、安全系数及顶推时间计算：顶推总重量：＝箱梁+导梁＝973+79＝1043吨W＝1043*10＝10430KN顶推力计算公式：F＝W×μ启动时的磨檫系数μ＝0.1F＝10430×0.1＝1043KN≤2000KN滑动时的磨檫系数μ＝0.05F＝10430×0.05＝521.5KN≤2000KN动力储备系数为：2000KN/1043KN＝1.9钢绞线的安全系数：12根×260(KN/根)/1043KN＝3顶推速度：V＝(L/S)L为泵头流量：6升/分钟S为张拉活塞面积：8.17平方分米通过计算可得V＝4.406m/h跨武广箱梁移动距离为67.06米理论移动时间：T≈67.06m/4.406(m/h)＝16小时。考虑到间歇作业和位移换锚的时间总位移时间4个工作日。2)千斤顶、泵站千斤顶采用ZLD200型自动连续顶推千斤顶，配用ZLDB泵站和ZLDK主控台。连续千斤顶工作流程：启动系统后，所有前置顶夹紧钢绞线，牵引着梁体同时向前行走，当前置顶撞上5X(行程开关5)时，后置顶亦同时往前行走。此时，前置顶与后置顶同时往前运动，后置顶的夹具自动夹紧钢绞线，荷载由前置顶向后置顶转移。当前置顶走到并撞上6X(行程开关6)，前置顶立即往回行走。此时，前置顶的夹具自动松开，荷载全部由后置顶承担。当后置顶走到并撞上2X(行程开关2)时，前置顶开始往前行走。如此循环，周而复始，使钢梁保持连续、匀速向前行走。顶推时通过油压来控制各墩的千斤顶最大顶推力。顶推千斤顶安装在墩顶钢托架上。接好电动油泵的线路、油管和油表并试运转，工作人员各就各位，准备好顶推作业的指挥与联系用有线电话、对讲机和信号旗。3)拉锚器和牵引装置拉锚器和钢绞线要确保其强度满足要求，拉锚器采用夹片式锚具，锚具是钢绞线束的固定装置，拉锚器采用OVM15-7型锚具，钢绞线采用抗拉强度为1860Mpa的12-7φ5钢绞线，一端同顶推千斤顶连接，另一端固定在拉锚器上。拉锚器和钢绞线安装好后，要进行预紧，以保证顶推过程中钢绞线受力均匀。4)滑道和滑块在永久墩与临时墩上，设置顶推用的滑动支承装置。永久墩上由墩顶结构、滑道、滑块等组成。临时墩上由型钢平台、滑道、滑块等组成。各墩顶设左右两个滑道，滑道中心间距为3m。支撑滑道安装的精度，刚度与平整度，对顶推梁施工起很关键的作用。在顶推过程中它对导梁的抗扭性，梁体的受力及摩阻力的变化都有直接的影响，因此在安装过程中要保证其精确位置(滑道受力面应与箱梁腹板宽度重合)，足够的刚度和平整度。1)滑块是由3cm厚钢板并加3mm厚不锈钢的贴面构成，滑道宽70cm。每块滑块长度3.44m(永久墩)、4.04m(临时墩)。每个下滑道按1块长度布置。2)四氟乙烯板是由氯丁橡胶(其中夹粘2块厚2mm钢板)粘结厚为2mm聚四氟乙烯板构成。其平面尺寸一般为600mm×400mm，厚度12mm。滑块在顶推过程中前后倒用。5)限位纠偏装置在顶推过程中，为防止箱梁在顶推过程中横向出现较大的偏位，在永久墩与各临时墩上均安装限位纠偏装置。本桥导向装置为滚轮式。限位纠偏工作均在箱梁顶进过程中进行。5.1.3.6箱梁顶推、落梁施工1)箱梁顶推准备将箱梁尾部安装拉锚器，穿好钢绞线并预紧。采用连续顶推千斤顶进行顶推拖拉。顶推至预定位置，由两个永久墩上的两台千斤顶双点顶推。顶推过程中要确保两台顶推千斤顶同步运行。顶推开始时，要先进行试顶。即先推进5cm，立即停止，回油，再推进5cm，再停止，回油，为此反复两三次，以松动各滑动面并检查各部分设施，然后正式顶推。通过事前计算，确定顶推轨迹，平面通过各墩顶横向限位装置，按圆曲线行走，走行轨迹同该梁的梁体线形。立面为直坡进行行走。拼装和顶推过程中，通过控制台座、临时墩、永久墩。墩上的横向限位装置控制钢梁的横向偏移，通过顶推千斤顶的行程控制箱梁的纵向位移。2)箱梁顶推箱梁顶推采用两台ZLD200型自动连续顶推千斤顶进行，施工中主要采用了“多点顶推，分级调压，集中控制”的方法进行顶推施工。