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1、我國首次采用頂推法施工的橋梁xx大橋（鐵路橋）的設計與施工 為研究預應力混凝土梁向32m以上跨度發展的途徑，試驗在中跨范圍以混凝土梁代替鋼梁的形式，同時考慮中跨度混凝土梁的架設方法，鐵道部于1974年決定在xx大橋修建四孔跨度40m預應力混凝土箱形連續梁橋，并采用新技術頂推法架設。于1975年完成設計，1976年8月開始制梁，1977年9月22日至11月22日勝利地完成了頂推架梁任務。 一、設計 梁采用等高變截面箱形連續梁。梁高3m。由于支座設置情況及寬跨比的因素選用底寬2.6m。腹板最小厚度為16cm。頂底板厚度按鋼絲束布置的構造要求分別采用15、23、32cm三種。支座處設置橫隔板。 制梁2、的施工方案有長段和短段兩種，接頭有樹脂接縫和混凝土灌筑兩種。梁部在1973年底設計時，根據當時要求通車日期緊及施工單位交通運輸情況確定工廠預制梁段、用汽車運至工地拼裝的原則，梁段按4m一段、環氧樹脂膠接縫施工。頂推分段長度考慮分段處正負彎矩較小處為宜，即位于1/4跨度。本梁分50.55m、40m、40m、30.55m四段頂推。頂應力按頂推分段進行張拉。橋臺臺后的頂推拼裝場地布置考慮了臨時支墩（跨度15m）的滑道方案和臺后小平車方案，考慮施工拼裝方便，采用了小平車方案。為減小頂推過程中的懸臂負彎矩，采用梁端設置鋼導梁方案。導梁長度是按最大懸臂的負彎矩值和頂推過程中產生的負彎矩值基本接近來確定，本3、梁采用30m。頂推由動力部分及滑動部分組成。動力部分采用了水平千斤頂垂直千斤頂方案。滑移部份則采用以不銹鋼板作滑道，夾鋼板的橡膠塊嵌聚四氟乙稀板做滑塊的方案。預應力配筋必須滿足頂推過程中各截面力矩變化的要求。在配筋體系上考慮到施工工藝及張拉設備的具體情況，在集中強大鋼絲束和分散配筋的兩個方案中，采用了后一方案。在分散配筋中考慮直線配筋和曲線配筋兩種。本梁按直線配筋設計。由于頂推階段力矩變號，運營階段的配筋與頂推階段的配筋是有矛盾的。本梁在設計時雖以運營階段為主，但必須充分考慮頂推時的要求，尺可能使頂推階段的預應力鋼筋作為運營階段的一部分，在使運營階段預應筋力增加量較少時，為滿足頂推需要所增加的4、預應力束不再拆除，在某些截面設置了頂推階段需要的預應力筋后對運營階段的受力影響較大時，則按臨時預應力筋設置，頂推就位后予以拆除。預應力筋的連接采用了特殊設計的連接器。 全梁內力計算按運營階段和頂推階段分別計算。運營階段的內力計算采用了定點法確定各截面內力，并用彎矩分配法核對，同時采用電算進行了校核。頂推階段內力計算由于在頂推過程中梁體各截面的內力均在變化，為簡化計算按等截面設計。梁端的鋼導梁的剛度比梁體的剛度小得多，在同一跨時，不能取平均剛度，計算時先按單跨固端梁算出每頂推一段(2m)時的固端彎矩和支點反力。本梁并非固端，則在每頂推一段時，按該跨以后幾跨的變形協調條件求出對該固端轉角的影響，推5、導出不同情況下的計算公式，算出每頂推段時各支點處的支點反力、彎矩以及全梁全截面的彎矩和剪力。在全梁頂推過程中把各截面中每頂推一段所計算出的彎矩和剪力控制值畫出包絡圖作為頂推階段內力計算依據。 