铁路客专钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推架设关键技术与创新点

京沈客专钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推架设技术研究

中铁二十二局集团第四工程有限公司

二○一六年八月

诚信创新永恒

精品人品同在

中铁二十二局集团第四工程有限公司京沈客专钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推架设技术研究六、关键技术与创新点四、研究方法及技术路线三、主要研究内容二、国内外研究现状一、项目研究背景主要内容五、工程概况八、推广应用前景七、经济社会效益分析一、项目研究背景中铁二十二局集团第四工程有限公司

顶推法从诞生至今不过半个世纪有余，采用顶推法进行钢箱拱桥梁施工是未来城市桥梁建设的优选方案之一。一方面，城市景观的需求要求建造更多的造型优美的拱桥，其中钢箱拱桥非常具有优势；另一方面，城市跨越公铁路桥梁建设大多要求不影响环境、不阻断交通，且对场地限制较多，使得唯有采用顶推法才能不影响既有交通及周边环境的前提下完成施工。因此，有必要对钢箱拱桥的整体顶推施工进行研究，掌握其顶推过程中的结构受力特性、发现并解决实施顶推施工遇到的问题，为此类工程提供指导。二、国内外研究现状中铁二十二局集团第四工程有限公司在梁拱组合体系与顶推施工技术相结合的研究方面，现有文献与工程实际多是将拱肋与主梁分离施工，或是对拱肋进行顶推。其中先顶推主梁而后进行拱肋施工是常见的思路。采用钢箱拱全桥整体顶推技术的案例与研究数量极少，可参考成果不多。三、主要研究内容中铁二十二局集团第四工程有限公司本研究项目以京沈客专辽宁段TJ-13标44.5m钢箱拱顶推施工为依托，在对国内外穿越类似桥梁顶推工程相关资料调研分析的基础上，采用理论分析、现场试验、工程应用及综合分析等手段，对钢箱拱顶推施工技术开展系统研究，其主要研究内容如下：1顶推装置施工关键技术研究顶推装置设置是保证桥梁顶推施工安全质量的关键。导梁、限位、纠偏、临时锁定等装置的合理设置既能保证钢箱拱的准确就位，又能保证跨既有铁路线路顶推施工时的安全。因此，根据顶推施工控制需要，合理设置导梁、限位、纠偏、临时锁定等装置，才能确保拼装完成的钢箱拱安全顶推到达设计位置并落梁就位，满足设计及规范要求的质量标准。三、主要研究内容中铁二十二局集团第四工程有限公司2顶推施工技术研究熟练掌握顶推施工技术，顶推采用连续千斤顶，试顶推施工时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，做好三项重要数据的测试工作：第一、每分钟前进速度；第二、控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次前进距离的数据，以供顶推初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试顶过程中，检查桥体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹；第三、记录梁体启动时顶力的大小，从而计算四氟板与不锈钢板之间的摩擦系数。通过试顶推施工所得相关参数和数据，指导后续正式顶推施工。顶推施工时，先安装临时墩，在临跨临时墩上拼装钢箱拱桥。在本跨临时墩上安装连续顶推千斤顶，将后锚装置安装在梁的尾端，在千斤顶和后锚装置之间安装牵引钢绞线束，千斤顶牵引钢梁向前移动，顶推到位后进行起落梁，最终完成桥梁的成形状态。四、研究方法与技术路线中铁二十二局集团第四工程有限公司根据项目的研究内容、构成特征以及依托工程的特点；按照理论计算、现场试顶及工程应用紧密结合、循序渐进的总体研究思路；本着科学性、实用性、先进性、扩延性及可持续性的原则；在具体研究过程中充分借鉴国内外已取得的成果经验，以工程施工过程跟踪、分析研究为基础；坚持理论分析和现场试验调整相结合开展技术研究工作；分阶段、按步骤完成研究任务，并经工程应用的检验与完善后，最终完成研究任务，取得预期的研究目标。项目研究总体技术路线如下图所示：四、研究方法与技术路线中铁二十二局集团第四工程有限公司国内调研文献检索现场调查，结合依托工程确定研究方向分析工程任务，确定研究项目试顶推施工过程现场跟踪、测试，总结与分析理论分析与现场试验调整形成阶段研究成果，在后续工程推广应用与评价现场调查钢箱拱成桥情况数据统计完善并深化研究成果，工程应用分析制定研究计划和实施大纲，明确任务及分工顶推施工的研究顶推同步控制完成最终研究报告阶段总结五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司

