摘要:连续刚构采用墩梁固结的结构形式,相对连续梁施工承受施工不平衡荷载能力更强,跨越能力更大,但连续刚构在悬臂施工过程中,受梁体自重、混凝土收缩、徐变等因素影响会产生由两端向跨中的的位移,在桥梁和墩身连接处产生二次应力,导致混凝土开裂,严重时影响结构安全。在中跨合龙时对两悬臂端施加一个水平推力,使主墩产生反方向水平位移,能够有效抵消温差和后期混凝土收缩徐变产生的位移,改善桥梁成桥后的受力状态,确保桥梁结构安全。本文结合云桂铁路(广西段)杨美左江双线特大桥88+168+88m连续刚构工程实例对连续刚构合龙顶推技术作详细介绍。
一、工程概况;
杨美左江双线特大桥全长8.422km,为新建云桂铁路全线第一长桥,主跨88+168+88m连续刚构为广西地区同类型桥梁的最大跨度。桥梁为设计时速250km 客货共线I级双线铁路桥梁,桥梁51# -54#墩跨左江,52#、53#主墩为双壁墩,墩高分别为26m、29m。桥梁上部88+168+88m的连续刚构截面形式为单箱单室变截面直腹板箱梁,桥梁根部高度12m,合龙段高度6m,全桥共84个悬臂浇筑段,22#段为合龙段,合龙段长度2m。合龙顺序:现中跨后边跨。
二、顶推控制指标:
连续钢构合龙顶推有顶推力和位移量两个指标,在理想状态下,按照设计顶推力进行顶推,梁体产生的位移应与理论计算得出的位移量应相吻合。但在实际施工时,由于千斤顶施加顶力的位置与梁体的形心不一定完全吻合,附加的施工荷载以及实际顶推施工的温度与设计合龙温度有差异等因素影响,在顶推力达到设计顶力时产生的位移与设计计算位移量不一定完全吻合。考虑上述因素,本桥在给出设计顶推力和位移量的同时,提出顶力或位移一个指标达到设计值后即停止顶推,将连续钢构两悬臂端进行锁定。本桥设计水平顶推力为2000KN,墩顶水平位移为20mm。
三、合龙段顶推施工工艺流程:
预埋合龙段劲性骨架预埋件 安装顶推千斤顶及传力杆 设置位移观测点 分级加载顶推力(同步观测墩顶位移) 分析顶推效果(顶推力或位移任一指标达到即停止顶推) 安装劲性骨架 千斤顶卸载 千斤顶及传力杆吊出 合龙段后续施工
四、合龙段顶推:
4.1、合龙段预埋件预埋:
在连续梁合龙时为减少两悬臂端受温度变化影响可能产生的纵向伸缩而使合龙段混凝土凝固过程中产生裂缝,在浇筑混凝土前一般采用劲性骨架加临时预应力束的方式将两悬臂端临时联结。而在杨美左江大桥连续刚构中跨合龙时设计未考虑施加临时预应力束,只给出劲性骨架联结措施。在设计劲性骨架时除考虑混凝土温度变化影响外,劲性骨架还要能够承受顶推后产生的反力。
劲性骨架采用在两悬臂端梁体预埋钢板,通过型钢与预埋钢板进行焊接。杨美左江连续刚构在进行中跨合龙时在梁体腹板顶部、梁体底板角隅及腹板处均设置了长800mm、宽350mm、厚15mm的钢板,撑杆采用双【25a槽钢撑杆。
4.2、千斤顶及顶推杆安装:
千斤顶的安放位置对梁体内力影响较大,一般应选在梁的截面形心位置。但在实际施工时受千斤顶安放等外界因素影响 ,顶推位置不一定在形心位置。
杨美左江连续刚构中跨合龙顶推采用两点法顶推,用两台200t千斤顶在箱梁顶腹板加腋处对称、均匀地对箱梁中跨合龙段两端T构进行水平顶推。千斤顶安装位置如4.1图示:
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顶推杆采用双拼Ⅰ36a工字钢焊接,端部焊接厚度15mm钢板并设三角加劲板,长度1.55m。
千斤顶与传力杆安装时与梁体轴线保持一致。
4.3、位移观测点设置:
墩顶位移观测采用在合龙段尺量距离配合全站仪观测墩顶0号块中心位移两种方式。
全站仪架设在临近桥墩墩顶中心,分别在52#、53#墩顶0号块中心设置墩顶位移观测点,观测墩顶在顶推力作用下位移情况;
在中跨合龙段梁端梁面设置四个观测点①、②、③、④,分别用卷尺量的①-③、②-④距离为2300mm、2300mm。
4.4、施加顶推力:
顶推力按照对称、同步、分级加载原则进行。同时开启两台油泵开始加载顶推。第一次加载设计水平推力的30%,持荷观察15分钟,量测墩顶位移情况;
第二次加载至50%水平顶推力,持荷观察15分钟后,观察合龙段长度及墩顶位移情况,待位移观测值稳定后,继续加荷至80%;
第三次加载至80%水平顶推力,继续持荷观察合龙段长度及墩顶位移情况,此时墩顶位移52#墩反方向偏离5mm,53墩反方向偏离8mm,两合龙段设置①-③、②-④观测点距离分别为13mm、12mm,两侧偏差为1mm,基本处于正常转态,经过分析顶推力及位移均小于设计值,继续加载,在加载过程中随时关注墩顶位移偏离情况;
第四次加载至100%水平顶推力,此时测得52#墩墩顶反方向偏离8mm,53#墩反方向偏离10mm,跨中测得偏移量18mm,由于水平顶推力已达到设计值,偏移量达到设计90%,经向设计部门反馈后,停止顶推,对两悬臂端进行锁定。
4.5、中跨锁定:
顶推结束后,千斤顶油泵不回油保持稳压,将双【25a槽钢撑杆与两悬臂端预埋钢板进行焊接,形成劲性骨架,将两悬臂端进行锁定。由于劲性骨架不但要承受混凝土温度变化产生的温度应力,还要承受顶推后产生的反力。因此对劲性骨架的焊接质量需要加强检查,确保焊缝饱满,焊接长度满足要求。
4.6、顶推效果分析
在顶推过程我们对顶推力与墩顶位移变化情况进行了认真记录,加载过程中各级加载后位移变化情况如下:
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从表中可以看出墩顶位移变化与合龙口距离变化情况基本吻合,这说明千斤顶在加载过程中基本是同步、对称进行。达到设计顶推力后,位移值达到设计位移量的90%,52#墩偏移量与设计吻合,53#墩偏移量比照设计量小2mm,基本达到了设计要求的顶推效果。
4.7、顶推施工注意事项:
1、顶推施工应在平衡重设置完成及其他准备工作完成后方可进行;
2、顶推过程中应注意加强对位移量的观测,以确保顶推过程安全和质量,实际偏移量和设计偏移量不可相差过大,实现设计顶推效果;
3、顶推施工应尽量选在温度较低时进行。顶推的主要作用是对两梁体产生的缩短量进行抵消,合龙温度为合龙段劲性骨架的锁定时刻的温度,合龙温度应该在一天温度最低时进行,因此顶推施工应选择在温度较低时段;
4、在进行顶推施工顶推力加载需对称、分级进行,千斤顶加载应同步。
五、结语:
通过对杨美左江双线特大桥中跨合龙段的施工控制,监控单位在梁体内预埋的内力元件测得桥梁内力与计算结果基本吻合,桥梁线型中线偏移10mm,高差偏移5mm,均在规范允许范围之内。达到了设计要求的顶推效果,确保了合龙段安全顺利施工,改善了桥梁成桥后的受力状态。