精品济南黄河公铁两用桥带加劲弦顶推施工技术方继.docx
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精品济南黄河公铁两用桥带加劲弦顶推施工技术方继
济南黄河公铁两用桥带加劲弦顶推施工技术_方继
211总第2桥梁建设 2016年第46卷第6期(41期)
,V)BrideConstructionol.46,No.6,2016(TotallNo.241 gy
()文章编号:
003-4722201606-0112-061
济南黄河公铁两用桥带加劲弦顶推施工技术
方 继,丁仕洪,张时利,梁崇双
()中铁四局集团钢结构有限公司,安徽合肥230031
摘 要:
济南黄河公铁两用桥主桥为主跨1根据钢80m的五跨刚性悬索加劲连续钢桁梁桥,
桁梁的结构特点及施工条件,该桥钢桁梁采用带加劲弦多点顶推施工方案,在边跨设置拼装支架,在中跨设置墩旁托架,利用跨线龙门吊及多点顶推系统分段拼装、多次顶推架设钢桁梁。
施工中,设置了水平顶推、竖向顶升和横向纠偏装置,解决了顶推装置布置的难题;采取滑块、滑板开设油路的摩擦副润滑设计方案,实现了实时注油的强制润滑方式;采用先进的同步性控制系统,解决了多点多桁同步顶推的难题;采用弹性支垫变形协调处理方案,给出了三桁高差的限值(5mm、-25+1
,解决了三桁高差对施工的影响;采用B实现了实时高效的安全管理。
济南黄河公铁mm)IM技术,
两用桥主桥已顺利顶推就位,实践证明,带加劲弦顶推施工技术安全可靠。
关键词:
公路铁路两用桥;钢桁梁;顶推施工;滑移装置;信息集成;施工技术;桥梁施工
中图分类号:
U448.121;U445.462 文献标志码:
A
onstructionTechniuesforIncrementalLaunchinofJi′nanC
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um-oadBridewithStiffeninChordsHuanheRiverRailcR
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(,H),,Sefei230031,ChinaSiuCivilEnineerinGrouteelStructureCo.Ltd.ChinaRailwa
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AcsabstractThemainbrideofJi′nanHuanheRiverRailum-RoadBrideisafivencon---
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tirderbridewiththeriidsusensionstiffeninchordsandwiththemaininuoussteeltruss
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sansof180m.Inthelihtofthestructuralcharacteristicsandconstructionconditionsofthesteel
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,omultiintincrementallaunchinwiththestiffeninchords.Atthesidesanstheassemblin-p
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,ointincrementallaunchinsstem.Intheconstrucwaserectedseveraltimesusinthemulti-p-
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werearranedandtheroblemofarranementoftheincrementallaunchindeviceswasresolved.
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Thelubricationdesinschemeofthefrictionsetsthattheoilchannelswereoenedintheslidin
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achieved.Theadvancedsnchronouscontrolsstem wasaliedandtheroblemofthemulti-
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tointandmultirusssnchronousincrementallaunchinwastackled.Withthecoordinatehan--
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,dlinofthedeformationoftheelasticsuortadsaliedintheerectionofthesteeltrussirder
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thelimitvalues(+15mmand-25mm)oftheheihtdifferencesofthethreemaintrusseswere
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rovidedandtheinfluencesoftheheihtdifferencesofthemaintrussesontheconstructionweree-
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,liminated.WiththeBIMtechniuealiedtherealtimeandhihlefficientsafetmanaement
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ciwasrealized.ThemainbrideofJi′nanHuanheRiverRailum-RoadBridewasalreadncrem--
gggy
收稿日期:
016-05-242
:
作者简介:
方 继,教授级高工,钢结构,桥梁施工技术,建筑信息技术应用。
ail2744115669@q.com。
研究方向:
E-mq
丁仕洪,张时利,梁崇双济南黄河公铁两用桥带加劲弦顶推施工技术 方 继,311
entalllaunchedinlacesmoothlandracticerovedthattheconstructiontechniuesforthein-
ypyppq crementallaunchinofthesteeltrussirderofthebridewiththestiffeninchordsweresafeand
gggg reliable.
