节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术.pdf

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节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术1 节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术2 节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术3 节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术4 节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术5 节段梁“假”固结悬拼偏位分析与顶推调整技术6
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———文章编号:10094539(2018)08006406节段梁“”假固・桥梁工程・结悬拼偏位分析与顶推调整技术王鹏(中铁十一局集团第一工程有限公司湖北襄阳441104)“”摘要:根据模型简化、有限元理论分析的方法得出节段梁假固结悬拼施工时产生大偏位的原因,即设计临界施工储备小,导致顶部灌浆块破碎。采用一种特殊的顶推调整技术,利用扁平千斤顶等特殊设备进行装备组成,实现纵桥向和竖向的偏位调整。将偏位由竖向195衄纠正至50nun。本调整技术所需时间短,对已形成结构影响小,可快速恢复正常施工。关键词:有限元扁平式千斤顶“”顶推式假固结悬拼线形纠偏中图分类号:U445.466文献标识码:BDoI:10.3969/j.issn.1009-4539.2018.08.016DeviationAnalysisandPushingAdjustmentTechnologyforMatching‘‘”FalseCantileverSegmentsLaunchingWangPeng(ChinaRailway1“1BureauGroup“1EngineeringCo.Ltd.,XiangyangHubei441104,China)Abstract:Accordingtosimplifiedmodelandfiniteelementmethodology,thereasonsarededucedthatlargedeviationwasgeneratedduring“”matchingfalsecantileverpreeastsegmentslaunching,thatis,lesstemporarydesignstoreforconstructionleadstocrushingontopgroutingplate.Aspecialpushingadjustmentmethodologywasproposedinthispaper,thatspecialfiatjackWaSinstalledbetweenexpansionjointgap,thenverticalandhorizontaladjustmentWasimplementedanddeviationWasrectifiedfrom195ramto50ramonverticaldirection.Thismethodtakesashorttime,haslittleinfluenceontheexistingstructureandcallquicklyresumenormalconstruction.Keywords:finiteelement;flatjack;pushing“”type;matchingfalsecantileverlaunching;linearcorrection1前言桥梁节段预制施工具有占用场地少、施工速度快、精度高、质量容易控制、减少现场调整时间等优点,特别是在城市拥挤地区,其构件化、工厂化特点得…到最好的体现。对称悬拼方法,单次起吊节段数量少,架桥机设计荷载要求小,是节段拼装方法中较常用的一种。