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大跨度钢箱梁顶推施工特点及关键问题分析

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龙行天下 发表于 2017-12-12 19:36:10 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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顶推法施工的特点分析

桥梁顶推法施工之所以能够得到广泛应用,是基于该施工方法具有很明显的优点,其优点主要表现为:

1)便利性。采用顶推法施工所需设备相对轻便,无需依赖大型吊运设备,施工设备尺寸相对较小,尤其适合于不利于浮吊进入的浅水和深谷的施工现场;

2)对周围环境影响小,对通车和通航无影响,同时受周围环境的影响也小;

3)施工所需模板数量较少,施工流程便于标准化管理。


此外,顶推法施工也有自身的一些缺点,主要表现为顶推悬臂所能承受的弯矩有限,并且施工期和运行期的内力相差不能太大,这使得顶推法更适合于跨数较多的桥梁,而不适用于跨数较少的桥梁。其次,是顶推法对于桥梁的曲率也有限制,一般只适用于梁高恒定且底面是平面的桥梁。


桥梁顶推法施工在混凝土桥梁中的研究和应用较多,并且已经总结出了一套较为完善的施工方法,但对于大跨度、钢箱梁桥顶推施工方面还存在明显的不足。这方面的问题主要表现为业内研究重点侧重于施工工艺的完善,而对箱梁的受力特性研究不足,导梁的设计也侧重于主梁弯矩分析,对支点的反力在顶推中的影响分析不够深入,这导致了国内对于钢箱梁斜拉桥的主梁截面设计时缺乏成熟的设计思路。


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顶推施工关键问题分析

1.顶推施工的一般过程

钢箱梁桥顶推施工主要分为三个阶段,首先是在主塔附近搭设顶推平台,并在主跨河中架设临时墩,从而为主跨钢箱梁的顶推创造前提条件。在进行顶推作业时,安装边跨钢箱梁。顶推施工结束以及边跨钢箱梁安装完毕后再进行全桥的合龙。


在顶推施工的过程中,由于桥梁尚未进入运行期间的强度,在前期准备时应较为准确的计算顶推力,其次在进行实际顶推施工之前要进行必要的数值模拟,以检验顶推方案是否合理可行。


2.顶推力的计算

在钢箱梁顶推施工中,一般都会采用多点分散顶推的方式,即各顶推千斤顶所能提供的顶推力之和应大于梁体的摩擦力。在考虑这一摩擦力时主要考虑三类因素,一是临时墩处的最大支点反力,二是临时墩支点处的摩擦系数,三是临时墩处是否水平,即还需要区分上坡顶推还是下坡顶推。


3.顶推过程中钢箱梁轴线控制

在顶推过程中,钢箱梁的轴线控制是顶推施工正确性的重要衡量指标,在钢箱梁顶推过程中的动态纠偏具有控制性的意义。为了保证顶推过程中钢箱梁轴线在给定的误差范围内,需采取如下措施:1)设置导向限位块:导向限位块设置在临时墩上,把钢箱梁限制在固定的推进路线附近,一般需保证钢箱梁在推进过程中的横向偏移不超过10mm。由于钢箱梁轴线的偏移也会导致临时墩两侧千斤顶顶推力的变化,因此监测顶推力的变化也可以侧面反映出钢箱梁轴线的偏移情况。2)全程跟踪监测:在钢箱梁顶进时,应对临时墩的位移情况和钢箱梁轴线位置进行监测,监测各临时墩顶部偏移和钢箱梁轴线偏移是否在设计范围之内。其中临时墩顶部偏移对于顶推过程具有控制性的意义,该偏移量超过了设计值或者推进过程中钢箱梁出现“爬行”的情况,则应中止顶推,重新调整各临时墩的推力分布。


4.合龙段的控制

合龙段施工对于钢箱梁桥梁的施工而言最为关键,对合龙期间的各类参数都有很高的要求,并且需要一次性完成装配。在合龙过程中需要监测的变量包括:平面位移、标高、龙口宽度、温度等。通常情况下为了避免温度应力过大,合龙应选在日照不强,温度较低或是温度变化幅度较小的时段。


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顶推施工的模拟分析

在条件允许的情况下,在对钢箱梁进行顶推施工之前,应借助计算机进行模拟分析,制定施工方案,也可以校核桥梁的设计参数。在初步拟定了顶推方案的情况下,以模拟分析为依据,必要时修改施工方案。在进行模拟分析时,状态应从开始顶推直至顶推结束,在模拟顶推的过程中,以桥梁结构挠度作为控制性指标,从而计算出钢箱梁的安装标高。计算机模拟可借助有限元分析来完成,由于可利用的软件不同,这里只给出模拟顶推施工中重要的参数及其注意事项,本文中以MIDAS为例进行说明。


1.模拟顶推基础信息设定

模拟信息的输入应尽可能真实的描述工程实际,从而提高模拟精度。这些模拟量主要包括以下几类关键数据:1)梁截面特性。截面特性主要是输入主梁和钢导梁的材料类型数据、梁截面特征数据、模拟计算时的梁单元长度、预设的钢箱梁顶推施工历时等。2)边界条件设定。边界条件的设定主要是定义桥墩和临时墩的高度、截面、材料等。3)顶推过程阶段定义。该部分的定义主要是定义预设的钢箱梁顶推方向、顶进信息,顶推过程中各阶段逐次激活的各临时墩、临时支撑的边界条件,顶推过程中的荷载信息等,在此基础上程序可自动生成顶推过程中的边界条件。


2.模拟结果的分析要点

在完成上述基础条件的设定后,可得到顶推过程中桥梁模拟运行数据。在对这些数椐进行分析时主要考察的控制性数据包括梁体所承受的正负弯矩值、梁体结构的应力值、位移值、钢箱梁在顶推过程中的结构应力和位移、导梁在顶推过程中的结构应力和位移、顶推完成后的结构应力,并重点分析这些数值在顶推过程中的变化过程是否合理,考察其峰值是否超出设计值,如发现异常值,应检査参数设定是否合理,必要时修改顶推方案。


文章来源:中资路桥公众号




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