濟(jì)南黃河公鐵兩用橋帶加勁弦頂推施工技術(shù)

1、濟(jì)南黃河公鐵兩用橋帶加勁弦頂推施工技術(shù)方繼2 11總第2橋梁建設(shè) 2 0 16年第4 6卷第6期(41期),V)BrideConstructionol.46,No.6,2016(TotallNo.241 gy()文章編號：0 03 4722201606 0112 061濟(jì)南黃河公鐵兩用橋帶加勁弦頂推施工技術(shù)方 繼，丁仕洪，張時利，梁崇雙()中鐵四局集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司，安徽合肥2 3 0 0 3 1摘 要：濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋為主跨1根據(jù)鋼8 0m的五跨剛性懸索加勁連 續(xù)鋼桁梁橋，桁梁的結(jié)構(gòu)特點及施工條件，該橋鋼桁梁采用帶加勁弦多點頂推施工方案，在邊 跨設(shè)置拼裝支架，在中跨設(shè)置墩旁托架，利用跨

2、線龍門吊及多點頂推系統(tǒng)分段拼 裝、多次頂推架設(shè)鋼桁梁。施工中，設(shè)置了水平頂推、豎向頂升和橫向糾偏裝置， 解決了頂推裝置布置的難題；采取滑塊、滑板開設(shè)油路的摩擦副潤滑設(shè)計方案， 實現(xiàn)了實時注油的強制潤滑方式；采用先進(jìn)的同步性控制系統(tǒng)，解決了多點多桁同步頂推的難題；采用彈性支墊變形協(xié)調(diào)處理方案，給出了三桁高差的限值（5mm、一25 + l，解決了三桁高差對施工的影響；采用B實現(xiàn)了實時高效的安全管理。濟(jì)南黃河公鐵mm）IM技術(shù)，關(guān)鍵詞：公路鐵路兩用橋；鋼桁梁；頂推施工；滑移裝置；信息集成；施工技術(shù); 橋梁施工中圖分類號：U448.121；U445.462文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AonstructionTechn

3、iuesforlncremental LaunchinofJiznanCqgumoadBridewithStiffeninChordsHuan heRiverRailcR gggFJDShZSlLCsANG i,ING hionHANG hii,I ANG honhuang，g g(,H), Sefei230031, ChinaSiuCivilEnine erinGrouteelStructureCo. Ltd. ChinaRa ilwapjggy:AcsabstractThemainbrideofJiznanHua nheRiverRailumRoadBrideisafivenco nPgg

4、gtirderbridewiththeriidsusensionsti ffeninchordsandwiththemaininuousst eeltrussgggpgsansofl80m. Inthelihtofthestructural characteristicsandconstructioncond itionsofthesteelPg,u, irderofthebridethesteeltrussirde rwaserectedsintheconstructionschem eoftrussgggg,omultiintincrementallaunchinwithth estiff

5、eninchords.Atthesidesanstheas semblinpggpg,sidebracketswerearraned. Thesteelsu ortswerearranedandatthecentralsans theier PPgPgPtrussirderwasassembledinblocksbtheantrcranescrossintheexistinrailwal inesandgygyggy,ointincrementallaunchinsstem. Intheconstrucwaserectedseveraltimesusin themultipgyg,tuaver

6、ticalion, thehorizontallaunch inackinndthetransverseoffsettinrec tifindevices pgjggygwerearranedandtheroblemofarranemen toftheincrementallaunchindeviceswa sresolved.gpggThelubricationdesinschemeofthefric tionsetsthattheoilchannelswereoene dintheslidingpgblocksandslidinlateswasadoteda ndtheforcedlubr

7、icatinwasofrealtime oilinectionweregppgyjachieved. Theadvancedsnchronouscontr olsstem wasaliedandtheroblemofthem ulti yyppptointandmultirusssnchronousincrementallaunchinwastackled.Withthecoordinatehanpyg,dlinofthedeformationoftheelasticsuortadsaliedintheerectionofthesteel trussirdergPPPPPgthelimitva