本梁各截面的預應力配筋計算基本上按照1975年部頒“橋規”進行，對不能適應連續梁部分作必要的補充。截面計算按運營狀態和頂推階段分別進行。在運營狀態條件下驗算截面的強度、抗裂性、預加應力時的應力、運營狀態下的應力、剪應力和主拉應力等。在計算有膠接縫的截面時不計入混凝土的抗拉能力。在頂推階段時驗算截面的強度、抗裂性。在有膠接縫的截面計入半值的混凝土抗拉能力。 在驗算預應力配筋的計算中應計入由于預加應力對各截面6、所產生的次力矩。本梁次力矩是按力矩分配方法計算。 預應力配筋計算中的預應力損失考慮了混凝土的收縮和徐變、鋼絞線應力松馳、錨具變形、鋼絞線回縮、接縫壓縮、管道摩阻、混凝土的彈性壓縮等。其中混凝土徐變及彈性壓縮損失計算公式，“橋規”規定的辦法對本連續梁不盡適合，我們根據“橋規”規定的精神，針對連續梁和本設計的配筋形式，另行推導公式計算。其余均按“橋規”規定的辦法計算。 本梁在設計中還進行局部應力、橋面及支座等的計算。 二、施工部分 (一)梁段預制 本橋全梁分為41塊，除兩端塊長為2.55m外，其余梁塊約長4.0m。由于梁塊拼裝為無厚度接縫采用環氧樹脂膠粘劑，預制梁塊必須依全梁順序接連灌筑，梁塊之間7、不立端模，以達到梁塊接縫密貼。制梁臺座設計長度為40m，采用整體混凝土基礎，其上為槽鋼橫梁，橫梁兩端有橡膠支墊。底板為6cm厚的木板，上鋪一層8mm厚的鋼板。底板4m一段，以達到分段震動的良好效果。箱形梁模板為要保證梁的外形尺寸規則、混凝土表面光滑、美觀、孔道位置正確、底板與側模分別震動以加大震動效果、節省木料易于拆裝、接縫嚴密、結構牢固等要求，采用了鋼制側模和端模，鋼、木結合的內模。為了獲得較好的震動效果，使底模外部震動器的負荷盡量小，兩側外模的重量由臺座承受。內模用塑料布條封蓋板塊間的對縫，用泡沫塑料條填塞內模部和端模與已制梁塊間的接縫，以達到防漏漿的效果。外模與已制梁端和底板邊緣之間，用8、薄橡膠板和泡沫塑料條作填塞物。預埋鐵件如人行道螺栓預開方洞，用特制橡膠塊堵塞。腹板、底板及頂板鋼筋均制成整片，進行吊裝。管道位置的固定采用單片定位箍架，用角鋼在標準臺具上焊制。采用外徑50mm的鋼絲網膠管作為制孔器。用28mm的鋼管作芯棒，避免擠壓變形。 梁塊質量：全梁41塊，經28天試件抗壓強度，用600號普通水泥制作的13塊，為508596kg/cm2，用500號普通水泥制作的28塊為451511kg/cm2。 (二)梁塊拼裝 干拼是膠拼前的準備工序，在干拼時排除中線和水平的誤差，以保證膠拼的質量。干拼是在改制的62A型軌節臺上進行。拼梁時，除保持梁塊密貼外，重要的是始終保持梁底坡度的一致9、性，否則形成折線將給頂推工作造成大量困難。干拼結束后，應將全部鋼絞線束都穿入孔道。 膠拼使用環氧樹脂膠的配合比是根據氣溫和拼裝梁塊的數量進行調整的。膠拼前，將鋼絞線穿入孔道后，把梁塊拖開，使與基準塊離開0.8m，利用梁的通氣孔，穿入鋼管搭起簡單腳手架。涂膠不宜過厚，能復蓋住表面即可，涂完膠后，移動臺車使梁塊向基準塊靠攏，當中線、水平、接縫均吻合后，將車輪固定，即可進行膠拼下一塊。