而对于多联刚构桥梁的支座端,在成桥前支座不能受力,特别是对于凸型支座端进称悬拼时在——收稿日期:20180610基金项目:武汉市城建科研项目(201330)作者简介:王鹏(1984一),男,高级工程师,主要从事桥梁施工控制和装配式桥梁研究。支座端缺少固结条件,因而采用一种类似刚构的悬臂“”“拼装嶂1方法,即假固结悬拼,使其达到暂时的固”结状态,待连续预应力完成并且永久支座达到受力状态,则切断钢束形成连续体系。该方法相较普通支架法先将半跨桥梁拼装好的方式,节约用地、对下部交通影响较小、施工省时,同时可实现桥机连续施工。2工程概况某工程公路高架桥梁,全线正线双向八车道设计,总长度3400m,上(下)行路宽约16.5m,由两片单箱单室箱梁连接横向湿接缝作为主要受力结构。匝道共5条,总长度2400m,路宽约8.1m,由单64铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018108l万方数据・桥梁工程・片单箱单室箱梁外挑翼缘及附属结构组成。采用以”盖梁为零号块o的预制节段对称悬臂拼装方式施工,每拼装一个节段张拉相应悬臂预应力束使其保持稳定。悬臂共6个预制节段约18m,形成T形刚构并经中跨合龙体系转换形成连续结构,其中采用类刚构悬“”臂拼装方式形成暂态固结共16处,采用在伸缩缝处浇筑灌浆块支撑的方式,如图1所示。图1类刚构悬臂拼装施工方法示意施工中对首跨类刚构悬臂拼装时,东内线4号节段拼装张拉后,随后释放小里程端4号节段与天车吊具的连接。但在释放大里程段4号节段和天车吊具的连接过程中,东内线大里程悬臂段随1号节段梁与盖梁之间顶部灌浆块的局部压碎而向上抬起。3偏位描述及原因分析3.1线形偏位描述‘预制节段拼装4。53过程:节段起吊一涂抹界面间环氧树脂一节段间匹配贴合_÷顶板和底部内腔临时张拉组件安装_÷张拉顶部螺纹钢到设计值50%_÷张拉底部螺纹钢到设计值100%_+张拉顶部螺纹钢到设计值100%_架桥机吊具松勾(即临时张拉杆作为节段固定)一悬臂预应力钢束张拉_拆除顶板和底部内腔临时预应力螺杆一完成节段拼装。线形偏位发生阶段:预应力束张拉完成,将要释放天车吊具的过程。造成的局部破坏及变形:节段和盖梁间顶部灌浆块被压碎;节段和盖梁间底部灌浆块出现局部裂缝;作为支承在盖梁支座上主要承受竖向荷载的竖向临时钢支墩,因发生局部滑移,导致限位装置发牛变形.如图2所示.a.临时支撑变形b.顶部灌浆块破碎图2临时支撑变形及灌浆块破碎造成的线形偏位:在东线内侧大里程4号块节段端部相对设计向上抬起195mm,同时因顶部灌浆块被压碎导致大里程端的梁片向支座盖梁方向移动大约25mm。根据梁端部三个测量点发现节段横坡也发生一定变化,由设计要求2.565%变化为3.387%。3.2相关参数为准确计算,现将节段、悬臂预应力、竖向临时支撑、灌浆块、lf6j时预应力张拉等基本信息及参数列出,见表1。表1相关参数节段悬臂预应力竖向临时支撑顶灌浆块底灌浆块首节普通节形状≤多够位于节段顶部,基本为直线,如图2所示长方形首节底板张拉端位于节段顶面端部全断面l860MPa低松弛预应力钢绞线,Sika-214型支座材料C50混凝土Q390单根设计张拉力19.5t支座灌浆料灌浆料重量或62t约40t每节段张拉两束,每束7根,张拉力(内腔齿块影响)每束136.5t单个重200kg尺寸2.4m高,节段宽6.71112.4in高,节段宽6.7m长度即对称节段端部相向长度350x350m(接触面)∞7x700×100mill3.3定性分析(2)施工方面:未按正确顺序进行体系转换,导(1)设计方面:原设计混凝土垫块尺寸足够抗致不利因素的影响加剧,即临时螺纹钢张拉完成将压,但安全系数不高。而设计阶段未考虑施工中节节段固定于前一节段后即进行体系转换,但现场操段腔内锯齿块形状调整,因而对顶部灌浆块产生更作通常以张拉完成临时预应力进行转换。多不利因素。(3)其它方面:诸如张拉平台安装在小里程端;该铁道建筑技术RA『LWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018fD8J65万方数据・桥粱工程・‘墩位于曲线段位置;规范建议61厚度大于100咖的灌浆块要加骨料等。3.4模型简化定量推导结合顶部混凝土垫块、底部混凝土垫块、顶部悬臂预应力和节段重量等因素,将图1所示节段和盖梁间的受力情况简化为如图3所示进行分析。