千斤顶分别设置在25#、26#永久墩墩顶上，并在每个液压站上安装有三个电磁换向阀控制油压不超过容许范围，通过顶推指挥室电器总控制台与各墩液压站的分控制并联，由对话机联系进行操作。箱梁上后锚固点有三处，分别为距梁端9.5m、35.6m处及梁尾3m处。顶推前启动静阻系数按8％，动力摩阻系数按5％计算，根据每工况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，总指挥台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，启动摩阻系数下降，摩擦力减小，此时适当降低各墩千斤顶的出力等级来适应摩擦力的变化，使梁体平衡向前推进，实现各墩同步顶推。梁体顶推开始移动后，控制两个顶推点的行程，确保梁体移动缓慢、稳定，速度约为6cm/min，当某一个千斤顶行程达到20cm后，该千斤顶卸荷复位，另外2台千斤顶持荷，防止梁体向后滑动。由千斤顶设置、锚固点的不同，随顶推的过程进行，箱梁顶推分五个阶段进行。顶推开始时，千斤顶1拉距梁端35.6m处的锚固点，千斤顶2拉距梁端9.5m处的锚固点，箱梁移动16.478m。千斤顶1拉距梁尾3m处的锚固点，千斤顶2拉距梁端9.5处的锚固点，箱梁移动6.452m。千斤顶1拉距梁尾3m处的锚固点，千斤顶2拉距梁端35.6m处的锚固点，箱梁移动11.505m。千斤顶2拉距梁端35.6m处的锚固点，箱梁移动15.138m。千斤顶2拉梁尾的锚固点，箱梁移动17.957m。千斤顶顶推完毕，箱梁到位，准备进行落梁。3)顶推过程的测量控制与梁体纠偏塞四氟板顶推过程中，每个墩顶有4人倒换四氟乙烯板。垫塞四氟板是一项重要工作，梁体要平稳安全顶推，四氟板必须及时跟进垫塞，梁体与滑道间不得脱空。四氟板的质量直接影响梁体的摩阻系数，给梁体顶推带来极大的不利因素。四氟滑板两面均应保持清洁，白色一面涂上润滑用的硅脂以减少摩擦，清理四氟板不可使用汽油或柴油。顶推过程中若四氟板未及时跟进，应立即停止，顶箱梁腹板，放进四氟板后才可继续顶推。测量控制梁体顶推过程中，测量控制因素主要是：梁体中心线及各墩顶偏位。随着梁体的推进，设置侧向千斤顶进行纠偏，并在导向装置与梁体之间塞进钢楔、钢板进行横向限位的调整。侧向限位控制其中心线偏位均在10mm以内，强力控制各千斤顶同步顶推，各墩顶的偏位均在设计要求范围之内。本桥顶推是在半径1200m的圆曲线上顶推，各墩顶上安置的横向导向装置和纠偏器的作用是非常重要的。横向导向装置和纠偏器在各墩顶的两旁，调整梁的顶推位置。顶推时，应做好横向偏差观测，主要观测主梁和永久墩的弹性横向位移。箱梁顶推时，测量人员跟踪监测各墩的偏位及梁体中心线位置，当中心线偏移时，及时利用侧向限位调整然后将其锁定。在顶推过程中对墩顶瞬间偏如出现横向偏移，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。顶推过程中，必须对顶推梁段中线和各滑道顶的标高进行测量，并控制在允许的范围以内。导梁中线偏差不大于2.0mm；梁体中线偏差不大于2.0mm；相邻两跨支点同测的滑移装置顶面高差不大于±1.0mm；同墩两支点滑移装置顶面高差不大于±0.5mm；4)落梁落梁前准备：千斤顶、泵站就位。每个桥墩各2台200吨千斤顶和2台高压泵站，千斤顶放在桥墩预留千斤顶位置，泵站放在脚手平台上。拆除桥墩上混凝土垫块、安装支座。在桥墩打顶使钢梁脱空，拆除混凝土垫块，然后安装支座于梁底。对梁体依照设计中线位移情况进行全面检查合格后，开始落梁。每个桥墩每次下落按2cm进行控制。每个桥墩依次循环下落2cm，直到落到设计标高，支座完全受力。通过控制进油压力来确保每个桥墩2台千斤顶受力均匀。测试并调整梁体线形达到设计和规范要求，锚固支座。严格遵守千斤顶技术规则，起重不超过起重能力，每次起高量不超过活塞高度的四分之三。操作时统一指挥，统一行动。