中跨顶推辅助合龙施工工法

《中跨顶推辅助合龙施工工法》

江西省宜春公路建设集团有限公司

中交第二航务工程局有限公司

2013年5月

目录

1 前言 (3)

2 工法特点 (4)

3 适用范围 (4)

4 工艺原理 (4)

5 施工工艺流程及操作要点 (4)

6 材料与设备 (18)

7 质量控制 (20)

8 安全措施 (21)

9 环保措施 (25)

10 资源节约与效益分析 (25)

11 应用实例 (26)

中跨顶推辅助合龙施工工法

完成单位：江西省宜春公路建设集团有限公司

中交第二航务工程局有限公司

主要完成人：付望林、徐高辉、吴小斌、孔秋珍、尹相龙

1 前言

随着桥梁建筑的不断发展，特大型桥梁越来越多的应用于公路、铁路，大跨径桥梁中跨合龙要求也越来越高，传统温度合龙、压重合龙与强制合龙均有不同的弊病，且受限因素较多，如季节性强，施工时间长，合拢后产生的主梁内应力较大。本工法采用顶推辅助合龙有适用性强，施工工期短，受外界环境影响小，有效释放主梁内应力等特点。

九江长江公路大桥处于长江中、上游地区，是国家发改委2004年7月召开的全国长江干流过江通道会议上规划确定的70座长江过江通道之一，为规划的“五纵七横”国道主干线“北京至福州”中的关键工程，也是国家7918高速公路网福州至银川主线的重要组成部分。九江长江公路大桥跨越长江，连接湖北、江西两省。江北为湖北黄梅县，江南为江西九江市。桥址位于已建九江大桥上游10.8km 处，两岸大堤间距2.23km。

主桥结构为六跨不对称双塔双索面混合梁斜拉桥，南边跨和主跨南索塔附近为混凝土主梁，主跨大部分与北边跨为钢箱主梁，主梁为流线型扁平钢箱梁，主梁划分共12种梁段类型,55个梁段。主桥钢箱梁含风嘴顶板全宽38.9m，不含风嘴顶板宽34.9m，含风嘴底板宽7.8+23.3+7.8m，中心线处梁高3.6m。

桥跨布置为：70+75+84+818+233.5+124.5m，本桥采用了密索半漂浮结构体系，扇型空间双索面，采用平行钢丝斜拉索。

支座设置情况：过渡墩上采用纵向滑动支座，并限制横向相对运动；辅助墩上采用双向活动支座；在索塔横梁与主梁间设置竖向承压的双向活动支座和纵向冲击荷载阻尼约束装置，索塔与主梁侧设置横向抗风支座。

2 工法特点

2.0.1顶推辅助合龙装置设计简捷，受力清晰明了，安装及拆除便捷；

2.0.2顶推辅助合龙装置采取在工厂内制作、加工，确保了焊接质量及加工精度；

2.0.3通过顶推辅助合龙装置使钢箱梁进行预偏位，提供合龙段吊装空间，便于合龙段钢箱梁吊装施工；

2.0.4合龙后对钢箱梁内力影响小，合龙段匹配精度高；

2.0.5顶推辅助合龙装置施工安全风险低，可操作性强。

3 适用范围

适用于各种跨径斜拉桥主桥钢箱梁悬臂拼装中跨合龙施工。

4 工艺原理

通过在主桥主塔下横梁支座两侧设置顶推设备，沿钢箱梁顺桥向方向进行顶推，使钢箱梁发生位移，以调整中跨合龙段宽度，提供合龙段吊装空间，待合龙段钢箱梁吊装、固定后，解除顶推力，完成钢箱梁合龙施工作业。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程如图5.1所示。

图5.1 施工工艺流程图

5.2 主要工序及操作要点

5.2.1顶推力及顶推行程确定

（1）顶推力确定

主塔中、边跨斜拉索存在230t的水平不平衡力，方向指向江侧，因此在中跨合龙前，需先通过顶推装置顶推钢箱梁沿顺桥向向边跨位移，以提供合龙段吊装空间。

当合龙段初匹配完成后，支座摩阻力约为100t。理论上钢箱梁牵引装置无需额外施加牵引力，仅需缓慢释放顶推力，钢箱梁便可自行向中跨移动回位。但由于施工中结构状态量存在一定误差，为施工安全，纵向顶推装置的顶推力设置在500t以上，同时在钢箱梁回位时备用二套顶推装置，以防万一。中跨合龙时钢箱梁顺桥向顶推力见表5.2.1-1。

表5.2.1-1 钢箱梁顺桥向顶推力

（2）顶推行程行程

顶推装置顶推行程由两部分组成，合龙段起吊需要的操作间隙和合龙温度偏离设计温度时产生的梁段伸长量。

一般合龙段起吊需要的操作间隙为60mm，根据监控单位计算提供的数据，当合龙温度为3℃时，合龙口宽度增加约120 mm。为满足顶推施工的要求，顶推装置的顶推行程按15cm设计。

5.2.2顶推装置设计

（1）顶推装置设计

顶推装置由底座撑脚，液压千斤顶系统及传力构件组成。在阻尼器垫石端部的预埋件上焊接型钢安装千斤顶、撑脚，在钢箱梁底部安装牛腿，利用千斤顶对主梁进行顶推。顶推装置见图5.2.2-1.

图5.2.2-1顶推装置

（2）顶推装置建模计算分析

采用大型通用有限元程序ANSYS进行纵向限位装置的局部受力分析模拟。考虑到结构自身特点，模型实体单元类型选取为3D壳单元——SHELL63。

建模计算按单个顶推结构250t顶推力进行计算分析。

①顶推结构装置3D有限元模型图如图5.2.2-2所示。

图5.2.2-2 顶推结构装置3D有限元模型图

X Y

.225E+08.443E+08

.661E+08

.879E+08

.110E+09

.132E+09

.153E+09

图5.2.2-3 顶推牛腿计算模型及结果

由图5.2.2-3可以看出，最大应力197MPa，满足结构安全要求。

③顶推牛腿变形计算模型及结果如图5.2.2-4所示。

图5.2.2-4 顶推牛腿变形计算模型图

由图5.2.2-4可以看出，牛腿最大变形2.5mm，满足结构安全要求。