上承式拱桥钢砼结合梁跨拱圈长距离顶推施工方法

摘要

本发明涉及一种上承式拱桥钢砼结合梁跨拱圈长距离顶推施工方法，步骤包括：安装钢梁拼装平台、龙门吊机；拱上立柱安装滑道梁、限位器，布置滑动、纠偏和起顶装置，安装拖拉式顶推动力装置；拱上立柱上串联钢绞线并施加预拉力，2、4、8、10号立柱根部斜拉钢绞线与交界墩顶部连接，并施加预拉力；在拼装平台上拼装结合梁，并安装前导梁；用水平千斤顶将已拼好的梁段向前拖拉，待场地有空余时继续拼装后边梁体，拖拉和拼装交替进行，后联头部和前联尾部通过销轴连接整体顶推；在钢梁上最后一个桥墩前拆除前导梁，钢梁整体顶推到位后解除各联钢梁之间的连接，拆除后导梁，分段落梁。本发明能够提高施工质量和施工效率，缩短工期，降低施工成本。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体是一种上承式拱桥钢砼结合梁跨拱圈长距离顶推施工方法。

背景技术

目前，钢管拱桥应用广泛。但对于跨大峡谷的上承式拱桥而言，在进行主梁架设时，会存在下述问题：施工场地狭小，且属于高空作业，对施工作业要求精度较高；由于拱上立柱高度较高，属于柔性墩，在进行长距离整联顶推施工时对拱上立柱的水平力的控制要求高；施工控制难度大，施工流程较为复杂等。

发明内容

本发明旨在解决跨大峡谷高桥墩钢管混凝土拱桥主梁架设施工难度大、工期长、施工技术复杂、拱上立柱为柔性墩易受拉破坏的问题，而提供一种上承式拱桥钢砼结合梁跨拱圈长距离顶推施工方法，能够提高施工质量和施工效率，缩短工期，降低施工成本。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种上承式拱桥钢砼结合梁跨拱圈长距离顶推施工方法，包括以下步骤：

A、确定导梁的刚度和长度；

B、安装钢梁拼装平台、龙门吊机；拱上立柱安装滑道梁、限位器，布置MGE滑块、纠偏装置和起顶装置，安装拖拉式顶推动力装置，并进行调试；在拱上立柱上串联钢绞线并施加预拉力，在拱圈2、4、8、10号立柱根部斜拉钢绞线与交界墩顶部连接，并施加预拉力；

C、利用龙门吊在拼装平台上拼装结合梁，并安装前导梁；

D、用水平千斤顶将已拼好的梁段向前拖拉，待场地有空余时继续拼装后边梁体，拖拉和拼装交替进行，后联头部和前联尾部通过销轴连接整体顶推；

E、在钢梁上最后一个桥墩前拆除前导梁，钢梁整体顶推到位后解除各联钢梁之间的连接，拆除后导梁，分段落梁，进行桥面板施工。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：

施工简单，施工速度快，安全性高，能很好的解决跨大峡谷施工不便的问题，同时也保护了拱上已建立柱的安全和稳定，极大的提高了施工质量和施工效率，缩短了工期，降低了施工成本，具有很好的推广应用价值。

进一步的，本发明优选方案是：

步骤B中：

B1.拼装平台由硬化处理的地面承载，拼装平台上MGE滑块，滑道的布置位置与结合梁的腹板位置相对应；

B2. 滑动装置由上滑道、下滑道、MGE滑块构成，其中上滑道利用钢箱梁底面，拖拉施工时钢箱梁底面直接与MGE滑块的不锈钢板接触；下滑道由钢板制作为工型结构，依据受力要求确定箱型梁的长、宽，高度根据桥墩上的垫石标高确定，面板厚度24mm，面板上铺4mm厚不锈钢板，不锈钢板表面粗糙度小于Ra5μm；滑道前后端150mm范围内各有一段与滑道交角为20度的斜面，以便于滑块的喂进和吐出；MGE滑块由MGE板及不锈钢板构成，MGE板用螺钉固定在下滑道顶面，上层为不锈钢板，不锈钢板与钢箱梁底面直接接触，MGE板表面涂硅脂油以减少拖拉摩阻力，滑道表面保证光洁度，保持清洁并避免划伤；