在落梁过程中要使梁的脱空距离保持在1.5cm内，严禁两墩同时落梁，通过控制进油压力来确保每个桥墩2台千斤顶受力均匀，且落梁速度一定不要太快，并要均匀下落。随同千斤顶顶升、回缩和落梁垫块的拆除进行随时测量，确保梁底高差控制在设计范围内。26#墩落梁高度为374mm、27#墩落梁高度为43mm。5.1.4施工质量控制5.1.4.1顶推箱梁中线精度控制在箱梁的顶板和底板上各做3个中线标记点，顶推时，观测点上架设全站仪对梁体中线进行观测，当出现较大偏斜时，进行纠偏。阶段顶推箱梁差2m就要就位时，开始不间断地观测和精确地纠偏，使箱梁首尾中线偏差控制在2mm范围内。最后就位时箱梁首尾中线偏差控制在2mm之内。每次顶推结束时，画出箱梁的中线状态图，将箱梁的实际中线与箱梁的设计中线相比较，分析钢箱梁中线的偏差情况，确定下一步施工箱梁中线的控制方案，使箱梁的实际中线绕设计中线左右摆动，避免出现大弧形，以免影响顶推施工的正常进行。5.1.4.2箱梁截面位置的控制阶段顶推就位前，在箱梁的顶板上作明显标记，并设专人观察。测量一次横向、纵向位置，偏差过大时进行调整，以保证箱梁截面位置正确和梁底支座预埋件位置正确。5.1.4.3保证走行顺畅，防局部失稳和控制梁体竖向线形措施为防止梁体在顶推过程中发生局部失稳，采取了如下措施：1)、提高滑道的制作精度，严格控制滑道标高，每次顶推施工前，均检查各墩顶滑道标高。2)、以高标准严格控制箱梁预制质量，确保提高箱梁梁底平整度。箱梁段顶离拼装平台后，设专人负责检查梁底，若发现梁底面不平度大于5mm，应及时采取措施处理修整、打磨平箱梁底面；3)、监控测量，严格控制梁体的挠度，每一梁段完工后及时修正拼装台座标高。5.248m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推仿真计算技术5.2.1建立顶推法仿真计算模型顶推施工过程采用midas7.4.1顶推建模助手建立分析模型，顶推步长1m，共建立72个施工阶段，模拟各阶段情况下导梁和48m箱梁受力。模型详见附图448m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推仿真计算模型图。根据各阶段分析结果，各临时墩及永久墩顶由于顶推施工引起的墩顶作用力如下表所示：墩号24#L1#25#L2#26#27#单位kNkNkNkNkNkN墩顶水平力665871846557989639墩顶竖向力6216814079105206924259755.2.2顶推过程导梁应力情况：(1)钢导梁最大应力图(MPa)，详见附图548m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推钢导梁最大应力图。(2)钢导梁最小应力图(MPa)，详见附图648m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推钢导梁最小应力图。5.2.3顶推过程48m箱梁应力情况：(1)箱梁上缘最大应力图(MPa)，详见附图748m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁上缘最大应力图。(2)箱梁下缘最大应力图(MPa)，详见附图848m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁下缘最大应力图。(3)箱梁上缘最小应力图(MPa)，详见附图948m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁上缘最小应力图。(4)箱梁下缘最小应力图(MPa)，详见附图108m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推箱梁下缘最小应力图。根据以上分析结果，顶推过程中钢导梁最大拉应力为136.5MPa，最大压应力136.7MPa，混凝土最小压应力为9.7MPa，最大压应力为17.4MPa，均满足要求。