為了使膠縫緊密接觸，將梁膠拼成整體，并保證在正式張拉前梁塊之間不會發生錯動，進行擠膠張拉。 本橋張拉分三部分：擠膠張拉、頂推階段張拉、運營階段張拉。要使工作順利進行，首先要做好一系列準備工作：油表和YC60型千斤頂、電10、動油泵的檢查、校驗，油管接頭的裝配，張拉工藝的培訓和張拉臺架的安裝等。 (三)頂推架梁 本橋頂推采用的是水平垂直千斤頂方案。 1.試驗：為了保證頂推架梁的安全，正式頂架梁前，在岸上作最大懸臂狀態的模擬試驗。目的是：事先了解導梁的最大撓度；導梁與混凝土梁接頭處的最大變矩值；導梁與混凝土梁聯結板的強度；鋼絞線錨具在未壓漿狀態下，當導梁懸出后的錨固性是否可靠；臺車在頂推時的受力情況是否符合設計計算。 2.準備工作 (1)根據水平垂直千斤頂頂推原理分析，在頂推初期或末尾，垂直頂上梁的反力較小時，就不能頂推使梁前行。所以在事先準備絞車、鋼絲繩、滑車組等拖拉設備。利用拖拉設備帶動設在軌道臺車上的工字梁，推11、梁前進。導梁通過延安側橋臺時，其下用50mm圓輪作滾動支承。用拖拉法將導梁懸出延安側橋臺24m后，頂推架梁開始。(2)頂推設備的布置：頂推設備主要由水平千斤頂、垂直千斤頂和底盤滑道組成。頂推專用的千斤頂是由鐵道部科學研究院與鐵道部第一工程局橋梁處共同設計制造的。其性能如下表。千斤頂類別代號起重能力(t)最大行程(mm)大缸活塞面積(cm2)小缸活塞面積(cm2)垂直千斤頂水平千斤頂V314H200垂直314水平20010050012578042391885 頂推設備安裝在延安側橋臺梁墊上。在鑄鋼底盤、不銹鋼滑道上安裝水平垂直千斤頂，并用分配梁將兩個千斤頂連接起來。水平頂的后座支于延安側橋臺背墻12、上，下座固定于滑道上。垂直頂下部鑲一塊聚四氟乙烯板坐于滑道上，其上部設一特制的硬橡膠板。 在各墩西安側橋臺支承墊石上，設置預制的混凝土塊（其高度與箱形梁的正式支座相同），其上安裝鑄鋼底座不銹鋼滑道。 3.頂推過程 開始用盾構千斤頂作動力，鋼橫梁帶動混凝土滑塊使梁體前行。用這種方法頂推完第一拼裝段，在第二拼裝段頂推到混凝土梁端距1號墩1.4m時，由于拼裝梁底板不平，形成梁尾部翹起，延安側橋臺支點反力增大而出現梁塊之間膠縫開裂，立即降低延安側橋臺支點高度同時更換頂推設備。安裝使用頂推專用千斤頂（即V314H200千斤頂）。頂推速度達每分鐘56cm。 頂推力按下列情況分別計算： (1)全梁拼完，梁前13、端距延安側橋臺支承點距離為97.2m時，頂推力為69噸。 (2)全梁即將頂推完（導梁已拆除）,梁重全部支承在滑道上時,頂推力為68噸。 在頂推過程中，頂推力的大小是取決于梁體的總重和滑板與滑道之間的摩阻情況。正常情況頂推水平頂實用頂推力根據油壓表讀數，換算為32.248.2噸。但由于滑板使用受壓變形，頂推力將增大至80噸。根據頂推紀錄水平頂油壓表的讀數，推算出各階段中滑道不銹鋼板與聚四氟乙烯板間的摩擦系數值為0.0470.066。當第四階段頂推至最后，梁體在臺后剩余7.5m時，梁底混凝土與垂直頂上橡膠板的摩擦系數為0.32。頂推工作要求滑板與滑道間的摩擦系數愈小愈好，而垂直頂上的橡膠板與梁底混14、凝土間的摩擦系數愈大愈好。 滑道頂面標高按設計縱坡進行換算。