;;;:
crumoadbridesteeltrussirderincrementallaunchinconstructionslidKewordsrail---
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;;;indeviceinformationinterationconstructiontechniuebrideconstruction
ggqg 1 概 述
济南黄河公铁两用桥为石济铁路客运专线工程、邯长邯济铁路扩能改造工程及济南市城市空间发展战略向北跨越黄河的公铁合建桥梁,其下层桥面为4线铁路,上层桥面为双向6车道公路。
济南黄河公铁两用桥主桥采用(28+3×180+128)m1
刚性悬索加劲连续钢桁梁桥跨越黄河主槽,全长,钢桁梁总重达3主桥杆件材质为98.3m,6249t7 Q370E。
其主桥立面布置见图1。
q
刚性悬索加劲连续钢桁梁主桁由3片钢桁架组成,采用有竖杆三角形桁式,主桁中心距14.65m,桁宽2桁高19.3m,5m。
钢桁梁横断面布置见图支座位置处下弦底面2。
钢桁梁采用焊接整体节点,
其局部加高600mm。
主桁标准节间长度12.8m,
2 钢桁梁施工方案
该桥钢桁梁原方案为采用顶推法架设,钢桁梁全部顶推就位后进行加劲弦的安装及合龙。
在加劲弦安装、合龙及调整主桥内力分配和线形时,
需在主中在主跨及次主跨跨中4个节间长度为1图3m()。
公路与铁路桥面均采用正交异性板整体桥面。
1
在主跨跨中与加劲弦按圆曲线布置,支点高24m,上弦杆叠置,吊杆采用直径120mm的钢拉杆。
该桥钢桁梁横跨黄河主槽,五跨连续结构的最
1]
施工。
由于顶推施采用顶推法[大跨度为180m,
工工况与成桥工况差异较大,主桥钢桁梁多点同步顶推施工难度大,钢桁梁施工是该桥施工的重点及难点,本文主要介绍该桥钢桁梁顶推施工技术。
图1 济南黄河公铁两用桥主桥立面布置
cFi.1ElevationofMainBrideofJi′nanHuanheRiverRailum-RoadBride-
gggg
图2 钢桁梁横断面布置
i.2CrossSectionsofSteelTrussGirderF
g
411桥梁建设 BrideConstruction g()2016,466
跨及次主跨跨中设置4个大型临时墩(总重4008 )。
采用原方案施工,跨中临时墩用钢量大,且临时t
墩位于黄河主河槽中,施工成本高、难度大;临时墩存在沉降、受力不明确等问题;在黄河凌汛期间临时墩可能会堵塞河道,易引起冰凌灾害,对河道影响较大,存在安全隐患。
因此,需对原顶推方案进行优化。
通过对国内同类型桥梁的施工方法调查、分析
]28-
,针对主桥钢桁梁的结构特点及现场施工及研究[
3 带加劲弦多点顶推施工技术
3.1 顶推装置布置
济南黄河公铁两用桥主桥钢桁梁采用带加劲弦多点顶推施工,该桥顶推装置包含水平顶推装置、竖向顶升装置和横向纠偏装置,3种装置均布置在拼装支架或墩旁托架的滑道梁上方。
()水平顶推装置主要由水平连续千斤顶、滑1
块和后锚组成,其中水平连续千斤顶分别布置在拼装支架或墩旁托架滑道梁前进方向的端部。
通过计其算确定全桥共布置22台200t水平连续千斤顶,中,拼装支架三桁各布置2台,17~620号墩每墩6两边桁各布置2台。
在拼装支架处钢梁下弦节点设置拉锚器,水平千斤顶牵引拉锚器带动钢梁同步滑移。
在617~620号墩的墩旁托架支点设置铸钢滑
10]
。
块,水平千斤顶牵引滑块带动钢梁同步滑移[
环境,经多次方案比选和专家论证,最终确定钢桁梁采用“带加劲弦多点顶推”的优化施工方案,取消跨中临时墩。
在616号和617号墩间设置7个节间的拼装支架,作为集中拼装区;在617~620号墩各设置2个节间的墩旁托架。
以2个节间为1个拼装顶推单元,利用跨线龙门吊及多点顶推系统分段拼装、多次顶推架设钢桁梁,桥面吊机同步进行加劲弦架设,通过支架调整钢桁梁线形,实现加劲弦合龙。
钢桁梁带加劲弦顶推到位并完成体系转换后,进行吊杆的安装及张拉,完成全桥施工。