5.2.4顶推过程位移顶推过程中导梁及48m箱梁最大位移图，详见附图1148m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推导梁及箱梁最大位移图。导梁前端最大位移为123.8mm，48m箱梁前端最大位移为38.2mm。5.2.5顶推基础设施检算按照顶推临时墩及永久墩的设置，建立各墩模型，并考虑纵向联系作用，分析各墩在顶推作用力下的受力状态。模型中永久墩按设计图纸建立，永久墩及临时墩间联系用贝蕾梁支架，临时墩采用钢管柱。钢管柱采用直径1000mm，壁厚16mm的空心钢管组成，各钢管柱之间设置纵横向联系，撑杆采用直径400mm，壁厚10mm的空心钢管。顶推施工基础分析计算模型详见附图1248m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推永久墩及临时墩联接体系结构示意图。5.2.6临时墩墩柱及基础检算(1)钢管柱临时墩应力图，详见附图1348m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推钢管柱临时墩应力图。(2)贝蕾梁支架应力图，详见附图1448m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推贝雷梁支架受力图。计算结果表明，墩柱及贝蕾支架受力均满足要求。3)1号临时墩基础检算1号临时墩墩底反力为：竖向力水平力弯矩单位kNkNkN*m反力9047.038.22258.1考虑扩大基础重量，并将墩顶反力换算至承台底为：竖向力水平力弯矩单位kNkNkN*m反力12833.038.22372.71号临时墩基础采用扩大基础，基底尺寸为8mx8m，总厚度为3.0m；经计算：扩大基础基底应力为：N/A±M/W＝228kPa/173kPa，要求基底承载力不小于300kPa；施工时应根据实测基底承载力情况，进行地基处理或增大基础面积以满足设计要求；e＝0.18m＜ρ＝W/A＝1.33m，满足要求；4)2号临时墩基础检算2号临时墩墩底反力为：竖向力水平力弯矩单位kNkNkN*m反力6207.037.12124.7考虑扩大基础重量，并将墩顶反力换算至承台底为：竖向力水平力弯矩单位kNkNkN*m反力9993.037.12236.02号临时墩基础采用扩大基础，基底尺寸为8mx8m，总厚度为3.0m；经计算：扩大基础基底应力为：N/A±M/W＝182kPa/130kPa，要求基底承载力不小于300kPa；施工时应根据实测基底承载力情况，进行地基处理或增大基础面积以满足设计要求；e＝0.22m＜ρ＝W/A＝1.33m，满足要求；5.2.5.2永久墩墩柱及基础检算(1)24号永久墩检算：桥墩验算结果：桥墩墩身验算结果是否通过：True墩身截面混凝土最大应力，MPa：2.981墩身截面混凝土最小应力(负值为拉应力)，MPa：0.000墩身截面容许压应力，MPa：10.000墩身截面容许弯曲拉应力，MPa：0.550墩身截面压应力控制组：1墩身截面偏心系数e/s最大值：0.293墩身截面偏心系数允许值：0.700墩身截面偏心控制组：1墩身整体稳定系数最小值：31.863墩身整体稳定系数允许值：1.600墩身整体纵向稳定控制组：0墩顶顺桥向位移，mm(含基础产生位移)：15.032墩顶顺桥向位移控制组：1顺桥向墩顶位移允许值，mm：28.284墩顶横桥向位移，mm(含基础产生位移)：0.000墩顶横桥向位移控制组：0横桥向墩顶位移允许值，mm：24.525桥墩顺桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：332.631桥墩横桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：649.846桩基础验算结果：桩基础计算结果是否通