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、杠工程屋概况中铁臣二十愧二局衡京集怕团第熊四工衰程有种限公消司蒲河脆特大执桥1-准44阴.5查m钢箱漏拱顶求推就铺位后禾照片五、绢工程勾概况中铁拿二十借二局郑京集浙团第帆四工庙程有规限公除司蒲河摩特大简桥1-包44描.5其m钢箱鞋拱落凶梁就片位成唐桥后姻照片关键戒技术1、顶等推装生置施萌工技殖术2、顶婶推施移工技沙术六、木关键酿技术守与创径新点中铁院二十克二局勿集团胸第四坟工程访有限降公司中铁规二十吩二局仅集团号第四窃工程缩慧有限站公司工艺立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、毫关键舍技术庄与创辽新点顶推途施工糊过程赛中，揉为减哥小结夺构受窃力，径设置欲了L1～L6临时初墩，其临时厕墩采坡用钢希管柱珠焊接缝而成才，立萌柱直鹊径60之0m循m，壁校厚10搏mm，联阔结系应采用凝直径29财9m添m，壁前厚8的钢枣管。L1～L5临时联墩位第于29祥4#至29辱7#桥墩多之间宪，L6临时掀墩位蛮于29喝4#桥墩绘靠近固铁路滴线路渗侧。临时戒墩安为装时砖采用漫整体缸吊装超就位叹，临圣时墩掘在工泼厂内姻拼装部成一美个整培体运尘至现戒场，惑采用50吨汽魄车吊揭整体店吊装屿就位授，利哲用预确埋螺书栓的疑上的盖螺母尾将临障时墩免钢管干柱调每整至假设计善高程民，用悄预埋登螺栓棍的螺条母上苗下将仔临时茎墩下游钢板够锁定膨后，座用无比收缩昆的支厦座锚繁固砂患浆将浊钢管摧柱底使部与裂临时宏墩承锡台之风间的艳缝隙肯浇筑埋密实而。中铁臭二十前二局哑集团个第四远工程倚有限右公司1、临的时墩六、匀关键粥技术千与创卷新点中铁匠二十枪二局房诚集团松第四板工程山有限肥公司六、草关键叮技术结与创习新点顶推锤用拉捷锚齿铲块设蚁置在推钢箱仪拱尾教端，预用螺林栓与熟梁底怪进行贼连接勇。拉熟锚齿秀块用欺于安繁装后泥拉锚塔器，忽该拱汪设置告两个司后锚鞭齿块矿。由售于顶迷推千泛斤顶臂设置补在29强4#墩小矛里程绕方向垂的临伴时墩恶上，业在进股行顶停推时灿可以被一次家到位方，不括需要期再进嚷行后昏锚点押的更漆换。中铁皱二十致二局级集团嫂第四故工程道有限咸公司2、顶苦推用裂拉锚燥齿块六、呢关键纯技术瓜与创希新点中铁或二十载二局堂集团已第四方工程匠有限肌公司六、搬关键叹技术疫与创慰新点滑道即由墩壁顶滑肆道梁划和2m强m厚不织锈钢粥板组陵成。购单个姐滑道期梁上老部设浸四氟佳乙烯她滑块餐，在虚不锈蔑钢钢哭板和怠四氟汇乙烯被滑块道间涂捆抹硅肾脂油季。为晃保证产梁体兄滑道即之间委不被酒污染忙，滑每块顶搅用塑久料薄锈膜覆哭盖严振密。敢为保荒证箱驳梁纵钩向之崖间梁晚底的捕衔接代，以脉及顶趟推过燥程中钉四氟童乙烯冲滑块快能够馋顺利感塞入直，滑室道钢柿板纵族向两普侧做祥成圆翅弧斜扒面。引本拱地滑道腐横向闹布置毙与边军主纵行梁腹饥板中斩心相属对应讨，横辉向布次置4道滑算道梁阴。中铁苍二十臣二局相集团泉第四垃工程逝有限轻公司3、滑假道六、早关键隐技术妇与创健新点中铁帮二十岩二局绿集团冒第四毕工程冲有限势公司六、办关键镇技术拉与创第新点钢导捎梁长30身m，其蚀中导筛梁根柱部3m段与迁边主纤纵梁傅一起仙加工卸，顶酒推就巧位后劳割除津。其井余27咳m导梁津共分赔三节语，长篇度分浆别为8m、8m、11践m，采挎用钢意板焊所接分留块制辛作，农然后霸平联屈组合衔。现佩场进顷行拼笔装。导梁小前端0.情6m范围奔作50羡cm错台钟，以禾便导秀梁前慎端到凑达前枝支撑担点时柏通过灰千斤麦顶等惧设备舍顶升航导梁恋前端怀使导苍梁顺拾利到麦达墩爬顶滑伟道。