新建北京至沈阳铁路客运专线工程为设计时速350km/h高速铁路，蒲河特大桥在293#墩与294#墩之间采用1-44.5m钢箱拱跨越于虎双线铁路，纵坡27.5‰。钢箱拱与既有于虎铁路交叉里程为DK685+984，交角56°37′。梁底与于虎铁路线轨面高差8.601m，钢箱拱主梁下有两根接触网立柱，距梁底高差分别为0.72m和0.44m。所以桥下净空较低，若按照原设计1-44.5m简支拱高位现浇、落梁就位方案，施工周期长、安全风险极大，故经我公司京沈项目部积极与铁路总公司、建设及设计单位沟通协商，最终经综合研究后决定采用对铁路影响较小、施工周期短、外形结构美观的钢箱拱结构顶推法施工方案。

五、工程概况中铁二十二局京集团第四工程有限公司蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱与既有铁路线路交叉现场照片五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司

钢箱拱梁体结构形式：梁部全长46.75m，采用单箱多室结构，对应拱肋位置设置两个外侧箱室，两个外侧箱室之间设置5个中间箱室，箱梁截面高1600mm。外侧箱室内宽2000mm，顶、底板厚20mm，腹板除节点部位板厚为24mm外，其余为20mm；中间箱室宽2480mm-2730mm，顶板、腹板板厚16mm，底板板厚20mm。沿桥纵向对应吊杆位置和在吊杆之间设置一道隔板，隔板板厚16mm和12mm。桥面顶板采用16mm厚的钢板，横向布置多道U型加劲肋及肋板；底板板厚20mm，横向布置多道肋板。桥面顶板宽17140mm，与导梁连接端加宽至17520mm，桥面底板宽17520mm。五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司桥梁结构断面图五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司桥梁结构图五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司

拱肋结构形式：本桥计算跨度为44.5m，拱肋采用二次抛物线线形，立面矢高7.417m，矢跨比1:6，拱轴线方程为：

y=4*7.417(44.5-x)x/44.5(m)。拱肋采用箱形带肋截面，横向两片拱肋之间不设横撑，中间拱肋为高1000mm，宽2000mm的等截面；连接拱脚部分的拱肋截面从高1000mm，逐渐变化为高1500mm，横向宽2000mm。拱肋截面板厚均为20mm；拱肋横向中心距15m。五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司

吊杆结构形式：吊杆采用刚性吊杆，沿桥纵向间距5m，全桥共布置7对吊杆。吊杆采用工字型截面，1号、1'号、2号、2'号吊杆截面高2040mm，上、下翼缘板宽400mm，腹板板厚16mm，翼缘板板厚20mm。3号、3'号、4号吊杆截面高2040mm～1540mm，上、下翼缘板宽400mm，腹板板厚16mm，翼缘板板厚20mm，吊杆腹板上设过风孔。

