探究钢箱梁顶推施工技术在市政桥梁工程中的应用

发表时间:2021/1/20   来源:《基层建设》2020年第26期   作者:许儒宁
[导读] 摘要:随着时代的发展和整体技术的提高。
        华东交通大学  江西南昌  330013
        摘要:随着时代的发展和整体技术的提高。顶推施工技术依靠施工现场控制难度小、施工措施费低及可循环施工性强等优势被广泛应用在钢箱梁桥施工项目中;特以钢箱梁顶推作业为例,就顶推施工过程中涉及到的安全问题展开分析;进一步明确了顶推施工阶段的潜在安全风险,制定了针对性的安全风险控制措施。
        关键词:钢箱梁顶推;施工技术;市政桥梁工程;应用
        引言
        随着我国社会经济的发展和技术水平的提高,桥梁工程项目数量和规模不断扩大,其施工技术也取得了长足进步。目前顶推技术已经在桥梁工程钢箱梁施工中得到了广泛应用。因此施工单位要充分了解顶推施工的各项技术要点,并根据桥梁工程特点及钢箱梁施工的具体要求制订顶推施工方案,对各个施工环节操作的规范性加强控制,并对施工全过程采取有效的控制措施,为钢箱梁顶推施工的顺利进行创造有利的前提条件,并推动我国桥梁工程建设的现代化发展。
        1钢箱梁顶推施工技术类型
        在钢箱梁顶推施工实践中,受钢箱梁截面尺寸特性、施工现场作业条件等因素影响,根据顶推设备数量,可将顶推施工法细分为单点顶推和多点顶推两种。单点顶推施工现场控制难度较小,需要的施工设备数量少,但单点顶推需要较高功率的顶推设备,且容易出现局部应力集中问题,多点顶推技术的优劣势正好相反。单点顶推依靠竖向和水平两向千斤顶完成顶升和水平移动两个步骤,单个顶推循环中的位移必须在千斤顶行程极限内,一个循环完成后,千斤顶复位继续上一步骤,单点顶推技术全程在支撑墩台上完成,施工难度较低,力学行为简明,容易控制。多点顶推本质上就是将单点顶推的液压荷载分担到多套千斤顶上,从而降低单个千斤顶的负载水平,由于顶推设备数量增加,为了保证梁体顶推的协调性和稳定性,必须做好现场施工控制,保证千斤顶始终处于同步工作状态,多点顶推施工需要在支撑结构上布设多套千斤顶,千斤顶液压反作用力作用于桥墩结构,将在桥墩墩底产生较大的剪力和弯矩,因此,多点顶推技术更加适用于柔性桥墩结构中。
        2钢箱梁顶推施工技术在市政桥梁工程中的应用
        2.1规避顶推施工设备引起的安全风险
        顶推施工设备一旦出现事故,其造成的次生事故严重性不亚于施工本身,首先,应保证顶推施工中使用到的液压供给系统、液压千斤顶、伺服控制系统、吊装设备及其它配套设备等均处于性能最佳状态,尤其是使用多点顶推施工方案时,尤其应检查液压千斤顶设施的性能,保证顶推施工的同步性;此外,顶推施工作业平台应保证承载性能和抗变形刚度满足设计及施工现场要求,各种施工设备应适当预留替代品,一旦设备出现故障可立即更换并继续施工;最后,滑梁和吊装设备的可靠性和强度应满足现场施工要求,为梁体吊装预位和推行创造条件,边缘限位装置的刚度也应满足设计要求,确保顶推阶段的横向约束始终有效。
        2.2钢箱梁试顶推施工技术要点分析
        在试顶推施工阶段,施工人员应首先对钢箱梁结构以及顶推设备的电气系统进行检查,确认无异常后即可开展试顶推作业。施工人员能够首先对泵站进行调节,加载40%压力,以便开始顶推,直至顶推到各顶推点爬行装置的油缸无法推动。此时施工人员应对各设备系统进行检查,检测正常后应继续按60%→80%→90%→100%理论值的顺序进行加载运行。如在试顶推过程中出现某点移动异常的情况时,施工人员应首先解除胎架约束,并在专业技术人员的指导下进行加载试验,以确保各顶推点均能正常移位。当各顶推点均能够开始移动时,应暂时停止顶推作业,并对设备进行全面检查,无异常现象存在时则可以继续顶推。
        2.3顶推施工过程
        首先,调试顶推设备,以保证在手动、自动模式运行下都执行原件按设定的运动方式运行。顶推设备调试完成后开始在顶推支架上拼装钢箱梁。