过：True桩顶最大轴向力，kN(已经换算成主力)：4797.834桩顶最大轴向力荷载组合信息(换算成主力前的实际荷载组合信息)：4桩底最大轴向力，kN：6368.034单桩容许承载力，kN：6884.327最大桩长，m：19.500嵌岩深度，m(仅对柱桩)：0.000桩身钢筋面积，cm2：36.191桩身钢筋直径，mm：16.000桩身配筋长度，m：12.000桩身钢筋根数(对矩形桩为纵向两对边的主筋总根数)：18矩形桩桩身钢筋根数(仅对矩形桩，为横向两对边的主筋总根数)：0控制荷载的序号：2控制荷载的组合信息：主力+特殊荷载群桩验算容许应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：2702.740群桩验算最大应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：633.320群桩验算是否通过(仅对规则布置的摩擦桩)：True沉降，mm(仅对规则布置的摩擦桩)：0.000(2)25号永久墩检算：桥墩验算结果：桥墩墩身验算结果是否通过：True墩身截面混凝土最大应力，MPa：4.155墩身截面混凝土最小应力(负值为拉应力)，MPa：0.087墩身截面容许压应力，MPa：10.000墩身截面容许弯曲拉应力，MPa：0.550墩身截面压应力控制组：1墩身截面偏心系数e/s最大值：0.236墩身截面偏心系数允许值：0.500墩身截面偏心控制组：1墩身整体稳定系数最小值：28.084墩身整体稳定系数允许值：2.000墩身整体纵向稳定控制组：0墩顶顺桥向位移，mm(含基础产生位移)：10.238墩顶顺桥向位移控制组：1顺桥向墩顶位移允许值，mm：28.284墩顶横桥向位移，mm(含基础产生位移)：0.000墩顶横桥向位移控制组：0横桥向墩顶位移允许值，mm：24.525桥墩顺桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：419.985桥墩横桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：732.488桩基础验算结果：桩基础计算结果是否通过：True桩顶最大轴向力，kN(已经换算成主力)：5063.924桩顶最大轴向力荷载组合信息(换算成主力前的实际荷载组合信息)：1桩底最大轴向力，kN：5201.287单桩容许承载力，kN：5572.580最大桩长，m：20.500嵌岩深度，m(仅对柱桩)：0.000桩身钢筋面积，cm2：36.191桩身钢筋直径，mm：16.000桩身配筋长度，m：12.500桩身钢筋根数(对矩形桩为纵向两对边的主筋总根数)：18矩形桩桩身钢筋根数(仅对矩形桩，为横向两对边的主筋总根数)：0控制荷载的序号：2控制荷载的组合信息：主力群桩验算容许应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：2167.570群桩验算最大应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：600.250群桩验算是否通过(仅对规则布置的摩擦桩)：True沉降，mm(仅对规则布置的摩擦桩)：0.000(3)26号永久墩检算：桥墩验算结果：桥墩墩身验算结果是否通过：True墩身截面混凝土最大应力，MPa：2.849墩身截面混凝土最小应力(负值为拉应力)，MPa：0.003墩身截面容许压应力，MPa：10.000墩身截面容许弯曲拉应力，MPa：0.550墩身截面压应力控制组：1墩身截面偏心系数e/s最大值：0.282墩身截面偏心系数允许值：0.700墩身截面偏心控制组：1墩身整体稳定系数最小值：41.829墩身整体稳定系数允许值：1.600墩身整体纵向稳定控制组：0墩顶顺桥向位移，mm(含基础产生位移)：12.845墩顶顺桥向位移控制组：1