钢桁梁带加劲弦顶推方案示意见图3。
顶推施工的主要流程为:
①架设导梁→②安装2个节间钢桁梁→③顶推2个节间钢桁梁→④起顶钢梁、倒换滑块→重复②~并同步架设加劲弦,直至全桥顶推就位。
④,
钢桁梁“带加劲弦多点顶推”施工方案有以下特点:
①带加劲弦顶推;②最大悬臂工况悬臂长度达导梁长达154m,03.2m;1③加劲弦在顶推过程中采用临时支撑替换钢拉杆;④全桥顶推就位后进行钢拉杆安装,并进行二次张拉,调整钢梁线形。
通过对该方案计算分析可知:
在钢桁梁带加劲弦多点顶主桥推施工过程中,单支点最大反力达37103kN; ,,导梁最大应力2结最大应力224.5MPa41.7MPa
9]
;最大悬臂时下构强度和稳定性均满足规范要求[
()竖向顶升装置主要由竖向千斤顶和抄垫块2
组成。
依据顶推过程中各主墩墩顶最大反力,并考虑1.拼装支架处中桁及边桁分别3倍的安全储备,选用500t及400t竖向千斤顶,18号墩处中桁及6边桁分别选用8其余主墩00t及500t竖向千斤顶,处中桁及边桁分别选用650t及500t竖向千斤顶。
每顶推1个轮次,滑块顶推至滑道梁前进方向的端部处,通过竖向顶升装置起顶钢梁,脱空滑块,将滑块倒换至后方。
墩旁托架竖向顶升采用双侧对称起顶方式,三桁滑道两侧均布置4台竖向千斤顶,每个墩旁托架共布置24台竖向千斤顶。
墩旁托架顶推装置布置见图4。
()横向纠偏装置主要由横向纠偏千斤顶和反3
力座组成。
在该桥多点顶推施工中,采取主动纠偏和静态纠偏相结合的方式进行横向纠偏。
在拼装支架及墩旁托架滑道梁端部焊接纠偏反力座,利用采用同步00t横向纠偏液压千斤顶进行静态纠偏;4
性控制系统的变频调速功能进行主动纠偏,通过提高偏移侧水平千斤顶的速度及顶力,
纠正整桥
成桥后全桥线形满足设计要求。
挠达822.3mm;
图3 钢桁梁带加劲弦顶推方案示意
i.3SchemeofIncrementalLaunchinofSteelTrussGirderwithStiffeninChordsF
ggg
丁仕洪,张时利,
梁崇双济南黄河公铁两用桥带加劲弦顶推施工技术 方 继,115
图4 墩旁托架顶推装置布置
SDevicesonPieri.4LaoutofLaunchinideBracketsF-
gyg
偏移量。
3.2 滑移装置润滑方式
济南黄河公铁两用桥单支点反力达37103 ,摩擦副的接触应力达2摩擦副的润滑kN,9.6MPa
效果直接影响滑道和下部支架体系安全。
为保证摩擦副的实时润滑,避免干摩擦的情况发生,在墩旁托,并在滑块前、架滑板底部设计了润滑油道(图5)后端设置了注油孔,各注油孔外侧连接管的接头与分油器连接。
顶推过程中采用这种实时注油的强制润滑方式,极大地改善了滑块运行的平稳性,使多点多桁同步顶推成为可能
。
台横向千斤顶。
现场控制器定时采集泵站及各千斤顶的传感器信号,并传送至总控制器,再根据总控制器的命令,分别控制各泵站的液电元件。
主控台将同一泵源的两路千斤顶的位移平均值做比较,计算出各路泵源的实际流量差异,通过机电液集成控制及变频调速,实现多点同步顶推
。
图6 同步性顶推控制系统布置
i.6LaoutofControlSstemofSnchronousLaunchinF
gyyyg
3.4 三桁高差控制技术
济南黄河公铁两用桥主桥为三桁结构,由于其复杂的空间特性,顶推过程中3片主桁架在支承处的相对高差会对支点反力产生显著的影响。
支反力
图5 滑移装置润滑方式示意
i.5LubricatinWasofSlidinDevicesF ggyg
的增加对支承处下弦节点及下部支架支撑体系(墩旁托架和拼装支架)的受力带来不利影响,增大主桥施工安全风险。
为降低三桁高差对主体结构的影响,通过比较论证及计算分析,采取了以下措施:
()采用弹性支垫进行变形协调处理。
在滑块1
抄垫上方设置厚100mm的橡胶垫块作为变形协调层,依靠橡胶垫的压缩变形,协调一定量的三桁高差支值。
采用橡胶垫块后,在中桁正高差10mm时,反力的增加量由7减小约51kN降低到579kN,85 9%。
