跨铁路站场大吨位连续箱梁拖拉法顶推系统设计与施工.pdf

——文章编号：１００９４５３９（２０１７）１０一００４５０５・设计咨询・跨铁路站场大吨位连续箱梁拖拉法顶推系统设计与施工周卫平（中铁二十五局集团第二工程有限公司湖南衡阳４２１００２）摘要：随着我国基础建设的飞速发展，在桥梁施工中，梁体横跨铁路营业线的情况将会越来越常见。本文依托湘府路跨京广铁路联７０ｍ主跨箱梁顶推过轨工程，对该顶推梁单点顶推系统进行设计及施工指导，确保施工安全及既有线营运安全。对在类似施工场地狭小、项推跨径过大、上跨铁路站场对施工影响较大的情况下，进行新的尝试与运用，市场前景良好。关键词：铁路站场连续箱梁单点顶推过轨中图分类号：Ｕ４４５．４６２文献标识码：Ａ＋ＢＤＯＩ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１７．１０．０１１Ｄｅｓｉ驴ａｎｄＣｏ吣ｔｍｃｔｉｏｎｏｆＰ吣ｌｌｉｎｇＳｙｓｔｅｍ丽ｔｈＤｍｇｇｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＬａｒｇｅＴｏ衄ａｇｅＣｏｎ廿ｎｕｏ邺ＢｏｘＧｉｒｄｅｒ№ＣｍｓｓｉｎｇｍｗａｙＳｔａｔｉｏｎＹａｒｄＺｈＯｕＷｅｉｐｉｎｇ（ｃｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ２５山ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ２ｎｄＥｎ百ｎｅｅＩｉｎｇｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｈｅｎｇｙ蚰ｇＨｕｎａｎ４２ｌ００２，Ｃｈｉｎ８）Ａｂｓｔ聃ｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒ印ｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ’Ｃｈｉｎａｓｉ血鹊ｔｍｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎ０ｆｂｅ锄ｂｏｄｙｃｍｓｓｉｎｇｔｈｅｒａｉｌｗａｙｂｕｓｉｎｅｓｓｌｉｎｅｓｗｉＵｂｅｍＤｒｅａＴＩｄｍｏｒｅｃｏｒｎｍｏｎｉｎ¨ｄｇｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎ．Ｂ鹊ｅｄｏｎｔｈｅ７０ｍｍａｉｎｓｐａＩｌｂｏｘ西ｒｄｅｒｐｕｓｈｉｎｇ山ｒｏｕｇＩｌｔＩ佻ｋｐｍｊｅｃｔｏｆ）【ｉａＩｌｇｆｕＲｏａｄｃｍｓｓｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ－Ｇｕａｎ铲ｈ叫Ｒａｉｌｗａｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒ瑚ｄｅａｄ鹤ｉ印ｆ矗ｔＩｌｅｓｉｎｄｅｐｏｉｎｔｐｕｓＩｌｉＩＩｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔ１１ｅｐＩｌｓｈｉｎｇｂｅａＩＩｌ柚ｄｇｕｉｄｅｄｔ｝ｌｅｃｏ璐ｔｎＪｃｔｉｏｎ，心ｃｈｃｏｕｌｄｅ璐ｕｒｅｔｈｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｓａｆ宅ｔｙａｎｄｔｌｌｅｏｐｅｍｔｉｎｇｓａｆｂｔｙ０ｆｔ｝Ｉｅ商ｓｔｉｎｇｌｉｎｅｓ．