大跨度钢桁梁便桥的拼架顶推技术

1. 适用范围

适用于各种施工中在 V形沟谷上采用万能杆件组拼跨度达百米的大跨度钢桁梁便桥的组拼顶推施工 作业。

2.技术要点

2.1钢桁梁便桥方案设计

2.1.1总体方案

根据现场地形情况及需过江的机械设备、材料荷载情况，确定钢桁梁便桥采用N型（乙型）万能杆件组拼，确定钢桥全长100.66m，跨径组合为14m+74m+6m，设计荷载为一辆QY16汽车起重机或一辆汽车—15级主车，桥面宽5m，钢桥左右岸增设简单的墩台.

图 1    钢便桥纵立面

2.1.2 下部结构

钢桥下部设两支墩两台，两支墩采用 N型万能杆件拼装，两个桥台采用C20混凝土浇注（依顺江方向而分左右岸，墩台从右到左分别称0 ^# 台、 1 ^# 支墩、 2 ^# 支墩、 3 ^# 台）。

2.1.3 上部结构

采用4片主桁，米字式腹杆，单双层钢桁交替桥型，梁宽4.54m，单层高2.0m，双层高4.0m，双层主桁长64m，左岸单层主桁12m，右岸单层主桁18m，钢桁总重168.297t。

2.1.5、桥面装置

桥面系的设 ，采用I20a工字 钢作为横梁，每2m一道设于钢梁节点上，其上设置四道纵梁，纵、横梁之间电焊连接，纵梁上满铺枕木，以扒钉固联作为行车路面，两侧设栏杆、护木，固定行车道位置，以保证人行安全。

图 2  桥面结构示意

2.1.5 钢桁梁桥的设计优点

(1)在桁架设计中，主桁构件采用对称截面，便于应力均匀分布。

(2)在三角式腹杆体系中加设竖杆成米字形腹杆，减小了弦杆之间的间距，也即减小桥面系纵梁的跨度，便于布置桥面纵梁。

(3)米字形腹杆受力小，它的截面也很小，因而节点板所需要的尺寸不大；加之它是内部高次超静定体系，当腹杆遭受局部破坏时，不致影响到全桥都受到破坏。

(4)采用单双层钢桁交替桥型可以节约材料；减小钢桁自重，满足大悬臂时主桁承载力，减小跨中弦杆拉压力；满足各截面惯性矩要求。           

(5)市场上有现成的万能杆件可以租借，钢桥完成使命后，拆除时除少量的加工件外，制式杆件的回收率几乎可达100%。并且在拼架过程中还能利用建大桥的部分现有设备和材料，能有效地降低工程成本。

3.施工工艺流程及操作要点

3.2 操作要点

3.2.1支墩拼装

支墩拼装前，先进行支墩位置放样，检查预埋钢板的位置及平整度，标出支墩各立杆中心。拼装第一层杆件，找平顶面，将立杆与预埋钢板焊接牢固，焊缝高1.5cm。拼装上层杆件，每拼装完一层立杆须用锤球吊线检查垂直度，当杆件垂直时即可拧紧螺栓，确保其位置正确。支墩拼装完后安装分配梁及支垛，分配梁采用I36b工字钢，支垛采用枕木搭设，支墩上枕木与I36b工字钢的连接见图4。

3.2.2、滑道系统

顶推施工滑道系统由下滑道、上滑道（后称滑板）两部分组成，下滑道采用I20a工字钢铺设（见图4），滑板具体构造及其与梁联结见图5、图6。

滑道用I20a工字钢并采用1cm厚钢板加强，间距60cm，滑道之间采用φ48钢管加固，以保证滑道相对位置固定，滑道与枕木间采用道钉固定。滑道要严格控制其顶面平整度，整个滑道系统绝对标高差不得超过±2mm，以保证钢桁支点受力均匀。

     图3  支墩及上下滑道示意图                            图4  滑板构造图

图5    滑板与钢梁连接

3.2.3钢梁拼装

导梁及主梁采用纵向分段拼装方法，拼装时按如下顺序进行：

拼装工艺及注意事项：

(1)捆吊。拴捆时应注意杆件的重力大小及重心位置，杆件采用专用吊具拴捆、起吊，使弦杆、纵横梁等尽可能保持水平，竖杆保持竖直，斜杆保持40°～50°的倾角。                                    

(2)对孔。杆件起吊就位后对孔时，在栓孔基本重合的瞬间（相错10mm以内），将小撬棍插入孔内拨正，然后微起落吊钩，使杆件转动对合其他孔眼，对合时遵循弦杆先对近端孔眼，竖杆先对下端孔眼，斜杆则先吊成较陡状态 ，待下端对合后再徐徐降低吊钩的操作程序。                                  

    (3)穿插钉栓。对好孔眼后，先穿入冲钉定位，再穿入螺栓，确认板缝间无任何杂物时，即可拧紧螺栓。冲钉穿入时只能用小锤轻轻敲入孔内，不能用强迫过孔的方式入孔，以免孔边变形。