说明弹性支垫的设置较好地实现了协调变形2
3.3 同步性顶推控制技术
为实现济南黄河公铁两用桥多点多桁同步顶推,采用了先进的同步性顶推控制系统。
该顶推控制系统由1个主控台、1个分控制柜、1个变频启11动箱、具有两侧同步、单侧单2套检测装置构成,2动、单点单动及点动限位功能,同步性顶推控制系统布置见图6。
单个桥墩的每片桁下,分别由1个泵站控制对应的8台竖向千斤顶、2台水平千斤顶和1
611的目的。
桥梁建设 BrideConstruction g()2016,466
()设置三桁高差的上、下限。
考虑弹性支垫2
的协调变形及滑块在滑道梁上的各种不利工况,确下限值为-2定了三桁高差的上限值为+15mm,5上限值表示中桁较之边桁高,下限值表示中桁mm(
。
为确保施工安全,较之边桁低)现场实际控制三桁下限值为-1高差上限值为0,0mm。
3.5 基于BIM的施工安全管理技术
济南黄河公铁两用桥主桥钢桁梁采用顶推法施工,由于该桥工程体量大、制造精度要求高、施工工期紧、安全风险高,该桥采用建筑信息模型(uildB-,技术对顶推施工安inInformationModelinBIM) gg
全进行实时高效的管理。
BIM技术具有三维可视化、数据动态集成等优点。
为给施工安全提供保障,
[1]
,从模型关联、基于B数据集IM的施工安全管理1
4 结 语
通过对石济客专济南黄河公铁两用桥主桥的结构形式和现场条件的综合分析,主桥钢桁梁采用带加劲弦多点顶推施工方案。
该桥于2014年11月016年1月25日顺利实现11日开始钢桁梁架设,2
全桥顶推就位。
施工中从顶推装置布置、滑移装置润滑方式、同步顶推控制系统、三桁高差影响控制等解决了超方面出发,结合BIM安全监控管理理念,长、超重钢桁梁桥多点多桁同步顶推的难题,降低了施工难度和安全风险,实现了施工的实时高效管理,有效提升了桥梁施工风险控制能力。
刚性悬索加劲连续钢桁梁带加劲弦顶推施工技术在该桥的成功应用表明,该施工技术安全可靠,经济合理,可为类似跨江、跨河等大跨度桥梁工程施工提供借鉴。
成、分析评估三大方面进行安全监控。
()在三维平台上进行三维模型与理论计算模1
,以进行型关联、应力测点与三维模型的关联(图7)三维的测点布置和查询
。
):
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图7 三维平台应力测点布置示意
i.7LaoutofStressMeasurinPointsF
gyg
onThreeimensionalPlatform-D
()针对不同的结构(导梁、主桥、拼装支架和2
墩旁托架)进行测点的分类统计管理。
将监控数据、理论计算数据与相应测点进行动态集成,针对不同结构进行分类统计分析,呈现可视化的监控结果;展示单个测点、单个工况实测值与预警值,单个测点、不同工况的监测数据,单个工况、不同测点的监测数据,实现横向和纵向的监测数据对比分析,实时查看测点受力状态,辅助施工管理人员现场决策。
()在监控测点数据集成的基础上,依据各测3
点的理论分析数据,制定测点监控预警分级标准,自动进行分级预警;针对每个工况下各测点的受力情况,对实测数据与理论数据进行对比分析,自动生成各工况所对应的安全分析报告,对当前工况的安全情况进行实时评估。
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方 继
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[],:
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(,TB10002.22005CodeforDesinonSteelStructure -
g[])BrideS.ofRailwa gy
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