连续梁桥顶推施工案例讲解

主讲：曹梦强株洲市湘江四大桥顶推施工案例

株洲市湘江四大桥靠西岸主桥副孔为7×46m预应力混凝土连续梁，采用顶推法施工。横向为对称的双幅桥，单幅长度322m，每幅分15个节段预制顶推，第1段梁长11.30m，第2～14段梁长均为23m，第15段梁长11.26米。箱梁为单箱单室斜腹板箱形等截面，箱梁中心线高为2.80m。顶板宽度第一段由13.75m渐变为14.25m，其余梁段全宽均为13.75m，顶板厚度为0.28m，设有2%的单向横坡。底板宽度为6.25m，厚度为0.26m。腹板厚度为0.42m。箱梁为三向预应力体系。一、工程概况根据箱梁的设计情况及工期安排，先顶推施工右幅箱梁，然后施工左幅箱梁。利用10#～12#墩引桥位置作为预制施工场地。预制台座设在11#墩～12#墩位置，在12#～13#墩之间设置临时墩，作为顶推的过渡孔。在预制台座上逐段预制箱梁，第1段箱梁前端安装钢导梁，钢导梁与箱梁、以及梁段之间施加纵向预应力后，逐段推出，反复循环，单幅箱梁顶推到位后，按设计要求，拆除临时预应力索，张拉后期预应力索，并完成拆除临时滑道，安装支座等落梁工作。当右幅箱梁顶推到位后，将钢导梁从根部割除，整体提升，从箱梁梁面拖回到预制底模，与预制底模同时向左幅横移。再进行左幅箱梁顶推施工。二、总体施工方案三、单幅箱梁顶推施工工艺流程图1、预制场的整体布置箱梁预制台座紧靠在12#墩后面，长度为23.0m+0.3m＝23.3m。制梁台座纵向23.3m范围内设了临时1#、临时2#、临时3#三个滑道支承墩，并在12#与13#墩之间设置了临时4#墩，第1孔46m作为顶推过渡段。这样保证整个顶推过程箱梁及钢导梁抗倾覆的稳定性，并使箱梁梁段由小跨径逐步过渡到46m的标准的顶推跨径，控制梁尾端不因自重而产生较大的竖直转角，使梁段接头部位平顺，尽量减少施工误差产生的附加应力，使顶推滑动摩阻力小。2、预制平台构造预制平台是支撑预制模板，来满足箱梁符合设计标高，与底模及外侧模相对应，共分8个2.75m间距，9排钢管立柱，上放2I25工字钢横梁。四、箱梁预制场设置3、预制模板底模由9排×3台500kN齿轮千斤顶来支承、升降整个底模体系。底模纵梁由3组I50工字钢组成，对应腹板下的2组穿过滑道支承墩，在底板中心线设1组，纵梁上摆I25工字钢横梁，上再铺10mm厚钢板作底模板，整个底模体系有足够强度和刚度，满足每次梁段反复升降不变形，保证箱梁底板预制符合设计线型，不至于底板不平整，产生附加应力。底模预制标高为梁底设计标高+20mm，20mm即为滑板厚度。底模系统横向对应滑道部位1.0m宽范围内，纵梁（H45）、横梁（I25）顶面标高按+2mm严格控制。在横梁上铺10mm底模钢板时，用钢板、型钢等重物压实，再电焊牢固。只有箱梁底板平整，顶推时滑动摩阻力小，才能保证顶推能顺利进行。四、箱梁预制场设置外侧模由[20槽钢电焊成单片定型骨架，再安装成整体，上焊[10槽钢作纵枋，然后铺5mm厚的整体钢板，下设置转动铰，外侧支点500kN齿轮千斤顶来调整升降。模板刚度大，调整方便，精加工件少，基本都能在现场制作安装，保证模板整体性。底模及侧模表面贴1mm厚不锈钢板，以防止钢板生锈，影响箱梁外观质量。内模，由于箱梁内部构造比较复杂，有横隔墙，箱梁顶板、底板都有后期预应力齿板，不宜用整体滑动内模。