B3.在桥墩的垫石上各布置一个滑道梁，滑道梁通过埋置在垫石里的预埋件与桥墩固定；在钢梁底板上焊接拉锚器，拉锚器是钢梁上连接钢绞线的结构，在拉锚器连接处对钢梁进行加筋补强；

B4.拖拉式顶推动力装置包括在钢管拱桥两侧的交界墩上各布置的一组水平拖拉设备，该拖拉设备由2台水平连续千斤顶组成，沿桥梁中心线对称布置；拖拉动力装置采用连续牵引油缸，配套相应的液压泵站实现连续、同步牵引；

B5.限位器及纠偏装置为在每个桥墩的外侧滑道梁侧边布置限位滚轮及纠偏三向千斤顶，限位滚轮与纠偏三向千斤顶每间隔一个桥墩布置一组。

步骤B中的钢绞线张拉布置方案是：

（1）将高度较高的立柱用钢绞线连接在其他桥墩上进行预张拉，预张拉锚点布置在各桥墩的墩帽上，各立柱的预张拉力应在各立柱的水平力承载能力之内；具体是：

将高度较高、抗水平力能力较差的拱上1号、2号立柱用钢绞线连在3号交界墩上进行预张拉，预张拉锚点布置在各桥墩的墩帽上；

在3号交界墩及1号、2号立柱的墩帽上均布置有预埋件，每个墩帽上沿中心线布置两个钢绞线锚座，每个锚座内布置4根Φ15.24钢绞线，在3号交界墩与1号立柱间张拉8t，再在1号立柱与2号立柱间张拉12t；

将高度较高、抗水平力能力较差的拱上9号、10号、11号立柱用钢绞线连在8号立柱上进行预张拉，预张拉锚点布置在各桥墩的墩帽上；

在8号立柱及9号、10号、11号立柱的墩帽上均布置有预埋件，每个墩帽上沿中心线布置两个钢绞线锚座，每个锚座内布置4根Φ15.24钢绞线，在8号立柱与9号立柱间张拉16t，再在9号立柱与10号立柱间张拉10t，再在10号立柱与11号立柱间张拉6t；

（2）钢砼结合梁拖拉至拱上立柱前，用钢绞线在2、4、8、10号拱上立柱根部进行预张拉，以控制拱圈的竖向位移；具体是：

2号和4号立柱墩底用4根钢绞线连接在3号交界墩上，并在2号立柱底施加20t预拉力，在4号立柱底施加8t的预拉力；

10号、8号立柱墩底用4根钢绞线连接在4号交界墩上，并在10号立柱底施加20t预拉力，在8号立柱底施加8t的预拉力。

步骤E中：落梁前完成钢箱梁支座的安装，在墩顶各布置4台油缸落梁千斤顶进行整联落梁；在落梁千斤顶的上部放置临时垫板，临时垫板选用20×200×200钢板，材质Q235；落梁操作时采用逐块抽取垫板的方式。

附图说明

图1 是本发明实施例的施工工艺流程图；

图2 是拼装平台示意图；

图3 是图2的俯视图；

图4 是图2中A部放大图；

图5是导梁构造示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是下滑道结构图；

图8是图7的侧视图；-

图9是MGE滑板滑动示意图；

图10是横向限位示意图；

图11是自动连续牵引系统图；

图12是拉锚器锚点布置图；

图13是拱上立柱水平力控制钢绞线锚座示意图；

图14是落梁千斤顶布置图；

图15是1号、2号立柱与3号交界墩钢绞线连接示意图；

图16是9号、10号、11号立柱与8号立柱钢绞线连接示意图；

图17是2号、4号立柱墩底与3号交界墩钢绞线连接示意图；

图18是10号、8号立柱墩底与4号交界墩钢绞线连接示意图。

图中：拼装平台1；滑道2；桥墩3；滑道梁4；上滑道5；不锈钢板6；MGE滑块7；限位滚轮8；纠偏千斤顶9；钢绞线10；拉锚器11；临时垫板12；油缸13。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明。

