采用顶推法设计施工的两联不同跨的连续梁

1、采用顶推法设计施工的两联不同跨的连续梁 1.绪言 上越新干线后闲B，位于高崎车站之南约1公里，有连续梁跨线桥（长442米），跨越17号国道线、县道、市道等7条公路的上空。下部工程采用钻孔灌注桩施工。桩支承于深约20米的砂砾层。上部工程：由4跨连续梁（城南B大宫起点75K816M）同6跨连续梁（新后闲B大宫起点76K037M）组成。现用顶推法架设此连续梁，有关设计和施工要求分述于后：图1 上越新干线线路图 2.设计概要 两梁全为铁路复线用单室面设计，但城南B17号国道线梁高限制为3.10米，全长442米的中间的大宫方292米，圆曲线半径R3500米的曲线设计，在缓和曲线区间同轨道中心偏移，根据轨

2、道的变化修正顶板悬出的长度。 其基本的设计条件于下： 结构形式，用后张法单室箱型断面。 顶推时4跨与6跨的连续梁连接一起顶推。完成之后，再行分开。 顶推时，在跨径为55米的区间，设置临时支柱。 设计计算，顶推时与完成各自分别计算。根据完成时的自重的断面力，要以施工整体构造计算。 在曲线区间，腹板施工要设置曲线。 采用弗莱西奈施工方法，预应力钢丝使用12T15.2mm的。 顶推用钢筋要使用32mm(95/110,110/125)的。 每联作成34节段，最大节段梁之长为14.4米。 以上是设计概要，关于各设计项目概略论述于下： 21 临时设置钢筋 在顶推时把4跨同6跨连续梁联在一起梁高的变化以一联

3、梁高作为设计。支承条件，因桥台、墩基础与临时支柱的刚度有很大的不同。所以作为支承的桥墩、台按刚性支承，临时支柱按垂直弹性支承。并每隔5m计算出断面力。架设时的预加应力，全部给与纵向固紧钢筋，使用的钢筋有B种32mm的SBPR95/110的钢筋。 钢筋的配置，以两节段为1个单位。相邻的钢筋张拉端使其交互的出现。因此给与的应力，施工中的最后节段的前一节段梁使达到100%，最终节段使其导入的应力为50%。 当算出输入力时，要考虑摩擦损失、蠕变、干燥收缩。摩擦损失的有效系数可按下式计算出： =e-(+) 式中：角变化，钢筋的形状是直线时0 ：每米的摩擦系数0.03 又由钢筋产生蠕变，干燥收缩，在顶推完

4、成时，假定各自完成50%，蠕变系数用2.0×50%1.0 干燥收缩度用 15×10 ×50% 7.5×10 算出输入力。但是由于梁身自重而引起的断面力的交替，可不考虑由于这种应力而产生的蠕变影响。 22 连接钢索连接钢索，顶推完了后，到了终点时的问题是把梁分开，因为在4跨及6跨连续梁里给予加应力是钢索，钢丝要使用SW-PRTA及12T15.2mm的。当计算出输入力时，要考虑摩擦损失定位损失蠕变，干燥收缩，松驰。(4)由于架设钢筋的弹性收缩输入力损失等。 摩擦损失使用(1)式，对于(4)钢筋设置的中心位置同各断面的中心轴的位置大致是一致的，钢索采用的预加应

5、力要考虑轴向力本身。对于2混凝土的应力强度在输入钢索时，要考虑侧向压缩，但在设计荷重时，要严格的考虑侧向拉力，下面是制定的简略假定： 1.蠕变，干燥收缩，在钢索拉紧后全部产生。 2.钢筋的松驰作为完成。 3.全部钢筋，要按重心位置配合。 4.松驰损失，钢筋按3%，钢索按5%可用 5.钢索的松驰，拉紧后立即产生，对于蠕变在应力上要考虑。在以上静荷重（隔音墙、混凝土垫层、钢轨等）活荷重，钢筋预应力，钢索预应力各自的断面力。其合成应力，在输入预加应力时要满足=17MPa,=-1.5MPa的条件。 设计荷重要满足=13MPa,=0的设计条件。 设计条件 表1城南B新后闲Bv型 式4跨单箱预应力连续梁6