中铁践二十原二局议集团俭第四密工程钢有限腰公司4、导宽梁六、碰关键供技术若与创栋新点中铁踏二十兼二局醋集团漫第四晌工程孟有限毒公司六、权关键借技术洽与创弱新点中铁触二十寸二局悉集团仓第四绑工程黄有限滴公司六、孟关键窑技术良与创除新点在29伪3#、29纯5#桥墩剑，以到及各嫩个临请时支秀墩的底两侧眨对称渔安装胶导向评限位腥装置,限制载梁体病移动妙过程四中的抗横向毕位移绍。导鬼向限脱位装带置采谈用滚禽轮式泳结构抬，因垦顶推剂必然出存在旦不平菠衡受刊力，铺故梁闷体成申蛇形全前进削，此主时限拜位空槽隙在2c响m以内裹。中铁房诚二十被二局竞集团阳第四抓工程久有限底公司5、顶粗推导额向限秧位装坏置六、撤关键家技术须与创找新点中铁奏二十贺二局个集团慈第四衰工程悟有限诉公司六、快关键跌技术辆与创票新点中铁违二十宏二局愉集团条第四麦工程序有限折公司永久幼墩顶恢导向芽装置六、央关键疯技术贴与创侧新点中铁幅二十测二局得集团痕第四糕工程隔有限赚公司临时胃墩顶竟导向妻装置六、汁关键恳技术绘与创仿新点在29才3#、29涝4#桥墩杠，以滥及各惊个临瓜时支患墩的肚两侧蹈对称酸安装梅纠偏敬装置战，因偶顶推隆必然牲存在录不平爆衡受牛力，矿故梁动体成悲蛇形续前进蹈，在齿纠偏活装置枕处安今装横止向纠王偏千浮斤顶演，方狮便及蜘时纠催偏。中铁鹿二十呢二局烤集团战第四回工程榜有限包公司6、纠遵偏装好置六、亦关键姻技术另与创誉新点在29叹3#、29纽奉4#桥墩肥，L1至L5恒#临时堤支墩晨的两据侧对皱称临烦时锁乌定装灯置,在钢移梁顶卫推间闷隙时科间利败用临幻玉时锁洗定装给置将雹钢梁当临时负锁定基，防霸止钢杂梁在伪顶推测间隙竟时间絮发生元移动编。顶推串重量姑：84旗0t，顶洪推轨斑迹线8‰上瞎坡，释下滑咽分力F1谣=8僚40品*8匀/1汁00而0=屿6.悠72忆t,滑块糖与钢勺结构虹间的册最小彩静摩犬擦系远数μ=0核.0饭3,最小纸静摩征擦力F2牛=8届40菜*0强.0汗3=晋25膏.2巾t,蒜F2电>F笋1，首截先静喘力作强用下笔不会舟下滑碎，其死二作们为安等全储侵备，望在停代止顶是推时衔，可显在临洽时锁换定装货置与机钢梁裤间用城钢木末楔块楼塞紧咳。中铁凯二十佣二局轿集团衣第四勉工程屠有限歪公司7、临壤时锁腊定装课置六、镜关键健技术箩与创秀新点中铁顾二十哭二局登集团早第四暮工程常有限洁公司7、临乖时锁倾定装望置六、咽关键扇技术嗽与创狼新点牵引后钢绞菠线束阵通过亩箱梁上后端但的后馒锚装对置进蛋行锚哲固，痒共两轿束，淘每束警采用9根钢法绞线茄，每慎根10苹0米，附钢绞软线穿刷放时核应逐乞根进忽行，旺要防龟止钢贞绞线蝇出现邀打结杨缠绕验的现徐象发均生。每束苗钢绞繁线安犯装穿查放完刮毕后加，每2m用钢耐筋折辰直径持为10眼cm的螺芝旋环贴将钢鸣绞线毛进行威束扎知，防卧止在射钢绞盲线下势垂和织意外剥断裂钟时对衡周围像的伤燃害。钢绞拾线安另装完唤成后筋，在序后锚货点处百单根效预紧趋，预乏紧力F=鞭18冬60叼*1趣40掌*0户.7乌*0姓.1秀=1榜.8蜂2t，预身紧后挡使钢扒绞线帮在横妈移梁此时受禽力均沉匀，况达到月同步萍顶推餐，并翼检验蠢钢绞季线与桥千斤隆顶锚借具之肤间是嘉否夹摘紧。中铁容二十积二局蹈集团争第四隆工程蹲有限砌公司8、牵迅引钢琴绞线六、仰关键锁技术泊与创乌新点中铁池二十励二局雹集团绩第四亚工程训有限氧公司六、介关键祖技术贤与创却新点本工邀程选梁用20非0t连续锣顶推直系统槽，全未套系魄统包教括：2台20抚0t连续牌顶推残千斤英顶、1台顶虽推泵落站、1台主物控台电脑及联求接系阁统的妄高压铸油管音。牵窄引反牲力座用设置甚在29睁4#小里态程方擦向的疯临时斑墩上减，根唉据顶障推施涂工步制骤布奸设千回斤顶费。为吹单点场顶推赵。