8、lues (+15mmand 2 5mm) oftheheihtdifferencesofthethreemaintrusseswererovidedandtheinfluencesoftheheihtdifferencesofthemaintrussesontheconstructionwereePg,liminated.WiththeBIMtechniuealiedt herealtimeandhihlefficientsafetman aementqppgyygciwasrealized.ThemainbrideofJinanH uanheRiverRailumRoadBridewasa

9、lrea dncremgggy收稿日期：0 1 6 0 5 2 4 2:作者簡介：方 繼，教授級高工，鋼結(jié)構(gòu)，橋梁施工技術(shù)，建筑信息技術(shù)應(yīng)用。 ail27441 15669。研究方向：Emq丁仕洪，張時利，梁崇雙濟(jì)南黃河公鐵兩用橋帶加勁弦頂推施工技術(shù)方 繼，3 11entalllaunchedinlacesmoothlandract icerovedthattheconstructiontechniu esfortheinypyppq crementallaunchinofthesteeItrussirderofthebridewiththestiffeninchordsweresafeand

10、gggg reliable.；:crumoadbridesteeltrussirderincre mentallaunchinconstructionslidKewo rdsrailgggy；indeviceinformationinterationcons tructiontechniuebrideconstructionggqg 1 概述濟(jì)南黃河公鐵兩用橋為石濟(jì)鐵路客運專線工程、邯長邯濟(jì)鐵路擴能改造工程及濟(jì) 南市城市空間發(fā)展戰(zhàn)略向北跨越黃河的公鐵合建橋梁，其下層橋面為4線鐵路， 上層橋面為雙向6車道公路。濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋采用(28 + 3X180 + 12 8)m1剛性懸索加勁連續(xù)鋼

11、桁梁橋跨越黃河主槽，全長，鋼桁梁總重達(dá)3主橋桿件材質(zhì) 為98.3m,6249t7Q370E。其主橋立面布置見圖1q剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁主桁由3片鋼桁架組成，采用有豎桿三角形桁式，主桁 中心距14.6 5m，桁寬2桁高19.3m，5m。鋼桁梁橫斷面布置見圖支 座位置處下弦底面2。鋼桁梁采用焊接整體節(jié)點，其局部加高6 0 0 mm。主桁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長度12.8m，2鋼桁梁施工方案該橋鋼桁梁原方案為采用頂推法架設(shè)，鋼桁梁全部頂推就位后進(jìn)行加勁弦的安裝及合龍。在加勁弦安裝、合龍及調(diào)整主橋內(nèi)力分配和線形時，需在主中在主跨及次主跨跨中4個節(jié)間長度為1圖3m()o公路與鐵路橋面均 采用正交異性板整體橋面。1在

12、主跨跨中與加勁弦按圓曲線布置，支點高2 4 m,上弦桿疊置，吊桿采用直徑 120mm的鋼拉桿。該橋鋼桁梁橫跨黃河主槽，五跨連續(xù)結(jié)構(gòu)的最1施工。由于頂推施采用頂推法大跨度為18 0m,工工況與成橋工況差異較大，主橋鋼桁梁多點同步頂推施工難度大，鋼桁梁施工 是該橋施工的重點及難點，本文主要介紹該橋鋼桁梁頂推施工技術(shù)。圖1濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋立面布置cFi.1ElevationofMainBrideofJiznanHuanheRiverRailumRoadBridegggg圖2鋼桁梁橫斷面布置i.2CrossSectionsofSteelTrussGirderF g4 11橋梁建設(shè) BrideCo

13、nstruction g()2016,4 6 6跨及次主跨跨中設(shè)置4個大型臨時墩(總重4 0 0 8)。采用原方案施工，跨中臨時墩用鋼量大，且臨時t墩位于黃河主河槽中，施工成本高、難度大；臨時墩存在沉降、受力不明確等問 題；在黃河凌汛期間臨時墩可能會堵塞河道，易引起冰凌災(zāi)害，對河道影響較大， 存在安全隱患。因此，需對原頂推方案進(jìn)行優(yōu)化。通過對國內(nèi)同類型橋梁的施工方法調(diào)查、分析28 一，針對主橋鋼桁梁的結(jié)構(gòu)特點及現(xiàn)場施工及研究3帶加勁弦多點頂推施工技術(shù)3.1頂推裝置布置濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋鋼桁梁采用帶加勁弦多點頂推施工，該橋頂推裝置包含 水平頂推裝置、豎向頂升裝置和橫向糾偏裝置，3種裝置均布置