顺桥向墩顶位移允许值，mm：34.460墩顶横桥向位移，mm(含基础产生位移)：0.000墩顶横桥向位移控制组：0横桥向墩顶位移允许值，mm：19.548桥墩顺桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：570.471桥墩横桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：907.646桩基础验算结果：桩基础计算结果是否通过：True桩顶最大轴向力，kN(已经换算成主力)：3906.578桩顶最大轴向力荷载组合信息(换算成主力前的实际荷载组合信息)：4桩底最大轴向力，kN：5189.076单桩容许承载力，kN：5698.570最大桩长，m：16.000嵌岩深度，m(仅对柱桩)：0.000桩身钢筋面积，cm2：36.191桩身钢筋直径，mm：16.000桩身配筋长度，m：12.000桩身钢筋根数(对矩形桩为纵向两对边的主筋总根数)：18矩形桩桩身钢筋根数(仅对矩形桩，为横向两对边的主筋总根数)：0控制荷载的序号：2控制荷载的组合信息：主力+特殊荷载群桩验算容许应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：2220.330群桩验算最大应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：579.190群桩验算是否通过(仅对规则布置的摩擦桩)：True沉降，mm(仅对规则布置的摩擦桩)：0.000(4)27号永久墩检算：桥墩验算结果：桥墩墩身验算结果是否通过：True墩身截面混凝土最大应力，MPa：2.914墩身截面混凝土最小应力(负值为拉应力)，MPa：0.000墩身截面容许压应力，MPa：10.000墩身截面容许弯曲拉应力，MPa：0.550墩身截面压应力控制组：1墩身截面偏心系数e/s最大值：0.433墩身截面偏心系数允许值：0.700墩身截面偏心控制组：1墩身整体稳定系数最小值：51.769墩身整体稳定系数允许值：1.600墩身整体纵向稳定控制组：0墩顶顺桥向位移，mm(含基础产生位移)：12.877墩顶顺桥向位移控制组：1顺桥向墩顶位移允许值，mm：34.460墩顶横桥向位移，mm(含基础产生位移)：0.000墩顶横桥向位移控制组：0横桥向墩顶位移允许值，mm：19.548桥墩顺桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：532.891桥墩横桥向刚度，kN/cm(含基础刚度)：847.041桩基础验算结果：桩基础计算结果是否通过：True桩顶最大轴向力，kN(已经换算成主力)：3867.164桩顶最大轴向力荷载组合信息(换算成主力前的实际荷载组合信息)：1桩底最大轴向力，kN：4000.655单桩容许承载力，kN：4385.018最大桩长，m：18.000嵌岩深度，m(仅对柱桩)：0.000桩身钢筋面积，cm2：36.191桩身钢筋直径，mm：16.000桩身配筋长度，m：12.000桩身钢筋根数(对矩形桩为纵向两对边的主筋总根数)：18矩形桩桩身钢筋根数(仅对矩形桩，为横向两对边的主筋总根数)：0控制荷载的序号：1控制荷载的组合信息：主力群桩验算容许应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：1844.020群桩验算最大应力，kPa(仅对规则布置的摩擦桩)：527.970群桩验算是否通过(仅对规则布置的摩擦桩)：True沉降，mm(仅对规则布置的摩擦桩)：0.0005.2.6主要结论根据对顶推过程导梁、顶推梁体、永久墩及临时墩的计算结果，最终结论如下：1)、顶推过程中钢导梁最大拉应力为136.5MPa，最大压应力136.7MPa，混凝土最小压应力为9.7MPa，最大压应力为17.4MPa，均满足要求。