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现代桥梁施工技术:竖曲线变曲率桥梁顶推施工

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:同曲率竖曲线桥的梁底线型可以跟按照相同曲线布置的临时墩顶标高相吻合,顶推施工过程中为理想接触。对于设置多段变曲率竖曲线的钢箱梁,顶推施工过程中梁底与临时墩顶接触条件不断发生变化,会引起部分临时墩脱空或反力过大,进而引起钢箱梁内力过大,对钢箱梁顶推施工安全不利。对于竖曲线为变曲率的桥梁,在其进行顶推施工时,需通过调整临时墩顶标高来保证其受力安全。

现代桥梁施工技术:竖曲线变曲率桥梁顶推施工

1)施工方法 《公路桥涵施工技术规范》(JTG—T—F50—2011)第17.7.7条规定:“用顶推法安装的竖曲线桥仅适用于同曲率的竖曲线桥。”同曲率竖曲线桥的梁底线型可以跟按照相同曲线布置的临时墩顶标高相吻合,顶推施工过程中为理想接触。但桥梁结构体系千变万化,梁底预制线型不可能都是直线或同曲率竖曲线。对于设置多段变曲率竖曲线的钢箱梁,顶推施工过程中梁底与临时墩顶接触条件不断发生变化,会引起部分临时墩脱空或反力过大,进而引起钢箱梁内力过大,对钢箱梁顶推施工安全不利。

下面以实例进行说明。图4-39所示为一个竖曲线由三段不同曲率的曲线组成的变曲率桥梁,从左往右曲率半径依次为3 000 m、4 000 m和3 200 m。跨度分别为60 m、200 m和70 m。曲线最高处与最低处相差约2.2 m。

图4-39 桥梁竖曲线

通过综合比较,临时墩的布置以及临时墩初始标高布置如图4-40所示。临时墩的初始标高按中间一段曲线进行布置,然后再根据顶推过程中不同的桥底曲线进行调整。

图4-40 临时墩布置图

顶推时从左往右开始顶推,最右端的曲线桥先开始上临时墩,但是临时墩是按照曲线2布置的,所以先根据差值将临时墩L1垫高,然后边推边抽取垫板降低其高度。直到曲线2的前端开始上临时墩L1的时候,L1应该被降到按照曲线2布置的初始标高上,继续向前顶推,后面的临时墩依次按照这个趋势调整,当桥底曲线3开始上临时墩L1时,又要根据曲线2与曲线3的差进行逐步的垫高调整,使临时墩墩顶能顺应曲线3的曲率,从而保证整个顶推过程的梁体受力均匀。

表4-4统计了该变曲率桥整个顶推施工过程中每向前顶推10 m各个临时墩的调整情况。

表4-4 顶推施工过程中临时墩的标高调整

(续表)

从表4-4可以看出,在整个顶推过程中,L1到L8开始均需要垫高1.38 m,然后再逐步降低。另外,L1和L2在降低至初始标高后,还需要依曲线3逐步垫高,整个过程最大的调整有1.38 m。

2)施工难点 从上面的施工过程可以看出,变曲率竖曲线桥梁的顶推施工存在以下难点:

(1)顶推过程中顶推墩上的临时垫梁和顶推设备要求可升可降,以适应不同曲率的桥底曲线所产生的竖向高度差的变化。如上面的例子中L1到L8,一开始均需要垫高1.38 m,然后再逐步降低。L1和L2还需要在降低至初始标高后再依曲线3逐步垫高,整个过程最大的调整有1.38 m。

目前,解决这个问题常用的方法是事先预制很多垫板,在垫高和降低时,中断向前顶推,然后逐步补加和抽取垫板来实现竖向高差的调整,如图4-41所示。但是垫板的补加和抽取都比较麻烦,这就增加了施工难度,降低了施工效率

(2)顶推设备需要能适应顶推过程中梁体的局部转角。梁体沿竖曲线顶推过程中,在顶推面长度内梁体前后端会有一定的高差。因此,为了梁体的受力安全,就需要顶推结构顶部与梁体的接触面尽量贴合,使梁底能够均匀受力,防止由于接触面积不足,局部受力过大。(www.xing528.com)

目前的常规做法有补齐梁底、补加垫板(见图4-42)等方法,但是这些方法使得顶推工艺变得更为复杂,操作起来人力、物资耗费大,效率低,增加了施工控制难度和风险。

图4-41 垫板调整设备和临时垫梁的竖向高差

图4-42 利用垫板来调整设备和临时垫梁的竖向高度差

因此,如何改进现有施工工艺或者设备,使垫梁和设备的高低调整更方便,使施工过程更简单高效,变得尤为重要。

图4-43 临时墩初始标高优化

3)改进措施

(1)临时墩初始标高的优化。对于竖曲线为变曲率的桥梁,在其进行顶推施工时,需通过调整临时墩顶标高来保证其受力安全。因此,临时墩初始标高成为影响临时墩标高调整次数、调整量的重要因素。合理选择临时墩初始标高,可以很大程度上减小施工的难度,提高施工效率。优化流程如图4-43所示。

(2)设备的优化。根据上述对变曲率竖曲线顶推施工的分析,可以对步履式顶推设备进行如下改进,如图4-44所示。

图4-44 临时墩及顶推设备改进

首先是在每个临时垫梁内安装液压油缸,通过电控控制液压油缸在行程范围内实现连续调整。当液压油缸上升到最大行程时,利用千斤顶2顶起临时垫梁,将放在旁边的高300 mm左右的垫块塞入临时垫梁下面,这样就可以利用液压油缸继续进行连续的调整。在超过千斤顶2高度处布置的垫块规格大一些,使其长度覆盖千斤顶2上方区域,当油缸再次上升到最大行程时,就可以顶起比较长的垫块及其上部的垫梁结构,在其底部继续增加垫块。

同样地,在设备下面布置千斤顶1,当设备需要竖向调整时,利用千斤顶1将设备顶起来,将放在旁边的垫块推到设备下面。

同时在控制方面,通过编程输入施工桥梁竖曲线的形状,利用电控就可以实现在一定范围内临时垫梁和顶推设备的连续调整。虽然每当调整油缸达到最大行程时还是需要中断顶推来增加或者抽取垫块,但是这种方法减少了中断顶推的次数,大大提高了效率。

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