混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究.pdf

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混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究1 混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究2 混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究3 混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究4 混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究5
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———文章编号:10094539(2017)03005604・桥梁工程・混凝土连续箱梁墩顶转体施工技术研究丁德鹏(中铁十七局集团第一--SE程有限公司陕西西安710000)摘要:预应力混凝土连续箱梁在上跨既有线时通常采用墩底转体法施工,墩底转体法存在对路基扰动增大,防护工程量与止水工程量大;转体重量大,转体结构加工、运输、安装难度大,转体的重心较高,转动过程中对既有铁路安全风险大等问题。为了解决这些问题,张呼客专怀安站特大桥采用(60+100+60)m悬臂现浇+墩顶转体预应力混凝土连续梁上跨京包铁路,通过对墩顶转体工法中的球铰安装、称重配重、转体前、中、后期安全稳定、顶梁装支座方面进行深入研究,总结阐述了施工技术细节,可为类似工程提供施工经验。关键词:大跨度墩顶转体连续梁顶梁中图分类号:U445.465文献标识码:ADoI:10.3969/j.issn.1009・4539.2017.03.014StudyonSwivelConstructionTechnologyofConcreteContinuousBoxGirderPierTopDingDepeng(ChinaRailway‘“17BureauGroup”2Engineering’Co.Ltd.,XiallShaanxi710000,China)Abstract:Theswivelconstructionatthepierbottomisusuallyusedinprestressedconcretecontinuousboxgirderwhenitoverpassingtheexistinglines,themethodexistssomeproblems,suchasincreasingthesubgradedisturbance,enlargingprotectionquantitiesandwaterproofquantities,heavyweightofswivelconstruction,difficultyinprocessing,transposingandinstallingtheswivelstructure,withhighbarycentreofswivelstructure,andgreatsecurityriskfortheexistingrailwayduringswiveling.Inordertosolvetheseproblems,themethodof—castin・situcantileveraddingswivelconstructionatthepiertopwasusedfor’HuaianBridgeof—ZhangjiakouHohhotpassengerdedicatedlinewhenthe(60+100+60)m—prestressedconcretecontinuousboxgirderoverpassingtheBeijing・BaotouRailway.Basedonadetailedresearchontheinstalla-tionofsphericalhinge,weighingand—bobweight,securityandstabilityduringthewholeprocessofswivelconstruction,andloadingpedestalonthetopbeam,thispaperexpoundedthetechnicaldetails,whichcouldprovidesomeconstruction—experiencesforsimilarprojects.Keywords:largespan;piertop;swivelconstruction;continuousbeam;thrustbeam1工程概况新建张家口至呼和浩特铁路怀安站特大桥,采用(60+100+60)nl悬臂现浇+墩顶转体预应力混凝土连续梁上跨京包铁路,主跨与既有京包双线铁路相交,呈610夹角。梁宽12.2in,梁体截面最大高度8.29Ill,梁体最小高度4.69In。52#墩、53#墩为连续梁的中墩,墩高分别为10In和11In,桥墩采用圆端型截面,横向宽10.8In,纵向宽5In。为布置墩—收稿日期:2017一0103基金项目:中铁十七局集团有限公司科技研究开发计划项目(2014-41)作者简介:丁德鹏(1985一),工程师,从事桥梁施工技术研究。顶转体系统,墩帽采用矩形截面,横向宽10.8In,纵向宽8.8In,倒角半径2.5111。分别在52#、53#墩顶布置平转体系,转体结构长98m,重量约5360t,转角600。为便于转体、支座安装的施工,在墩顶周围采用碗口式脚手架搭设14.5In×18In的操作平台。桥址区地下水主要为第四系孔隙潜水,地下水水位埋深1.2~1.8In,范围内饱和粉土、砂类土在地震作用下部分会产生液化。地震动峰值加速度为0.1g,地Ⅶ震基本烈度度,最大冻结深度为1.38in。2工艺原理转体重量由上球铰通过MGB滑动片传递给下S6铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2017(031万方数据・桥梁工程・…球铰和墩。箱梁在线外悬臂浇筑成型,对梁体进行预配重,脱空临时支撑砂箱及撑脚,使上转盘支承于球铰上,整个转体系统支承体系转换,对转体结构进行称重、配重,通过两组作用在反力座上的连续千斤顶牵引锚固在上转盘内的牵引索,形成以上转盘中心为轴的水平力偶,克服上下球铰与MGB滑片间、撑脚与滑道问的摩擦力旧J,使梁体转动就位。转体系统见图l。滑道。拉十字线精调下球铰及环形滑道骨架位置,下球铰及环形滑道骨架平面位置达到设计要求后与支架焊接牢固。吊装下球铰,采用十字线对中法对图3下球铰骨架及滑道骨架安装其进行对中和调平,水平调整使用精密水准仪调平,利用安装在下球铰骨架上的M20细牙螺栓精确调整下球铰平面位置及高程。分块安装4om厚的滑道钢板,采用精密水准仪调平,利用安装在滑道骨架上的M20细牙螺栓精确调整滑道高程。绑扎下转盘钢筋及牵引反力座钢筋,钢筋与下球铰骨架及滑道骨架位置冲突时,适当移动结构钢筋。第二次浇筑墩帽混凝土时,下球铰周围墩顶混凝土面应低于下球铰面20mm,环形滑道周围墩顶图2下球铰及滑道构造(单位:mm)3-2上球铰安装上转盘球铰由上球铰、衬板、钢护筒三部分组墩身混凝土浇筑完成后,预留墩顶以下5IIl墩成。在下球铰球面上涂抹黄油聚四氟乙烯粉HJ,将帽施作下转盘,对施工缝处进行凿毛,冲洗干净。MGB滑动片之间的空隙填满抹平,并略高于滑动片在第一次绑扎墩帽钢筋前,采用[14a槽钢搭设下球顶面,涂抹完后尽快安装上球铰,其间严禁杂物摔铰、滑道骨架支架,水准仪将支架顶面粗平,将下球人球铰内。销轴套管接好,用螺栓固定牢固。将上铰骨架和滑道骨架点焊在支架上,绑扎墩帽钢筋,球铰吊起,在凸球面上涂抹一层黄油聚四氟乙烯调整竖向钢筋的位置避开骨架。下球铰骨架及滑粉,然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上。道骨架安装见图3。