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桃花峪黄河大桥钢箱梁顶推施工技术
2017-06-19  中国桥梁网 分享到:
关键词:桃花峪黄河大桥 钢箱梁 顶推 

   1 工程概况

   桃花峪黄河大桥主桥为(160+406+160)m三跨自锚式悬索桥,桥梁宽度39米,整体钢箱梁断面形式。主梁采用整体钢箱梁,包括主缆锚固段总长737.43m,不计主缆锚固段的钢箱梁总长685.75m。为便于制造运输,不计锚固段钢箱梁,共划分为53个梁段。主桥立面布置见 图1。 
   2 施工方案

   本工程采用单向多点同步顶推施工方法。在沿桥纵轴方向的边跨设置钢箱梁拼装平台(平台高50m),在各跨中按需设置临时墩(最大跨度82m,为国内之最),在拼装平台分节段拼装钢导梁(52m)和钢箱梁,然后通过水平顶推系统施力,将梁体向前顶推出拼装平台,然后继续在平台进行下两节段梁的拼装和顶推,待全部节段顶推到位后、悬索体基本完成后,将体系转换,拆除拼装平台和临时墩,完成桥梁施工。

   3 结构特点和难点

   核心技术应用:大跨度自锚式悬索桥钢箱梁大吨位高柔性支墩长距离单向顶推技术。

   钢梁顶推位置高,距地面50m,重心高,为国内之最;顶推跨径大,最大跨度与悬臂82m,为国内之最;单向顶推距离远,最大726m,中心偏位控制难度大;顶推重量大,16180;支墩反力大:2420t,水平力5%,对施工设施稳定性控制要求高;多点柔性高墩对顶推系统的同步性及可靠性要求高;冲刷严重:临时支墩位于游荡性黄河主河槽,防洪渡汛维护难度大;安全和文明施工要求高;特殊环境(冬季大风、冰、雪、暴雨多)。

   4 顶推施工控制要点

   钢箱梁每轮顶推一段距离后,需倒换一次或多次钢绞线和拉锚器,才能完成顶推。每节段开始顶推时,先手动推进5cm,将滑移系统松动、检查安全后主可进行自动连续顶推。第一次顶推时,油泵操作人员调整溢流阀的工作限压,在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%最大经验牵引力状态下,检查各受力结构变形情况,如有异常立即报告。当顶推过程中从滑道前端吐出的MGE滑板,拿到滑道后端重新喂入。自动连续顶推过程中随时对主梁的轴线偏移进行监测,如果发现主梁轴线偏离设计轴线2cm,则进行纠偏。为减小顶推启动瞬间拼装平台、各临时墩晃动情况,在顶推前彻底清理滑道,在上一轮顶推结束前对每一个临时墩及主塔位置滑板进行多涂抹油,分级加载且每级加载后停留一段时间,通过此措施有效减小拼装平台、临时墩的晃动,确保结构安全。

   (1) 倒换钢绞线

   每轮顶推一定距离后,箱梁下的某个拉锚器即将退出某个临时墩时,此时需要将钢绞线固定端从前方拉锚器上取下并倒换到该墩上进行安装。现场通过优化,将拉锚器设置在合理的钢箱梁梁段上,使得尽可能在顶推过程中减少倒换钢绞线的次数,本桥钢箱梁顶推为每两节梁段顶推一次(27m),在顶推过程中不断优化,合理利用拼装平台的长度,每次顶推前先计算出此轮在何位置需要倒换钢绞线,将倒换钢绞线的时间移除关键工序,这样就从每轮钢箱梁吊装、定位、焊接、顶推12天时间缩短到目前的8天内完成。

   (2) 顶推同步控制

   顶推控制系统的控制策略: 用接近开关作为ZLD自动连续顶推顶的动作传感元件,它将自动连续千斤顶活塞的位置信号传递给控制器,通过控制器将信号传给主控台,将得到的信号进行逻辑组合后,再将控制信号传递给自动连续泵站,自动连续泵站通过电磁换向阀去控制相应自动连续千斤顶的动作。每一台千斤顶的前顶和后顶分别配置位移传感器,可直接检测出千斤顶活塞的行程。通过PLC 的运算计算出千斤顶的速度并加以比较,以其中一台顶为主动点,以恒定的速度伸缸;其余顶为随动点,如果千斤顶速度满足要求则按此频率输出泵头流量,否则调整电机频率以增加或减小泵头输出流量,以达到速度的调控。这是一个闭环控制系统,达到各顶速度的同步。每个泵站上都设有压力变送器,可准确地检测每个泵站承载力的大小。