2)、临时墩墩身钢管立柱结构、立柱之间联系构件设计均满足要求。3)、1号临时墩扩大基础基底应力为：N/A±M/W＝228kPa/173kPa，要求基底承载力不小于300kPa；施工时应根据实测基底承载力情况，进行地基处理或增大基础面积以满足设计要求；e＝0.18m＜ρ＝W/A＝1.33m，满足要求；4)、2号临时墩扩大基础基底应力为：N/A±M/W＝182kPa/130kPa，要求基底承载力不小于300kPa；施工时应根据实测基底承载力情况，进行地基处理或增大基础面积以满足设计要求；e＝0.22m＜ρ＝W/A＝1.33m，满足要求；5)、24～27号顶推用永久墩墩身及桩基检算满足要求；6)、施工过程要加强应力及线形监控。5.348m大跨度铁路简支箱梁高墩曲线顶推监控量测技术5.3.1梁体顶推过程的监控量测本桥顶推位于1200米半径的圆曲线上，因此在施工顶推过程中梁体在水平面内会随时产生横向偏移，如不及时纠偏会产生较大的误差积累，发生梁体倾覆。通过合理设计多点水平横向位移纠偏装置和测量监控技术，实现铁路曲线箱梁上顶推多点同步横向水平位移纠偏，使箱梁在曲线顶推过程中，梁体中线的横向位移偏差必须在设计要求范围之内沿着线路方向推进，即梁体横向水平位移偏差始终处于受控状态，顶推过程中梁体移动姿态正确，偏差数值控制在合理范围内。5.3.2梁体横向位移监控量测：箱梁顶推时设置1台全站仪架设在桥梁外侧100米GPS控制点上，在梁端和梁尾顶面中线位置分别设置1个棱镜，用于观测梁体的横向偏差数值。由于本桥处于曲线段，这就使得梁体在顶推时会沿着曲线的切线方向前进，梁体的实际运行轨道会一直偏向设计中线的外侧。在桥梁顶推过程中，测量人员必须全程采用全站仪跟踪观测棱镜，箱梁每顶推前进0.5～1.5米，根据梁端顶面测设的梁体中线坐标和设计线路中线坐标进行比较，推断出顶推梁体的横向位移偏差(梁尾顶面观测值作为校核)。当梁体中心线横向位移超限时，及时利用侧向限位千斤顶进行纠偏调整，将梁体调整回正确的设计位置。横向位移值计算采用公式：Z＝√((x1-x0)2+(y1-y0)2)进行计算。根据设计要求，本桥梁体横向位移值最大不超过40mm。表1为梁体顶推过程中实际测量的横向偏差数据。箱梁顶推测量控制点(梁体横向位移)测设数据表(表1)箱梁顶推测量控制点(梁体横向位移)测设数据表(表1)箱梁顶推测量控制点(梁体横向位移)测设数据(表1)5.3.3导梁与箱梁结合部位变形监控测量：采用水准仪法对导梁与箱梁结合部位的变形进行监测，测点设在导梁端钢梁横断面上，横向共2个测点，分别在顶推前及顶推中进行实测，并与设计提供的变形量进行对比。表2导梁与箱梁结合部位监控测量数据5.3.4临近高速铁路桥墩位移监控量测采用水准仪和全站仪对临近高铁的26号墩和27号墩进行测量观测，确保在顶推过程中桥梁的纵向位移变形和竖直变形数值在设计要求范围内，完全不会影响高速铁路的安全运营。表3与表4分别是26号与27号墩监控测量数据。表326号墩测量监控点测设数据表427号墩测量监控点测设数据5.3.5监控量测结论(1)梁体顶推横向位移监控量测共观测数据50组，箱梁每顶推前进0.5～1.5米停止观测一次，根据观测数据进行横向位移纠偏调整。观测数据最大值为34mm，顶推距离为1.335m。(2)导梁与箱梁结合部位的变形监控量测共观测数据32组，观测数据最大值为7mm，总变形量为32mm(去除高程误差后)，最大值发生在导梁前端跃过27号墩中线3米左右。(3)临近武广高速铁路客运专线的26号与27号墩在顶推过程中的纵横向位移及竖直位移监控量测共观测数据33组，其中，横向水平位移最大变形2mm，纵向水平位移最大变形5mm，竖直位移最大变形(沉降值)1mm。(4)通过实际的监控量测可得出结论：梁体的横向位移偏差，导梁与箱梁结合部位的变形量以及临近武广高铁的两个桥墩的变形对运营的影响均控制在合理的安全范围之内，与仿真计算基本相符，完全满足设计要求。当前第1页1 2 3