大跨度管桁架拼装施工工法

荣誉表彰

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《大跨度管桁架拼装施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

柔性台座预制拼装顶推施工工法适用范围

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》适用于中长桥梁的连续梁施工，尤其是跨径50米内的多跨长桥。适用于公路桥、铁路以及城市道路桥梁施工，尤其可以推广应用于铁路客运专线、高速铁路桥梁，解决因简支箱梁梁重较大难以运输和架设，而其他施工方法施工速度又较慢的问题。

柔性台座预制拼装顶推施工工法工艺原理

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》采用工厂化预制梁段，在由制式器材组成的连续梁柔性台座上进行梁段定位、调整、连接成设计线形，采用多点连续顶推技术进行顶推施工。与传统的刚性台座现浇顶推相比，可以节省大量的台座钢材和混凝土，而且预制拼装技术实现了连续梁预制和顶推平行施工，能够加快施工进度，缩短工期。

柔性台座预制拼装顶推施工工法施工工艺

• 工艺流程

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》的工艺流程见图1。

• 操作要点

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》的操作要点如下：

一、柔性台座

1.台座结构

由于连续梁顶推到位后起落梁极其困难因此台座位于连续梁设计曲线上，其顶部标高根据位置计算和控制，以保证连续梁顶推到位后处于设计位置。

顶推台座由基础和纵横梁组成（图2）。基础全部为混凝土扩大基础。纵横梁采用六四式军用梁拼装而成，纵梁上铺设顶推装置，作为连续梁拼装和顶推施工的平台。台座竖向荷载由混凝土基础承受，水平和横向反力由附近桥墩承受。

2.台座变形控制措施

（1）由军用梁连接螺栓、基础沉降以及各结构相互之间的空隙产生的变形，可以通过预压予以消除。

（2）拼装台座产生的挠度变形，采用中间加设钢管桩支撑的办法减小军用梁的跨度，使挠度处于允许范围内。

3.柔性台座的优缺点

柔性台座主要由制式器材拼装组成，拼装快捷，转场容易。与传统的刚性台座相比，可以节省大量的材料，经济性好。缺点是拆装梁作为纵梁，是一个连续梁结构，线型控制可能比较困难。

二、顶推装置

1.临时设施

（1）临时墩

临时墩的设置要根据桥下交通、通航要求、施工难易程度、拆除方案及工程量等综合技术经济比较决定，一般使梁的顶推跨径不大于50米。临时墩受力主要为竖直荷载和水平摩阻力，如果设置了横向导向装置，还应考虑横向反力。

（2）导梁

导梁的作用是减小连续梁顶推过程中的最大负弯矩。导梁长度一般为顶推跨径的0.6~0.8倍，刚度为连续梁的1/9~1/5。导梁的长度和刚度应综合考虑，过大或过小均将增加顶推时连续梁的内力。

为减小自重，导梁宜根据应力计算采用变刚度。一般导梁与连续梁连接处导梁的应力最大，可以采用预应力钢筋进行加固。

导梁上墩时应做好导向滑道的工作。由于自重产生挠度下垂，为方便导梁上墩，导梁前端设一500毫米×800毫米的缺口，当到达滑道上方时在滑板上设千斤顶抬高导梁前端引上滑道。

（3）临时预应力

顶推过程中应力过大时，可以设置临时预应力顶推就位后拆除。临时预应力可以设置在体内也可以设置在体外，体外束要特别注意防腐和保护，体内束拆除后再进行压浆封堵预应力孔道。

2.动力和牵引装置

（1）动力装置

顶推动力由控制台、油泵和ZLD-100型自动连续千斤顶组成。ZLD-100型千斤顶由2个行程200毫米的穿心式千斤顶前后串联组成，通过双油路的ZLDB油泵供油，前后两个千斤顶交替工作形成连续顶推。所有的千斤顶由控制台统一控制，以保证同步工作。千斤顶布置根据顶推工况摩擦力计算确定，启动静摩擦系数可取为0.08，滑动时动摩擦系数取为0.06。

（2）牵引装置

牵引装置包括钢绞线和拉锚器，千斤顶拉力通过钢绞线和拉锚器传递至连续梁，拉动连续梁前进。施工中应注意钢绞线不宜太长，一台千斤顶内的钢绞线应左右旋向搭配，以避免使用过程中钢绞线旋转。钢绞线使用前应进行预张拉。