两侧腹板用组合钢模、脚手钢管、对拉螺杆组成。顶板部分采用焊接脚手管架，升降螺旋顶托，上铺组合钢模。四、箱梁预制场设置4、滑道支承墩23.3m长的预制底模内共设临时1、临时2、临时3三个滑道支承墩六个支承孔，在预制箱梁时，也是整个底模板的一部分，要求与整个底模板平齐，但是在顶推前，底模下降脱离了梁底，这时23.0m梁段的重量完全由6个支承点来支承顶推出预制台座。墩顶设有滑道，为了平衡顶推时水平力，纵向与预制台座前12#墩用I25工字钢连成整体。四、箱梁预制场设置5、基础处理方案预制台座及滑道支承墩的基础，根据《公路桥涵施工技术规范》和施工图设计技术交底要求必须牢固可靠，有足够的承载能力，在预制、顶推施工全过程不能产生沉降。预制台座和滑道支承墩是两个受力体系，基础方案综合在一起考虑。临时1#墩利用引桥11#墩承台，临时2#墩和临时3#墩采用D150cm的钻孔灌注桩基础，不考虑水平推力，垂直荷载单桩按2000kN设计，桩长为10m。对应在腹板下的钢管立柱基础，利用11#墩和12#墩承台预留外伸钢筋及临时2#、临时3#墩桩基，浇钢筋混凝土地梁来支承。四、箱梁预制场设置在箱梁底板中心线的立柱、外侧模下立柱基础采用振动锤打入φ630钢管桩基础，要求单根桩承载力达400kN。预制台座从基础到模板，从下至上，层层垫实、焊牢，尽量减小空隙产生的压缩残余变形，对于这种刚性结构的预制台座，在浇筑第1段和第2段梁时，底模标高预留2～3mm高度，一般不进行预压。四、箱梁预制场设置6、临时4#墩设计临时4#墩作为过渡孔中临时墩，按顶推过程前期，预应力混凝土箱梁还没有达到13#墩上，钢导梁因刚度相对较小，假定不受力，这时临时墩受力最大的工况来设计，临时4#墩是控制箱梁不因自重下挠，使梁最尾端产生竖直转角的关键。临时4#墩纵向用刚性连接与12#墩联成整体，临时4#墩顶标高考虑弹性与非弹性压缩进行预留。预留值综合考虑为18mm。在顶推全过程，设立基础及滑道顶面标高观测点，检查标高变化情况，可以在滑板上加垫不同厚度的钢板来调整标高的沉降变化，为以后施工积累经验。四、箱梁预制场设置7、顶推施工主力墩将预制台座前顶推施力的主力墩设在12#墩前支架上。纵向用钢管桩连接来平衡水平力。横向安装两台水平千斤顶装置。安装水平千斤顶的钢箱梁，充分考虑受力以受扭（剪应力）为主，千斤顶反力架附近，用钢板及型钢电焊加强，保证安全。顶推前，将底模下降8cm左右，钢绞线拉索通过底模顶，拉锚器固定在箱梁尾部。四、箱梁预制场设置8、施工后台预制台座后面搭设施工后台，主要存放钢筋、模板、后拖预应力索、预应力张拉机具。临时4#墩到时13#墩之间用型钢搭设交通安全通道，保证顶推施工过程不中断公路交通，维护交通安全。整个预制台座及滑道支承墩设置，考虑了上游箱梁顶推到位后，将前端到位钢导梁整体割除，提升，并从梁顶拖回到预制底模上，与预制底模一起整体横移到下游幅，重复利用，能加快工期。四、箱梁预制场设置钢导梁采用变高度、实腹钢板顶推导梁，高度为3.28m，长度为34.5m，通过计算，钢导梁与箱梁刚度之比控制在1/9～1/4之间，总重约80t，根据国内及湖南多座桥梁顶推施工的实践，这种钢导梁是安全可靠的、适用的。1、两片主梁纵向由3节拼装成型，为加强两主梁之间联系，平面联系和横向联系采用型钢，保证钢导梁的整体性，满足受力要求。