顶射推泵烟站、骑主控猴台也专设置全在29安4#小里呢程方损向的凉临时跟墩处团。同步民顶推洞的实歪现：顶推绘千斤拉顶内静安装腐拉线估式的衰同步枕位移慎传感垮器和惭电磁屿阀，韵在顶股推过沾程中篇，传侄感器泼将将销测得尖的位浆移数唉据传坡到装立有同洪步控垄制程授序的潮电脑质上，均当两醋个千椒斤顶谎不同下步差灶值达越到5m惩m时，拆启动爬电磁舰阀进猴行位捞移调艰整。中铁菠二十书二局待集团裙第四毯工程置有限稼公司9、顶饰推动坡力设鲜计及道同步掠控制六、辛关键邻技术凯与创积新点中铁的二十匹二局胡集团纺第四脸工程帜有限北公司六、缩慧关键呜技术过与创干新点打开最主控丸台及陵泵站泄电源胖，启折动泵姻站，杏用主增控台贪控制2台千粗斤顶兼同时倘施力格试顶回。试来顶距柄离0.醉5m。试顶番时，早记录搭试顶沈时间津和速较度，他根据拿实测贫结果摄与计形算结能果比守对进胡行调庆整速嗽度，命做好奖三项避重要杨数据后的测旺试工暗作：⑴每分珠钟前质进速味度，腾应将福顶推垂速度吃控制纲在设愿计要蜜求内醒；⑵采取性“点橡动”将方式贺操作鞋控制肿，测倚量每寺点动区一次夜前进陷距离响的数袭据，植以供按顶推甜初步凶到位暴后，裂进行就精确腊定位姓提供坚操作愉依据喂，防料止超侨顶。⑶记录盆梁体灭启动刮时顶卷力的庸大小班，计驻算滑吐板与井不锈盒钢板酬之间恨的摩是擦系模数。中铁间二十泛二局纠集团烈第四童工程那有限电公司10、试范顶推六、佳关键好技术识与创姿新点钢箱夹拱采厚用2台20寺0t千斤蛾顶同拦步进偶行顶露推，伯采用溜Φ15让.2惯mm钢绞倘线锚大固于原梁后恶端的滚后锚退装置叮上，芳拖拉贴梁体篮前进吉至设保计位菜置。顶推回前，潜应对助各种遵机构厉及设揉施进很行详学细检场查，膝确保绘可靠母。顶推衫人员蠢配备叮：顶风推系长统主危控站倘、各塞千斤困顶均但设专狡人操榨作与亏控制,每个流滑道衡两侧沸配两叮名填路塞倒塘用滑暖板的活工人,所有序顶推跨作业铜由总曲指挥掩统一宅发布更命令,人员钢间联痛系用华无线足对讲走机。每次尤顶推虑前,每节繁段先拜推出尚约5c胶m后即降停止,千斤悔顶回丢油；及再拉洪、松2～3次,以松昆动各接滑动现面并赞检查某各部怎位设谣施是刚否正支常工宇作。真在确捏认设复备、努人员具正常撞工作亭后,由总纳指挥涝发令搞开始牛正式如推进坟。中铁代二十纳二局束集团问第四妨工程枝有限疼公司11、顶殃推前裕准备替工作六、近关键张技术麦与创钓新点⑴首先莲选择岗手动袭模式类。主唱控台哈操作迁人员率按下险“前绸顶进启”按宇钮，侦油泵攀操作息人员皇调整蝴溢流谁阀的材工作赌限压休，在30创%、50启%、70桑%、80纠%、85骄%、90时%、95骡%、10桑0%最大毕经验特牵引腊力状篮态下祥，检首查各明受力仅结构侦变形仙情况绳，如纹有异继常立想即报磁告。⑵检查逮油泵业，顶斧推千犯斤顶纹，前嗓后夹六持器誉，前特后监昼控器篮，压烘力表葡，钢抢绞线锣是否芽异常速。⑶手动袍操作洒顶推汉系统举牵引掀混凝杂土箱判梁滑译移启沃动后款，转升换至张自动宗运行嫌模式重，进皆行钢箱窗拱的自配动连紫续顶传推。⑷自动逃顶推督过程但中，覆应注刻意记想录提刊升过设程中贡的油怨压最孕大、若最小扇值。古顶推等过程炉中必盗须保标证2台千阴斤顶模同时炎作业榜。中铁例二十敬二局富集团狼第四魔工程柳有限终公司12、正楚式顶槽推六、然关键叫技术土与创书新点⑸顶推壳过程选中,各墩章顶滑为道顶端面及停导向猪架侧巾面需什不断嚷地塞年填滑税板,各滑壤板与截滑道束顶面观或导椅向架章侧面穷的接扁触面具都须站涂硅菌脂以报减少或摩阻至力；咱墩顶爷滑道翁顶面社绝对软不能贺漏塞脊四氟盼滑板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