6、跨单箱预应力连续梁桥 长171.9米269.9米跨 径42.2+43.0+43.0+42.239.2+55+40×2+55+39.2梁 高3.1米3.6米桥 宽11.60米曲线半径3500（一部分在缓和曲线上）纵断坡度8/1000荷重列车荷重N-18 P-19冲击系数RC标准地震系数K=0.2(支座上场力K=0.1)干燥收缩=15×105蠕变系数Q-20松弛损失预应力钢绞线 5%预应力钢筋 3%SBPR95/110110/1250 SWPR12T15.2钢料钢材抗拉强度110/cm2 125kg/cm2 167kg/cm2屈服点95kg/cm2 110kg/cm2 142k

7、g/cm2混凝土标准强度400 kg/cm2纵向夹紧力导入时260kg/cm2顶推时压缩强度 170kg/cm2拉力 -15kg/cm2钢筋SD-35 23 梁的连接部分 4跨同6跨连续梁的连接部分,因为轴方向没有钢筋,所以在设计时，要使顶推施工中不产生拉力。使用钢筋时，要使用SBPR110/125标准中的32mm的钢筋82根。 这个断面产生的最大正负弯矩，分别为4285t.m及-4257t.m，对于断面的有效预应力轴向为5267t，弯矩为-114t.m，作为组合应力最小是130kPa。剪应力混凝土面的摩擦力作为抵抗力，摩擦系数使用0.5。对于这种摩擦抵抗力满足设计为2604t，对于最大剪应力

8、满足设计为840t。 在这里用82根钢筋，下缘配置40根，使用抗气候的无握裹力的钢筋。钢筋应力解除之后，保存起来，要利用它作为落梁的防止装置。 24 支座及制动器（挡块） 支座及制动器，每个支点共用2个，把支点3及支点8作为固定支承，平常及地震时的上升力，由支座负担。地震时的水平力，由制动器负担。 通过下式计算设计的荷重。 支座、水平荷重、桥轴方向（温度变化） 0.1×Rdl 上升力（地震时）0.21×Rd 墙块（制动器） 桥轴方向 0.2×Rd×1.3桥轴垂角方向 0.2×Rd 上部工程反力一鉴表 表-2-1 桥 基反力P1P2P3P4P5P

9、6P7P8P9P10P11死荷重反力Rd(t)7592073166020742667142333321871620213723333674活荷重反力Rd(t)274682594682274266736705520705736266共计(t)1033275522542755104098030992892214928923099940 支座、制动器设计荷重 表-2-2 桥基 荷 重P1.5.11（可动）P3.5（固定）(可动)Rd(t)76616602334Rd+Re(t)104022543070温度变化水平力(t)104225.43070上升力(t)76.676.6233.4地震时水平 力桥轴方

10、向99(P3)216(p8)211270 303直角方向76166 162207 233 3.施工概要 31 大梁制作场地 大梁制作场，有模板设备的大梁制作台，在进行钢筋的装配，内模板的装配，钢索的安装等准备场及一次进行的道路断面，所以制作场的前方必需有延长约90米的大梁制作设备。又关于制作场地的基础，要利用已有的刚性构架高架桥的柱子作为构造物。 31(1)大梁制作台（模板设备） 大梁制作台有能制作标准块段长14.4的大梁的模板设备。 模板作成固定式的，侧模和底模可以分离，能够各自操作脱模的结构。关于内模板、用模梁和钢索内部固定等关系组成的巴拉斯式构造。腹板下面底模板宽0.7米的部分，因为节段

