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1、100m公路变高度预应力混凝土箱梁顶推架设工法（TLEJGF-93-11）铁道部第一工程局一、前言当铁路或公路与较宽的通航河道或多股道的铁路站场立交时，由于既要满足桥下净空要求， 又要在施工期间不中断桥下交通，还要尽可能降低桥面标高以缩短引桥长度，大跨度主孔预应力混凝土(以下简称PC)梁采用悬臂灌注施工已不可能，于是，产生了如图1所示的桥式方案 ，并要求实施对变高度PC箱梁顶推施工。图1 变高度PC箱梁桥本工法就是在19881990年铁一局修建广州市环城高速公路跨广州火车站立交桥主桥变高度 PC箱梁顶推施工过程中形成的。这一新技术科研成果已于1991年11月通过了中国铁路工程总公司的科技成果技
2、术鉴定，评语是：“构思新颖”，“属于国内首创，具有国内先进水平 ”。二、工法特点1.以往只能以等高度PC箱梁采用顶推法架设。本工法解决了变高度PC箱梁顶推架设的工艺技术问题，这在国外文献上也比较罕见。2.首创了钢绞线束、群锚和YPD60M顶推动力装置与拉杆新体系，使拉杆式多点顶推工艺向前迈进了一步，产生了很好的经济效益和社会效益，并具有较高的学术价值。3.专用机具设备简单。4.没有危险的立体交叉作业，安全可靠。5.施工中不影响桥下交通。6.制梁膺架设计简单合理，操作简便。95%的料具是常备式的，用完均可回收备用。7.工艺技术简单易行，施工人员容易掌握。三、适用范围1.桥下净空受限，运输繁忙，难
3、以采用悬臂灌注或悬臂拼装法施工的桥梁。2.桥址场地狭小，桥面设计较宽，不允许采用场外横向预制、水平转体法施工的桥梁。3.桥的主跨较大(100150m)，而中间又不允许设置永久桥墩的桥梁。4.工期紧迫，标价较低，不允许筹备大型机具，更没有条件采用专用架桥机架梁的桥梁。5.跨越多股道铁路站场的立交桥产桥，尤其是中跨较大的三跨连续梁，采取两岸相向顶推， 其距离又不很大时，具有明显的合理性。四、工艺原理为了实施变高度PC箱梁的顶推架设，首先要在主跨两侧的膺架上设置临时楔形垫块使其底面与箱顶平行，以在变高度箱梁底面形成平顺的上滑道，(垫块与箱梁、垫块相互间均设有便于装拆的临时联结)，然后按等高度梁采用顶
4、推动力装置和拉杆体系，使PC箱梁“坐”在楔形垫块上沿着滑道、滑块向前顶推，并把脱空的楔形垫块逐步拆除，再把到位的箱梁落到永久支座上。如跨中有挂孔梁，可在桥头预制，采用穿巷式简易架桥机架梁。五、工艺流程变高度PC箱梁顶推工艺流程见图2。图2 工艺流程(一)顶推前的准备工作1.临时墩基础与墩身施工(1)基础 为了保证PC箱梁在制作与顶推架设过程中临时墩不至沉陷，基础应视地质情况作妥善处理，必要时可选用较浅的钻孔桩基础。(2)墩身 它不仅应具有足够的抗压强度、刚度和稳定性，还应具有相当的抗拉刚度，故应视墩身高度、跨度和上否在其顶面布置水平顶推千斤顶等情况，决定选用钢筋混凝土排架墩 ，还是选用万能杆件
5、组拼式墩或铁路军用桥墩(六五式、八三式)。后两类临时墩杆件全部可以回收，而第一类临时墩如尺寸不大，有时也是经济实用的。2.可升降式制梁台座的架设与安装长段湿接缝边制梁边顶推的制梁台座，其变形限制十分严格，以用铁路拆装式钢桁梁为好。 根据箱梁的恒载和临时墩之间的跨度设计配置拆装式钢桁梁的片数，为使其上下弦杆均有平顺的表面，可在上弦布置横向槽钢(20a)配适量枕木，其间距应由计算确定。在槽钢或枕木顶面布置两道底模板，与PC箱梁的腹板位置相对应，以浇筑楔形垫块。制梁台座的升降装置是双向滑动式钢楔块和螺旋丝杠或千斤顶。制梁时，用丝杠或千斤顶把台座顶至设计标高并支承在钢楔块上。顶推前，用钢楔块把台座落下