   (3) 顶推时的线性控制措施

   为确保墩顶水平位移不超标,在两主塔处设置通长观测、限位控制索,该索与临时墩不产生联系。利用微动开关进行检测及限位,一旦墩顶位移接近限值就对顶推系统进行预警及急停控制。

   顶推过程中由于各种原因造成箱梁的横向偏位,在顶推过程中采用横向限位、纠偏装置施加横向力进行纠偏。限位、纠偏受力点设在每个滑道外侧。钢箱梁的限位纠偏,可通过多种方式来实现:a 尾端横向限位。为保证桥轴线不偏移,在拼装平台处设置横向限位:利用钢筋对滑块限位,同时在拉锚器侧采用纠偏轮与工字钢滑道进行限位。b临时墩限位。导向利用滑道作纠偏导轨,结合钢箱梁横隔板设计,采用一道横隔板上下游各布置一个纠偏装置对滑道梁的约束。c 主塔限位纠偏轮。在主塔内侧安装限位纠偏装置,确保钢箱梁轴线偏差在10mm范围以内。

   (4) 临时墩顶不平衡水平力控制

   由于实际施工工况复杂多变,为最大限度的减少不平衡水平力对柔性临时墩带来的危害必须采取恰当的控制策略。本工程要求临时墩顶不平衡水平力在5%以下。针对本工程采取“顶推力控制为主,速度同步控制为辅、载荷追踪、均衡受控”的控制策略。以各墩墩顶总反力为控制依据,顶推千斤顶的顶推力和速度作为受控量,实现力与速度的双控。墩顶顶推方向不平衡水平力控制在5%以下,顶推反方向控制在3%以下。a 限压控制。在每轮顶推循环前通过计算墩顶支反力可计算出千斤顶的出力范围。通过对顶推泵站和千斤顶进行预先设定压力来限压限力来实现。各墩液压泵可以通过限压,并在顶推过程中监视、调整限压,可以将墩顶不平衡水平力控制在5%以下。b 临时墩水平索控制。为避免顶推时,各墩受力不均造成墩身水平位移过大,用墩顶水平钢绞线束进行抵抗。

   (5) 钢箱梁顶推质量控制及安全措施

   临时墩滑道安装时,同墩两滑道高程差控制在同一水平面以内。避免钢箱梁倾斜。

   顶推速度控制在10~15cm/min。

   顶推作业时对钢箱梁、临时墩、导梁、主塔实施监控,确保结构安全。每次顶推必须对顶推的梁段中线和各滑道顶的标高进行测量,并控制在允许范围内。导梁中线偏差不大于1cm;梁体中线偏差不大于1cm;

   顶推过程中若发现顶推力骤升,应及时停止并检查原因。

   每节段开始顶推时,先推进5cm,立即停止,回油,再推进5cm,再停止,回油,为此反复两三次,以松动各滑动面并检查各部分设施,然后正式顶推。

   顶推时,应派专人检查导梁及钢梁,如果导梁构件有变形、螺丝松动、导梁与钢梁联结处有变形或钢梁局部变形等情况发生时,应立即停止,进行分析处理。

   满铺滑板前将滑道上的灰沙擦干净并涂上硅脂油,并盖上塑料薄膜、粘牢,防止被水、沙石、尘土等污染。

   柔性临时墩及纠偏装置支架均必须用钢绞线连成整体。

   班前班后要专人检查墩顶位移开关是否完好,位置标示是否移位。班前安全技术交底。

   结语:该桥属于大跨度自锚式悬索桥钢箱梁大吨位高柔性支墩长距离多点单向同步顶推。两项国内之最,分别是临时墩跨度和顶推高度。施工过程中通过不断对施工方案进行优化,从刚开始完成每轮次顶推需要12天时间缩短至8天以内,大大缩短了施工工期,为全桥总工期做出了巨大贡献。整个施工过程安全、快捷,施工质量和工期均得到了较大程度的保障,该项技术值得在今后同类桥梁结构施工中推广应用。

   参考文献

   [1] JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范
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