10大型复杂曲线宽体预应力混凝土箱梁顶推拖拉施工工法Word下载.docx
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ΣRi（fi±
αi）时,梁体才能向前移动。
式中：
Ri为第i桥墩或桥台滑道瞬时的垂直支反力；
fi为第i桥墩或桥台支点相应的静摩擦系数；
αi为桥梁纵坡坡率,上坡顶推为“+”,下坡顶推为“-”。
4.2复杂曲线箱梁结构设计处理及两点限位原理
拖拉段箱梁平曲线为圆曲线、缓和曲线、直线或其组合，纵曲线为纵坡、竖曲线或其组合，横坡由单坡、双坡或其组合，为了便于拖拉施工，对箱梁结构采取了如下处理措施：
平面上，以拖拉段梁体的起点和终点作为控制点，用通过这两点的圆曲线拟合线路轴线，设计梁体截面时，底面和限位面按圆曲线为对称轴线，而顶板则仍按线路轴线为对称轴。
拟合后的圆曲线向后延伸即为拖拉过程的轨迹线，两者的差值△通过调节箱室的宽度尺寸实现，这样，就保证了拖拉施工过程中运动轨迹为圆曲线，又满足了线路各种线形的需要。
纵断上，将主梁首尾的最低点相连，得到一条具有坡度的直线，该直线作为箱梁底面线，也就是拖拉前进的竖向轨迹线，竖曲线则通过变梁高实现。
对于横坡通过箱梁腹板的高度变化实现；
将主梁边斜腹板下0.3m设置成垂直段，以利于拖拉前进中的限位和纠偏。
为保证拖拉过程中各墩受力均匀并保持桥梁线形，要求预制平台的底模与箱梁位于同一平纵曲线上，且预制平台为箱梁的延伸部分。
见图4.2-1~4.2-2。
采用两点限位的方式，即拖拉过程每个状态，仅在最靠近拖拉梁段的首端和尾端的支承墩上设置限位及纠偏装置。
由于两点限位平面上为静定结构，作用点和方向确定，根据简单的力平衡原理计算确定拖拉过程各状态在拖拉力作用下曲线梁横向的作用力的大小。
同一限位点上，受压一侧安置限位装置，使箱梁的前进紧贴着限位装置进行，另一侧安置纠偏装置，以防止拖拉过程中由于拖拉力的不均衡性而引起梁体的横向位移，拖拉过程中如果梁体偏离限位装置，则采用纠偏装置使梁体返回拖拉轨迹线正常运行。
见图4.2-3~4.2-4。
图4.2-1拖拉段梁体平面图
图4.2-2拖拉段梁体截面图
图4.2-3拖拉过程中两点限位纠偏装置布置图
图4.2-4拖拉过程立面布置图
1——拖拉段梁体，2——拖拉段起点，3——拖拉段终点
4——线路轴线，5——拟合圆曲线即拖拉轨迹线
6——梁体底面，7——梁体限位面，8——梁体顶面
9——线路轴线与拖拉轨迹线差值△调节段，△——线路轴线与拖拉轨迹线的差值
Bt——主梁顶板宽度，Bt——主梁底板宽度
10——拖拉牵引索11——限位装置
12——纠偏装置，13——拖拉各墩轴线，14——牵引索前方千斤顶
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工准备→永久墩、临时墩施工→滑道施工→顶推段主梁施工→安装钢导梁→安装限位纠偏装置→安装牵引系统→分次顶推就位→顶落梁安装永久支座。
图5.1-1施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1施工准备
1沿拖拉轨迹延伸线平整长220m、宽45m的施工场地，并作地基处理，其承载力和变形满足满堂支架制梁要求。
2铺设龙门吊走行线，组装龙门吊。
5.2.2永久墩、临时墩施工
1必须按施工进度完成顶推范围内永久墩及临时墩施工，4号主塔墩为牵引反力座，应在顶推时完成成下塔柱部分施工。
见图5.2.2-1。
2临时墩应按拖拉轨迹线R圆曲线的同心圆曲线对称布置。
3为方便临时墩安装和拆除，一般临时墩采用钢管柱结构，每个临时墩由3根或2根钢管组成，钢管直径1.2m或1.3m，中间加钢管横联，横联直径为0.6m。
临时墩法兰盘在承台施工时预埋，钢管柱在加工厂整体预制，现场采用汽车吊安装，现场焊接钢管横联。
钢管柱内下部1.5m填充混凝土，剩余空间用砂填充密实，保证其具有良好的抗剪能力和刚度。
