采用頂推法設(shè)計(jì)施工的兩聯(lián)不同跨的連續(xù)梁

1、采用頂推法設(shè)計(jì)施工的兩聯(lián)不同跨的連續(xù)梁 1.緒言 上越新干線后閑B，位于高崎車站之南約1公里，有連續(xù)梁跨線橋（長(zhǎng)442米），跨越17號(hào)國(guó)道線、縣道、市道等7條公路的上空。下部工程采用鉆孔灌注樁施工。樁支承于深約20米的砂礫層。上部工程：由4跨連續(xù)梁（城南B大宮起點(diǎn)75K816M）同6跨連續(xù)梁（新后閑B大宮起點(diǎn)76K037M）組成。現(xiàn)用頂推法架設(shè)此連續(xù)梁，有關(guān)設(shè)計(jì)和施工要求分述于后：圖1 上越新干線線路圖 2.設(shè)計(jì)概要 兩梁全為鐵路復(fù)線用單室面設(shè)計(jì)，但城南B17號(hào)國(guó)道線梁高限制為3.10米，全長(zhǎng)442米的中間的大宮方292米，圓曲線半徑R3500米的曲線設(shè)計(jì)，在緩和曲線區(qū)間同軌道中心偏移，根據(jù)軌

2、道的變化修正頂板懸出的長(zhǎng)度。 其基本的設(shè)計(jì)條件于下： 結(jié)構(gòu)形式，用后張法單室箱型斷面。 頂推時(shí)4跨與6跨的連續(xù)梁連接一起頂推。完成之后，再行分開。 頂推時(shí)，在跨徑為55米的區(qū)間，設(shè)置臨時(shí)支柱。 設(shè)計(jì)計(jì)算，頂推時(shí)與完成各自分別計(jì)算。根據(jù)完成時(shí)的自重的斷面力，要以施工整體構(gòu)造計(jì)算。 在曲線區(qū)間，腹板施工要設(shè)置曲線。 采用弗萊西奈施工方法，預(yù)應(yīng)力鋼絲使用12T15.2mm的。 頂推用鋼筋要使用32mm(95/110,110/125)的。 每聯(lián)作成34節(jié)段，最大節(jié)段梁之長(zhǎng)為14.4米。 以上是設(shè)計(jì)概要，關(guān)于各設(shè)計(jì)項(xiàng)目概略論述于下： 21 臨時(shí)設(shè)置鋼筋 在頂推時(shí)把4跨同6跨連續(xù)梁聯(lián)在一起梁高的變化以一聯(lián)

3、梁高作為設(shè)計(jì)。支承條件，因橋臺(tái)、墩基礎(chǔ)與臨時(shí)支柱的剛度有很大的不同。所以作為支承的橋墩、臺(tái)按剛性支承，臨時(shí)支柱按垂直彈性支承。并每隔5m計(jì)算出斷面力。架設(shè)時(shí)的預(yù)加應(yīng)力，全部給與縱向固緊鋼筋，使用的鋼筋有B種32mm的SBPR95/110的鋼筋。 鋼筋的配置，以兩節(jié)段為1個(gè)單位。相鄰的鋼筋張拉端使其交互的出現(xiàn)。因此給與的應(yīng)力，施工中的最后節(jié)段的前一節(jié)段梁使達(dá)到100%，最終節(jié)段使其導(dǎo)入的應(yīng)力為50%。 當(dāng)算出輸入力時(shí)，要考慮摩擦損失、蠕變、干燥收縮。摩擦損失的有效系數(shù)可按下式計(jì)算出： =e-(+) 式中：角變化，鋼筋的形狀是直線時(shí)0 ：每米的摩擦系數(shù)0.03 又由鋼筋產(chǎn)生蠕變，干燥收縮，在頂推完

4、成時(shí)，假定各自完成50%，蠕變系數(shù)用2.0×50%1.0 干燥收縮度用 15×10 ×50% 7.5×10 算出輸入力。但是由于梁身自重而引起的斷面力的交替，可不考慮由于這種應(yīng)力而產(chǎn)生的蠕變影響。 22 連接鋼索連接鋼索，頂推完了后，到了終點(diǎn)時(shí)的問題是把梁分開，因?yàn)樵?跨及6跨連續(xù)梁里給予加應(yīng)力是鋼索，鋼絲要使用SW-PRTA及12T15.2mm的。當(dāng)計(jì)算出輸入力時(shí)，要考慮摩擦損失定位損失蠕變，干燥收縮，松馳。(4)由于架設(shè)鋼筋的彈性收縮輸入力損失等。 摩擦損失使用(1)式，對(duì)于(4)鋼筋設(shè)置的中心位置同各斷面的中心軸的位置大致是一致的，鋼索采用的預(yù)加應(yīng)