14、在拼裝支架或墩 旁托架的滑道梁上方。()水平頂推裝置主要由水平連續(xù)千斤頂、滑1塊和后錨組成，其中水平連續(xù)千斤頂分別布置在拼裝支架或墩旁托架滑道梁前進(jìn) 方向的端部。通過計其算確定全橋共布置2 2臺2 0 0 t水平連續(xù)千斤頂，中， 拼裝支架三桁各布置2臺，176 2 0號墩每墩6兩邊桁各布置2臺。在拼裝 支架處鋼梁下弦節(jié)點設(shè)置拉錨器，水平千斤頂牽引拉錨器帶動鋼梁同步滑移。在 6 176 2 0號墩的墩旁托架支點設(shè)置鑄鋼滑10。塊，水平千斤頂牽引滑塊帶動鋼梁同步滑移】環(huán)境，經(jīng)多次方案比選和專家論證，最終確定鋼桁梁采用“帶加勁弦多點頂推” 的優(yōu)化施工方案，取消跨中臨時墩。在6 16號和6 17號墩間

15、設(shè)置7個節(jié)間的 拼裝支架，作為集中拼裝區(qū)；在6 176 2 0號墩各設(shè)置2個節(jié)間的墩旁托架。 以2個節(jié)間為1個拼裝頂推單元，利用跨線龍門吊及多點頂推系統(tǒng)分段拼裝、多 次頂推架設(shè)鋼桁梁，橋面吊機同步進(jìn)行加勁弦架設(shè)，通過支架調(diào)整鋼桁梁線形， 實現(xiàn)加勁弦合龍。鋼桁梁帶加勁弦頂推到位并完成體系轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行吊桿的安裝 及張拉，完成全橋施工。鋼桁梁帶加勁弦頂推方案示意見圖3。頂推施工的主要 流程為：架設(shè)導(dǎo)梁f安裝2個節(jié)間鋼桁梁一頂推2個節(jié)間鋼桁梁一起頂 鋼梁、倒換滑塊f重復(fù)并同步架設(shè)加勁弦，直至全橋頂推就位。，鋼桁梁“帶加勁弦多點頂推”施工方案有以下特點：帶加勁弦頂推；最大懸 臂工況懸臂長度達(dá)導(dǎo)梁長達(dá)15

16、 4m，0 3. 2m； 1加勁弦在頂推過程中采 用臨時支撐替換鋼拉桿；全橋頂推就位后進(jìn)行鋼拉桿安裝，并進(jìn)行二次張拉， 調(diào)整鋼梁線形。通過對該方案計算分析可知：在鋼桁梁帶加勁弦多點頂主橋推施 工過程中，單支點最大反力達(dá)3 7 1 0 3 kN；，導(dǎo)梁最大應(yīng)力2結(jié)最大應(yīng) 力2 24.5MPa41.7MPa9；最大懸臂時下構(gòu)強度和穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求】()豎向頂升裝置主要由豎向千斤頂和抄墊塊2組成。依據(jù)頂推過程中各主墩墩頂最大反力，并考慮1.拼裝支架處中桁及邊桁 分別3倍的安全儲備，選用5 0 0 t及4 0 0 t豎向千斤頂，18號墩處中桁及 6邊桁分別選用8其余主墩0 0t及5 0 0 t豎向

