长沙市湘江三汊矶大桥大型钢箱梁顶推施工技术_贺锡林

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5 钢箱梁顶推竖曲线线形的施工控 制方法
主桥自锚式悬索桥加劲钢箱梁底面位于半径 R = 23 499. 145 m 的竖曲线上, 顶推安装时两锚箱之 间 594 m ( 10# ~ 13# 墩之间 ) 按照 R = 23 499. 145 m 的半径控制线形, 两侧 70 m 边跨无吊杆区域需设置
预拱, 预拱度按照半径 R = 4 660. 767 6 m 的圆曲线 设置, 即顶推施工时全桥分 3段竖曲线, 顶推钢导梁 设计为平曲线, 导梁在梁端的连接方向为半径 R = 23 499. 145 m 的切线方向。见图 2。
方案
优点
缺点
一端顶推 可以省去一个施工平台和前端钢导梁, 施工投入较少 顶推长 度 732 m, 且 在加劲梁 位于三段 竖曲线上 顶推, 顶 推施工难 度 较大, 顶推施工时间较长
两端顶推
单向顶推长度减少 一半, 顶 推施工 难度减 小, 可 减少 顶推时间, 且两端边跨 4 660. 766 m 半 径段对顶 推的 影响小
考虑工程悬索桥跨度大、钢箱梁长、桥下通航繁 忙、且只有部分水域能够进入水上运输和吊装船舶 等特点, 综合比较安装方案 ( 见表 1), 设计采用了顶
图 1 长 沙市湘江三汊矶大桥成桥全景
收稿日期: 2009-03-20 作者简介: 贺锡林 ( 1975- ) , 男, 工程师, 主要从事大型桥梁建设。
图 2 钢箱梁竖曲线布置 (单位: m )
钢箱梁顶推安装线形控制好坏直接影响成桥后 的桥面线形以及桥梁结构的内应力, 所以在钢箱梁 制作、顶推安装时采取措施控制好梁体的线形非常 重要, 施工组织设计方案编制时从以下几个方面采 取措施进行控制。 5. 1 钢箱梁节段的线型匹配
主桥钢箱梁全长 732 m, 共分为 81个节段。标 准节段长度为 9 m 和 12 m 两种, 节段整体在工厂制 作完成后运输至工地对接进行环焊缝的焊接。因钢 箱梁的竖曲线半径较大, 在节段长度内其矢高很小, 每节段均按照直线进行制作, 在理论上钢箱梁是由 多段折线组成。
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湖 南交 通科 技
35卷
方案
优点
满堂支架法 可进行现浇或拼装
表 1 自锚式悬索桥主梁安装方案比较
缺点
适用范围
工程费用很高, 且受桥下通 航或交通的干 能搭设支架、不考 虑桥下 通航 或交 通, 跨 度
扰影响大
较小的钢筋混凝土及钢梁
临时锚碇法 不受桥下通航或交通的影响 工程费用很高, 工期较长
施工投入 较大, 需要 设置 2个 顶推平台 以及 2套 起吊设备、2 套钢 导 梁, 跨中还需设置一个对接平 台, 钢箱梁 节段的制 作加工速 度要求 满 足两端顶推施工进度的要求
的方案。
确定采用一端顶推方案后, 还需确定从西向东 顶推还是从东向西顶推, 悬索桥西端 9#墩位于湘江 主航道范围内, 水深能够满足航运要求, 运输船只可 直接到达顶推平台附 近。从西向东 顶推方案即在 9#墩东侧设置顶推平台, 钢梁节段在制作厂用船只
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的顶推方案较优。
4 钢箱梁顶推施工布置
混凝土梁顶推法施工自上世纪 70年代发展到 今天已经成熟, 但钢箱梁顶推法安装, 特别是长大钢 箱梁的顶推在国内尚无先例。根据本工程特点, 钢 箱梁采用多点顶推法架设, 在主墩之间设置临时支 墩, 顶推跨度 70 m 左右, 由于桥位航运要求, 临时墩 最大跨径为 77 m, 顶推跨径布置为 70 m (含顶推平 台 ) + 69 m + 63 m + 77 m + 72 m + 48 m + 65 m + 3 @ 66 m + 70 m。
工厂制作时采用短线台座, 按照设计线形计算 出各个节段的理论长度, 严格按照理论尺寸进行下 料制作, 在台座上进行节段间端口的匹配, 并做出节 段间线形匹配的控制线、控制点以及高程、中线控制 点。现场拼装严格按照节段间的匹配线进行对接拼 装。 5. 2 现场顶推安装各支点标高的控制