结构稳定状态时基本假定:Nr,墨:一‘NvN,(1)首节节段为刚度极大的构件,突出的端头块变形忽略不计。(2)变化截面内任意点的应变到该点中性轴的距离成正比,且为弹性变化。(3)在顶、底部灌浆块破损失去平衡之前,顶部和底部的两灌浆块因压力所产生的竖向摩擦力可承受节段重量。基本假定和力矩平衡方程:ⅣⅣfs=Ng+,…ⅣⅣⅣ【。£l一,£2一J7、,,£3+g厶=0由式(1)可知,灌浆块不产生变形时,压力为零;当产生变形时,需要根据变形关系求得顶部灌浆块和底部的反力。3.5STMDPRO有限元模型分析因节段和盖梁间的混凝土灌浆块破损,最初平衡已经打破。为同平衡公式(1)进行比较,因而采用STUDPRO有限元分析软件,引入三维实体建模同理论计算进行分析。模拟分析的重点是节段和盖梁间灌浆块的受力情况,设置有限单元时将节段从首节到第四个节段设置为均匀的板单元,如图4所示。简化计算的同时,计算精度亦可以得到保证.图4对称假悬臂拼装S"徂DPRO模拟66铁道建筑技术将节段自重、顶部悬臂预应力筋、底部临时钢索全部加进后,得到关于顶部灌浆块和底部灌浆块的压应力,计算结果如图5所示。a.底部垫块受力结果b.顶部垫块受力结果图5顶底部垫块各点受力分析底部灌浆块最大压应力为0.22MPa,对应底部灌浆块最大压应力为15.8MPa,超出规范要求。根据以上几个方面原因的定性和定量分析,可知设计临界、施工储备小,顶部混凝土块被压碎,造成整个线形偏位、局部破坏。4线形纠偏调整方案4.1线形偏位发生后预防性处理出于安全考虑,每个首节节段底部两个临时支座旁布置两个200t液压千斤顶,同时利用油站将千斤顶顶撑一虚力20t;在被压碎的顶灌浆块旁快速浇筑两块相同大小尺寸的灌浆块,以防止变形或偏位情况进一步发展,避免出现更不利工况,如图6所示一I塑堡鍪迭堕堡图6预防性处理措施示意(单位:mm)ILWAYCO ̄s丁RUC丁』O~丁EcH ̄0LOGy∞2018J万方数据・桥梁工程・4.2线形纠偏方案比选①采取预防措施后,研究比对几种可行性方案:搭设临时支墩,将节段钢绞线逐节拆除落于支墩上,重新②拼装;在剩余5号和4号节段、6号和5号节段间分③别浇筑调整湿接缝;采用液压千斤顶置于节段梁问(施工阶段盖梁顶面比节段梁顶面低250唧)将节段④梁逐步顶开;采用特殊千斤顶装置,放置于节段梁和盖梁面间(即顶部灌浆块区域,缝宽约100r啪),以盖梁端面为支撑点缓慢将节段顶开,达到线形纠偏目的。分别对以上四种方案在可行性、工期、安全等几个方面比较后,最终选取第四种方案,即采用扁平千斤顶顶推式调整线形,方案比选如表2所示。表2方案比选①②③④可行支架现有。但节段调整液压模板设备自有,但剩余两个悬臂钢束当前共四个节装置还未到场;已胶拼节段节段需浇筑三个湿接犍,总段,每段两束,未松弛张需购置特殊千斤顶性端面混凝土表面将破碎长400m拉力136.5X8=1092t搭设支架,分批拆除节段,重浇筑两个新湿接缝约需3若方案完成报批,则从准备工作至完成约工期新拼装,约需3个月个月20d到1个月最为安全,但对既有道路影浇筑湿接缝,但因长度短,施设计顶撑支架横跨盖梁,采用扁平千斤顶顶撑的同时,4号节段底安全响大工质量难以完全保证稳定性难以保证部采用预防性临时支墩防护,安全5扁平千斤顶顶推式线形纠偏调整技术5.1扁平千斤顶介绍采用FJ-50型液压单向一次性扁平千斤顶顶撑,千斤顶为圆形,由本体和紧贴于本体上活动式的两块圆形板组成,顶推时主要以圆形板为主要接触点。本体高36mill,自重34kg,外直径为500mill,有效接触面直径为453mill,最大压力150bar,最大承载235t,如图7所示。图8扁平千斤顶和钢板配合设置该支座处位于平曲线350m转弯半径位置,桥面上节段梁端面和盖梁端面间伸缩缝隙为变化宽—度120180rllln,需在千斤顶背面浇筑调平垫层,确保千斤顶调整时端面平行,如图9所示。5.2.2预防措施为防止顶推过程中———厂].。・一.・r.^二,J一■——■▲图9扁平千斤顶背部调平层图7扁平千斤顶设备预应力钢束突然断裂导致节段顶部连接力消失或损失【.71,产生安全隐患,在节段内腔底部既有孔道5.2调整准备工作内施加临时螺纹钢,同时设计柔性接触式临时支墩5.2.1扁平千斤顶安装定位置于4号节段端部,支撑结构同节段底部间预留扁平式千斤顶共设置四个,两两叠加,置于节20mm缝隙。