5、力要考慮軸向力本身。對(duì)于2混凝土的應(yīng)力強(qiáng)度在輸入鋼索時(shí)，要考慮側(cè)向壓縮，但在設(shè)計(jì)荷重時(shí)，要嚴(yán)格的考慮側(cè)向拉力，下面是制定的簡(jiǎn)略假定： 1.蠕變，干燥收縮，在鋼索拉緊后全部產(chǎn)生。 2.鋼筋的松馳作為完成。 3.全部鋼筋，要按重心位置配合。 4.松馳損失，鋼筋按3%，鋼索按5%可用 5.鋼索的松馳，拉緊后立即產(chǎn)生，對(duì)于蠕變?cè)趹?yīng)力上要考慮。在以上靜荷重（隔音墻、混凝土墊層、鋼軌等）活荷重，鋼筋預(yù)應(yīng)力，鋼索預(yù)應(yīng)力各自的斷面力。其合成應(yīng)力，在輸入預(yù)加應(yīng)力時(shí)要滿足=17MPa,=-1.5MPa的條件。 設(shè)計(jì)荷重要滿足=13MPa,=0的設(shè)計(jì)條件。 設(shè)計(jì)條件 表1城南B新后閑Bv型 式4跨單箱預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁6

6、跨單箱預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋 長(zhǎng)171.9米269.9米跨 徑42.2+43.0+43.0+42.239.2+55+40×2+55+39.2梁 高3.1米3.6米橋 寬11.60米曲線半徑3500（一部分在緩和曲線上）縱斷坡度8/1000荷重列車荷重N-18 P-19沖擊系數(shù)RC標(biāo)準(zhǔn)地震系數(shù)K=0.2(支座上場(chǎng)力K=0.1)干燥收縮=15×105蠕變系數(shù)Q-20松弛損失預(yù)應(yīng)力鋼絞線 5%預(yù)應(yīng)力鋼筋 3%SBPR95/110110/1250 SWPR12T15.2鋼料鋼材抗拉強(qiáng)度110/cm2 125kg/cm2 167kg/cm2屈服點(diǎn)95kg/cm2 110kg/cm2 142k

7、g/cm2混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度400 kg/cm2縱向夾緊力導(dǎo)入時(shí)260kg/cm2頂推時(shí)壓縮強(qiáng)度 170kg/cm2拉力 -15kg/cm2鋼筋SD-35 23 梁的連接部分 4跨同6跨連續(xù)梁的連接部分,因?yàn)檩S方向沒有鋼筋,所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要使頂推施工中不產(chǎn)生拉力。使用鋼筋時(shí)，要使用SBPR110/125標(biāo)準(zhǔn)中的32mm的鋼筋82根。 這個(gè)斷面產(chǎn)生的最大正負(fù)彎矩，分別為4285t.m及-4257t.m，對(duì)于斷面的有效預(yù)應(yīng)力軸向?yàn)?267t，彎矩為-114t.m，作為組合應(yīng)力最小是130kPa。剪應(yīng)力混凝土面的摩擦力作為抵抗力，摩擦系數(shù)使用0.5。對(duì)于這種摩擦抵抗力滿足設(shè)計(jì)為2604t，對(duì)于最大剪應(yīng)力

8、滿足設(shè)計(jì)為840t。 在這里用82根鋼筋，下緣配置40根，使用抗氣候的無握裹力的鋼筋。鋼筋應(yīng)力解除之后，保存起來，要利用它作為落梁的防止裝置。 24 支座及制動(dòng)器（擋塊） 支座及制動(dòng)器，每個(gè)支點(diǎn)共用2個(gè)，把支點(diǎn)3及支點(diǎn)8作為固定支承，平常及地震時(shí)的上升力，由支座負(fù)擔(dān)。地震時(shí)的水平力，由制動(dòng)器負(fù)擔(dān)。 通過下式計(jì)算設(shè)計(jì)的荷重。 支座、水平荷重、橋軸方向（溫度變化） 0.1×Rdl 上升力（地震時(shí)）0.21×Rd 墻塊（制動(dòng)器） 橋軸方向 0.2×Rd×1.3橋軸垂角方向 0.2×Rd 上部工程反力一鑒表 表-2-1 橋 基反力P1P2P3P4P5P