梁體通過滑道時，在梁底與滑道之間設置滑板，滑板是用硬質橡膠與鋼板組成的夾層板，并在其表面鑲嵌一層聚四氟乙烯板。 頂推時，由于梁重不斷加大，滑板大部分都被壓輾壞，聚四氟乙烯板被梁體與滑道擠壓變形，并與橡膠板分離。為了繼續頂推，采用舊輸送帶直接壓在聚四氟乙烯板上，用30噸螺絲頂將滑板續進的辦法，堅持到全梁就位。 頂推工作中的幾項措施： 分擔反力的頂推措施：在第二階段頂推時，梁底折線影響到墩臺的反力值，導致頂板上緣一些膠縫經過延安側橋臺時出現開裂現象。確定以分擔反力的辦法，隨時調整各支點滑板的高度，確保各支點反力不致過大或過小，使梁體頂推時15、的內力基本保持設計數值，將大部分施工誤差集中到第一拼裝段去。 頂推時對V314頂大油缸送油量的控制：往往按設計反力值送夠了油壓，而臨時支點并未脫空，因而必須進行超頂或降低臨時支點，這都是不允許的。從施工角度看，臨時支點的標高應是定值，每次頂推起頂時，均應以此高度為準。至于超頂數值，應在設計中考慮此因素，在配筋中留有儲備，以保證梁體的頂板膠縫不致開裂，及腹板鋼筋混凝土有足夠的抗彎和抗剪能力。 糾偏：頂推過程中，梁體中線經常離開橋軸線。采用的糾偏辦法是：在鋼滑道外側安裝角鋼支架（以支承螺絲頂），水平方向安裝30噸螺絲頂頂住梁體下緣，當梁體頂推前進時，對螺絲頂進行加壓，梁體即向對方移動，這樣頂壓數次16、后，就可糾正過來。 墩頂縱向位移：在頂推過程中，用儀器觀測到1號墩墩頂最大位移值為16mm，2號和3號墩墩頂位移值為615mm。當頂推前進時，位移隨之發生。而當脫空回程時，該值逐漸回到零位。因此，這個位移值完全是彈性的。 對橋墩偏壓的影響，在頂推過程中，因需要檢查支點反力或更換滑板和調整滑板的厚度，均須在橋墩的一側設置千斤頂。當支點反力較大再加上超頂的因素，荷載將達到400噸左右，這樣將對橋墩形成較大的偏壓。除在設計橋墩時應考慮檢算，在施工時應盡量縮小其偏心距離，本橋經過檢算已超出規定，由于在墩頸部設有鋼筋，所以沒有發現裂縫。 (四)孔道壓漿按照頂推架梁的要求，壓漿分為兩個階段頂推階段和運營階17、段（即落梁前）。在拼裝頂推階段，每一拼裝梁段建立預應力后，即將已張拉完成的鋼絞線束進行壓漿。但為了避免運營階段未穿鋼絞線張拉的孔道堵塞，在頂推階段只對梁四角處N1號12束（全梁貫通帶連接器的鋼絞線束）進行壓漿。其余的孔道，是在頂推架梁結束，運營階段建立預應力張拉工作完成后進行的。(五)落梁落梁工作是在頂推工作結束，全部鋼絞線進行張拉、壓漿后，將墩臺上的鋼支座安裝好，全梁落到正式支座上，這是箱形連續梁的最后一道工序。 落梁工作是按照墩臺處支座反力的大小，在各墩臺上均設置兩臺千斤頂。以拼梁時梁底原始工作線作為梁體原始狀態，以標高控制落梁。每次落梁高度不超過2cm。因西安側橋臺為固定支座。應先落完，18、順序為三、二、一號墩及延安側橋臺。 關于活動支座搖軸的傾角問題：根據設計混凝土梁的伸長值，確定搖軸偏向延安方向的數值。將各支座下擺向西安方向移動各數值的一半，即可符合搖軸傾角的要求。 (六)對梁縫開裂和腹板裂紋的分析 在頂推過程中裂縫及裂紋出現的主要原因分析如下： 1.