11、梁顶推时成为滑动面。所以称为滑移座，同桥轴平行并排敷设H488×300×11×15，在其上敷设钢板所有支点处，使用底模的脱模操作。侧模板的装卸，采用滑移台的H形钢，同侧模板固定，以转动断开作为装卸。底模板同滑动座分离，通过千斤顶的操作能够使其上下。脱型时的节段梁，采用左右滑动架座使成为支承状态，通过顶推操作，使其滑从动架座上滑走，4跨及6跨连续梁，由于梁高不同，所以加上二级构造、通过拉技段滑上移座，使其可以变换梁的高度。滑板的摩擦系数为10%。 关于板模的定位，模板设备因为是在缓和曲线中，在R3500米的单曲线的延长线上考虑采用曲线偏移量等定位。模板按曲线构造制作

12、。 31(2)准备制造厂 准备制作厂是在大梁制作台的后方，是为了进行钢筋装配化，内模板部材的安装、物资储存或预应力钢索安装等作业的设备。 准备制作场是为了同制作台在相同的高处的设备，为了把物资吊下及吊上的起重设备，把大梁制作厂同准备制作场的物资连接，准备自行式单轨车设备，运输内模板材料。准备制作场同制作厂一样在高架桥柱之间设置0.5米的铁制调节楔，作为能下降的构造。 31(3)前方堆置场 关于国道17号线，都市计划道，旧国道17号线大梁架设横断面，同道路管理者协议的结果，大梁架设要一次完成顶推架设作为道路横断面，要求制作场有必要的长度。 道路横断的前方堆置场，是为了一次顶推的大梁，支持的新制作

13、顶推而来的同已有 大梁平整连接的设备。 32 顶推设备 31(1)顶推的装置 顶推装置在P10桥墩的顶部安置2台穿心千斤顶，约14M的间隔在大梁上下底板的芯模里设置锚杆是用钢筋连续千斤顶锚杆组成的。千斤顶是400T的行程为200mm。顶推中的荷重，假定各滑移支承摩擦系数为0.05算出各装置设备的能力。 顶推架设时的荷重 (1)上部工程的静荷重 WG5,330M3×2.5T/M313,300T (2)其他及导梁 200T 合计1330020013500T 顶推架设时最大水平力 因为顶推架设的方向是8的下坡。 H13500t×(0.050.008)567T 牵引钢筋的根数 钢筋

14、的牵引强度（拉力强度）Pa88.5t/根 0.7Pa62t H567t 钢筋的根数 n567+629.2根 故用10根。 <注>顶推时跨径的分配，为方便于计算，设计时大跨径的分配根据上图的式样假定跨径的分配。因此顶推时的梁长，作设计时要考虑全跨径的长度。 若把钢筋张拉端的插入力设为，考虑在各断面上的摩擦，每根钢筋： P 0.7Pa·A 0.7×110/mm2×789.3mm2×0.938×10 3 57.0t/根 33 滑移支承（图12） 滑移支承的主体，是高强度的RC构造，在支承的上面粘上不锈钢（厚1.5毫米）作为滑动面。又在桥轴

15、垂直方向，对于水平力的关系要安装阻止振动的配件。关于滑动支承的安置以1毫米的高度作为容许误差。因为4跨同6跨的连续梁梁高不同。所以从P5桥墩的终点方向及临时支柱里在四个基座上各自安上滑动支承是必要的。滑动支承与大梁之间插入滑动板，滑动板是粘结压合补强过的钢板及硬质橡胶互相重叠合并在一起的聚四氟乙烯反的大小是600毫米×600毫米×15毫米。滑板的尺寸是根据支承强度而定。滑板的容许压强度约为120公斤/厘米2。 滑板的插入方法，大梁顶推架设中，在桥墩及临时支承柱上的各滑移支承处所配置操作人员，采用人工插入滑板。与梁同时滑行的滑动板，从滑移支承的前方顶推出来。顶推出来的滑移板，