牵引装置和千斤顶应置于连续梁纵轴线上，可以避免两侧处理不均造成梁横向偏离以及对桥墩的冲击和扭曲。

3.滑道

滑道可分为增顶滑道和台座滑道两部分，两者不同之处在于，墩顶滑道的滑动面为滑块和滑道板的接触面，台座滑道的滑动面为滑块与钢轨的接触面。滑块为橡胶钢板组合制品，为减小摩阻力采用聚四氟乙烯贴面，与梁底接触面则采取增加摩擦力措施。

墩顶滑道从梁底向下依次由滑块、滑道板、刚性支座组成。滑道板采用不锈钢加工，按所处位置梁底曲线形状加工，表面打磨光滑，固定于刚性支座上。在滑块喂进方向有一圆角，以利于滑块的续进。

台座滑道滑动装置由聚四氟乙烯滑块、滑道板和P43钢轨组成。每侧设置两根P43钢轨，通过限位钢板固定在台座纵梁上。滑道板采用钢板加工，在与钢轨接触面焊接限位钢板，形成滑槽。滑块放置在滑槽内。

为减小摩擦，滑动面可涂以适量的润滑剂。实践证明，采用二硫化钼和黄油按1:1的比例配制的润滑剂具有良好的润滑效果。

滑道是顶推施工的关键之一，应注意以下几点第一，滑道板的形状应符合设计要求，必须保证与箱梁有足够的接触面积，防止滑道受力面积不足被压坏；第二，严格控制好滑道的绝对标高和相互之间的相对标高，防止因标高变化引起滑道受力分布发生变化；第三，墩顶滑道板必须固定牢固。

4.导向装置

箱梁的横向位置调整由侧向限位器在顶推过程中完成。侧向限位器由与箱梁腹板接触部分滚轮、调节杆、固定架三部分组成。调节杆采用ф50丝杆，通过调节杆调整滚轴与箱梁之间的距离，对箱梁施加横向力，使箱梁在顶推过程中产生横向移动，从而调整箱梁的横向位置。

三、连续梁预制

1.梁段划分

连续梁分段应根据结构、长度、运输和吊装能力等情况综合考虑，使之适宜于工厂化预制。为减少一次性投入，应使预制规格最少，模板通用化程度最高。

2.梁段预制

梁段预制采用钢模，底模固定在预制平台上，工厂加工制做，使用螺栓连接，操作容易。预制平台根据荷载计算，采用扩大基础，其承载力足以保证施工需要。

预制场地布置要根据材料模板存放、施工空间、起吊运输、梁段存放等综合考虑。预制场地要进行必要的硬化处理，设置排水沟。

四、梁段拼装

1.准备工作

1）全面检查、测量复核滑道（钢轨）顶面标高、平顺性、光滑性、坡度，若有不符合要求之处，进行处理、调整；

2）在拼装台座上按设计位置安放滑道装置；

3）全面检查、测量、复核滑道板顶面标高平整度及坡度，若有异常调整至设计要求；

4）检查梁段顶面纵轴线和测控点是否标定，位置是否准确；

5）重新复核测量梁段顶板上测控点上的标高；

6）确定所拼梁段的顺序、编号、吊拼方向；

7）对与浇筑梁段现场同条件养护的混凝土试件进行试压，以确保吊运强度。

2.梁段定位

在拼装台位上对每一拼装梁段的位置、湿接头的位置及宽度、梁段总长度进行测量画线定位，在轨枕上测量标定出中线、边线位置。

当一段梁顶推到位后，应对连续梁中心线、梁段尾部标高及转角进行测量，满足规范要求后才能进行下一梁段的定位拼装。

梁段定位包括纵向、横向及竖向位置的确定，应满足桥梁设计线形要求。由于台座纵梁为柔性连续梁，线形随着荷载无规律变化，造成梁底标高变化无规律，定位困难。梁段定位采取先确定纵横向位置后再调整梁底标高的方法。