图5.2.2-1顶推范围内永久墩及临时墩布置
5.2.3滑道安装
在4号墩和每一个临时墩顶面均需设置一套滑动装置，它由支承垫石上的MGE滑块、滑板和调坡钢楔块组成。
调坡钢楔块可靠锚固在支撑垫石上，滑板由40mm钢板上铺4mm不锈钢板组成。
主梁顶推采用δ=30mm的MGE型滑块，滑块宽度按40cm，长度为44cm制作。
为减小摩阻力，在滑板与不锈钢板之间涂硅脂。
纵向滑动装置总高100mm。
临时墩顶面尺寸有2.6m×
1.2m、3.8m×
1.3m、2.2m×
1.2m三种形式，现以2.6m×
1.2m结构形式说明，下滑道布置方式。
下滑道滑块为MGE滑块，每块尺寸为440mm×
400mm，则每个下滑道布置18块，同时为保证顶推过程中的周转，每个此形式的个滑道需备用6块。
实际施工时按照每块间隙不大于10cm控制，同时考虑梁底的不平整导致的部分滑块不能够密贴梁底，则滑块的受力大约在10Mpa。
顶推过程中，操作人员站在临时墩顶帽上作业，在桥梁的顶推过程中，为利于平移滑动滑块从临时墩滑道的一端顺利导入，滑道一端作圆弧处理，同时滑块做斜角处理，并设置储油槽。
图5.2.3-1滑道布置图
图5.2.3-2滑道进出口船形过渡（单位：
mm）
5.2.4主墩上牵引反力座
顶推段钢筋混凝土反力座在桥轴线方向，其中心位置距4#主塔墩中心2.77m，且位于4#主塔墩横向中心。
顶推段锚固块设置在主梁尾端，与主梁浇筑为整体。
5.2.4-1牵引反力座立面图（单位：
反力座长14m，宽2m，高0.71m，距离顶推段梁底52mm，其上布置12个牵引索孔道。
每个索孔道由2部分组成：
直线段1m，曲线段1m。
具体如下图所示：
5.2.4-2牵引反力座平面图（单位：
5.2.5顶推段主梁施工
1主梁施工分为顶推段（B段）、边跨现浇段（A、C段）、合龙段（H1、H2段）三部分，均采用满铺碗扣式钢管脚手架进行施工，先施工顶推段（B段）主梁，顶推就位后，施工边跨现浇段（A、C）主梁，最后施工合龙段主梁，顶推段和边跨现浇段根据设计要求分段浇筑。
分段见下图5.2.5-1：
图5.2.5-1主梁分段示意图（单位：
m）
2主梁满铺碗扣式钢管脚手架法施工工艺流程：
支架拼装并压重→支座安装→底模铺设→安装侧模及端模→梁底及腹板钢筋绑扎和安装定位网→安装预应力制孔波纹管→安装内模→顶板钢筋绑扎→混凝土灌筑→混凝土养护→内模拆除→穿预应力钢束→预应力钢筋张拉→孔道压浆→下一节段施工
3施工支架必须在强度、刚度和稳定性上与本阶段最不利的受力状态相适应，并在构造上满足张拉、灌筑、拆模、拆架等工艺的要求。
4根据设计文件及规范要求，并为了确保现浇施工的安全运行，现浇支架需在混凝土施工之前进行模拟加载试验，最大加载重量为本区间梁体重量的1.2倍，按50％、80％、100％、120％四级进行加载，以检验临时支架各部分的承载能力及受力变形情况。
临时支架的下沉量及弹性、塑性变形采用高精度水准仪测量。
5模板应具有足够的强度、刚度和稳定性；
应能保证梁体各部形状、尺寸及预埋件的准确位置，严格控制顶推段箱梁滑道位置制作误差。
箱梁采用优质竹胶板做面板，加强对模板的检查，保证节段间错牙符合要求。
对应滑道位置顶推段B段主梁底板距外边缘2.2m及外腹板0.30垂直段限位面采用钢模板，保证与滑道密贴。
6导梁与主梁间的钢混过渡段、主梁后端牵引索锚点、斜拉索锚点等关键构造复杂，应采取措施保证混凝土浇筑密实。
7拖拉段预应力较多，预应力束的张拉、拆除次序应严格按照设计规定执行，临时张拉的预应力束张拉后不应灌浆。
5.2.5安装钢导梁
1钢导梁构造：
钢导梁由四个分段组成，依次为预埋段（长5.22m）、尾段（长14.25m）、中段（长13.96m）和前段（长14.49m）。
钢导梁长44m（全长48m含4m的预埋段），为R=3500m半径的平面曲线梁。
钢导梁为变截面形式，内侧导梁根部梁高3736mm，上、下顶板厚50mm,腹板厚度24mm，腹板间距1780mm；
