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宽幅城市桥梁多箱分体顶推施工工法

  宽幅城市桥梁多箱分体顶推施工工法是一种适用于城市架空广场建设、旧城区基础设施改造中的钢箱梁安装工程,以及跨越交通繁忙路段、河流等复杂工况下的钢箱梁安装工程的施工工法。该工法由北京城建道桥建设集团有限公司编制。该工法分别通过北京市住房和城乡建设委员会及住房和城乡建设部的专家评审,被批准成为“2009~2010年度北京市工法”及“2009~2010年度国家级工法”。

顶推箱梁钢导梁安装
  工法工艺原理简介
  宽幅桥梁主体结构由多片单体钢箱梁组成。单体钢箱梁施工采用预制梁段现场连接、分节段顶推就位的方式,即在桥梁引道建设钢箱梁拼装场地和顶推平台,平台上设运梁滑移轨道、运梁小车和螺栓连接地沟;顶推采用单点拖拉方式,在钢箱梁位置两侧安装穿心式千斤顶,千斤顶与桥台通过反力座装置固定,千斤顶通过钢绞线与设置在钢箱梁两侧的固定端夹持器连接,启动千斤顶,牵引钢绞线,带动钢箱梁整体前进;为减小梁的悬臂长度,预先安装临时支墩和前导梁,并在桥梁墩台和临时支墩上安装滚排装置及纠偏装置;顶推时,启动油泵为千斤顶提供动力,钢箱梁通过滚排装置纵向移动,当完成一个顶推节段后,停止顶推并安装下一梁节段,直至将整片梁顶推就位;单体钢箱梁顶推就位后即拆除前导梁,移至下一顶推梁端再安装。宽幅桥梁多箱施工按照先安装桥梁轴线处的钢箱梁,待首件顶推就位后,再对称首件依次逐片顶推其他钢箱梁。待全部钢箱梁就位并完成箱梁间联系后统一实施落梁,调整桥梁竖向线形,进行桥面系施工,最后拆除临时支墩。

钢导梁设置提梁装置,通过临时支墩

广场效果图

滚排滑道辅助拖拉钢箱梁

宽幅钢箱梁分体顶推就位形成桥面系
  关键技术及创新点
  宽幅城市桥梁多箱分体顶推施工工法的关键技术及主要创新成果如下。
  1)滚排滑道装置设计。定型设计滚排滑道,利用滚动结构的机械特性,有效降低了凸起部位对顶推的影响,减小了对临时支撑的纵向刚度要求。综合滚排滑道装置、千斤顶辅助提梁技术以及梁节段二次栓接技术,共同满足了顶推过程中竖曲线爬坡的需要。
  2)简易快拆式钢桁架导梁设计。针对工程的特殊地形条件和结构特点,自主设计的简易快拆式钢桁架导梁,解决了导梁需要反复拆装的难题。
  3)钢管桁架辅助拉接技术。采用简易桁架辅助拉接的方式以抵抗顶推过程中的水平推力,即将钢箱梁一侧设钢管桁架与临时支墩顶部进行焊接拉接,另一侧与永久墩进行固结,解决了顶推过程中柔性墩的稳定性及侧移问题。
  4)实现多箱分体顶推施工的装置和方法。钢箱梁采用分体组拼、顶推的方式形成桥跨结构。采用轨道式运梁和下沉式地沟拼装,现场工厂化流水作业,按桥梁纵曲线不等高设置运梁小车装置,使构件就位准确。顶推设计采用了单点拖拉式顶推方法。
  5)宽幅桥梁多箱分体顶推施工协同性控制技术。为确保钢箱梁成桥竖曲线满足设计要求,钢箱梁竖曲线测控分为单体钢箱梁就位、连系梁安装及钢箱梁预压3个阶段。依据测量结果,箱梁顶推到位并完成落梁后,结合梁混凝土浇注前对河道内临时支墩进行分次预压,采取千斤顶顶升等措施及时调整临时支墩墩顶高程至成桥梁底高程。桥面混凝土采用分块均衡浇注法,分块之间采用加设钢板网片施工缝处理方法。
  该工法的相关关键技术及创新成果已成功申报了以下技术专利:1)顶推滑道采用了特制的“滚排滑道”,专利号为:ZL 2010 2 0215846.4;2)“应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置及其施工方法”, 专利号为:ZL 2010 1 0191977.8;3)“简易快拆式钢桁架导梁”,专利申请号为:201120044145.3。
  工法工程应用实例
  宽幅城市桥梁多箱分体顶推施工工法成功应用北京永定门南中轴广场工程桥梁盖板结构工程施工。施工中应用该工法,在城市繁华路段连续9次实施单箱顶推,成功跨越一河两路。单体钢箱梁分为6个节段,3个节段为一组,分次顶推就位,多箱分体顶推施工采用由中间向两边的顺序同步进行。首片梁顶推历时13天,通过首片梁的顶推试验,获得了重要的技术参数,优化了施工工艺,为多箱同时顶推提供了依据。工程总体投入3套顶推设备,正式顶推阶段控制顶推速度为6m/h,单箱施工平均用时45h,8片钢箱梁顶推共计12d,顶推总长度为1112.04m,总历时25d。工程施工优质、高效、安全、环保,符合国家规范,达到了设计要求,工法的成熟性、可靠性得到了工程施工实践的充分验证。
  经济及社会效益分析
  该工法成功应用于永定门南中轴广场工程,通过优化设计顶推平台、顶推反力装置、滚排滑道装置、侧向限位装置、临时支墩及钢导梁设计,在创新施工工艺的基础上,直接降低工程成本57.6万元。应用该工法施工,具有安全、高效、不占路、占地少、噪音低,对社会环境影响小、节能减排等显著优势和特点。广场交付使用后,与北广场南北呼应,场地宽阔、环境优美,可为市民提供休憩、娱乐和集会。该工法施工方法科学合理,优质、高效、安全、环保,施工成本较低,体现出了良好的经济和社会综合效益。
  宽幅城市桥梁多箱分体顶推施工工法在顶推滑道技术、钢导梁设计、柔性支墩稳定性控制、宽幅桥梁盖板结构的桥形和多箱协调性控制方面有所创新,工艺成熟、完整,实用性强,整体技术达到国内先进水平,适用于城市架空广场建设、旧城区基础设施改造中的钢箱梁安装工程,以及跨越交通繁忙路段、河流等复杂工况下的钢箱梁安装工程,对城市桥梁设计和施工,具有很强的指导和借鉴作用,推广应用前景广阔。
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