(4)调整平面及立面位置。 拼装工作开始后需随时观测钢梁的平、立面位置，并及时进行调整。

(5)紧螺栓。螺栓的施拧分初拧、复拧、终拧三个步骤：初拧、复拧采用长30cm的扳手，由一个人以下压姿势拧至螺栓不动为止。为避免初拧时的螺栓预拉力降低，同一节点上的螺栓应尽可能采用几何对称法施拧，终拧采用电动扭矩扳手施拧，施拧顺序由节点中心向外辐射状扩展栓合，使钢板均匀伸展、压平，避免因波状变形使钢板产生裂隙而降低预拉力。

3.2.3 钢梁顶推

(1) 动力系统：

采用一台公称拉力为3200KN的穿心式单作用液压千斤顶作为动力。在滑道上焊上一根5m长的I36b工字钢作为千斤顶的顶座。千斤顶前端采用一根I36b工字钢顶在钢桥下平联的端头，这样使其有足够的刚度，以保证在顶推过程中每片主桁受力均匀，不至于破坏水平联接系（见图6）。

图 6  动力系统侧面

(2) 顶推技术要求：

①千斤顶、顶撑及钢桁轴线在一直线上，防止千斤顶对顶铁形成偏压，导致顶铁破坏。

②顶推前在滑道上涂一层黄油以减小摩擦力。

③顶推过程中以增加配重的方式使钢梁纵向稳定系数K始终大于1.3（即2 ^# 支墩后方的自重加上配重对 2 ^# 支墩最前方一道滑块处的弯矩（稳定力矩）与支墩前方悬出的钢梁和导梁自重对此点的弯矩（倾覆力矩）之比大于 1.3）。

④钢梁水平力主要由风荷载及两股滑道高低不平引起，顶推过程中需经常检查滑道平整度，及时进行起道调整，受风力时在钢梁两侧拉上缆风绳固定在地锚上。为防止钢梁侧移，在支墩两侧各安一台10t手拉葫芦，用以纠偏。

(3)双层主桁上2 ^# 支墩

当双层主桁顶推至 2 ^# 支墩后边缘时，加配重 60吨。在2 ^# 支墩前的脚手架上用千斤顶将钢桁顶起， 2 ^# 支墩枕木垛下降 2m，铺设滑道。推梁至双层主桁上2 ^# 支墩，顶起主桁装上滑块完成双层主桁上 2#支墩工作。

顶推过程见图7。

3.2.4 落梁

落梁时由于在 3 ^# 台到 2 ^# 支墩前有 16m间距，在3 ^# 台处要把整个钢桁顶起来（使钢桁脱离 2 ^# 支墩），顶起高度约为 20cm，而我们采用的千斤顶最大行程为20cm，再考虑枕木压缩量，最终钢桁下平面杆件到枕木垛上平面的间距大于25cm才能抽出2#支墩滑道和枕木，故采取换顶方式来完成。

(1) 落梁设备

①千斤顶。顶落钢梁用3200KN油压千斤顶，油压100Mpa，顶程200mm。

②分配梁。 为使千斤顶的集中荷载分布到较大的面积，必须在千斤顶的顶面及底面设置分配梁，分配梁采用I20a工字钢3片，中间用隔板互相联结组成，腹板上焊加劲肋，上、下表面刨平。

③支垛和垫块。支垛是落梁时直接支承千斤顶和钢梁的承重设施，支垛采用枕木纵横交错叠成，用较薄垫块调整其高度，垫块采用4mm～30mm钢板制成。

4.6.2、落梁技术要求：

①同一联钢梁在同一时间内只允许在一个支点进行顶梁

②千斤顶安放在支墩处钢梁节点下，位置安放偏差不得大于10cm，左右两桁同一节点的左右两块节点板，以及节点中线前后两组千斤顶的顶力应一致，防止桁架和节点受到扭曲。

③支垛顶面采用水平仪测量找平，再安设千斤顶，在安放金属垫块前，需以干水泥或细砂作垫层，使之密贴接触，安放每层垫块前都要找平，每层之间应安放马粪纸，使之密贴并防滑。

④每落梁5cm时要观测钢梁纵向和横向的高低差，在不大于3cm时，方可进行下一次顶落。

⑤落梁时须设保险支垛，保险支垛设于节点中心下，保险支垛和千斤顶的保险箍应随梁的降落及时降低，并以钢板调整到梁底空隙不超过5cm。

⑦钢梁暂停降落时，必须支搁于保险支垛上，同时让周围的千斤顶稍微受力，使其压力强度不大于2Mpa。

4.质量控制及检测

4.1所有 参与本项目施工的人员都必须经过岗位培训，焊接工作的操作者，必须持有电焊工操作资格证书。

4.2两台顶推油缸的同步误差不大于10mm。

4.3顶推前下滑道装置的滑动面必须涂油，钢轨接头高低差不得大于2mm，滑道中线偏差不得大于20mm，两侧滑道高差小于10mm。

4.4顶推过程中,梁前端设中线观测标志，念头超过50mm时须通知纠偏。

4.5顶推速度一般不大于1m/mim。

4.6在架设过程中,要保证钢梁倾覆稳定系数大于1.3。

4.7钢桁梁拼装完成后，由项目总工组织 结构尺寸及拼装牢固程度进行检验，验收结果必须详记录。

4.8 必要时进行模拟加载试验。

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