負彎矩過大，頂推階段預應力不足以抵抗上翼緣的拉應力，因而發生較大的伸長，超過了混凝土膠縫的允許變形值。這類裂縫均發生在頂板接縫處。 2.支點處梁底上、下游不平，該支點反力較大時，對腹板形成較大扭矩，當頂板開裂后，引起腹板裂紋。 3.腹板配筋較少。限于施工水平，在160多m長度范圍內，很難做到絕對的平、直，必然給梁帶來附加外力。 19、本橋箱形梁預應力配筋計算方面，為安全計，對運營階段各環氧樹脂膠縫的截面上不計混凝土的抗拉強度。在頂推階段考慮屬于臨時狀態，即使有的拼接縫出現裂縫，頂推完成后，還有五分之三預應力筋張拉，出現的裂縫將會在恒載和運營階段的預應力筋補拉后全部閉合。 全橋落梁并考慮了支點反力，因此可以保證質量。 三、體會及改進意見 (一)多年來，我國在鐵路建設中，除較大河流或一些有特殊要求采用大跨度鋼梁橋外，無論遇到深溝、峽谷、急流或地質斷層等情況，橋墩多高、基礎施工多困難，一般都采用跨度32m或24m預應力混凝土梁。不但形成梁部與墩臺極不合理的經濟布置，而且浪費大量人力物力，延長施工工期。因此，混凝土橋梁向32m以上20、跨度發展，是我國鐵路橋梁迫切需要解決的問題。 通過這座橋梁實踐證明，頂推法施工可以發揮懸臂拼裝法和懸臂灌注法的優點，而且避免出現兩法的缺點。因為制梁是在橋臺后預制臺座上進行，可以做到工廠化、機械化施工，同時又不需要大型運輸和吊裝機具設備。可用較小的動力架設較重的橋梁。無高空作業，架設平穩安全。架梁操作也較簡單。從制梁到頂推的全部過程，可大量節約勞力，減輕勞動強度。采用頂推法施工可以作到制梁、頂推架梁同時進行，墩臺施工也可照頂推進度進行，有利于縮短工期，橋下不需要任何腳手設備，可保證橋下凈空內的正常工作或通行。 頂推法架梁的缺點是：施工前需將橋頭路基修至頂推需要的高度或設置臨時支墩及制梁或拼梁時21、用的腳手架。連續梁的梁底達到平直，對施工要求較高，特別對采用無厚度密貼膠粘縫進行梁塊拼裝時，更應達到較高的精度要求。 (二)有關設計方面的改進意見： 1.頂推過程中結構的安全儲備，按橋規規定，安裝時的沖擊系數為1.2。由于連續梁在頂推過程中處于超靜定狀態，且具有各斷面力矩變號的特點，梁底平直的施工精度及頂推時的故障處理對梁體的超頂等，均對結構物的受力狀態影響很大。為了確保頂推架梁的結構安全，除應制定施工規定外，設計要有安全儲備。建議每次正常頂推過程中的起頂值控制在1cm左右，處理故障時最大起頂值不能超過2cm，設計彎矩的荷載增大系數在第一跨的影響范圍內采用1.5，其他跨采用1.2。 2.臺后的22、梁體支承情況必須受力明確且易控制，以確保設計內力的計算值。本梁設計時，僅考慮干拼、膠拼的施工方便，臺后采用了小車方案。由于剛度不強，有時為了保證梁體的坡度，施工中經常調整小車的垂直絲杠，而形成有時使臺后的梁段受力不易控制。建議臺后的支承方案在頂推過程中宜用小支墩滑道方案。 3.對全梁構造方面的改進意見 預應力配筋在目前材料設備的情況下采用直線型分散配筋形式是合適的。但在管道布置上未留富余，施工時如出現意外，無法加強。建議在管道布置時要預留24束位置，以便隨時可以加強施工階段的預應力值。 