端部高1800mm，上、下顶板厚24mm,腹板厚度16mm，腹板间距800mm。
外侧导梁根部梁高4125mm，上、下顶板厚50mm,腹板厚度24mm，腹板间距1780mm；
端部高2189mm，上、下顶板厚24mm,腹板厚度16mm，腹板间距800mm。
钢导梁预埋段在混凝土箱梁浇筑时埋设，预埋段范围内箱梁腹板相应增厚至1780mm。
钢导梁预埋段在混凝土箱梁浇筑时埋设，预埋段范围内混凝土箱梁腹板相应增厚至1780mm。
预埋段在钢-混结合面设60mm厚钢板作为箱梁预应力束的锚垫板，钢板上对应预应力束位置开设通过孔。
腹板靠近翼缘位置开孔，以便箱梁顶底板横向钢筋通过，同时设置剪力钉以增强结合效果。
腹板、上下翼缘与混凝土接触面均布置剪力钉。
2钢导梁共分为8段，采用大吨位汽车吊安装就位。
3钢导梁的主要焊缝即腹板和盖板连接角焊缝要求熔透，加劲肋及横联采用手工焊，焊逢高8mm。
分段之间采用高强度螺栓连接，考虑到导梁下翼缘兼做上滑道需保持平整，下翼缘采用工地对接焊，焊缝质量要求达到Ⅰ级，焊后铲除余高并打磨平顺。
4钢导梁的拼装允许误差：
中线5mm；
底面高程与设计高程差1mm。
5顶推过程中跨越城铁和国铁，城铁应满足净空H≥△+4.2m，国铁应满足净空H≥△+7.5m，其中△为钢导梁施工阶段最大挠度。
6当导梁前端向下挠度过大，造成不能顺利吞吐滑块时，可用千斤顶将导梁前端顶起少许，每侧起顶力不得大于300kN。
5.2.6安装纠偏限位装置
1顶推过程中为防止梁体横向偏移，在墩顶的曲线内外侧设置横向纠偏装置，该装置分为纠偏千斤顶和限位滚轴两种，由限位架、千斤顶、外包橡胶钢滚轴、工作滑板、MGE滑块组成。
纠偏时千斤顶紧压滑板，滑板紧压滑块，滑块随梁体滑动，顶推时交替转换滑块。
2临时墩纠偏装置
首先在临时墩顶帽上预埋限位托架，由槽钢组成，顶推前在托架上安装箱型钢，作为纠偏装置的后背支架。
支架上安装纠偏千斤顶，同时顶推箱梁的外侧斜腹板距离梁底30cm做成竖直的，方便纠偏千斤顶的顶撑。
具体布置如下图：
图5.2.6-1
3主塔纠偏装置
主塔位置处的纠偏装置设置在下塔柱顶面，成桥后为防落梁挡块，首先在下塔柱顶面的顶推箱梁两侧浇筑长、宽、高为3.5m×
2.5m×
1.1m的砼后背块，顶推前在后背块和顶推箱梁之间安装纠偏千斤顶，千斤顶紧压滑板，滑板紧压滑块，滑块随梁体滑动。
4临时墩限位装置
限位装置也安装在临时墩墩顶的支架上，主要为直径15cm钢滚轴，为减小对顶推梁体的压强，钢滚轴外包工程硬塑，同时采用2个滚轴为一排并列布置，具体如下图：
图5.2.6-2临时墩纠偏装置平面图
图5.2.6-3外包橡胶钢滚轴平面图
5、纠偏、限位装置的布置
根据两点限位的原理，顶推梁体呈现摆头甩尾的轨迹，因此在箱梁的前后、曲线内外侧均布置纠偏限位装置。
具体为按照推论，箱梁跑偏的一侧使用限位滚轴，保证基本和梁体密贴，另一端使用纠偏千斤顶，和梁体预留5cm的间隙，随时可以进行纠偏调整，控制顶推梁体中线在10mm以内。
现已第一次顶推说明如下：
第一次顶推为试顶3m，由之前分析可知箱梁前端有向曲线外侧偏移的趋势，箱梁尾端向曲线内侧偏移的趋势，同时在相邻的四个临时墩上布置受力点，考虑满足连续两次要点顶推，三个为备用。
5.2.7顶推施工
1箱梁排架拆除
在顶推前拆除底模和侧模排架及模板，在排架拆除过程中在各临时墩安放千斤顶处、续滑块处和顶推观测点处保留工作平台。
2清理滑道和梁面
排架拆除过程中安排专人进行滑道清理，掏出四周的干硬灰，并吹净，以保证滑块与滑板之间的清洁。
对滑道附近上部的混凝土不平整部分进行磨平。
对箱梁上面一切不必要的物体进行清理，保证无杂物。
3上、下滑道面检查
顶推前，对箱梁的梁体底面（上滑道）、下滑道面的线型和标高情况进行全面的测量摸底，并形成检查记录。
对于个别情况进行处理，必须达到规范要求的平整度等情况，方可顶进施工。