本实施例以成都至贵阳线乐山至贵阳段西溪河特大桥钢砼结合梁顶推施工为例说明。

一种上承式拱桥钢砼结合梁跨拱圈长距离顶推施工方法，按以下步骤进行：

（1）对大跨度高桥墩钢管拱桥钢砼结合梁顶推施工过程进行受力分析，确定导梁的刚度和长度，导梁构造如图5、图6所示，采用材质为Q345B的钢板制造，由4片等高度双腹板工字形杆件组成，导梁纵向长11m，含1m长的高度过渡段；导梁前端有个600mm高的台阶，利用设于临时墩顶上的50t千斤顶施以顶力起顶，便于导梁上墩；工字形钢板主梁顶、底板厚度30mm，翼板宽度200mm，腹板厚度20mm。

（2）如图2、图3、图4所示，安装钢梁拼装平台1、龙门吊机；施工各墩临时设施，各桥墩上布置滑动、纠偏和起顶装置；拼装平台布置在0号桥墩后方，长度为65m，布置四条滑道2作为拼装的平台及钢梁的滑移面，四条滑道2的布置位置与结合梁的四块腹板位置相对应。拼装平台主要由地面承载，地面进行硬化处理。

（3）如图9所示，滑动装置由上滑道5、下滑道、MGE滑块7组成，其中上滑道5利用钢箱梁底面，拖拉施工时钢箱梁底面直接与MGE滑块7的不锈钢板6接触；下滑道由钢板制作为工型结构，依据受力要求确定箱型梁的长、宽，高度根据桥墩3上的垫石标高确定，面板厚度24mm，面板上铺4mm厚的不锈钢板6，不锈钢板6表面粗糙度小于Ra5μm。下滑道前后端150mm范围内各有一段斜面（与滑道交角约20度），以便于MGE滑块7的喂进和吐出；MGE滑块7采用MGE板及不锈钢板。MGE滑块7最下层为MGE板，MGE板用螺钉固定在下滑道顶面，上层为不锈钢板6，不锈钢板6与钢箱梁底面直接接触。MGE板表面涂硅脂油以减少拖拉摩阻力，滑道表面的光洁度要保证，保持清洁并避免划伤。

（4）如图7所示，在桥墩3的垫石上各布置一个滑道梁4，滑道梁4通过埋置在垫石里的预埋件与桥墩3固定；在钢梁底板上焊接拉锚器11，如图12所示，拉锚器11是钢梁上连接钢绞线10的结构，在拉锚器11连接处应对钢梁进行加筋补强。

（5）如图11、图12所示，安装拖拉式顶推动力装置，并对各设备进行调试：在钢管拱桥两侧的桥墩上布置一组水平拖拉设备，该拖拉设备由2台100t水平连续千斤顶组成，沿桥梁中心线对称布置。

拖拉式顶推动力装置采用连续牵引油缸，配套相应的液压泵站可以实现连续、同步牵引，牵引系统如图11所示。

（6）如图10所示，限位器及纠偏装置为在每个桥墩的外侧滑道梁4侧边布置限位滚轮8及纠偏三向千斤顶9，限位滚轮8与纠偏三向千斤顶9每间隔一个桥墩布置一组。

（7）在拱上立柱上串联钢绞线并施加预拉力，在拱圈2、4、8、10号立柱根部斜拉钢绞线与交界墩顶部连接，并施加预拉力；具体的钢绞线张拉布置方案如下：

拱上立柱高度较高，抗水平力能力较差。因此考虑将高度较高的立柱用钢绞线连在其他桥墩上进行预张拉，预张拉锚点布置在各桥墩的墩帽上。各立柱的预张拉力应在各立柱的水平力承载能力之内（参见图13）。

拱上1号、2号立柱高度较高，抗水平力能力较差。因此将1号、2号立柱用钢绞线连在3号交界墩（60m高）上进行预张拉，预张拉锚点布置在各桥墩的墩帽上。

在3号交界墩及1号、2号立柱的墩帽上均布置有预埋件，每个墩帽上沿中心线布置两个钢绞线锚座，每个锚座内布置4根Φ15.24钢绞线，如图15所示：在3号交界墩与1号立柱间张拉8t，再在1号立柱与2号立柱间张拉12t。