9、6P7P8P9P10P11死荷重反力Rd(t)7592073166020742667142333321871620213723333674活荷重反力Rd(t)274682594682274266736705520705736266共計(jì)(t)1033275522542755104098030992892214928923099940 支座、制動(dòng)器設(shè)計(jì)荷重 表-2-2 橋基 荷 重P1.5.11（可動(dòng)）P3.5（固定）(可動(dòng))Rd(t)76616602334Rd+Re(t)104022543070溫度變化水平力(t)104225.43070上升力(t)76.676.6233.4地震時(shí)水平 力橋軸方

10、向99(P3)216(p8)211(p2.4)(.9.10270 303直角方向76166 162207 233 3.施工概要 31 大梁制作場(chǎng)地 大梁制作場(chǎng)，有模板設(shè)備的大梁制作臺(tái)，在進(jìn)行鋼筋的裝配，內(nèi)模板的裝配，鋼索的安裝等準(zhǔn)備場(chǎng)及一次進(jìn)行的道路斷面，所以制作場(chǎng)的前方必需有延長(zhǎng)約90米的大梁制作設(shè)備。又關(guān)于制作場(chǎng)地的基礎(chǔ)，要利用已有的剛性構(gòu)架高架橋的柱子作為構(gòu)造物。 31(1)大梁制作臺(tái)（模板設(shè)備） 大梁制作臺(tái)有能制作標(biāo)準(zhǔn)塊段長(zhǎng)14.4的大梁的模板設(shè)備。 模板作成固定式的，側(cè)模和底?？梢苑蛛x，能夠各自操作脫模的結(jié)構(gòu)。關(guān)于內(nèi)模板、用模梁和鋼索內(nèi)部固定等關(guān)系組成的巴拉斯式構(gòu)造。腹板下面底模板寬

11、0.7米的部分，因?yàn)楣?jié)段梁頂推時(shí)成為滑動(dòng)面。所以稱為滑移座，同橋軸平行并排敷設(shè)H488×300×11×15，在其上敷設(shè)鋼板所有支點(diǎn)處，使用底模的脫模操作。側(cè)模板的裝卸，采用滑移臺(tái)的H形鋼，同側(cè)模板固定，以轉(zhuǎn)動(dòng)斷開作為裝卸。底模板同滑動(dòng)座分離，通過千斤頂?shù)牟僮髂軌蚴蛊渖舷?。脫型時(shí)的節(jié)段梁，采用左右滑動(dòng)架座使成為支承狀態(tài)，通過頂推操作，使其滑從動(dòng)架座上滑走，4跨及6跨連續(xù)梁，由于梁高不同，所以加上二級(jí)構(gòu)造、通過拉技段滑上移座，使其可以變換梁的高度?；宓哪Σ料禂?shù)為10%。 關(guān)于板模的定位，模板設(shè)備因?yàn)槭窃诰徍颓€中，在R3500米的單曲線的延長(zhǎng)線上考慮采用曲線偏移量等

12、定位。模板按曲線構(gòu)造制作。 31(2)準(zhǔn)備制造廠 準(zhǔn)備制作廠是在大梁制作臺(tái)的后方，是為了進(jìn)行鋼筋裝配化，內(nèi)模板部材的安裝、物資儲(chǔ)存或預(yù)應(yīng)力鋼索安裝等作業(yè)的設(shè)備。 準(zhǔn)備制作場(chǎng)是為了同制作臺(tái)在相同的高處的設(shè)備，為了把物資吊下及吊上的起重設(shè)備，把大梁制作廠同準(zhǔn)備制作場(chǎng)的物資連接，準(zhǔn)備自行式單軌車設(shè)備，運(yùn)輸內(nèi)模板材料。準(zhǔn)備制作場(chǎng)同制作廠一樣在高架橋柱之間設(shè)置0.5米的鐵制調(diào)節(jié)楔，作為能下降的構(gòu)造。 31(3)前方堆置場(chǎng) 關(guān)于國(guó)道17號(hào)線，都市計(jì)劃道，舊國(guó)道17號(hào)線大梁架設(shè)橫斷面，同道路管理者協(xié)議的結(jié)果，大梁架設(shè)要一次完成頂推架設(shè)作為道路橫斷面，要求制作場(chǎng)有必要的長(zhǎng)度。 道路橫斷的前方堆置場(chǎng)，是為了一次