3.箱梁拼装

在顶推台座上首先组拼钢导梁，钢导梁的安装和精度符合设计和钢结构施工规范，然后再进行各段箱梁的拼装。

1）龙门吊就位准备吊装；

2）按拼装顺序、梁段编号提升、起吊梁段，首先起吊第一梁段；

3）吊运梁段到拼装位置，调整落梁位置准备落梁就位到滑道板上。梁段就位时，进行全过程测量监控；

4）进行箱梁中线、边线与就位中线、边线测量，若有偏差，对梁段进行调整，直至符合要求，然后落梁就位；

5）进行高程测量、检查中线确认；

6）吊运第二梁段到拼装位置，按上述方法准确落梁就位到滑道板上，进行中线、高程测量；

7）测量湿接头的宽度，用千斤顶对梁段位置进行调整；

8）对所拼装梁段进行中线、高程进行检查、测量；

9）重复上述步骤、方法进行其他梁段的定位、拼装，直至拼装完毕；

10）拼装完毕后，对梁段中线、高程、湿接头宽度、总长度进行全面测量检查。

梁底标高调整的原则为：不过分追求纵梁线形的准确，以梁底线形调整为目的，确保梁底线形的准确，符合设计要求。调整好梁底线形后即可进行连接施工。

4.梁段连接

梁段连接采用湿接缝连接。

梁段连接钢筋采用焊接，焊接时应上、下、左、右对称焊接，避免钢筋焊结应力集中，引起拼接梁段发生扭转变形，不符合梁底线形要求。

侧模和底模采用整体钢模，内模采用组合钢模，通过拉杆连接。接缝混凝土采用聚酯纤维混凝土，应控制好混凝土拌合时间，以保证聚酯纤维能均匀分布，充分参与工作。混凝土浇筑前应对两端混凝土面凿毛并且浇水湿润，防止产生裂缝。

5.预应力施工

纵向采用12×7ф7平行钢丝，横向采用19×7ф7平行钢丝，隐盖梁采用31×7ф7平行钢丝，一端采用镦头锚，一端采用夹片锚。

前后段预应力采用HML21-12连接器连接，外设保护罩使连接器与混凝土隔开形成预留空间，连接器可以自由伸缩，以保证预应力完全自由传递。

竖向预应力采用ф25精扎螺纹钢。

预应力施工时必须按照对称原则，以防止应力造成梁体扭曲。预应力施工顺序应按照避免截面过大偏心受力和预应力相互干扰最小原则确定。

五、顶推施工

1.安装拉锚器、钢绞线，调整限位器位置滑块、滑道涂抹润滑剂，人员就位。

2.接通电源，启动油泵、控制台，各千斤顶调整回程到位，同时对钢绞线统一施加20MPa拉力。

3.现场指挥员位于主控台位置，待各项准备工作检查无误后，下达顶推命令，千斤顶开始工作，顶推开始。

4.为克服静摩擦力，可操作前后顶同时工作，待连续梁启动、滑动后，再转为自动连续工作状态。

5.顶推施工观测

（1）施工观测及内容

①各墩受垂直荷载和水平推力所产生的偏位、沉降量。

②连续梁和导梁的挠度以及中线。

③连续梁在顶推过程中，四氟滑板与不锈钢滑道的启动静摩擦系数和动摩擦系数变化的观测，滑板与滑道添加润滑剂时摩擦系数变化的观测。

（2）观测方法和仪器

①连续梁和导梁的挠度、桥墩的压缩变形和沉降等项目可在观测部位设置固定的水准标尺或测点用水准仪观测。

②主梁、导梁平面轴线的偏移及桥墩受水平推力发生的偏转位移可在桥面和桥墩上标记的轴线位置用全站仪观测，对于水中桥墩的观测应事先在桥墩两旁设置观测点进行纵向位移值观测。

③静、动摩擦系数可由千斤顶的顶推力和滑动装置的支承反力为据进行计算。

6.顶推注意事项

（1）顶推速度不宜太快，一般以15厘米/分钟为宜。

（2）顶推进行中，因箱梁底板混凝土错台造成滑块喂不进去，可喂薄钢板，因滑道板前端为楔形面，喂钢板可逐次加厚，每次加厚不超过4~6毫米，过渡长度不小于150毫米，逐渐将箱梁顶起，以喂进滑块。

（3）滑道板设计宜采用刚度大的结构，防止因箱梁底部不平造成滑道板中间受力两端翘起，喂不进滑块。

（4）顶推千斤顶，安全锚要经常调试、维修清洗，保证施工时保持良好工作状态。

• 劳动组织

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》的劳动组织见表1。

2008年1月31日，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2005-2006年度国家级工法的通知》建质[2008]22号，《柔性台座预制拼装顶推施工工法》被评定为2005-2006年度国家一级工法。 2100433B

《柔性台座预制拼装顶推施工工法》的效益分析如下：

1.该桥采用柔性台座预制顶推，节省成本40万元，台座拼装、转场节省工期40天，预制顶推节省工期80天。

2.广东韶关五里亭大桥应用该工法，提高了施工速度和质量，荣获韶关市优质样板工程。广州日报、韶关电视台、韶关日报等多家媒体对五里亭大桥的施工给予了跟踪报道，产生了较好的社会效益。

3.该工法具有较高的应用推广价值。

注：施工费用以2005-2006年施工材料价格计算