将梁体、拱肋及吊杆在现场拼装完成后，采用连续千斤顶牵引梁体跨越既有铁路线，然后落梁至293#、294#墩上成桥。

该钢箱拱于2015年8月15日开始现场拼装，2015年10月20日完成顶推落梁，共历时65天。五、工程概况中铁二十二局集团第四工程有限公司顶推主要技术参数顶推重量：840t顶推速度：6~10m/h顶推距离：76.25m；顶推动力储备系数：启动时：4.76（两台200t千斤顶同时作用，摩阻系数按0.1考虑）正常顶推时：9.52（两台200t千斤顶同时作用，摩阻系数按0.05考虑）顶推牵引索安全系数：5.1（采用2束9-φj15.2钢绞线）顶推就位轴向误差：±10mm四氟乙烯滑块厚度3cm，抗压强度不小于30MPa滑道安装精度：顶面相对高差不大于3mm五、工程概况中铁二十二局京集团第四工程有限公司蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱模型图五、工程概况中铁二十二局京集团第四工程有限公司蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱顶推步骤图五、工程概况中铁二十二局京集团第四工程有限公司蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱顶推前照片五、工程概况中铁二十二局京集团第四工程有限公司蒲河特大桥1-44.5m钢箱拱顶推就位后照片五、工程韵概况中铁二蹲十二局毯京集团旁第四工茫程有限晚公司蒲河特大扯桥1-44屑.5m钢箱拱铅落梁就腔位成桥具后照片关键技罗术1、顶推装绑置施工技难术2、顶推腹施工技妨术六、关昼键技术蔽与创新票点中铁二上十二局善集团第坟四工程乎有限公增司中铁二十卖二局集团狐第四工程犬有限公司工艺流程临时墩施工顶推线标高测量滑道梁安装钢箱拱拼装纠偏导梁安装导梁反顶试验限位装置安装监测施工准备顶推及纠偏装置安装试顶推正式顶推拆除导梁起梁、拆除滑道梁支座安装落梁就位六、关键感技术与创炎新点顶推施工饰过程中，筝为减小结虾构受力，婚设置了L1～L6临时墩，裙临时墩采孕用钢管柱该焊接而成淘，立柱直俯径600毕mm，壁厚10m泽m，联结英系采用且直径299m警m，壁厚8的钢管厕。L1～L5临时墩位无于294抄#至297晚#桥墩之缓间，L6临时墩位叨于294#桥墩靠暮近铁路困线路侧裙。临时墩湖安装时喇采用整愈体吊装则就位，卧临时墩战在工厂毅内拼装能成一个状整体运列至现场块，采用50吨汽车揪吊整体嗽吊装就按位，利沟用预埋五螺栓的匆上的螺律母将临敌时墩钢焦管柱调临整至设臂计高程为，用预桑埋螺栓以的螺母精上下将嗽临时墩破下钢板券锁定后载，用无板收缩的拿支座锚仁固砂浆横将钢管绍柱底部必与临时呆墩承台薄之间的产缝隙浇笼筑密实态。中铁二兴十二局铺集团第牺四工程膜有限公谈司1、临时基墩六、关天键技术建与创新薯点中铁二倦十二局袄集团第崖四工程纳有限公竞司六、关键赖技术与创触新点顶推用榨拉锚齿座块设置怎在钢箱舱拱尾端拐，用螺乘栓与梁猎底进行仪连接。巡寿拉锚齿天块用于堵安装后蚂拉锚器玻，该拱赖设置两次个后锚费齿块。拼由于顶尖推千斤希顶设置寺在294挺#墩小里眠程方向魔的临时逼墩上，辣在进行烟顶推时嚼可以一列次到位猎，不需意要再进展行后锚聋点的更陆换。中铁二血十二局凶集团第作四工程窜有限公繁司2、顶推用潮拉锚齿块六、关辫键技术稿与创新德点中铁二十仇二局集团妈第四工程突有限公司六、关键炭技术与创昆新点滑道由爸墩顶滑役道梁和2mm厚不锈愿钢板组椅成。单健个滑道绿梁上部谢设四氟绍乙烯滑沫块，在同不锈钢珠钢板和列四氟乙碗烯滑块趴间涂抹体硅脂油伏。为保东证梁体学滑道之远间不被汇污染，疗滑块顶若用塑料跪薄膜覆帽盖严密坊。为保超证箱梁波纵向之韵间梁底孟的衔接照，以及毁顶推过嫌程中四税氟乙烯腾滑块能梳够顺利笛塞入，鞋滑道钢雾板纵向享两侧做座成圆弧蝇斜面。蛙本拱滑奔道横向丽布置与袭边主纵疲梁腹板画中心相虑对应，戏横向布却置4道滑道毯梁。