２、主梁与箱梁连接必须保证牢固可靠，采取以下措施：（1）将导梁根部延长的上下T字型钢板埋入箱梁内2.4m。（2）将箱梁内横向T字板范围内纵向预应力索固定端焊接在T字板内，利用纵向预应力形成隐形锚固。五、钢导梁（3）箱梁锚固导梁的腹板内加宽部分的竖向钢筋，现场下料制作安装，纵、横构造钢筋只要与导梁部分相碰，均采用电焊连接。（4）锚固导梁的纵向精轧螺纹钢筋布置间距满足张拉千斤顶最小尺寸，确保张拉质量。固定端错位锚固，精轧螺纹钢筋涂上黄油，套上内径为38mm的塑料管道（不含氯元素）。（5）箱梁锚固导梁的部分异形段，构造相当复杂，施工中高度重视，确保混凝土浇筑密实。（6）待锚固预应力张拉完成以后，再在导梁根部附近加焊水平和竖向加劲板。3、一定避免顶推过程施工荷载堆积在钢导梁上及第1、2段梁上。做好迎接钢导梁上桥墩滑道，将下挠的导梁前端鼻梁，用千斤顶顶升上滑道，决不允许导梁前端撞击桥墩的现象出现。五、钢导梁1、普通钢筋底板、顶板和腹板在钢筋加工场制作好单个构件，再用吊机吊入模内，绑扎安装。2、箱梁混凝土一次浇注成型，先浇筑底板，再浇筑腹板，最后浇筑顶板部分。梁端位置混凝土、梁内齿板位置混凝土、梁段施工缝位置混凝土、滑道对应的承托位置等部位，既是受力最大关键部位，又是构造复杂，混凝土浇注振捣难度大的部位，混凝土均要求特别注意保证施工质量，避免蜂窝、麻面、空洞、裂缝的现象出现。并保证每次混凝土的浇注速度，控制混凝土浇注时间在12h内完成，混凝土内掺外加剂，使混凝土缓凝时间控制在18h以上。并要求在72h内达到50MPa以上，以加快施工进度。混凝土浇筑完毕后，注意及时养护。六、箱梁钢筋制作安装与砼浇注顶推箱梁为三向预应力体系，预应力施工中一定严格遵照《公路桥涵施工技术规范》和设计技术交底要求进行。1、要充分理解预应力混凝土顶推连续梁在顶推过程和顶推到位后营运阶段梁受力差别很大的特点，理解设计上纵向预应力的前期、临时、后期三种预应力索的分类和各自的特点。施工中严格控制预应力的损失。2、注意前期预应力通索的连接质量，确保连接可靠，临时预应力束张拉以后不灌浆，待顶推到位后，用YDC-26Q小千斤顶单根张拉后放张、解除。七、预应力施工3、梁体混凝土达到一定强度后进行张拉。在张拉顶板和底板纵向预应力之前，为了避免因底板、顶板纵向预应力剪力滞作用，压缩变形不均匀，导致腹板在梁尾端产生水平或斜向裂纹，首先要张拉梁段端部五索竖向预应力筋，方可进行纵向预应力张拉。纵向预应力张拉箱梁四角应均匀对称进行。4、压浆。为加快施工进度，考虑到箱梁顶推的实际情况，在纵向预应力张拉完成以后，立即进行压浆。当气温在20℃以上，压浆待强24h以上，即可进行顶推。因为临时4墩过渡的作用。梁段仍由小跨径支承，逐步过渡到46m标准跨径，顶推过程速度相当缓慢，每分钟15cm左右，这样不会产生钢绞线与水泥浆滑移现象及预应力损失。七、预应力施工3、梁体混凝土达到一定强度后进行张拉。在张拉顶板和底板纵向预应力之前，为了避免因底板、顶板纵向预应力剪力滞作用，压缩变形不均匀，导致腹板在梁尾端产生水平或斜向裂纹，首先要张拉梁段端部五索竖向预应力筋，方可进行纵向预应力张拉。纵向预应力张拉箱梁四角应均匀对称进行。4、压浆。为加快施工进度，考虑到箱梁顶推的实际情况，在纵向预应力张拉完成以后，立即进行压浆。