钢箱梁采用300t履带吊车,将四个箱式节段和翼缘板节段的钢箱梁依次吊运至拼装平台,将钢梁平面位置和高程调整到施工线性后焊接。钢梁52.5m在支架上焊接涂装完成后开始拼装导梁,在拼装平台上拼装导梁主支,主支定位固定后拼装预制好的连接器。拼装导梁后端上下面板腹板分别与钢箱梁焊接。此时导梁悬臂14.5m。开始顶推,导梁向前顶推12m,开始安装F(12.5m)节块。F节安装完成后,前顶推5m,开始安装C(5m)节块。C节安装完成后,前顶推15.5mm时导梁到达10号墩旁,出现最大悬臂48m,导梁前端下挠量为391mm,此时步履装置上方垫梁距离导梁159mm,顶升千斤顶300mm后,在10号墩顶加塞垫块,然后继续向前顶推至前端支架垫块上,至此,导梁完成跨越高速公路并承载。特别注意的是在每一步的向前顶推过程中,随时利用横向千斤顶进行纠偏。后续每顶推10m,即可拆除一节导梁节段,待钢箱梁顶推到位后拆除剩余4m导梁。
        2.4轴线控制技术要点
        顶推施工时,由于钢箱梁两侧可能存在顶推不同步等情况,会对桥梁轴线的准确性产生一定的影响,进而导致桥梁水平线形与设计标准不一致。因此,施工人员要加强对顶推同步性的控制,提高分辨千斤顶施力精度的能力,同时要实时监测桥梁轴线在顶推施工中的偏位情况,一旦发现存在明显误差应及时采取对移桥器侧向液压缸的调整措施保证轴线的准确性。此外定位安装钢箱梁施工时,也要实时观测其轴线偏位情况,并利用通过调整待安装梁段轴线以及各梁段尾端的方式来控制轴线偏位,以确保钢箱梁线形与设计线形一致。
        2.5加强施工控制监测
        施工单位在顶推施工中为有效控制钢箱梁结构的应力状态以及成桥线形,应加强施工监测工作,以便及时准确地掌握顶推过程中的临时支撑结构标高变化和位移情况,并严格控制顶升垫梁顶面的压缩变形和沉降,同时还要对风力因素对顶推施工的影响进行动态监测,从而有效控制顶推施工的质量。
        2.6推进结构安全分项优化设计
        首先,在不改变主梁力学行为的前提下,钢箱梁顶推作用位置应坚持保守设计原则,增加顶推作用位置的板厚,一方面可以抵抗应力集中效应影响,另一方面也能够预防荷载作用下的挠曲变形和结构失稳问题;此外,继续优化导梁构件的合理长度,一定长度的导梁能够控制主梁的负弯矩水平,但过长的导梁将加重导梁与主梁衔接位置的承载负担,建议在设计导梁的过程中应结合主梁节段特点对其长度进行优化,且主梁与导梁应使用高强螺栓连接,以提高二者之间的连接刚度。
        2.7实施“分级同步策略”
        钢箱梁顶推时,采用分级同步策略。初步按计算的理论顶推力分为4级,即理论顶推力的50%、80%、95%、100%。钢箱梁开始顶推时,单个顶推设备提供的顶推力达到某一级时立即进行稳压操作,等待所有顶推设备的顶推力均达到该级后,方能进行下一级顶推力的施加。如果所有顶推设备提供的顶推力都达到理论顶推力的100%时钢箱梁仍然不前进,则各顶推力按一定顺序(根据具体情况计算确定)循环往复依次增加一定值(如理论顶推力的2%),直至钢箱梁开始前进。钢箱梁一旦移动,各顶推支点的反力将发生变化,各顶推设备提供的顶推力也应依据仿真计算的理论动顶推力做相应调整。
        结语
        钢箱梁顶推技术取得广泛应用,其具备效率高、成本低等多重优势,成为市政、公路桥梁施工的重要技术支持。但该技术所涉及到的操作要点较多,为保证各环节施工顺利推进应从桥梁实际情况出发,合理制作钢箱梁,配套相关设施,灵活调整顶推工艺,确保施工质量。
        参考文献:
        [1]杨保.解析桥梁钢箱梁顶推施工技术控制措施[J].黑龙江交通科技,2020,43(3):83–84.
        [2]李涛.宽幅钢箱梁顶推施工技术控制措施[J].四川水泥,2018(12):188.
        [3]李航运.浅谈桥梁钢箱梁顶推施工技术控制措施[J].西部交通科技,2016(4):50–53,74.
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