17、千斤頂，處中桁及邊桁分別選 用6 5 0 t及5 0 0 t豎向千斤頂。每頂推1個輪次，滑塊頂推至滑道梁前進(jìn)方 向的端部處，通過豎向頂升裝置起頂鋼梁，脫空滑塊，將滑塊倒換至后方。墩旁 托架豎向頂升采用雙側(cè)對稱起頂方式，三桁滑道兩側(cè)均布置4臺豎向千斤頂，每 個墩旁托架共布置2 4臺豎向千斤頂。墩旁托架頂推裝置布置見圖4。()橫向糾偏裝置主要由橫向糾偏千斤頂和反3力座組成。在該橋多點頂推施工中，采取主動糾偏和靜態(tài)糾偏相結(jié)合的方式進(jìn)行 橫向糾偏。在拼裝支架及墩旁托架滑道梁端部焊接糾偏反力座，利用采用同步0 0t橫向糾偏液壓千斤頂進(jìn)行靜態(tài)糾偏；4性控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速功能進(jìn)行主動糾偏，通過提高偏移側(cè)水平

18、千斤頂?shù)乃俣燃?頂力，糾正整橋成橋后全橋線形滿足設(shè)計要求。撓達(dá)8 2 2.3 mm；圖3鋼桁梁帶加勁弦頂推方案示意i.3SchemeofIncrementalLaunchinofSteelTrussGirderwithStiffeninChordsFggg丁仕洪，張時利，梁崇雙濟(jì)南黃河公鐵兩用橋帶加勁弦頂推施工技術(shù)方繼，115圖4 墩旁托架頂推裝置布置SDevicesonPieri.4LaoutofLaunchinide BracketsFgyg偏移量。3.2 滑移裝置潤滑方式濟(jì)南黃河公鐵兩用橋單支點反力達(dá)37103 ，摩擦副的接觸應(yīng)力達(dá)2摩擦副 的潤滑kN，9.6MPa效果直接影響滑道和下部

19、支架體系安全。為保證摩擦副的實時潤滑，避免干摩擦 的情況發(fā)生，在墩旁托，并在滑塊前、架滑板底部設(shè)計了潤滑油道（圖5）后端 設(shè)置了注油孔，各注油孔外側(cè)連接管的接頭與分油器連接。頂推過程中采用這種 實時注油的強制潤滑方式，極大地改善了滑塊運行的平穩(wěn)性，使多點多桁同步頂 推成為可能臺橫向千斤頂?，F(xiàn)場控制器定時采集泵站及各千斤頂?shù)膫鞲衅餍盘枺魉椭量?控制器，再根據(jù)總控制器的命令，分別控制各泵站的液電元件。主控臺將同一泵 源的兩路千斤頂?shù)奈灰破骄底霰容^，計算出各路泵源的實際流量差異，通過機 電液集成控制及變頻調(diào)速，實現(xiàn)多點同步頂推O圖6 同步性頂推控制系統(tǒng)布置i.6LaoutofControlSs

20、temofSnchronousL aunchinFgyyyg3.4三桁高差控制技術(shù)濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋為三桁結(jié)構(gòu)，由于其復(fù)雜的空間特性，頂推過程中3片 主桁架在支承處的相對高差會對支點反力產(chǎn)生顯著的影響。支反力圖5 滑移裝置潤滑方式示意i.5LubricatinWasofSlidinDevicesF ggyg的增加對支承處下弦節(jié)點及下部支架支撐體系(墩旁托架和拼裝支架)的受力帶 來不利影響，增大主橋施工安全風(fēng)險。為降低三桁高差對主體結(jié)構(gòu)的影響，通過 比較論證及計算分析，采取了以下措施：()采用彈性支墊進(jìn)行變形協(xié)調(diào)處理。在滑塊1抄墊上方設(shè)置厚10 0 mm的橡膠墊塊作為變形協(xié)調(diào)層，依靠橡膠墊的

21、壓縮變 形，協(xié)調(diào)一定量的三桁高差支值。采用橡膠墊塊后，在中桁正高差1 0 mm時， 反力的增加量由7減小約5 1kN降低到5 7 9kN，8 59 %。說明彈性支墊的設(shè)置較好地實現(xiàn)了協(xié)調(diào)變形23.3同步性頂推控制技術(shù)為實現(xiàn)濟(jì)南黃河公鐵兩用橋多點多桁同步頂推，采用了先進(jìn)的同步性頂推控制系 統(tǒng)。該頂推控制系統(tǒng)由1個主控臺、1個分控制柜、1個變頻啟11動箱、具有 兩側(cè)同步、單側(cè)單2套檢測裝置構(gòu)成，2動、單點單動及點動限位功能，同步性 頂推控制系統(tǒng)布置見圖6。單個橋墩的每片桁下，分別由1個泵站控制對應(yīng)的8臺豎向千斤頂、2臺水平千斤頂和16 11的目的。橋梁建設(shè) BrideConstruction g