段梁和盖梁端面缝隙内,对称设置,在千斤顶相临节段内腔底部增加临时螺纹钢,提供节段底部处同时设置不同厚度的钢板,顶撑一定行程后塞入连接力。为防止悬臂束失效,端部临时支墩与盖梁钢板,作为预防措施,如图8所示。工作时采用两个支座形成支撑体系。图10为节段底部内腔临时螺泵站对千斤顶同时对称作业。纹钢张拉和端部临时支墩。铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018(鸺167万方数据・桥梁工程・图10安全预防措施5.2.3切断4号节段悬臂束将顶部临时螺纹钢张拉组件重新安装于3号节段和4号节段间,完成l临时张拉工作,而后将固定4号块节段的悬臂预应力束切断,使得4号节段仍由施工阶段过程中的临时预应力组件作为支撑。差50trim,则共完成线形纠偏竖向调整162mm,调整过程测量数据如图1l所示。过程高程偏差变化对比。垂碜i西二五=-1}'0123456—一Ph4Ahi.Def际上要求每次切断每个预应力束的2。3根,或者切”№‘图—断左边预应力束的23根,然后切断右边c6预应6顶推调整成{力束的4~6根,最后切断左边C6预应力束的4~6因顶撑力已达根,达到对称释放。158t,同时节段线j15.3顶推式线形偏位调整有50mm。从安全5・3・1操作过程作,剩余偏位将在线形偏位调整旧。91流程:将两边扁平千斤顶连整。按理论计算,力接液压泵站一释放竖向临时支座同节段梁底部间2mm时。可将6号接触(200t液压千斤顶上虚设胶合板接触节段梁底同下一跨6号节层部)一液压千斤顶顶部分别设置两油标卡尺,读取差调整到20mm初始数据一两台泵站同时顶推操作,油标卡尺显示图12为预装加厚读数达到5mm即纵向移动5mnl,同时位于4号节Ⅲ现场安装效果图段端部升降车上操作人员及时观察支墩和节段底.,。...图12预装加厚垫片部接触情况,并安排测量人员及时测量,同初始数。铜比据比较。若完成纵向5ITlm顶推节段底部已全部接顶推式扁平千斤顶节段线形偏位调整,方法新触,测量数据反映节段端部向下恢复则完成一次调颖,操作简单有效。整循环_重复以上步骤,直至调整力达到设计要求(1)从准备工作正式开始到调整结束共1个月,158t,停止顶推工作,完成调整。排除期间等强或等待时间,有效施工工期大大缩短。5.3.2调整过程中操作要点(2)顶推式线形偏位调整技术新颖,在类似工(1)单次顶推长度5mm,当完成单次顶推要求程中采用较少,对既有线路影响少、对既有结构影对竖向临时支座、临时支墩情况、灌浆块裂缝情况响小、施工高效。以及预应力钢束进行详细检查。(3)顶推式线形偏位调整方法更加适用于支座端(2)每次两台液压泵站操作要求同步进行。平齐面(盖梁和节段梁顶面)结构,同时对于类似节段(3)调整过程中若出现端部支墩先于纵桥向移悬臂拼装或挂篮式施工偏位情况有较好的借签意义。动5rum接触节段底部,则需要停止顶推,进行调整。(4)调整方法在节段拼装线形进行竖向、纵向5.3.3调整过程坐标变化记录偏位时效果明显。从理论上虽然可将两边不对称从数据上看,每次调整将产生纵向约5inn]的行顶撑实现角度偏位调整,但因结构安全性原因,并—程,同时节段端部竖向将产生竖向向下约2530mm不采用类似方法进行横向偏位调整,同时若节段横的回位,调整过程共6次。按最后一次测量数据偏坡发生变化,则调整难度加大¨2I。68铁道墓簏技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY20f8fD8J万方数据・桥梁工程・参考文献[1]王鹏,李小红.对称悬臂拼桥梁支座端假悬拼施工方—法:ZL201410094947.3[P].201510一14.[2]王渊.城市高架轨道交通节段拼装桥梁施工及控制技术研究[D].长沙:中南大学,2008.[3]孙大权.公路施工方法与实例[M].北京:人民交出—版社,2003:4965.[4]王传素.悬臂拼装法在城市节段桥梁中的应用[J].—桥梁建设,1999(2):5254.[5]王英.城市桥梁预制箱梁节段拼装关键技术的研究[D].成都:西南交通大学,2011.[6]BS5400.BRITISHSTANDARDforSteel,concreteandcompositebridges[S].British:theauthorityoftheBoardofBSI,1988.