中铁二十弯二局集团腾第四工程俭有限公司3、滑道六、关键母技术与创添新点中铁二十竞二局集团弟第四工程钱有限公司六、关键贴技术与创阳新点钢导梁宣长30m，其中导俘梁根部3m段与边粗主纵梁扩一起加宋工，顶已推就位挺后割除爪。其余27m导梁共分壁三节，长些度分别为8m、8m、11m，采用钢此板焊接分漫块制作，纯然后平联锈组合。现桥场进行拼刚装。导梁前喂端0.6王m范围作50cm错台，忧以便导缠梁前端美到达前眠支撑点居时通过小千斤顶速等设备搬顶升导坑梁前端阔使导梁葵顺利到汽达墩顶划滑道。中铁二十爱二局集团津第四工程峰有限公司4、导梁六、关快键技术亿与创新遣点中铁二十姜二局集团哑第四工程议有限公司六、关表键技术栽与创新姻点中铁二两十二局旦集团第冒四工程甜有限公阅司六、关键葬技术与创炸新点在293#、295#桥墩，犯以及各允个临时激支墩的同两侧对做称安装悼导向限选位装置,限制梁体婆移动过程涌中的横向吐位移。导扭向限位装授置采用滚男轮式结构圾，因顶推壳必然存在悠不平衡受殊力，故梁球体成蛇形款前进，此增时限位空旅隙在2cm以内。中铁二终十二局进集团第挽四工程谁有限公聋司5、顶推定导向限短位装置六、关传键技术颠与创新超点中铁二十箩二局集团婆第四工程遍有限公司六、关紫键技术毅与创新意点中铁二险十二局语集团第趣四工程潮有限公鸭司永久墩毫顶导向跪装置六、关键钳技术与创弹新点中铁二十碎二局集团投第四工程杏有限公司临时墩顶五导向装置六、关拥键技术肚与创新炸点在293尸#、294思#桥墩，以锅及各个临箭时支墩的里两侧对称堆安装纠偏假装置，因赛顶推必然后存在不平衫衡受力，值故梁体成药蛇形前进引，在纠偏窝装置处安幸装横向纠颤偏千斤顶坏，方便及斯时纠偏。中铁二十赠二局集团烫第四工程丈有限公司6、纠偏应装置六、关镰键技术晃与创新婆点在293携#、294#桥墩，L1至L5#临时支疾墩的两碍侧对称新临时锁殖定装置,在钢梁顶丹推间隙时览间利用临舒时锁定装间置将钢梁古临时锁定睁，防止钢偶梁在顶推昼间隙时间对发生移动教。顶推重职量：840t，顶推哀轨迹线8‰上坡，级下滑分力F1=8番40*8视/100栏0=6.将72t,滑块与钢形结构间的捞最小静摩锅擦系数μ=0.0谱3,最小静糕摩擦力F2=粮840决*0.钓03=桑25.临2t,甲F2>役F1，首先四静力作捉用下不杨会下滑船，其二匠作为安离全储备浑，在停聋止顶推屠时，可双在临时狐锁定装榨置与钢辣梁间用惧钢木楔允块塞紧精。中铁二舍十二局胜集团第鼠四工程漏有限公五司7、临时锁摄定装置六、关晓键技术穴与创新亡点中铁二十贪二局集团封第四工程锻有限公司7、临时锁星定装置六、关饮键技术确与创新震点牵引钢谱绞线束蛙通过箱缓梁后端敌的后锚厦装置进幼行锚固务，共两情束，每匆束采用9根钢绞崖线，每抽根100米，钢绞格线穿放时爸应逐根进遗行，要防包止钢绞线哥出现打结召缠绕的现科象发生。每束钢绞初线安装穿箱放完毕后消，每2m用钢筋折雹直径为10c示m的螺旋环顶将钢绞线叮进行束扎裙，防止在留钢绞线下防垂和意外台断裂时对淹周围的伤次害。钢绞线安逮装完成后叉，在后锚夫点处单根绕预紧，预既紧力F=18件60*1您40*0层.7*0侦.1=1软.82t，预紧后住使钢绞线扰在横移梁迁时受力均封匀，达到激同步顶推悬，并检验荐钢绞线与劝千斤顶锚独具之间是拘否夹紧。中铁二遗十二局勤集团第鞭四工程叙有限公务司8、牵引钢葡绞线六、关面键技术河与创新补点中铁二养十二局猴集团第坡四工程女有限公茄司六、关样键技术扁与创新摘点本工程托选用200t连续顶推塞系统，全娃套系统包堤括：2台200辩t连续顶过推千斤饼顶、1台顶推泵稀站、1台主控凉台电脑及联接系浙统的高压康油管。牵架引反力座熔设置在294#小里程方糖向的临时川墩上，根坏据顶推施械工步骤布朝设千斤顶啄。为单点社顶推。顶隔推泵站、惠主控台也竹设置在294龟#小里程粗方向的态临时墩月处。同步顶五推的实师现：顶推千蔬斤顶内俊安装拉草线式的仍同步位叨移传感乞器和电鬼磁阀，寨在顶推康过程中再，传感沃器将将警测得的娘位移数默据传到眉装有同早步控制申程序的大电脑上旋，当两察个千斤池顶不同版步差值嗓达到5mm时，启躬动电磁旺阀进行巩位移调仅整。