13、頂推的大梁，支持的新制作頂推而來的同已有 大梁平整連接的設(shè)備。 32 頂推設(shè)備 31(1)頂推的裝置 頂推裝置在P10橋墩的頂部安置2臺(tái)穿心千斤頂，約14M的間隔在大梁上下底板的芯模里設(shè)置錨桿是用鋼筋連續(xù)千斤頂錨桿組成的。千斤頂是400T的行程為200mm。頂推中的荷重，假定各滑移支承摩擦系數(shù)為0.05算出各裝置設(shè)備的能力。 頂推架設(shè)時(shí)的荷重 (1)上部工程的靜荷重 WG5,330M3×2.5T/M313,300T (2)其他及導(dǎo)梁 200T 合計(jì)1330020013500T 頂推架設(shè)時(shí)最大水平力 因?yàn)轫斖萍茉O(shè)的方向是8的下坡。 H13500t×(0.050.008)567

14、T 牽引鋼筋的根數(shù) 鋼筋的牽引強(qiáng)度（拉力強(qiáng)度）Pa88.5t/根 0.7Pa62t H567t 鋼筋的根數(shù) n567+629.2根 故用10根。 <注>頂推時(shí)跨徑的分配，為方便于計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)大跨徑的分配根據(jù)上圖的式樣假定跨徑的分配。因此頂推時(shí)的梁長(zhǎng)，作設(shè)計(jì)時(shí)要考慮全跨徑的長(zhǎng)度。 若把鋼筋張拉端的插入力設(shè)為，考慮在各斷面上的摩擦，每根鋼筋： P 0.7Pa·A 0.7×110/mm2×789.3mm2×0.938×10 3 57.0t/根 33 滑移支承（圖12） 滑移支承的主體，是高強(qiáng)度的RC構(gòu)造，在支承的上面粘上不銹鋼（厚1.5毫

15、米）作為滑動(dòng)面。又在橋軸垂直方向，對(duì)于水平力的關(guān)系要安裝阻止振動(dòng)的配件。關(guān)于滑動(dòng)支承的安置以1毫米的高度作為容許誤差。因?yàn)?跨同6跨的連續(xù)梁梁高不同。所以從P5橋墩的終點(diǎn)方向及臨時(shí)支柱里在四個(gè)基座上各自安上滑動(dòng)支承是必要的?；瑒?dòng)支承與大梁之間插入滑動(dòng)板，滑動(dòng)板是粘結(jié)壓合補(bǔ)強(qiáng)過的鋼板及硬質(zhì)橡膠互相重疊合并在一起的聚四氟乙烯反的大小是600毫米×600毫米×15毫米?；宓某叽缡歉鶕?jù)支承強(qiáng)度而定?；宓娜菰S壓強(qiáng)度約為120公斤/厘米2。 滑板的插入方法，大梁頂推架設(shè)中，在橋墩及臨時(shí)支承柱上的各滑移支承處所配置操作人員，采用人工插入滑板。與梁同時(shí)滑行的滑動(dòng)板，從滑移支承的前方頂推

16、出來。頂推出來的滑移板，再?gòu)暮蠓讲迦?。滑移板必須不斷的在滑?dòng)支承與大梁之間，所以要4個(gè)組成1組。使用1次之后的滑板，全部要用清洗劑清掃之后再次使用。但是由于反復(fù)使用滑板破壞，四氟板面上侵入塵埃等，因此滑動(dòng)而摩擦系數(shù)增大，所以更換滑板是必要的。不銹鋼板同聚四氟乙烯板的摩擦系數(shù)如（圖13）那樣。 34 滑動(dòng)支承的頂替（圖14） 因?yàn)?跨連續(xù)梁與6跨連續(xù)梁的梁高相差0.5米，所以有必要進(jìn)行滑動(dòng)支承的頂替。 35 導(dǎo)梁（圖15） 在梁的先端，為了頂推架設(shè)進(jìn)行時(shí)發(fā)生的應(yīng)力狀態(tài)有利，安裝了相當(dāng)跨徑（梁跨長(zhǎng)度）的60%的導(dǎo)梁（30米）。導(dǎo)梁的主要結(jié)構(gòu)是由3.1米1.0米的變斷面所組成導(dǎo)梁本體分為4段。 導(dǎo)梁