[7]罗鸣.节段预制拼装桥梁耐久性设计要点研究[J].—铁道工程学报,2012(2):4648.[8]谭坤,周玲敏,葛斌斌,等.短线匹配节段梁预制及架设—的线形偏差调整[J].铁道建筑技术,2015(5):911.[9]刘泰成.预应力混凝土简支箱梁线形控制及整孔斜移—施工技术[J].铁道建筑技术,2012(12):2830.[10]杨滢涛.基于分形几何的极曲线半径桥梁短线匹配几何控制技术[J].铁道建筑技术,2016(8):14一18.[11]刘海东:侯文崎,罗锦.短线节段预制拼装桥梁几何线形三维控制方法[J].铁道科学与工程学报,2017(4):—769778.[12]曾雷.短线匹配预制梁悬臂拼装线形控制研究[J].铁道建筑技术,2016(8):10一13.——‘—‘———————————————■—————・+-+++-+---卜一卜--一-+-++++++一++++-+-+-++卜+-+-++一++-+++-+一+-++一+一+一-P--'-..-ct---k-+一+・(上接第39页)代入一致性指标公式得:—CI=(A一一n)/(n一1)=(6.203-6)/(61)=0.041而CR=Cl/RI=0.041/1.25=0.032<0.1,因此,矩阵满足一致性判断。3.4风险源重要性排序结果根据计算结果得突水涌泥风险的风险源排序为:破碎岩体>地表水、基岩裂隙水>超前支护>台阶法>超前预报、监控量测>雨季降水n0。11]。4结论(1)隧道进口段,V级围岩,水位埋深较浅,形成高水压可能性较小。出口段,V级围岩,水位埋深较大,基岩裂隙水相对贫乏。因此,进出口段突ⅢⅣ水涌泥可能性较小。易发生突水涌泥段,以、级围岩为主,围岩富水性较强,地下水埋深较大,突Ⅳ水涌泥可能性较大。其它段,级围岩,富水性较弱,采取径向注浆和局部注浆措施,突水涌泥可能性很小¨2。13|。(2)隧道突水涌泥风险的整体风险概率等级为Ⅱ3级,风险损失等级为2级,整体风险等级为级,属有条件接受风险,可采取必要控制措施以提高安全性。(3)隧道突水涌泥风险的风险源排序为:破碎岩体>地表水、基岩裂隙水>超前支护>台阶法>超前预报、监控量测>雨季降水。铁道建筑技术RAlLWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY参考文献[1]孙胜考.新倮那隧道施工风险分析[J],铁道建筑技—术,2012(SI):134137.[2]朱勇.湘桂铁路莲藕塘隧道施工安全风险控制研究—[J],铁道建筑技术,2013(12):5760,122.[3]黄明琦,王渭明,林毅,等.某海底服务隧道施工中涌水处—理及风险控制措施[J].铁道建筑技术,2007(4):1315.[4]李利平,李术才,陈军,等.基于岩溶突涌水风险评价的隧道施工许可机制及其应用研究[J].岩石力学与—工程学报,201l(7):13451355.[5]许振浩,李术才,李利平,等.基于层次分析法的岩溶隧道—突水突泥风险评估[J].岩土力学,2011(6):17571766.[6]杨永强.长大隧道施工风险评估与控制技术[D].西安:长安大学,2015.[7]靳世鹤,严松宏,孙红斌,等.兰州地铁穿黄隧道施工风险分析与控制措施[J].工程管理学报,2017,31—(2):8489.[8]谭磊.论隧道施工安全风险与施工管理[J].工程技术—研究,2017(1):130131.[9]李云华,李杰,彭小云,等.隧道突水涌泥风险管理[J].交通科技,2013(2):9l一93.[10]汪易森.关于深埋长隧洞开挖中高压涌水问题的讨论—[J].南水北调与水利科技,2006(5):47.[11]欧尔峰,严松宏,梁庆国,等.岩体隧道施工安全风险模糊综合评判研究[J].兰州交通大学学报,2011,30—(4):3842.[12]金生斌.结合层次分析法的特长公路隧道初步设计阶段安全风险评估研究[D].西安:长安大学,2016.[13]朱国光,余凡凡.青龙山一号隧道突水涌泥风险评估—[J].中国水运(下半月),2015(7):242245.∞2018)69万方数据
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