22、() 2016,466()設(shè)置三桁高差的上、下限?？紤]彈性支墊2的協(xié)調(diào)變形及滑塊在滑道梁上的各種不利工況，確下限值為一2定了三桁高差的 上限值為+15mm，5上限值表示中桁較之邊桁高，下限值表示中桁mm(。為確保施工安全，較之邊桁低)現(xiàn)場實際控制三桁下限值為一1高差上限值為 0，0mm3.5 基于BIM的施工安全管理技術(shù)濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋鋼桁梁采用頂推法施工，由于該橋工程體量大、制造精 度要求高、施工工期緊、安全風(fēng)險高，該橋采用建筑信息模型(uildB一， 技術(shù)對頂推施工安 inInformationModelinBIM) gg全進(jìn)行實時高效的管理。BIM技術(shù)具有三維可視化、數(shù)據(jù)動態(tài)集成等

23、優(yōu)點。為 給施工安全提供保障，1，從模型關(guān)聯(lián)、基于B數(shù)據(jù)集IM的施工安全管理14 結(jié)語通過對石濟(jì)客專濟(jì)南黃河公鐵兩用橋主橋的結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)場條件的綜合分析，主 橋鋼桁梁采用帶加勁弦多點頂推施工方案。該橋于2 0 14年11月016年1 月2 5日順利實現(xiàn)11日開始鋼桁梁架設(shè)，2全橋頂推就位。施工中從頂推裝置布置、滑移裝置潤滑方式、同步頂推控制系統(tǒng)、 三桁高差影響控制等解決了超方面出發(fā)，結(jié)合BIM安全監(jiān)控管理理念，長、超 重鋼桁梁橋多點多桁同步頂推的難題，降低了施工難度和安全風(fēng)險，實現(xiàn)了施工 的實時高效管理，有效提升了橋梁施工風(fēng)險控制能力。剛性懸索加勁連續(xù)鋼桁梁 帶加勁弦頂推施工技術(shù)在該橋的成功應(yīng)

24、用表明，該施工技術(shù)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理， 可為類似跨江、跨河等大跨度橋梁工程施工提供借鑒。成、分析評估三大方面進(jìn)行安全監(jiān)控。()在三維平臺上進(jìn)行三維模型與理論計算模1，以進(jìn)行型關(guān)聯(lián)、應(yīng)力測點與三維模型的關(guān)聯(lián)(圖7)三維的測點布置和查詢):參考文獻(xiàn)(eferencesR杜 偉，等.南淝河特大跨度鋼桁梁牛忠榮，1劉 凱，柔性拱橋施工過程力學(xué)分析與監(jiān)控J.工業(yè)建筑，():013,43101 06-111.2(,LIU KaiNIUZhononDU Weitl.Mechanr ea -ggiofConstructionProcesscalA nalsisandMonitorinyg ofSuerLonS

25、anSteelTrussGirdera ndFlexibleppg ArchBrideoverNanfeiRiverJ.In dustrialCong,()：)struction2013,4310106 111.inChinese 高宗余，李加武.中國鐵路鋼橋的發(fā)展歷程及2方秦漢，()：展望0 08,2541 5.J .建筑科學(xué)與工程學(xué)報，2, (,uL hFANG QinanGAOZonIJiau.Develow ygpSteelBridesinentCourseandProsec tofRailwamgpy ChinaJ. JournalofArchitecture andCivilEni