拱上9号、10号、11号立柱高度较高，抗水平力能力较差。因此将9号、10号、11号立柱用钢绞线连在8号立柱上进行预张拉，预张拉锚点布置在各桥墩的墩帽上。

在8号立柱及9号、10号、11号立柱的墩帽上均布置有预埋件，每个墩帽上沿中心线布置两个钢绞线锚座，每个锚座内布置4根Φ15.24钢绞线，如图16所示：在8号立柱与9号立柱间张拉16t，再在9号立柱与10号立柱间张拉10t，再在10号立柱与11号立柱间张拉6t。

钢砼结合梁拖拉至拱上立柱前，用钢绞线在2、4、8、10号拱上立柱根部进行预张拉，以控制拱圈的竖向位移。

如图17所示：2号和4号立柱墩底用4根钢绞线连接在3号交界墩上，并在2号立柱底施加20t预拉力，在4号立柱底施加8t的预拉力。

如图18所示：10号、8号立柱墩底用4根钢绞线连接在4号交界墩上，并在10号立柱底施加20t预拉力，在8号立柱底施加8t的预拉力。

（8）利用龙门吊在拼装平台上先拼装导梁，再拼装结合梁。

（9）用水平千斤顶将已拼好的梁段向前拖拉，拱上后联钢梁通过钢梁头部与拱上前联尾部钢梁连接后进行拖拉。

贵阳侧引桥段钢梁的拖拉过程不进行叙述，只进行拱上三联（每联长度84.6m）和成都侧引桥段（长度98m）钢梁的拖拉过程叙述：

第一步在拼装平台上拼装前导梁（10m长）、6段拱上第一联钢梁（58.2m），用水平连续千斤顶将已拼好的钢梁向前拖拉45m；第二步在已拼好的梁段尾部拼装3段第一联钢梁（26.4m）及第二联的前3段钢梁（26.4m），并将拱上第一联尾部钢梁与拱上第二联头部钢梁连接起来，利用水平连续千斤顶将已拼好的钢梁向前拖拉65m；第三步在已拼好的梁段尾部继续拼装6段第二联钢梁（58.2m），用水平连续顶将已拼好的钢梁向前拖拉63m；第四步在已拼好的梁段尾部继续拼装7段第三联钢梁（68.7m），并将拱上第三联头部钢梁与拱上第二联尾部钢梁连接起来，用水平连续顶将已拼好的钢梁向前拖拉63m；第五步在已拼好的梁段尾部继续拼装2段第三联钢梁（15.9m）及3段成都侧引桥钢梁（41.85m），并将成都侧引桥头部钢梁与拱上第三联尾部钢梁连接起来，用水平连续顶将已拼好的钢梁向前拖拉64m；第六步在已拼装好的钢梁尾部拼装剩余的钢梁，共4段，长度56.15m，用水平连续千斤顶将钢梁全部拖拉到位。

（10）在钢梁上最后一个桥墩前拆除前导梁，解除各联钢梁之间的连接，分段落梁，进行桥面板施工。

如图14所示，钢箱梁在落梁前需完成支座的安装，在墩顶各布置4台400吨油缸13落梁千斤顶进行整联落梁。在落梁千斤顶的上部放置临时垫板12，临时垫板12选用20×200×200钢板，材质Q235。落梁操作时采用逐块抽取临时垫板12的方式。

本实施例所述施工方法，使用的拖拉动力装置采用连续牵引油缸，配套相应的液压泵站可以实现连续、同步牵引，不仅克服了多点顶推中由于反复起动、停止而对工程造成的不良影响，而且大大地加快了施工的速度；通过在拱上立柱上串联钢绞线并施加预拉力来抵消顶推的水平拉力，保证拱上柔性立柱顶推过程中不会因顶推水平力过大而拉裂，本发明解决了顶推距离长，跨大峡谷高空施工作业面小，拱上立柱为柔性墩受拉容易破坏的难点，保证了顶推施工的安全性和稳定性，极大的提高了顶推速度，提高了大跨度高桥墩顶推施工效率，施工方便，操作容易，在跨大峡谷柔性高墩钢管拱桥主梁顶推施工中具有广泛的推广价值。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。