当气温在20℃以上，压浆待强24h以上，即可进行顶推。因为临时4墩过渡的作用。梁段仍由小跨径支承，逐步过渡到46m标准跨径，顶推过程速度相当缓慢，每分钟15cm左右，这样不会产生钢绞线与水泥浆滑移现象及预应力损失。七、预应力施工滑道是保证箱梁顶推顺利的关键技术问题。单个滑道承压力近6000kN，承压应力较大。1、严格控制所有顶推滑道设计标高误差，决不允许在测量上出现差错和过大的误差。我们对支座垫石、滑道顶面标高根据设计图纸进行反算，并汇总在一个表上，作为指导施工控制使用。顶推时，梁底标高为设计标高+20mm，即高出一块滑板厚度。2、整个滑道在支座垫石上由滑道调平块、组合滑道板、聚四氟乙稀橡胶滑板组成，滑道调平块用钢板加工成长方形盒，内布钢筋网，浇注C55混凝土，要求加工尺寸准确。滑道板用40mm厚钢板与2mm不锈钢板组合而成，滑道板保证加工精度，八、滑道表面的光洁度。滑板在小跨径桥梁上常用的四氟乙烯橡胶滑板支座基础上进行技术改造，能够满足顶推要求。要求摩擦系数小、损坏现象少，施工时控制顶推速度和加强润滑措施，否则会增大摩阻力和垂直局部压应力，易损坏。滑板横向宽度为64cm，分成2块32cm。纵向长度为20cm，厚度为20mm，其中四氟板厚3mm。承压应力控制在6.3MPa以内。3、滑道设置及桥墩顶面综合考虑落梁时支座安装工序，给箱梁顶推到位后，支座安装带来方便，加快施工进度。4、横向两个滑道外边距离为627cm，比箱梁底板宽2cm。顶推过程，滑道纵向固定一定要牢固，不能因顶推时纵向拖动。四氟滑块在喂塞过程中，强调四氟面朝下，与不锈钢板接触，决不能喂反面。八、滑道本桥顶推采用柔性墩上多点自动连续顶推工艺。1、本桥箱梁每延米自重大约为260kN，顶推长度为322米，最大垂直荷载为83720kN，导梁重800kN，纵向为1.2%上坡，静摩阻系数按0.08，最大顶推力为7775kN，当然这是最后一个很短的时间内。采用1000kN以上连续顶推装置9台套；12#墩前主力墩上横向安装2台套,13#～19#墩安装1套，都安装在箱底轴线上，即拉箱梁底板，俗称“拉肚皮”。2、单箱梁9台套连续顶推装置，都由总制台集中控制，使顶推同步进行。3、拉锚器设在箱梁底板，在箱梁内底板上设置齿板，钢绞线拉索在齿板上用7孔夹群锚固，斜出底板下，在底板下垫一根枕木，将拉索垫出一定高度，再进连九、箱梁顶推续顶推装置。这样由自动连续顶推装置拉动箱梁在滑道上滑动，直到拖出预制台座，如此循环，直至单幅15节梁段顶推就位。4、12#墩前支架作顶推出力的主力墩，主力墩纵向与制梁台座联成整体，平衡顶推时的水平推力，并在钢支架上作加强处理，满足顶推千斤顶受力要求。5、采用有力措施，合理分配千斤顶装置出力来控制桥墩顶纵向位移在设计允许值范围内，避免梁呈爬行状态滑动，确保桥墩安全。桥墩上水平千斤顶出力，先假定动摩擦系数，根据每个桥墩上的垂直荷载来确保一般桥墩上水平顶推装置的出力。钢导梁搭上的桥墩，根据变化中垂直荷载，由专人随时调整液压泵站上油压，确定出力。九、箱梁顶推对于桥墩位移的观察，在桥墩上设置观测点，观测从静止到滑动状态桥墩顶的位移值。从13#～16#墩顶纵向张拉4根钢绞线，16#～19#墩顶纵向张拉2根钢绞线，控制桥墩纵向位移，确保桥墩安全。6、箱梁顶推滑动过程，在制高点架设仪器，观测箱梁与桥墩轴线的偏差值，随时指导顶推前端横向纠偏。