17、的安裝用65根預(yù)應(yīng)力鋼筋埋進(jìn)梁的腹板上導(dǎo)入錨固預(yù)應(yīng)力。使與大梁本體成為一體。預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸入力約3,900噸。外力產(chǎn)生的彎矩由預(yù)應(yīng)力鋼筋負(fù)擔(dān)，對(duì)于剪力由導(dǎo)梁本體及安裝部分的摩擦力負(fù)擔(dān)。并且在導(dǎo)梁的先端設(shè)置兩臺(tái)50噸的油壓千斤頂，導(dǎo)梁的拆卸，在構(gòu)造物推完在P1的起點(diǎn)方向約8米的位置之后，不能一次拆卸。這是因?yàn)镻1同既設(shè)的構(gòu)造物之間事先要組成支架，要同頂推架設(shè)并行的進(jìn)行導(dǎo)梁的拆卸。（圖15） 36 臨時(shí)支柱 4跨連續(xù)梁及6跨連續(xù)梁的計(jì)算跨長(zhǎng)度是4043米，但P6P7及P9P10間，因?yàn)闄M穿都市計(jì)劃道及舊國(guó)道17號(hào)，計(jì)算跨徑用55米，在這兩跨的橋墩10米處，設(shè)置臨時(shí)支柱，是計(jì)劃減輕架設(shè)時(shí)斷面力。 臨

18、時(shí)支柱的構(gòu)造，在現(xiàn)場(chǎng)打設(shè)4根（1.3米）的樁作為全部支承基礎(chǔ)。柱的部分，考慮拆除可用混凝土塊墊砌用預(yù)應(yīng)力鋼筋與承臺(tái)拉緊固定。 37 支座及擋塊 支座本體的形式，用BP類型，結(jié)構(gòu)由底板，上支座及下支座組成。底板在大梁制作時(shí)埋設(shè)在支承的位置上，上支座及下支座在各橋墩的頂部事先設(shè)置。底板同上支座，傳遞剪力的結(jié)構(gòu)是采用突起的圓筒形的方法。其次底板同上支座采用4根固定螺栓錨固組成整體。 37(1) 支座的安裝 支座的安裝首先把底板安到大梁里面，安放的位置在橋墩計(jì)算跨徑的其他位置上，由于鋼筋張拉干燥收縮等決定時(shí)要考慮大梁的伸縮量，4跨同6跨連續(xù)梁最大伸縮量分別為18毫米及29毫米。 上支座及下支座用鋼板使

19、連為整體，將所需的盒、頂?shù)綐蚨枕敳俊⑴R時(shí)堆放，頂推架設(shè)完成之后，進(jìn)行支座的安置。 支座的安置：使埋在大梁里的底板的位置整體化，舉起上支座及下支座，在底板的孔眼上把支座嵌入進(jìn)行，使用固定螺栓調(diào)整錨緊。在調(diào)整后的支座下面及橋墩頂部，分開上支座與下支座，注入無收縮的砂漿固定支座。 37(2) 制動(dòng)器的安裝 制動(dòng)器的構(gòu)造由支柱部分同承受箱部分組成。所謂支柱及承受箱部分，是能分開的結(jié)構(gòu)。承受箱是內(nèi)外箱的雙層結(jié)構(gòu)，根據(jù)梁的伸縮量用鋼板固定調(diào)整移動(dòng)量。 頂推施工時(shí)，分開支柱部分及承受箱部分。承受箱部分，事先臨時(shí)放置于橋墩頂部的預(yù)留堵塊孔的位置上。裝配制動(dòng)器，大梁頂推接近完成時(shí)，在大梁底板下，把頂留在堵塊孔的制動(dòng)器從孔里用吊吊起來，頂推大梁，大梁頂推完成之后，把臨時(shí)放在橋墩頂部的承受箱放到支柱上，作為整體。使整體制動(dòng)器調(diào)整到所定位置后，灌入收縮的砂漿固定，用鋼板固定的外箱及內(nèi)箱在固定制動(dòng)器的時(shí)候要分開。 3-7-(3) 正式支座的替換 支座的裝置即使完成了，但大梁主體是在滑動(dòng)支承的支持狀態(tài)。 正式支座的更換，支座及制動(dòng)器裝置完了之后，支座底板的無收縮砂漿達(dá)到需要的強(qiáng)度之后，可以使滑動(dòng)支承撤去。 38 預(yù)應(yīng)力 上部工程的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造是使用預(yù)應(yīng)力鋼筋同預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩種。頂