在上球铰钢板四周均匀布置4个螺旋千斤顶临时锁墩帽混凝土第一次浇筑完成后,安装下球铰及定上球铰,在上球铰内浇筑自密实补偿收缩混凝铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2017t03)57万方数据・桥梁工程・土,保证密实填充无空洞。卸落螺旋千斤顶,采用倒链拉动球铰转动,先逆时针方向转3圈,后顺时针方向转3圈,挤出多余的黄油四氟乙烯粉,使上下球铰与MGB滑动片密贴。试转完成后,利用上球铰钢板四周均匀布置的4个螺旋千斤顶将上球铰锁定限位,使上球铰水平并与下球铰外圈间隙一致,并用∞宽胶带纸将上下球铰边缘的缝隙密封J,严禁泥沙或杂物进入球铰摩擦面。清理上球铰顶面钢板表面杂物,吊装衬板,根据预留的螺栓孑L位置调整衬板的正反面,吊装上层钢护筒,以上中下三块板的螺栓孔对准为要求,采用高强螺栓将衬板与上下层钢板拧紧,使上球铰、衬板、钢护筒三部分组合成一个整体。接长销轴套管,上下球铰焊接套管中心必须与转动轴重合。3.3撑脚、砂箱安装上转盘共设4组撑脚,每组撑脚由2个直径,500×24mm、高916mm钢管,焊在厚30mm扇形钢板上,在撑脚底与滑道之间留有30mm的间隙。安装撑脚前在滑道的对应位置上立模,铺30mm厚石英砂,表面采用刮板刮平。吊装撑脚落位,调整撑脚顶面标高,保证4组撑脚顶面控制在同一高程。上转盘与墩顶间设置12个直径,1,500×15mm无缝钢管制成的砂箱,沿上转盘环形布置,砂箱中心线的直径为3.6in。砂箱内采用石英砂,安装前进行预压,保证砂箱在浇筑上转盘混凝土时不下沉。砂箱安装前对砂箱底座位置清理并找平,找平采用无干缩支座砂浆。安装完成后6组砂箱顶面控制在同一高程。3.4上转盘施工上转盘水平设置,梁体顺线路纵坡设置。采用碗扣式脚手架搭设上转盘支架,竹胶板做底模,安装支座预埋钢板,上转盘侧模采用圆形钢模,钢模内径8.46ITI,高1in。绑扎上转盘钢筋,在上层钢护筒上焊接锚固钢筋。上转盘设置有二束牵引索,每束由19根强度为1860MPa的,S15.2钢绞线组成,预埋牵引索的锚固端在同一直线上并对称于圆心,锚固端采用P型锚具,每根索的预埋高度应和牵引方向一致,埋人转盘的长度应大于4m且出口点对称于转盘中心。露在转盘外的牵引索采用彩条布包裹防潮防淋避免锈蚀,特别注意防止牵引索∞被电焊打伤或过火过电J。浇筑上转盘混凝土至设计位置。分节段浇筑连续梁混凝土。3.5牵引系统施工待梁体浇筑完成后,清理牵引索钢绞线表面的锈斑,油污后,将牵引索外露部分沿顺时针方向缠绕在转盘上,索l与索2分别搁置在转盘支撑钢筋上,穿过ZLD200型牵引千斤顶。先逐根对钢绞线预紧,再用牵引千斤顶整体预紧,使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引系统布置见图4。索l/绍、\j梁簋n喂、罄}.由・、f零\勘,l\\缈、。/索2图4牵引系统布置3.6转体施工(1)称重、配重鹰转体前,通过对转动体进行称重试验,测试转动体的不平衡力矩、摩阻力矩、摩擦系数、偏心距。测试不平衡力矩,采用测试刚体位移突变"o的方法进行测试。称重试验使用设备包括:500t千斤顶4个;量程50mm位移传感器8个;量程5000kN,测量精度lkN压力传感器2个;智能综合测试仪2个;笔记本电脑l台。称重试验前对52#、53#r弱t转动体进行理论偏心计算,计算结果表明,52#墩转动体配重前纵桥向不平衡力矩为452t・nl(向中跨偏心),考虑到卸砂箱时转动体的安全,称重试验前在边跨侧距梁端4ITI位置放置10.4t预制块作为预配重;53号墩转动体在转体前在中跨端安装中跨合龙段吊篮,配重前纵桥向不平衡力矩1016t・m(向中跨偏心),考虑到卸砂箱时转动体的安全,称重试验前在边跨侧距梁端4nl位置放置26t预制块作为预配重博o。预配重后52#、53#壕2t转动体初始偏心距(向边跨偏心)分别为3cm和I.5cm。在上转盘下环形均匀布置8个位移传感器,读取初读数。清理撑脚与滑道间的石英砂,同时对称卸落砂箱约4cm,卸落砂箱过程中对梁体的位移连续观测,并观察撑脚是否随砂箱的卸落连续向一侧下沉,以判定转动体系的平衡状态。