4动力系统调试
调节行程检测装置的检测元件，使检测装置的接触及检测正常。
调整各泵站的调速阀使各顶的运动速度达到一致。
5牵引索安装
牵引索一般采用fpk＝1860MPa钢绞线索，钢绞线下料长度应考虑主梁的牵引长度，同时考虑千斤顶工作长度、固定端工作长度和张拉端预留长度及钢绞线垂度等。
6牵引索预紧
根据经验，如采用单一捻向的钢绞线，前后夹持器在反复夹持、松开钢绞线的过程中，会产生扭矩带动活塞转动，有损于千斤顶内油封性能。
因此各顶的牵引索选用偶数，左、右捻向各半，间隔排布。
先用人工手拉钢绞线弧度基本一致，再用顶推千斤顶进行整体预紧（只要达到各顶压力一致即可）。
千斤顶将钢绞线逐根以1-5KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。
7试顶
打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制12台千斤顶同时施力试顶。
试顶时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，即应做好三项重要数据的测试工作；
第一、每分钟前进速度，应将顶推速度控制在设计要求内；
第二、控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次前进距离的数据，以供顶推初步到位后，进行精确定位提供操作依据。
试顶过程中，应检查桥体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。
如有异常情况，则应停止试顶，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试顶。
第三、记录梁体启动时顶力的大小，从而了解MGE滑块与不锈钢板之间的摩擦系数。
8正式顶推
首先选择手动模式，逐一将顶推顶前后主顶的活塞回到行程开关位置后开始手动顶推。
主控台操作人员按下“前顶进”按钮，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。
检查油泵，顶推顶，前后夹持器，前后监控器，压力表，钢绞线是否异常。
手动操作顶推系统牵引主梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行主梁的自动连续顶推。
当顶推开始后，工人将从滑道前端吐出的滑块，拿到滑道后端重新喂入，必须保证相邻两块滑块间间隙小于10cm。
自动顶推过程中，应注意记录顶推过程中的油压最大、最小值。
顶推过程中必须保证12台千斤顶同时作业。
9顶推过程控制
顶推过程中随时对顶推千斤顶、箱梁、临时墩的状态进行测量控制，在梁体、临时墩等关键位置布置相关测点，采用光纤光栅传感器技术测量梁体、临时墩顶推过程中的应力，顶推时各数据通过对讲机按预定顺序向总指挥报告，发现中线异常，按要求启动动态纠偏；
发现其他异常，停止顶推分析原因并处理。
测量内容主要有：
1）千斤顶同步控制
在连续牵引过程中，需要确保12台连续牵引千斤顶动作同步，同时进行锚具松紧、主千斤顶伸、缩等动作。
计算机控制系统根据千斤顶位置信号和锚具信号，确定所有千斤顶的状态，根据连续牵引千斤顶的当前状态，控制系统根据控制要求，决定连续牵引千斤顶的下一步动作。
当计算机控制系统决定连续牵引千斤顶的下一步动作后，向所有液压泵站发出同一动作指令，控制相应的电磁阀统一动作，实现所有连续牵引千斤顶的动作一致，同时锚具动作、同时伸缸、缩缸或同时停止。
在牵引过程中，为了实现12台连续牵引千斤顶的牵引力均衡，在每台牵引千斤顶上安装压力传感器，利用压力传感器检测各个牵引千斤顶的牵引力，反馈给计算机控制系统，计算机控制系统通过调节比例阀来调节各台牵引千斤顶的压力，保持各台牵引千斤顶的牵引力差控制在5%范围之内，实现牵引力均衡。