ＩｎｔＩｌｅｃａｓｅｓｏｆｓｏｒ嘴ｆ如ｔｏｒｓＦｅａｔｌｙ胡硗ｔｉＩｌｇｔｌｌｅｃｏ璐ｔｎＪｃｔｉｏｎｓｕｃｈａｓⅡ∞ｓＩＩｍｃｓｔｎｌｃｔｉｏｎ—ｓｉｔｅ，０ｖｅｒｓｉｚｅｄｐＩｌｓｈｉｎｇｓｐ肌ａｎｄｏｖｅｒｃｒ璐ｓｉＩｌｇｒａｉｌｗａｙｓ洒ｏｎｙａｒｄ，ｔ１１ｅｎｅｗｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ锄ｄａｐｐｂｃａｔｉｏｎａｒｅ删ｄｅｄ，锄ｄｔ１１ｅｍａｒｌ（ｅｔ∞ｐｒｐｅｃｔｉｓ９００ｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙｓｔａｔｉｏｎｙａｒｄ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘ舀ｒｄｅｒ；ｓｉｎｄｅｐｏｉｎｔｐｕｓｈｉｎｇ；ｃｒｏｓｓｉｎｇｔｒａｃｋ１工程概况长沙市湘府路湘江大桥位于长沙市猴子石与黑石铺大桥之间，距上、下游两桥各２．２ｋｍ左右，距下游橘子洲约４．８ｋｍ。跨京广铁路站场湘府路大桥主体结构为（４０＋５０＋４０）ｍ预应力砼箱梁，上跨黑石铺车站五股道岔，横断面如图１所示。如何保证安全、高效施工，同时将对铁路运营的影响减到最小是本文研究的重点。预应力砼箱梁分为三段施工，其中７０ｍ梁段预—收稿日期：２０１７一０７２５作者简介：周卫平（１９７０一），男，高工，主要从事桥梁方面工作。铁道建篱技术凡４『ＬｗＡｙＣＯＮＳ丁开ＵＣ丁『ｏ～丁ＥｃＨＮＯＬＯＧｙ应力砼等高度箱梁采用场外搭设预制平台预制后，采用顶推法就位；边跨３０ｍ梁段采用支架现浇与７０ｍ梁段形成连续体系。７０ｍ段箱梁采用双箱单室斜腹板截面，箱梁顶宽３７～３８．５２ｍ，梁高３．８ｍ，单幅自重３５００ｔ。２总体思路２．１总体方案设计该桥上跨京广铁路，考虑铁路上方限界和净空的要求，以及京广铁路运营的具体要求，在施工方案上拟采用Ｅ４墩外搭设ｌ＃一８＃临时墩，作为箱梁制作平台；在Ｅ２一Ｅ４墩间搭设３排临时墩作为梁体顶推临’２０了７ｆ０Ｊ４５万方数据・设计咨询・时支点。预制完成后采用顶推法完成７０ｍ箱梁的‘架设１Ｉ。５％！！！！靼———！！！Ｌ＿十芦图１桥梁布置简图（单位：ｃｍ）通过对顶推系统滑道结构设计、牵引点布设、顶推装置验算、钢导梁设计及连接、后锚点设计及限位装置设计验算等，确定合理的单点拖拉法顶推系统，同时优化跨铁路站场顶推施工工艺流程，确保顶推安全、精确就位。２．２技术原理（１）７０ｍ主跨箱梁顶推方案选择采用在线外预制完成、单点拖拉方案。（２）通过优化临时墩设置、顶推箱梁预制平台施工、滑道施工、合理摆放千斤顶及后锚点位置设置，保证顶推基础构造稳定性。