根据现场观察58彰}道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2017(03J万方数据・桥梁工程・和位移传感器读数判断:撑脚未接触滑道,无横向偏心,纵向向边跨方向偏心。在上转盘下布置4个500t千斤顶,其中中跨方向布置2个,边跨方向布置2个,千斤顶中心线直径为7.86m,横向距梁体纵轴线各lm。在千斤顶对应位置布置位移传感器。首先边跨方向的千斤顶上安装压力传感器,千斤顶顶梁,按照400kN为数量级逐级加力,记录智能综合测试仪和位移传感器的读数,当位移传感器读数突变时,停止加载并记录数据。通过计算522转动体边跨二次配重2.6t,配重后偏心距为5cm,532转动体边跨二次配重5.2t,配重后偏心距为5.5am。偏心距满足5≤≤cme15am旧J。(2)试转验证转体牵引设备采用4台ZLD200型连续千斤顶,ZLDB型液压泵站2台,ZLDK型主控台2台,笔记本电脑2台,设备到现场后先进行校验,做空载试验,再进行安装,安装完成后进行空载联动试验,然后穿拉牵引束,牵引束钢绞线进行预紧后进人转体工作状态。滑道上涂抹黄油,在撑脚与滑道间安装10mm厚的MGE滑板。在试转前,明确试转目的,收集实际启动牵引力和转动牵引力、计量转体速度、测量惯性距离¨0|、摩阻系数¨¨¨等数据,复核称重、配重结果是否正确。转动体设计启动力为539kN,设计转动力为110kN¨2|。试转角度5。,前3。为连动模式,后2。为点动模式。试转完成后采用钢楔锁定撑脚,采用钢板锁定砂箱。试转数据统计见表1。表1试转数据统计墩号H嬲翩淼慨f/篇筹,(3)正式转体按照试转采集的各项数据和经验,检查滑道和转体设备是否完好,做好正式转体的准备。启动动“”力系统设备,并使其在自动状态下运行。每个转动体使用的两个对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反,避免产生不平衡力偶。在上转盘侧面标识刻度,转体梁端每转1。换算到上转盘弧线为7.34am,由现场技术人员负责报数,确保两幅同步转体。位控观测人员观测转盘上铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY的刻度盘,每转过5。向负责人汇报一次,当转到58。时,停止自动牵引。剩余2。(梁端弧长1.71m)采用“”点动模式,每转剩余弧长的一半向负责人汇报一次,直至转体到位。(4)转体就位在转动体边跨端梁顶面中线处安装360。棱镜,在梁端头贴刻度尺,边跨直线段上设置2台全站仪,转动过程中时刻关注梁端的平面位置及高程变化情况,转体基本到位(距准确位置5am)后,进行连续梁的高程、中线精确就位工作。为防止超转,在边跨端距离边墩11.9m处设置临时支墩,临时支墩上设置防超转限位型钢¨3|。在直线段上放样梁体轴线,转体结构接近设计轴线位置时,停止自动牵引操作,采用点动控制,每次点动千斤顶行程为2mm,梁端行程23mm。每点动操作一次,测量人员测报轴线走行数据一次,反复循环,直至连续梁轴线精度满足规范要求。对转体连续梁空问位置进行测量,采集轴线、高程偏差数据,52#墩转动体中跨端高程比设计高程高7am,532转动体中跨端高程比设计高程高10am。偏差采用在转盘下大小里程端用千斤顶顶梁的方法进行调整,经过精确调整后,连续梁轴线及高程偏差控制在15mm之内。采用钢楔把撑脚与滑道锁定,钢板将砂箱与上转盘锁定,边跨端采用4根精轧螺纹钢将梁体与临时支墩锚固,梁体整体锁定完成。3.7顶梁体系转换梁体临时锁定后,进行边跨合龙。边跨合龙完成后,用铁锤将锁定撑脚的钢楔敲掉,将撑脚上的高强螺栓卸下,拆除撑脚,绑扎垫石钢筋,浇筑垫石混凝土。本连续梁采用12个800t千斤顶顶梁,即沿上转盘四周均匀布置12个千斤顶,同时将梁顶起2~5mm,用钢楔子将梁体与砂箱锁定,取出球铰定位销轴,采用5t倒链拉出钢护筒与上球铰间的夹层钢板,边拉边分块切割衬板直至全部拉出。将钢护筒与上球铰重新用高强螺栓锁紧,使上下球铰脱开。顶梁见图5。2017(03)万方数据・隧道/地下工程・—究[J].