系统设置了超差自动报警功能，一旦某点牵引千斤顶牵引力差超过某一设定值，系统将自动报警停机，以便检查，通过手动干预调节。
2）中线测量：
包括前端钢导梁中线测量和箱梁尾端中线侧量。
钢导梁前端平联上设点，顶推前进方向设立全站仪测；
箱梁尾端设点，尾端设全站仪观测。
3）高程测量：
钢导梁前端高程测量，用作和前进方向临时墩标高进行比对；
箱梁顶面高程测量。
4）主梁应力监测
主梁在顶推过程中，由于其支承状态的不断变化，控制截面的位置及内力状态均发生变化，并且这种顶推过程内力还与主梁梁底平整度及临时墩的不均匀沉降有关。
根据顶推过程主梁内力计算结果，可选取若干控制断面进行应力监测，同时对临时墩变形进行监测，以确保主梁受力安全。
应力达到计算值则进行预警，达到计算值和容许值的均值报警，暂停顶推施工，查明原因方可继续施工。
5）临时墩应力监测
因为主梁拖拉过程中，每个支承主梁的临时墩均将受到支座摩阻力的作用，根据临时墩的具体构造，通过实时监测主跨侧墩底截面应力的方式监控临时墩的受力安全。
控制临时墩底承台以上1.5m，应力达到计算值则进行预警，达到计算值和容许值的均值报警，暂停顶推施工，查明原因方可继续施工。
6）临时墩变形监测
临时墩的沉降量直接关乎拖拉主梁的受力情况，在临时墩沉降达到5mm时进行预警，达到10mm时进行报警，并停止顶推施工，待查明原因后方可继续施工。
临时墩纵、横向水平位移达到预警值，需要对其进行严密的监测，达到报警值时应当立即停止拖拉并采取有效的控制措施。
预警值取容许值的50%，报警值取容许值的100%。
7）重点部位观察
重点观察钢导梁与主梁钢混过渡段、主梁尾端滑道处、主梁对应滑道位置底板和腹板、临时墩滑道、横向限位架等部位，当观察到有破损、裂缝或过大的变形时，应当停止顶推并采取有效控制措施。
10顶推就位
1）顶推中线的控制采用横向纠偏装置来进行左右调整。
2）顶推就位前1m采用点动的方式控制就位，并配合全站仪进行控制。
3）就位后允许其中线偏差不大于10mm。
11顶落梁施工
顶推完成后，拆除钢导梁，并在永久墩进行顶落梁安装永久支座。
选用4台800吨同步千斤顶（精度0.1mm），进行顶落梁施工，最大顶升高度5mm，相邻各顶点高差不得大于3mm，落梁时以控制支座反力为主，适当考虑梁底标高，各墩台的千斤顶油压必须按照分级、分步逐次加升至理论值，要求每一级压力的操作时间不少于10min，且在每级压力上持压5min，以保证有足够的时间使梁体进行内力传递和分配，减小梁体变形滞后现象带来的影响。
5.3劳动力组织
表5.3劳动力组织情况表
工序
分工
人数
备注
制梁
管理人员
6
技术人员
10
钢筋工
40
模板工
20
混凝土工
30
架子工
电焊工
8
电工、钳工
张拉工
小计
160
顶推
总指挥
1
副指挥
3
监测人员
主控台司机
液压站司机
2
牵引千斤顶检查
12
质量检查员
电工
测量工
喂接滑块
42~108
每滑道处3人
纠偏
24
每限位处3人
104~170
6.材料与设备
本工法采用的机具设备见表6。
表6机具设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
用途
连续顶推千斤顶
ZLD200—300
台
液压泵站
ZTB40.0
油缸行程传感器
TF-S250
个
4
压力传感器
TF-P40
5
电脑控制室
HLDKA-12A
电脑控制台
HLDKA-6
7
通讯电缆
批
高压油管
9
控制电缆
电动油泵
ZB4—500.0
11
千斤顶
YDC240QX—200.0
纠偏千斤顶
100t
13
200t
14
15
落梁千斤顶
SJFD800-120
顶落梁
16
变频调速液压泵站
SVSLC-BP-ZK
17
手持式控制器
SVSPLC-BP-8-700-120
套
18
笔记本
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