大跨度钢桁梁浮托顶推法架设施工技术研究.pdf
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1、总659期2023年第29期(10月 中)收稿日期:2023-04-20作者简介:李敬能(1996),男,从事公路桥梁建设管理工作。大跨度钢桁梁浮托顶推法架设施工技术研究李敬能(江西省公路工程有限责任公司,江西 南昌 330000)摘要:为明确浮托顶推法在跨河大跨度钢梁架设施工中应用的可行性及实际应用效果,以某新建跨江大桥为例,对其跨越主河道的1孔钢桁梁桥架设施工方案展开比较,确定出低位、旁侧非悬臂浮托顶推施工方案;对施工设备系统进行设计论述,进而从钢梁浮托准备、浮托、顶推前进及靠岸对位等方面对浮托顶推施工技术要点展开分析。结果表明,浮托顶推法是常规浮托法架梁技术的创新,以钢桁梁后端的顶推装置
2、代替前方牵引设备,设备布置及操作过程大幅简化,钢梁架设速度也更加均匀、平稳、安全、高效。关键词:大跨度;钢桁梁;浮托顶推法;架设施工中图分类号:U445.4文献标识码:A0 引言目前,国内外跨河大跨度钢梁架设通常采用满堂膺架法和浮托法等工艺,对于水深满足浮托条件,且水上承托钢梁设备及浮托架梁技术水平均具备的情况,浮托法在设备配置、操作过程、材料用量、施工安全、河道污染、施工工效、封航时间、施工成本等方面均具有显著优势。顶推法架梁施工技术常用于混凝土梁的架设,工艺技术较为成熟,架设时可采用单点顶推和多点顶推操作,两种方法下均需使用固定的千斤顶反力座。顶推法在架设钢梁方面因移动式反力座不理想而受到
3、较大限制。基于此,本文依托工程实际,对浮托法进行改进,将前部托拉改为后端顶推,提出浮托顶推法钢桁梁架设技术,并通过自锁爬行顶推设备展开顶推,使架梁过程更加安全快速,也为浮托顶推法在类似工程中的应用提供思路。1 工程概况某公路新建跨江大桥长961.16 m,其中跨越主河道的为1孔80 m钢桁梁桥,两端为跨径2532 m和224 m的预应力混凝土梁跨。桥址河滩地势平坦,主河道水深位于 2.06.5 m,水面宽 90 m,水流平均流速为0.5 m/s。航道规划等级为三级,钢桁梁架设施工期间必须保证航道正常通航,并将施工的不利影响降至最低。2 施工方案比选方案1采用墩上高位膺架拼装。在该方案下,钢桁梁
4、一次拼装就位,横移及纵移等操作程序和设施全部省去,施工工序得以简化。但是主河道高空需要搭设大规模膺架,既会对河道正常通航造成不利影响,又不利于钢桁架水上高空拼装期间吊杆设备的控制。此外,高强螺栓等配件容易散落水中,无法回收。方案2采用台后组拼钢桁梁,高位悬臂拖拉。这种方案又可进一步分为钢桁梁组拼完成后高位半悬臂拖拉和全悬臂拖拉两种。半悬臂拖拉省去了两岸横移及顶升操作,施工难度降低,但需要在主河道内增设数个临时墩架,耗材耗时。全悬臂拖拉省去了主河道内临时墩架架设以及横移、纵移等操作,但因钢桁梁总长度所限,对导梁材质提出更高要求。方案 3 采用低位、旁侧非悬臂浮托顶推。该方案下,施工设施主要包括膺
5、架系统、水上浮托支承系统、滑道系统、顶推纵移系统、定位控制系统。在膺架上组拼好钢桁梁后,借助顶推设施将钢梁纵向移动,确保其悬臂距离适量。浮船排水上升并托梁,直至顶推钢梁就位,浮船注水并转换支承后墩顶落梁,并完成支座安装。该方案下,主河道内临时墩架、全悬臂拖拉导梁均得到一定程度节省,施工快捷,但借助浮船承载钢桁梁架设过程对施工人员技术水平及操作经验要求较高,且存在较大的控制难度。从施工过程可操作性、施工难度、施工进度、安138交通世界TRANSPOWORLD全稳定性等方面展开论证与比较,最终选用方案3,即低位、旁侧非悬臂浮托顶推工艺。3 施工设备系统3.1 膺架及滑道系统以河岸桥墩为支点,架设6
6、4 m的军用钢便梁,以形成膺架;为减少便梁数量,通过军用钢墩加密支点。钢桁梁组拼在河岸膺架上进行,以保证组拼质量和安全。减小作业高度,为钢桁梁到位后起落梁提供便利,按照支承垫石标高和便梁标高之差控制临岸便梁支点桥墩高度,以保证便梁架设后高度同钢梁支承垫石一致。在桥墩之间搭设1对临时支墩,支墩基础软基通过直径 300 mm 的 PHC 管桩加固,并增设长 4.0 m、宽3.5 m、高1.0 m的钢筋混凝土承台。在桥墩和临时支墩间对应的钢梁下弦侧增设3片便梁,并在便梁上按500 cm间距铺设枕木,上铺2条P43钢轨,用作滑道。上滑道和下滑道分别采用4条钢轨,在相应的钢梁下弦处按550 mm间距各设
7、置2条;在钢桁梁下弦杆节点处分别安装聚四氟乙烯盆式滑块,提升安全性。3.2 水上浮托支承系统以浮船为水上承载设施,并在其上搭设军用钢墩作为承梁托架,安全稳定,操作便捷,成本低。具体而言,该支承系统由15个M-60型浮箱组拼成浮箱组,单个浮箱长 6.0 m,宽 3.0 m,高 2.0 m,所组拼成的浮箱组长30.0 m,宽9.0 m,高2.0 m。在浮箱组平台上安装托架,并使用军用墩杆件拼装,并通过水泵向浮箱注水。3.2.1 压舱水量的确定该大跨度钢桁梁支撑重量为211.4 t,单个M-60型浮箱重90 t,4台电动锚机重6 t,军用钢墩承梁托架重30 t,20 cm深度备用压舱水重54 t,浮
8、托过程中压舱水重量合计445.4 t。浮箱组拼时设置5 cm施工间隙的情况下,需增加压舱水13.5 t。3.2.2 浮箱吃水深度及干弦高度根据所确定的浮箱压舱水量,得到浮箱组装梁过程中的吃水深度为1.7 m,干弦高度0.3 m,浮箱组运梁时吃水深度为1.65 m,干弦高度0.35 m,均符合要求。3.2.3 浮箱组稳定验算根据工程所在地水文气象资料,按照5级风确定风力荷载等级,风压为 120 Pa,冲击系数按照 2.0取值,则风压为240 Pa。浮箱组装梁、运梁过程中重载重量、力矩、力臂等取值情况见表1。根据结果,重载情况下浮箱组重心高度为30149/4474=6.74(m)。采用相同处理方法
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