6、，使箱梁通过楔形垫块支承在滑块、滑道上。3.楔形垫块它是把变高度箱梁调成等高度的关键性施工设施。其宽度为50cm，厚度水大于2cm时采用铸钢刨制；820cm彩和钢盒混凝土制作(即用厚5mm钢板焊成楔形钢盒，里面浇注混凝土)，厚度20cm以上者，用C30级钢筋混凝土浇注。设计和制作时，应使楔形垫块具有下列性能：(1)具有足够的抗压强度、刚度和横向稳定性；厚度大于20cm的楔形钢筋混凝土垫块均有横向联结系(由型钢构成)。垫块底面必须平顺，这是保证顶堆顺利进行的关键。(2)在箱梁腹板之间设抗剪套销，以防顶推时互相错位。(3)楔形垫块纵向分段长度应小于2.5m，重量应小于5t，以利拆除。(4)楔形垫块
7、与箱梁顶板之间应设悬吊锚栓，以防顶推时垫块脱空而掉下。(5)楔形垫块的上表面和横向联结系的顶面就是箱梁腹板和底板的底模型，因此应符合梁体设计要求，并做得平整、严密 ，而且还要涂脱模剂。(6)垫块在制梁台座上分段预制时，应采用匹配法，其纵向相邻接触面应涂隔离剂(例如浓皂液)或铺塑料膜，以便顶推脱空时逐块分离拆除。(7)纵向相邻垫块之间设临时连接，以防顶推时错位。(8)所有楔形垫块应编号并标注原始相关线，以便拆除倒用时准确地安装。4.对膺架的预压和设置预拱度为消除在荷载作用下膺架产生的永久变形和弹性变形对梁体线形的影响，对膺架应进行预压并设置预拱度，其预拱度的设置按膺架弹性变形的情况确定。5.墩顶
8、滑动系统的布置在永久墩与临时墩上，应设置顶推用的滑动支承装置。它由钢筋混凝土垫块、滑道、滑块和水平千斤顶台座等组成。(1)滑道下的钢筋混凝土垫块 它是在顶推过程中，支承于滑道之下的临时垫块，其厚度应满足续放滑块和更换永久支座的净空要求。(2)滑道 它是由刨光的铸钢或厚钢板并加2mm厚不锈钢的贴面构成，滑道宽50cm(与楔形垫块和滑块尺寸相配合)，前后设过渡坡段(坡度为1/301/50)。其平坡段长度按最大支承反力计算决定，以滑块平均压力8MPa为宜。滑道应与座板用锚栓连接牢固。图3为R=500t的滑 道。图3 滑道(尺寸：mm)(3)滑块 它由氯丁橡胶(其中夹粘2块厚2mm钢板)粘结厚为1.5
9、mm聚四氟乙烯板构成。其平面尺寸一般为460mm310mm，厚度13mm，见图4。图4 滑块(尺寸：mm)制梁前，应将滑块密铺在洁净的滑道上。滑块顶面铺一块塑料布或厚0.15mm铁皮，使其顶面标高与设计的顶推梁底(即楔形垫块底)标高相符。在墩顶滑道之间的部分，宜用细砂填满压 客，以支承顶面涂有脱模剂的胶合板，作为箱梁底板的底模型(即砂模)。见图5“BB”。 6.确定顶推动力装置与群锚拉杆体系(见图5)(1)顶推动力装置 由穿心式水平千斤顶和电动油泵组成。较好的水平千斤顶是YPD60M型，它是由YPD60型改制而成，可与钢绞线束拉杆配套使用。选择千斤顶的型号依据计算的总顶推力H确定。（缺公式）式
10、中 K安全系数，一般取K=1.52； Rii号墩的支反力； fii号墩上滑道的静摩擦因灵敏，一般取fi=0.1； G顶推箱梁总重； I顶推箱梁的纵向设计坡度，上坡取“+”号，下坡取“-”号。为了使张拉和顶推所用的千斤顶通用，可以不单独购置专用顶推千斤顶。但为了提高顶推速 度和自动化控制，可将两台张拉用的千斤顶(YCD或YCQ系列)串联起来，由一台装有电磁换向阀的电动油泵自动控制，即可实现连续顶推，因而不要求千斤顶有较大的行程。(2)钢绞线束拉杆体系 由钢绞线束、ZXM15型后锚具、QM15型前自动工具锚和 拉锚器组成。钢铰线束拉杆 它比精轧螺纹钢和高强度钢丝束拉杆都方便，是把水平千斤顶的顶推力