钢箱梁现场的竖曲线线形的形成实际上是由各 个支点的标高来控制的, 所以现场的支点的相对高 程直接影响了线形, 应严格控制并具有可调性。
第 35卷第 3 期 2009年 9月
湖南交通科技
HUNAN COMMUN ICAT ION SC IENCE AND TECHNOLOGY
文章编号: 1008- 844X( 2009) 03- 0113- 04
Vo .l 35 N o. 3 Sep. 2009
长沙市湘江三汊矶大桥大型钢箱梁顶推施工技术
推线形控制的具体措施, 顶推施工取得了成功。验证了圆形竖曲线上钢箱梁采用一端顶推的
可行性, 为在竖曲线上箱梁的顶推施工提供了宝贵的经验。
关键词: 桥梁工程; 悬索桥; 钢箱梁; 圆形竖曲线; 顶推施工
中图分类号: U 448. 25
文献标识码: B
1 工程概述
长沙市湘江三汊矶大桥为长沙市二环线北段上 的一座跨越湘江的特大型桥梁, 大桥全长 1 577 m。 全桥从西向东由西岸引桥 ( 8 @ 65 m 预应力混凝土 连续箱梁 ) + 主桥 ( 70 m + 132 m + 328 m + 132 m + 70 m 自锚式悬索桥 ) + 东岸引桥 ( 5 @ 65 m 预应力 混凝土连续箱梁 ) 组成, 从西向东基础编号为 1# ~ 19# 墩, 主桥基础编号为 9# ~ 14# 墩, 其中 11# 墩、12# 墩为主塔墩。主桥为一座双塔双索面五跨自锚式悬 索桥, 为漂浮体系, 处于半径为 23 499. 145 m 的竖 曲线 上, 主 桥上 部 结构 为 钢箱 梁, 钢 箱梁 为 全宽 35 m 的扁平闭口流线型单箱单室结构。长沙市湘 江三汊矶大桥工程规模巨大, 施工工期紧, 计划工期
现场拼装除按照匹配线进行技
35卷
图 3 顶推平台上支点 (滑 道 )纵向布置 ( 单位: mm )
表 4 顶推平台上滑道中心顶标高
滑道编号
拼 装 R = 23 499. 145 m 曲线 上钢 箱 梁滑 道 中心 点标高 /m
拼装 R = 4 660. 767 6 m 曲线上 钢箱 梁 滑道 中 心 点标高 /m
3) 钢箱梁顶推按照设计的竖曲线进行顶推, 竖 曲线的施工控制。
3 顶推方案的比选
根据本工程的特点, 对顶推方案进行了分析比 较, 可以采用一端顶推和两端顶推方案。表 2对 2 种方案进行对比分析。最终综合考虑工期、成本以 及圆形竖曲线顶推技术的可行性, 采用了一端顶推
表 2 一端顶推和两端顶推方案比较
钢箱梁全长 732 m, 共分 81 个节段, 标准节段 长度为 9 m 和 12 m, 最大吊装重量 220 ,t 钢梁顶推 平台 (包括 9#墩顶盖梁 )考虑存放 3节 12 m 长钢箱 梁节段, 顺桥向长度 36 m ( 自 9#墩中心线算起 ) , 横 桥向宽度 36 m。钢箱梁顶推重量约 17. 8 t /m。
滑道布置。钢箱梁顶推横桥向采用 2根滑道, 滑道横向距离 22. 8 m, 支承于钢箱梁的内侧腹板下 方。滑道长度根据各支点受力情况确定, 主墩和临 时墩分别为 4 m 和 5 m, 顶推平台上设置了 1 m 和 1. 5 m 2种滑道, 滑道宽度按 0. 7 m。
钢导梁设置。顶推钢导梁设计长度为 48 m, 采 用钢板焊接制成。导梁分节长度为 8 m, 共分为上、 下游 2个单独导梁。导梁采用箱形断面设计, 导梁 与钢箱梁端部及导梁节段之间均采用螺栓连接, 其 中底板螺栓受拉, 采用高强螺栓, 其他部位螺栓为普 通螺栓, 按受剪控制设计。
贺锡林, 黄元群, 张建东
( 中铁大桥局 五公司, 江西 九江 332001 )
摘 要: 长沙市湘江三汊矶大桥主桥为一座双塔双索面五跨自锚式悬索桥, 主桥上部结
构为钢箱梁。综合考虑工期、成本以及圆形竖曲线顶推技术的可行性, 采用了由西向东一端顶
推的方案。通过对顶推平台、临时墩、导梁和牵引系统的计算分析, 并提出钢箱梁制作安装顶
表 3 一端顶推的 2个方案比较
方案
优点
缺点
从东向西顶推
顶推平台设于龙洲岛东侧, 可以采用筑岛陆 地施工 方法, 其施工难度较小, 且成本相对较低