16、再从后方插入。滑移板必须不断的在滑动支承与大梁之间，所以要4个组成1组。使用1次之后的滑板，全部要用清洗剂清扫之后再次使用。但是由于反复使用滑板破坏，四氟板面上侵入尘埃等，因此滑动而摩擦系数增大，所以更换滑板是必要的。不锈钢板同聚四氟乙烯板的摩擦系数如（图13）那样。 34 滑动支承的顶替（图14） 因为4跨连续梁与6跨连续梁的梁高相差0.5米，所以有必要进行滑动支承的顶替。 35 导梁（图15） 在梁的先端，为了顶推架设进行时发生的应力状态有利，安装了相当跨径（梁跨长度）的60%的导梁（30米）。导梁的主要结构是由3.1米1.0米的变断面所组成导梁本体分为4段。 导梁的安装用65根预应力钢筋

17、埋进梁的腹板上导入锚固预应力。使与大梁本体成为一体。预应力钢筋的输入力约3,900吨。外力产生的弯矩由预应力钢筋负担，对于剪力由导梁本体及安装部分的摩擦力负担。并且在导梁的先端设置两台50吨的油压千斤顶，导梁的拆卸，在构造物推完在P1的起点方向约8米的位置之后，不能一次拆卸。这是因为P1同既设的构造物之间事先要组成支架，要同顶推架设并行的进行导梁的拆卸。（图15） 36 临时支柱 4跨连续梁及6跨连续梁的计算跨长度是4043米，但P6P7及P9P10间，因为横穿都市计划道及旧国道17号，计算跨径用55米，在这两跨的桥墩10米处，设置临时支柱，是计划减轻架设时断面力。 临时支柱的构造，在现场打设

18、4根（1.3米）的桩作为全部支承基础。柱的部分，考虑拆除可用混凝土块垫砌用预应力钢筋与承台拉紧固定。 37 支座及挡块 支座本体的形式，用BP类型，结构由底板，上支座及下支座组成。底板在大梁制作时埋设在支承的位置上，上支座及下支座在各桥墩的顶部事先设置。底板同上支座，传递剪力的结构是采用突起的圆筒形的方法。其次底板同上支座采用4根固定螺栓锚固组成整体。 37(1) 支座的安装 支座的安装首先把底板安到大梁里面，安放的位置在桥墩计算跨径的其他位置上，由于钢筋张拉干燥收缩等决定时要考虑大梁的伸缩量，4跨同6跨连续梁最大伸缩量分别为18毫米及29毫米。 上支座及下支座用钢板使连为整体，将所需的盒、顶

19、到桥墩顶部、临时堆放，顶推架设完成之后，进行支座的安置。 支座的安置：使埋在大梁里的底板的位置整体化，举起上支座及下支座，在底板的孔眼上把支座嵌入进行，使用固定螺栓调整锚紧。在调整后的支座下面及桥墩顶部，分开上支座与下支座，注入无收缩的砂浆固定支座。 37(2) 制动器的安装 制动器的构造由支柱部分同承受箱部分组成。所谓支柱及承受箱部分，是能分开的结构。承受箱是内外箱的双层结构，根据梁的伸缩量用钢板固定调整移动量。 顶推施工时，分开支柱部分及承受箱部分。承受箱部分，事先临时放置于桥墩顶部的预留堵块孔的位置上。装配制动器，大梁顶推接近完成时，在大梁底板下，把顶留在堵块孔的制动器从孔里用吊吊起来，顶推大梁，大梁顶推完成之后，把临时放在桥墩顶部的承受箱放到支柱上，作为整体。使整体制动器调整到所定位置后，灌入收缩的砂浆固定，用钢板固定的外箱及内箱在固定制动器的时候要分开。 3-7-(3) 正式支座的替换 支座的装置即使完成了，但大梁主体是在滑动支承的支持状态。 正式支座的更换，支座及制动器装置完了之后，支座底板的无收缩砂浆达到需要的强度之后，可以使滑动支承撤去。 38 预应力 上部工程的预应力混凝土构造是使用预应力钢筋同预应力钢绞线两种。顶板