现代隧道技术,2014,51(2):133139.路林海.青岛市近距离交叠地下工程围岩稳定性及安全保障研究[D].青岛:山东科技大学,2008.曹正龙.极小净距立体交叉隧道施工方案与变形控制研究[D].青岛:山东科技大学,2015.李术才,张伟杰,张庆松,等.富水断裂带优势劈裂注浆机制及注浆控制方法研究[J].岩土力学,2014—(3):744752.汪献强.刍议断层富水隧道施工中的双液注浆技术—[J].科技创新导报,2014(13):4344.姚海波.大断面隧道浅埋暗挖法下穿既有地铁构筑物施工技术研究[D].北京:北京交通大学,2005.黄合理.地铁隧道穿越既有车站的沉降预测及加固措(上接第59页)高强度支座灌浆料。图6支座顶推支座顶推见图6。支座灌浆料的强度达到要求后,用铁锤将锁定梁体的钢楔敲掉,顶梁千斤顶卸载,完成体系转换。在钢护筒周围安装橡胶围板,拆除中墩旁支架。完成连续梁中跨合龙。4结束语墩顶转体球铰安装在墩帽与梁体之问,梁体重量由球铰直接传递至墩帽,转体时只转动梁体,大大减少了转体重量,从而使球铰结构尺寸减小,不但降低了球铰加工、运输、安装的难度,而且使工程造价大幅度减少。减小了下部结构的尺寸,对既有线路基础的稳定影响明显减小,墩顶转体梁体重心至球铰的距离显著降低,转体更平稳、更安全。根据墩顶转体的设计理念、施工原理、工艺特点、可操作性强等优点,可在铁路、公路预应力混凝土连续铁道建筑技术—施[J].现代隧道技术,2013,50(2):114118.[8]赵应文.强岩爆隧洞机械涨壳式预应力中空锚杆支护—技术[J].黑龙江水利科技,2015(6):7778.[9]许有俊,陶连金,李文博,等.地铁上穿工程中既有隧道结构周围土体注浆加固范围研究[J].铁道建筑,—2012(11):4244.[10]丁祥.新建铁路隧道上跨既有铁路隧道安全评估[J].—铁道建筑技术,2016(1):4146.[11]吴圣智,段宝福,朱应磊.微震爆破在顺层软岩隧道换拱技术中的应用研究[J].现代隧道技术,2013,50—(6):174178.[12]高文超.水压光面爆破技术在松阳隧道大路下斜井施—工中的应用[J].铁道建筑技术,2016(3):3437.箱梁上跨既有线的转体施工中推广应用。参考文献[1]秦雪映.北京六环路跨丰沙铁路斜拉桥桥墩设计[J].—国防交通工程与技术,2012(3):3132.[2]杜嘉俊.桥梁转体法施工技术创新与展望[J].铁道—建筑技术,2012(4):89.[3]袁可.桥梁转体施工的关键控制点分析[J].铁道建—筑技术,2016(5):911.[4]张联燕,谭邦明,陈俊卿,等.桥梁转体施工[M].北—京:人民交通出版社,2002:1415.[5]余常俊,刘建明,张翔,等.客运专线上跨既有繁忙干线铁路连续梁水平转体施工关键技术[J].铁道标准—设计,2009(12):4950.[6]高晓南.集宁南特大桥连续梁跨既有铁路墩顶转体施工工艺[J].建筑工程技术与设计,2015(12):1211.[7]杨永强.邢衡高速公路立交桥上跨既有线转体称重试—验研究[J].铁道建筑,2013(8):4143.[8]余霖.宽度渐变连续梁不平衡称重水平转体控制技术—研究[J].铁道建筑技术,2016(8):2829.[9]中铁三局集团有限公司.Q/cR—96032015高速铁路桥涵工程施工技术规程[s].北京:中国铁道出版社,2015:138.[10]盖小红.哈大客运专线运粮河特大桥连续梁转体施工设计[J].铁道标准设计,2002(5):92.[11]赵静波.桥梁转体施工静摩擦力改进算法研究[J].—山东交通科技,2016(3):9193.[12]童江涛.共安大桥跨铁路转体施工技术[J].桥梁隧—道,2012(5):240241.[13]陶美祥,江国浩,武智飞,等.连续梁墩顶转体施工精准合龙对中技术研究[J].施工技术,2016(18):120.RAILWAYCONSTRUCTlONTEcHNOLOGY2017{0311j1I心口M口№口万方数据
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