（３）为支撑梁体与提供顶推时线性导向，采用钢板梁与钢桁架相结合结构形式的导梁。（４）纠偏措施：在顶推过程实时纠偏，顶进过程中双幅箱梁互为反力点，互相纠偏。通过限位装置、钢绞线及千斤顶施作横向矫正旧ｏ。３顶推结构体系设计３．１临时墩体系设计结合现场实际采用在就位小里程方向永久墩（Ｅ４墩）外搭设八排ｌ临时墩，作为箱梁制作平台；在就位大里程方向（Ｅ２～Ｅ４墩）间搭设三排临时墩作为梁体顶推临时支点。每排临时墩有４个墩柱，共计４４个ｌ临时墩墩柱，ｌ临时墩布置如图２所示。３．１．１临时墩基础根据桥址位置的地质勘查资料得知，本标段拟建场地内存在厚度较大的素填土及淤泥质粉质黏土等软弱地层，土体强度低，承载力仅为７０ｋＰａ。因此采用桩基础进行地基处理，桩基采用书１．０ｍ和书１．５—ｍ两种规格，桩基长度从１６２５．２ｍ不等，均以嵌岩桩设计。图２临时墩布置示意临时墩应有足够的强度和刚度以支撑梁体自重，１．５ｍ的钢筋混凝土墩，保护层厚度５ｃｍ，沿墩表面”同时承受箱梁水平顶推过程中对临时墩产生的推力ｊ。配间距１０ｃｍ巾２５ｍｍ的钢筋（共６６根）时，正截面墩身尺寸优化采用通用有限元软件ＭｉｄａＳｃｉｖ一轴心和偏心抗压承载能力满足要求。ｉ啪１０建模计算，将墩划分为１１个单元，最底部的单３．１．２临时墩与主墩连接钢管元长度为０．５ｍ，其余均为１ｍ。取受竖向荷载作用通过Ｍｉｄａｓ２０１０有限元工程计算软件进行仿最大的临时墩进行分析，通过顶推施工过程建模计算，真分析后，为减少顶推过程中Ｅ４墩顶与临时墩顶在整个施工过程中，临时墩上最大荷载出现在顶推完承受的水平力，单幅采用四根大直径钢管（拍０９ｍｍ成时，作用于临４墩上，因此将临４墩作为分析对象，考×１６ｍｍ）纵向连接。作为水平连杆，钢管的最大压虑１．２倍的偏载系数，最大荷载屁＝一９９４０．５ｋＮ，取应力为５０．２Ｐａ，小于Ｑ２３５钢材容许应力（［盯］＝动摩擦系数为０．０６５，得最大横向荷载凡＝７７５．４ｋＮ。１８２ＭＰａ），满足规范要求。使Ｅ４墩一临时墩ｌ之通过Ｍｉｄａｓ建模计算，本项目中临时墩采用２．０ｍ×间的所有临时墩连接为整体，如图３所示。４６铁道建箍技术ＲＡ『ＬＭｙＣ０￣Ｓ丁开ＵＣ丁『０～丁￡－ｃｆ＿ｆ￣０￡．０Ｇｙ２Ｄ７７仃ＤＪ万方数据３．２牵引点及顶推装置设计３．２．１牵引点图３连接钢管布置示意（单位：ｍ）受现场条件限制，本工程采用单点拖拉法顶推‘施工４｜。在永久墩（Ｅ４）顶部安装千斤顶反力架作为牵引点，由１４０ａ工字钢、１３２ａ工字钢、［２０槽钢及４ｃｍ厚钢板焊接而成，最后与预埋在墩身上的预埋钢板（２ｃｍ厚）焊接牢固，如图４所示。图４牵引点布置横断面（单位：ｃｍ）３．２．２顶推设备本顶推箱梁单幅自重为３５００ｔ，钢导梁及连接结构重２００ｔ。设备动力计算：顶推滑道的摩擦系数为０．１（起动时），其拉力为３７００ｋＮ。设置了４台公称张拉力为２０５０ｋＮ的ｚＬＤ２００一３００型顶推千斤顶，其动力储备系数为：４×２０５０／３７００＝２．２２。３．２．３牵引拉锁牵引拉锁采用高强度钢绞线（直径为书１５．２４ｍｍ、强度为１８６０胁）。