淺談連續(xù)梁橋的頂推施工技術(shù)

蔡 婕

1 連續(xù)梁橋頂推施工技術(shù)的提出

2 頂推法施工的原理

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁頂推法施工的構(gòu)思,源于鋼橋架設(shè)中普遍采用的縱向拖拉法,在20世紀(jì)60年代初西德首創(chuàng)用頂推法架設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁獲得成功。

作為試驗結(jié)構(gòu),這種在固定的模板體系中施工的箱形梁橋逐漸頂推到位的施工方法,在跨度為40 m～100 m范圍內(nèi)的橋梁結(jié)構(gòu)施工中取得了很大的成功。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁漸進(jìn)頂推施工能保證施工操作有序、均勻進(jìn)行,并能夠極大地降低結(jié)構(gòu)施工成本。

在中國,1975年～1978年,鐵道部第一工程局橋梁處在有關(guān)單位的配合下,在西延線狄家河橋施工中首次采用頂推法并取得成功,為我國大跨度橋梁施工開辟了一條新途徑。

頂推法的施工原理是沿橋縱軸方向的臺后開辟預(yù)制場地。分節(jié)段預(yù)制混凝土梁身,并用縱向預(yù)應(yīng)力筋連成整體,通過水平液壓千斤頂施力,借助不銹鋼板與聚四氟乙烯模壓板特制的滑動裝置,將梁逐段向?qū)Π俄斶M(jìn),就位后落架,更換正式支座完成橋梁施工。

3 頂推法施工設(shè)備及施工工藝

3.1 施工設(shè)備

在梁體頂推施工過程中所需的設(shè)備有兩大類：1)主梁的頂推和支承設(shè)備;2)減小頂推過程中主梁內(nèi)力而增設(shè)的臨時設(shè)備。

3.1.1 主梁的頂推和支承設(shè)備

1)水平—豎向千斤頂頂推裝置。此類裝置由水平和豎向千斤頂組成。它每一頂推行程的施工程序為頂梁、推移、落下豎直千斤頂和收回水平千斤頂?shù)幕钊麠U,見圖1。

2)拉桿千斤頂頂推裝置。水平千斤頂設(shè)置在橋墩前側(cè)支架上或墩頂支架上,主梁與千斤頂之間通過拉桿相連,拉桿一端由楔形夾具固定,另一端則錨固在設(shè)置于梁側(cè)的錨固設(shè)備上,通過千斤頂?shù)臓恳饔?帶動梁體向前運(yùn)動,見圖2。

3)常用滑道裝置。滑道支承設(shè)置在橋墩頂上的混凝土臨時墊塊上,它由光滑的不銹鋼板與聚四氟乙烯滑塊組成,其中的滑塊由四氟板和具有加勁鋼板的橡膠塊構(gòu)成。頂推時,滑塊在不銹鋼板上滑動,并在前方滑出,通過在滑道后方不斷喂入滑塊,帶動梁身前進(jìn),見圖3。

4)臨時與永久支座兼用的滑動支承裝置。這是一種利用施工時的臨時滑動支承與竣工后的永久支座兼用的支承進(jìn)行頂推施工的方法。它竣工后的永久支座安置在橋墩的設(shè)計位置上,施工時通過改造作為頂推施工時的滑道,主梁就位后不需要進(jìn)行臨時滑動支座的拆除作業(yè),也不需要用大噸位千斤頂將梁頂起。

5)橫向?qū)蛟O(shè)施。為了使頂推能正確就位,施工中的橫向?qū)蚴遣豢缮俚?具體見圖4。

3.1.2 頂推施工中的臨時設(shè)施

為了減少頂推施工時主梁的內(nèi)力,擴(kuò)大頂推施工的使用范圍,同時考慮施工的安全和方便,在施工過程中常使用一些臨時設(shè)備,如導(dǎo)梁、臨時墩、索塔加勁系統(tǒng)。

3.2 施工工藝

在橋臺后面的引道上或在剛性好的臨時支架上設(shè)制梁場,集中制作或裝配箱形梁段。在上、下翼板內(nèi)施加能承受施工中變形內(nèi)力的預(yù)應(yīng)力,然后用水平千斤頂?shù)软斖圃O(shè)備將支承在聚四氟乙烯塑料板與不銹鋼板滑道上的箱梁向前推移,推出一段再接長一段,這樣周期性地反復(fù)操作直至最終位置。調(diào)整預(yù)應(yīng)力,使之滿足后加恒載和活載內(nèi)力的需要。最后將滑道支承移置成永久支座,施工完畢。頂推法施工程序框圖見圖5。

4 頂推法施工特點(diǎn)

同其他施工技術(shù)相比,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁頂推施工技術(shù)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：

1)橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)不影響橋位處現(xiàn)有交通。2)由于頂推力遠(yuǎn)比梁體自重小,所以頂推法施工系統(tǒng)不需要支架和大型機(jī)械設(shè)備,施工平穩(wěn),安全可靠,高空作業(yè)少。3)頂推施工每個節(jié)段頂推時間短且工作地點(diǎn)集中,有利于生產(chǎn)作業(yè)的最佳組織。4)模板周轉(zhuǎn)次數(shù)高,節(jié)省材料,施工工廠化,易于質(zhì)量管理。5)頂推法施工的預(yù)應(yīng)力是逐步施加的,大大減少了混凝土的徐變。

采用頂推法施工也有不足之處：

1)頂推過程中各截面正負(fù)彎矩交替變化,致使施工臨時預(yù)應(yīng)力筋增多,且裝拆與張拉繁雜,梁體截面高度比其他施工方法大。2)頂推懸臂彎矩不能過大,且施工階段的內(nèi)力與營運(yùn)階段的內(nèi)力相差很大,所以頂推只適用于較多跨,且跨徑不大于50 m的橋型,以42 m跨徑受力最佳。3)對于多孔長橋,因工作面(最多兩岸對頂)所限,頂推過長,施工工期相對較長。

5 結(jié)語

從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁頂推施工法原理、方法、特點(diǎn)可以看出,探索施工更長跨徑橋梁結(jié)構(gòu)的方法是頂推法施工發(fā)展的明確目標(biāo)。目前,頂推法在跨徑小于100 m的多跨橋的施工中顯示出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的巨大優(yōu)勢,值得進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

[1]JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].

[2]JTG D62-2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[3]葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].第2版.北京：人民交通出版社,2005.

[4]胡兆同.橋梁通用構(gòu)造及簡支梁橋[M].北京：人民交通出版社,2005.

[5]李世華,羅桂連.橋梁工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[6]Tsutomu Machi,ex.cd.Design and Construction of Stress-Ribbon Bridge with External Tendons[J].Proceedings of the first FIB Congredd,2002(5)：17-18.

[7]BADOUXM.,BURDETO.,BENOUAI.CHD.Comparison of the amount of reinforcement for a box-girder bridge prestressed with Internal or external cable fib Symposium,1999,Prague,1999.

[8]Tan K.H,chee-Khoon NG.Effects of deviatorsand tendon configuration on behavior of externally prestressed beams[J].ACI Structural Journal,1997(3)：44-46.