26、neer-g,（）：in2008,2541-5.inChinese g3張劍嘯.寧安鐵路安慶長江大橋三桁鋼桁梁架設(shè)施工（）：技術(shù)J.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2 0 1 3 5 5 3 5 6.(xforEZHANGJianiao.ConstructionTech nology ectinThreerussSteelGirderofAnin Yantzer-TgqggRiverBrideonNaninninRailwaJ.RailwaAgjgqgyy , ()：)StandardDesin201355356.inChinese g4秦順全.武漢天興洲公鐵兩用長江 大橋關(guān)鍵技術(shù)研究()： 9008,25S2

27、9 105.J .工程力學(xué)，2(uQINShunan.ResearchofKeTechnoloforqygy umRoadcWuhanTianxinzhouChan ianRiverRailggjg , ()：BrideJ.EnineerinMechanics2008,25S299ggg )105.inChinese5周外男.銅陵公鐵兩用長江大橋主橋施工關(guān)鍵技術(shù)()：014,4441 8.J .橋梁建設(shè)，2(nZHOU Waian.KeTechniuesforConstruc tionof yq umcMainBrideofTonlinChanianRive rRailggggjg圖7 三維平

28、臺應(yīng)力測點布置示意i.7LaoutofStressMeasurinPointsFgygonThreeimensionalPlatformD（）針對不同的結(jié)構(gòu)（導(dǎo)梁、主橋、拼裝支架和2墩旁托架）進(jìn)行測點的分類統(tǒng)計管理。將監(jiān)控數(shù)據(jù)、理論計算數(shù)據(jù)與相應(yīng)測點進(jìn) 行動態(tài)集成，針對不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類統(tǒng)計分析，呈現(xiàn)可視化的監(jiān)控結(jié)果；展示單 個測點、單個工況實測值與預(yù)警值，單個測點、不同工況的監(jiān)測數(shù)據(jù)，單個工況、 不同測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)橫向和縱向的監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，實時查看測點受力 狀態(tài)，輔助施工管理人員現(xiàn)場決策。（）在監(jiān)控測點數(shù)據(jù)集成的基礎(chǔ)上，依據(jù)各 測3點的理論分析數(shù)據(jù)，制定測點監(jiān)控預(yù)警分級標(biāo)準(zhǔn)，自動進(jìn)行

29、分級預(yù)警；針對每個 工況下各測點的受力情況，對實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，自動生成各工況所對應(yīng)的安全分析報告，對當(dāng)前工況的安全情況進(jìn)行實時評估。丁仕洪，張時利，梁崇雙濟(jì)南黃河公鐵兩用橋帶加勁弦頂推施工技術(shù)方 繼，,：RoadBrideJ.BrideConstruction2014, 44(4) gg)1 8.inChinese劉世忠，張俊光，等.三桁鋼桁梁橋橫橋向內(nèi)6劉永健，力調(diào)整方法及影響參數(shù)自然科學(xué)J.廣西大學(xué)學(xué)報(，()：版)2011, 3 6 1 7 7 8 2.(,LIU YonanLIUShihonZHANGJunaniuzgggjg方繼711ShiiazhuaniznanPa

30、ssenerDedicatedRa ilwaJ.J Jggy ，: RailwaTechnicalInnovation20 15(6)5 71.in6 y ) Chineseeatl.AdustmentMethodandInfluentialP arametersjofTransverselnternalForcesofThr eerussSteel TGirderBrideJ.JournalofGuanxiUni versitggy(),：2011,36 (l) 77 82.inNaturalSci enceEdition ) Chinese碩7彭振華.三桁剛性懸索加勁鋼桁梁關(guān)鍵技術(shù)研究(士

31、學(xué)位論文)同濟(jì)大學(xué)，D.上海：0 0 7.2(PENGZhenhua.ResearchofKeTechniueso f -yq ThreerussSteelGirderStiffenedbR iidSusenTygp : ionCables(MasterDissertation)D.Shanhais g,)ToniUniversit20 O7.inChinese gjy夏陽，張慶發(fā)，等.大跨度連續(xù)鋼桁梁柔性8方繼，上拱橋帶拱頂推施工J.橋梁建設(shè)，2 0 1 2,4 2 ( 5 ) 9 5 1 0 2.,(,FANGJiXIA YanZHANG Qinatl. ncrefe al ggmSanBrideentalLaunchinCons tructionofaLonpggg with