因水深控制, 钢箱梁需要在东 岸现场制 作拼装, 增 加了现场 制作 设 备、厂房、起重龙门吊机及运输工序和设备等; 钢梁 的运输受到了 预 应力梁安装进度的限制
首先顶推平台范围内的各个支点设置时, 应考 虑具有可调性, 充分考虑支点的沉降、梁体的制作误 差等影响下其高程需要调整, 特别是应满足本桥有 三段竖曲线的情况, 各支点之间的相对标高均不同, 见图 3和表 4。
顶推平台前端主墩和临时墩顶滑道顶面标高亦 按照设计线形的要求进行布置和施工, 保证钢箱梁 顶推的整体线形。 5. 3 钢箱梁梁面高程控制点高程的监测
钢箱梁的安装方案主要有以下内容: 1) 顶推方案的选定, 主要指是一端顶推还是两 端顶推; 钢箱梁节段的制作、运输与吊装方法。 2) 钢箱梁顶推施工布置。钢箱梁结构的强度 和刚度允许其顶推跨度较大, 相对于混凝土梁顶推 其竖向变形会较大, 顶推施工时的墩顶布置应考虑
此方面的问题, 同时需克服钢箱梁局部压应力可能 会比较大的问题。
顶推牵引 系统。钢箱梁 顶推采用多 点顶推拖 拉, 即在每个主墩和临时墩上均设置千斤顶拖拉钢 梁向前移动, 顶推时需在钢梁底部焊接临时反力座。 顶推千斤顶采 用 ZLD100 自动连续顶推泵站系统, 每墩 2个千斤顶共一台油泵。顶推拖拉杆采用 6根 5 15. 24 m 钢绞线。拖拉钢绞线长度不小于一个顶 推跨度长。利用墩顶滑道前端的千斤顶拖拉连接于 临时反力座上的钢绞线向前移动, 为防止钢绞线束 在施工安装过程中垂度较大, 在梁底每隔 3 m 左右 设置一拆装式的支索器。
有较好的地质、场地条件
斜拉桥施工法 受桥下通航或交通的影响小
主塔的设计需考虑具有挂 斜拉索的条件, 大型起吊设备能 够到达 桥下吊 装梁 节段 的
工期较长
条件
顶推法
受桥下通航或交通的影响小 需布置安装顶推平台和临时墩, 费用较高 部分水域能够进入水上运输和吊装船舶
推法安装加劲钢箱梁。钢箱梁顶推施工是在加劲梁 端部开始布置安装顶推平台和临时墩, 并在其上布 置滑道, 平台上逐段焊接, 安装连续千斤顶拖拉钢箱 梁向前滑移, 循环作业使钢箱梁到达设计位置。
运到 9#墩西侧的龙门吊机下方, 由龙门吊机将钢梁 运到顶推平台上对接安装顶推。从东向西顶推方案 即在 14#墩西侧设顶推平台, 钢梁 通过东岸边孔预 应力混凝土顶推梁桥面运至 14#墩通过龙门吊机提 升运输至顶推平台就位对接、安装顶推。综合考虑 方案的优缺点 ( 见表 3 ) , 钢箱梁顶推采用由西向东
仅 2 a。为保证大桥优质、安全、按期施工完成, 并控 制工程造价在较低水平, 进行了施工技术方案的研 究、优化。
2 钢箱梁施工方案
自锚式悬索桥相对于传统的地锚式悬索桥最大 的施工特点是: 先安装加劲梁后安装悬索系统。三 汊矶大桥悬索桥加劲钢箱梁全长 732 m, 分为 5跨, 主跨 328 m, 且位于半径为 23 499. 145 m 的竖曲线 上, 如何将如此巨大的钢铁巨龙准确安装就位, 是本 工程的重点、难点项目。见图 1。
滑道 1 滑道 2 滑道 3 滑道 4 滑道 5 滑道 6 滑道 7
52. 182 52. 272 52. 352 52. 435 52. 543 52. 604 52. 086
52. 216 52. 333 52. 432 52. 528 52. 624 52. 707 52. 086
用精密水准仪测量节段间梁纵向相对高差, 按照理 论计算值进行调整控 制。采用此控 制方法的优点 是, 不考虑节段箱梁的高度误差, 仅对钢箱梁桥面线 形控制, 可以保证悬索桥的吊杆位置与设计相对符 合。同时因梁高较小误差对梁底的线形不致造成很 大的影响, 为此在施工时可以通过调整滑道顶面高 程, 克服箱梁制作时的高度误差, 确保桥面线形。 5. 4 钢箱梁平面轴线的控制
从西向东顶推
钢箱梁全部在厂家制作后运到工地上, 不需 要在现 场制作设备及起重运输设备, 减少现场节段 拼装数 量和接缝数量, 施工进度及质量更易得到控制
在水中修建顶推平台, 施工难 度相对较 大, 成本相 对于东岸 顶推 平 台施工稍高
3期
贺锡林, 等: 长沙市湘江三汊矶大桥大型钢箱梁顶推施工技术
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