中铁二十央二局集团代第四工程萄有限公司9、顶推动痒力设计及榜同步控制六、关送键技术肝与创新止点中铁二十倦二局集团表第四工程胳有限公司六、关蝴键技术宁与创新割点打开主控灭台及泵站殊电源，启畅动泵站，肚用主控台巾控制2台千斤秃顶同时钞施力试码顶。试蓬顶距离0.5m。试顶时，望记录试顶牛时间和速眯度，根据晒实测结果哥与计算结吼果比对进便行调整速记度，做好节三项重要柜数据的测习试工作：⑴每分钟前写进速度，鸽应将顶推绸速度控制圆在设计要锐求内；⑵采取“点胀动”方式谢操作控制园，测量每作点动一次印前进距离申的数据，咳以供顶推圣初步到位剧后，进行淘精确定位希提供操作滋依据，防归止超顶。⑶记录梁体罗启动时顶扔力的大小桨，计算滑演板与不锈湿钢板之间惨的摩擦系宗数。中铁二扶十二局暴集团第直四工程机有限公遥司10、试顶推六、关键哄技术与创娃新点钢箱拱采路用2台200堵t千斤顶同婶步进行顶润推，采用际Φ15.恰2mm钢绞线锚套固于梁后造端的后锚凉装置上，撤拖拉梁体设前进至设崇计位置。顶推前，住应对各种颗机构及设番施进行详疲细检查，崇确保可靠搜。顶推人嘱员配备三：顶推喂系统主亩控站、甲各千斤舌顶均设蛮专人操脚作与控毁制,每个滑侄道两侧典配两名笛填塞倒悉用滑板呼的工人,所有顶筒推作业颤由总指浊挥统一赠发布命胀令,人员间主联系用盘无线对墙讲机。每次顶推禽前,每节段鹿先推出闹约5cm后即停止,千斤顶扰回油；食再拉、凳松2～3次,以松动划各滑动挪面并检坐查各部瓜位设施判是否正盲常工作榜。在确公认设备族、人员棋正常工仓作后,由总指挥桥发令开始辨正式推进伟。中铁二十有二局集团腊第四工程脊有限公司11、顶推乔前准备类工作六、关吼键技术向与创新作点⑴首先选择孟手动模式胜。主控台谨操作人员命按下“前沟顶进”按呜钮，油泵河操作人员击调整溢流华阀的工作筹限压，在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100阳%最大经津验牵引棉力状态主下，检摩查各受恭力结构兔变形情死况，如灶有异常证立即报宪告。⑵检查油馆泵，顶兽推千斤夕顶，前惹后夹持梢器，前损后监控炒器，压意力表，蛇钢绞线予是否异察常。⑶手动操作笋顶推系统笛牵引混凝女土箱梁滑萄移启动后而，转换至冬自动运行邀模式，进蹲行钢箱拱的自动连金续顶推。⑷自动顶推岩过程中，仿应注意记恢录提升过扒程中的油京压最大、谷最小值。育顶推过程延中必须保表证2台千斤晒顶同时帐作业。中铁二十分二局集团驻第四工程铸有限公司12、正式还顶推六、关驾键技术犹与创新录点⑸顶推过钟程中,各墩顶饼滑道顶叶面及导遣向架侧苹面需不球断地塞团填滑板,各滑板与渣滑道顶面润或导向架某侧面的接盾触面都须祸涂硅脂以呈减少摩阻绍力；墩顶耻滑道顶面歉绝对不能纪漏塞四氟售滑板或将驳滑板面塞休反,一旦发锣现钢梁冰发生偏兔移、墩蜓顶变位踢过大、仁顶力异勤常等,则应停替止顶推酒作业,直至问题尘解决方可便继续。⑹顶推间蛾隙时间替内，在爱纠偏装镇置与钢共梁之间现的木楔散块进行单箱梁锁诞定。⑺在最不利市工况的5米范围内雄要连续顶洒推。中铁二十浮二局集团辟第四工程使有限公司13、正式顶对推六、关在键技术泰与创新言点中铁二十屋二局集团吸第四工程甜有限公司六、关键腹技术与创巴新点顶推到位狭后进行起肝落梁，落见梁采用4台500敌t千斤顶。伙落梁高度293#墩为80mm，294慈#墩为102钥0mm。先落293#墩侧80m棒m，然后防落294#墩侧102安0mm。落梁爹时，必寨须始终卧保持梁解底与千肾斤顶、阴钢板垫正块密贴亚，落梁蔑完成后姑进行支买座锚固付，钢箱保拱完成剑就位。中铁二十织二局集团驾第四工程喊有限公司14、落梁六、关键挂技术与创增新点中铁二十四二局集团痛第四工程险有限公司六、关护键技术醉与创新博点1、提出了裕下空间严间重受限条卷件下大吨扫位铁路桥粪梁的架设静施工方案程。2、首次滴实现了狱高铁单载跨梁拱阴组合结嘴构的顶棍推设计垮与施工醉。3、设计了烛大吨位组蒜合梁顶推盈施工变截债面导梁，参实现了无