在桥墩顶相对箱梁两侧位置设置导向轮纠偏装置，在导向纠偏装置与箱梁外侧加垫不同厚度钢板来调整梁横向偏差值。这样将导向装置与箱梁的侧面接触转为平面接触，不会压坏箱梁外侧面，不影响箱梁外表美观。导向轮在预制台座前12#墩上固定一对，控制梁段尾部分的横向位置，顶推前方设置两对导向轮，交替向九、箱梁顶推前移动，控制梁的前段横向位置。当梁顶推到15#墩时，留一对导向轮，控制梁段横向位置。7、千斤顶顶推装置及横向导向装置的固定都采用在桥墩盖梁顶面埋钢板来固定，桥墩上均需考虑操作人员上下人梯、脚手支架，油泵、顶推装置拆装。用型钢制作横梁，将左右幅桥墩连成整体。所有预埋件、支架都尽量避免在桥墩外侧设置，都考虑保证桥墩外表美观。九、箱梁顶推箱梁顶推到位以后，拆除钢导梁，解除纵向临时预应力索，张拉后期纵向预应力索，并对管道压浆达到强度后进行落梁工作。落梁即将箱梁顶起来，拆除顶推时滑道装置，安装就位永久支座，将箱梁均匀地降落到永久支座上，再固定永久支座。箱梁纵向是长条形，落梁高度不到20mm，采取分段落梁方法，即每次顶起3个桥墩，完成两个桥墩落梁，另一个桥墩作为过度墩只落10mm，待两个桥墩上千斤顶转移到位后，又重新顶起3个桥墩，这样重复进行，直至全桥落梁完成。落梁之前，将制定详细的操作规程，进行技术交底，并将桥墩上清理干净，充分作好准备，使落梁时间越短越好。十、落梁连续预应力箱梁采用顶推法施工，工序比较多，有一定连贯性。施工工艺复杂，质量要求高，施工过程中某一个部位出现质量问题，某一道工序故障，都影响整个箱梁施工的正常进行。参加施工的全体人员，必须高度认真负责，精心组织和施工，树立牢固的质量意识，确保施工质量和箱梁预推施工顺利进行。1、每道主要工序施工前，召开技术交底会，使参加施工人员明确操作要点及控制要点。2、制定重要工序技术操作规程，用文字向施工、技术人员交底：a、测量放样技术要求；b、箱梁混凝土浇注技术要求；十一、顶推梁施工质量保证措施c、预应力施工技术要求；d、箱梁落梁操作技术要求；3、定期对箱梁施工质量进行总结，找差距、定措施，明确职责，奖罚兑现，确保施工质量；4、认真做好各项施工原始记录，及时整理入档；5、在施工过程中要注意重要工序和关键部位的施工；a、要严格控制好底模的纵横标高，避免因纵横标高误差使梁体产生附加扭矩和附加弯矩；十一、顶推梁施工质量保证措施b、对滑道的设置和箱梁模板的支立均要达到应有的精度，避免由于施工误差造成较大的二次应力。c、为了防止在顶推箱梁过程中出现“爬行”现象，要做到以“分级调压，集中控制，差值限定”为总原则进行施工。十一、顶推梁施工质量保证措施1、施工人员应自觉遵守安全生产规章制度，不违章作业，并严格按照下列安全施工要点去执行：a、施工人员进入现场必须戴好安全帽，并正确使用个人劳动保护用品；b、3米以上高空作业，没有搭设跳板或平台时，系好安全带；c、高空作业时，不准往下或往上抛扔工具、材料等物品；d、非专业电气和机械的操作人员严禁使用或乱动机电设备；e、各种电动机械设备，必须有可靠有效的安全接地和防雷装置；f、吊装区域内，禁止非操作人员入内，吊杆垂直下方严禁站人；g、特种作业人员持证上岗。十二、顶推梁施工安全保证措施2、施工现场安全保证措施a、施工现场的布置应符合防火、防触电等安全规定及