11、传到梁上的工具式拉杆。其特点是：长度可依需要选择，无接头，根数依顶推力确定使其弹性伸长值（缺公式） 为准(式中F为钢绞线束的横截面积)。ZXM15和QM15锚具 它们都是工厂的定型产品，其锚孔应与所选择的钢绞线 束的根数相匹配。拉锚器 它是拉杆与箱梁连接的锚固装置，由梁侧预埋锚板和工具式拉锚器两部分组成，见图5和图6。为使拆装顺利，锚板与拉锚器的螺栓孔应匹配套钻，锚板的长螺母宜在上满螺栓后再焊接口。图5 顶推装置图6 锚固力60t拉锚器拉锚器应按偏心剪切受力检算焊缝强度，A3贴角焊缝的允许抗剪强度ti=120Mpa。按上述方法设计的承受60t水平力的拉锚器(含锚板)用钢量约为200kg。7.确
12、定预应力张拉体系采用群锚QM15(OVM15)或XM15(KM15)钢绞线张拉体系，按有关规范施工。(二)在制梁台座上按设计分段匹配法预制楔形垫块并处理顶面的平整度和隔离层；立内模； 绑钢筋；穿预应力筋波纹管；安装拉锚器预埋锚板；立外模。(三)制梁宜采用泵送混凝土按设计分段长度制梁。梁高较大不易一次浇注时，在征得设计单位同意后 ，可分两次浇注。对混凝土的震捣以外部震动为主，插入式和平板式震动为铺。混凝土达到设计强度70%后，进行穿束、张拉、压浆、等强和脱模。(四)落台座先安装悬吊锚栓，垫块间的临时连接后，利用双向钢楔块下台座，使箱梁完全由楔形垫块下的滑块、滑道支承，同时冲掉墩上两滑道间底模下的
13、细砂。(五)顶推准备工作1.在墩顶箱梁两侧的台座上安装水平千斤顶和纠偏座板；2.在梁侧锚板上安装拉锚器并上好楔形垫块与梁顶、底板的连接螺栓；3.在水平千斤顶和拉锚器之间安装钢绞线束拉杆和前、后锚具；4.接好电动油泵的线路、油管和油表并试运转。(六)顶推箱梁顶推作业的指挥与联系采用有线电话、对讲机和信号旗。1.采用集中控制、分级调压、差值限定的方式同步顶推。差值限定的原则是：（缺公式）式中 Hii号墩施架的水平推力； Rii号墩此时的支反力； fii号墩设计允许的最大水平推力。2.中线控制 在螺旋千斤顶前端2块工具滑板互贴，在箱梁纵向运动中，向梁侧施加横向力 ，或利用调整水平千斤顶的行程等方法来
14、控制中线。3.每当脱空一节楔形垫块，便用吊机或卷扬机滑车组将其拆除，存放并修整，以备倒用。4.第一段箱梁顶推到位后，顶起制梁台座，按前述程序接灌下一段箱梁。如此往复，直至完成全梁顶推作业。落梁前必须完成运营阶段预应力筋的张拉、压浆、封锚和等强。落梁操作要点如下：1.在临时墩和永久墩上安装大于支反力吨位的千斤顶。2.将箱梁顶起，使箱梁暂时支承在保险钢轨垛上。3.抽掉滑块、滑道和临时垫块等施工设施并安装永久支座(上锚板栓孔已在制梁时预留了长螺母)。4.按设计规定的程序落梁，直至全梁支承在永久支座上。六、劳动组织(见表1、表2)表1 制梁劳动组织表2 顶推劳动组织七、主要机具设备(见表3、表4)表3
15、 制梁主要机具设备表4 顶推机具设备八、安全质量措施及注意事项全部施工设施如临时墩、制梁台座、临时垫块、顶推设施等均应按有关规范和设计院的技术文件作施工设计，并整理正式的计算单，绘制施工图，经上级机关审查后实施。(一)膺架与制梁台座为使PC箱梁腹板下楔垫块的底面处于同一平面(以但顶推)，制梁膺架台座应用1.2倍施工荷载进行预压，并根据测得的弹性挠度曲线设置预拱度。制梁底模板面不平度2mm。(二)滑道与滑块的力学参数应在进场前取得合格证。其静摩擦因数0.1，否则应在滑道表面涂润滑剂(例如二硫化钼)。滑道滑块的不平度1mm。(三)全部承重的临时支承等均应进行应力检算。(四)群锚预应力张拉体系按我国预应力锚夹具技术标准(报批稿)规定，I类锚具应符合下列规定：1.静载锚固效率系数A0.952