一端设置在固定端的拉锚器内，另一端穿过自动连续千斤顶的前、后夹持器＂１。中滑道各个构造部位采用ｓｏｌｉｄ４５实体单元模拟，顶推过程稳定性满足要求，计算汇总见表２。表１滑道材料选用表材料说明支座预埋钢板２０ｍ厚调平垫块Ｃ５０混凝土滑道板４．２ｃｍ厚四氟乙烯板２０ｍｍ厚表２力学验算汇总表规范构件应力计算值／ＭＰａ结论限制／ＭＰａ盯ｌ１．７（拉）２．６５满足滑道混凝土垫块盯３７．１（压）３２．４满足滑道预埋钢板盯ｌ７．７（拉）１４０满足及滑道板矿３４１．７（压）１４０满足箱粱底板２。ｍ厚曩毳鲁装４．２ｃｍ厚滑道板滑道调平垫块箱梁底板支座雯羞霎羹顶推方向Ｉ＼设计墩顶∥珍钐黝缓∥∥钐钐黝锈汐八图５滑道构造本次工程每台千斤顶穿１２根钢绞线，安全储备３．４导梁设计系数：１２×２６×４÷４００＝３．１２。本工程钢导梁采用钢板梁与钢桁架相结合的３．３滑道设计结构形式，减小顶推时箱梁的悬臂长度及施工内在顶推过程中滑道不仅承受梁上部的荷载还要力，同时支撑梁体与引导顶推方向哺］。承受水平摩擦力，设置结构形式及用材见图５及表ｌ。每幅箱梁上安装的左右两片钢导梁，设置长度滑道计算采用大型有限元通用程序ＡＮＳＹｓ计算，其３５．２ｍ，划分为四个节段。左右两片钢导梁之间采铁道建筑技术ＲＡｌＬＷＡＹｃｏＮｓＴＲＵＣＴｌｏＮＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ２０１７（１０）４＿｝万方数据・设计咨询・用圆管进行横向连接，纵向与埋设在箱梁混凝土里的精轧螺纹钢连接＂］。钢导梁的立面与平面图如图６所示。图６钢导梁布置示意３。５后锚点设计拉锚器锚固在主梁横向连接处及横隔板梁底位置，见图７。计算采用Ｍｉｄａｓｃｉｖｉｌ２０１０建立单元模型，型钢材料为Ａ３钢材。计算得出锚固型钢支架最大应力１１０．８ＭＰａ＜１４０ＭＰａ，锚固型钢支架最大位移Ｏ．７ｍｍ．满足施Ｔ变形要求困图７拉锁锚平面布置（单位：ｃｍ）４主要施工工艺４．１总体施工流程施工准备一施工Ｅ３、Ｅ４号墩桩基础一施工Ｅ３、Ｅ４号桥墩－÷施工临时支墩＃１～＃１１，搭设施工平台一现浇７０ｍ梁段一安装导梁一张拉前期钢束，安装顶推设备，搭设防护防电棚一封锁线路，顶推７０ｍ梁段就位＿÷拆除滑道，安装永久支座，落梁。４．２顶推施工流程顶推流程如图８所示施Ｉ步骤＝：顶推粱预制末新联ｋ满堂红支睾强制７０ｍ秉段３８．“＾＾～＊ｌⅢ粼｜Ｊ臌Ｕ臌蚁刚揪ＪＪⅡｎ。Ⅱ—厂］血１且市讪ＨＨＨＨＨ兀１嗬ｒ剧融熙峨翻扩……。朋舢，。！！，。曼！。。朋；。儿。ｊＪ魄０施Ｉ步骤三：导粱安装皇塑壁垒，苎兰塾兰墨稍制７０。景段｝３４｝３８ｆ１垦塑兰苎竺圭生．’’１．．７．。一～ｆ．＾’…●：：、×…——ｌ＝＇一一ｍ＾＾’一ⅪⅫ川粼Ｊｌ冈Ｕ嘲ｌＩ冈阒Ｉｌ闪ｌｌｌ儿…ＪｌＬ上上上上…叫¨Ｈ¨Ｈ¨硼¨¨¨¨０ｒ。盱腻热是新图８顶推过轨工艺流程（单位：ｍ）铁道建镝技术ＲＡ『Ｌ帆ｙｃ０￣Ｓ丁开ＵＣ丁ｆ０～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ２０，７仃０Ｊ万方数据万方数据