由于在混凝土灌筑時，不可能保證各管道間很密實，因此在管道布置上要考慮架梁階段的管道與運營階段補充張拉的管道間23、有適當的措施，確保架梁階段張拉的鋼絲束張拉后立即壓漿。 合理調整頂板底板及腹板的厚度，以降低結構經濟指標。預應力鋼筋的截面宜設暗錨，頂板鋸齒板可考慮設在橋面上并盡可能減少鋸齒板。全橋內輪廓尺寸不宜變化太多，以利施工。 在第一階段膠拼后，未及時進行張拉。由于受晝夜溫差的影響，在梁段間的腹板膠縫發生了裂紋。因此，除施工應掌握膠拼后立即張拉外，設計時應考慮初拼張拉噸位，應能足夠抵抗溫度應力的影響。 (三)對頂推方案的選擇： 本橋頂推采用水平垂直千斤頂方案，動力集中在一端橋臺上。其主要缺點是：1. 開始及最后頂推時，由于支反力不夠，梁體不能滑移，必須采取其它措施。2. 每次頂推起頂時，梁體必須超頂。 24、3.橋墩各滑道上，需反復遞送滑塊。由于聚四氟乙烯板擠壓變形與橡膠板脫開，經常造成故障中斷工作。 4.橋墩承受水平力，對高墩不利。 據報道，日本創造了在各橋墩上設置頂推裝置的頂推方式（SSY式頂推裝置）。這種方式是用穿心式水平千斤頂帶動在滑架上的滑板與梁體同時移動；用豎向千斤頂起落梁體。這種頂推裝置將為今后修建多聯的長跨橋梁提供新的途徑。 (四)對制梁方案的選擇： 采用頂推法架設預應力混凝土連續梁時，梁段的接長有兩種方式： 一種是預制拼裝方式，按照設計頂推階段，分段預制然后拼裝。每階段的長度可達50m左右。其優點是可提前預制梁塊，能縮短工期，因其一次拼裝梁段較長，對全梁預應力的配置連結方面較有利25、。其缺點是梁體存在接縫這一弱點。 另一種是直接在頂推梁體的尾部灌筑長段梁(1020m)。其優點是可以縮小場地范圍；減少拼裝用的設備；梁體接縫較少。其缺點是配筋連接較繁。各項設備 材料必須備全，才能開始頂推，否則工序將會中斷。這座橋考慮到初次施工，采用現場預制短梁段，分階段拼裝方案。但是，直接灌筑長段的優點較多，是今后頂推法發展的方向。 (五)對頂推和滑道的改進意見： 1.為了加快頂推水平千斤頂頂推速度，其行程應加長至1000至2000mm。這座橋最大頂推水平力為60噸，特殊情況下最大為80噸，所以水平頂的噸位不,需過大。 2.垂直千斤頂的頂部橡膠板，應用特制帶短刺的鋼板與橡膠壓成整體，以增強其26、抗剪能力，增大與梁底混凝土的摩擦系數。 3.應適當加長不銹鋼板滑道長度，能使有三塊以上的滑板均勻受壓，滑道端部喂滑板的坡度應小于2，滑道弧度并應變緩。以使滑板在滑移受壓過程中避免線狀接觸，而使聚四氟乙烯板碾壓變形。 4.本橋所用的滑塊聚四氟乙烯板，當其受壓力達50kg/cm2時，即開始發生變形，當壓力達100kg/cm2時開始破損。應提高材料質量，以適應滑板的需要。5.為適應頂推的速度，頂推千斤頂所用的油泵，應配備每分鐘1020升大容量的、進油速度快的油泵，并以電動集中控制。相關工藝預應力曲線連續梁頂推施工與設計.doc用頂推法架設預應力混凝土梁.doc錢塘江二橋鐵路引橋預應力鋼筋混凝土連續梁單點頂推介紹.doc錢江二橋北岸預應力混凝土連續梁頂推法施工.doc南昌大橋箱梁頂推法施工.doc南昌大橋連續箱梁頂推法工藝.doc湖南望城溈水大橋頂推工藝.doc廣東九江大橋長梁頂推工藝.doc多點頂推法頂推液壓系統.doc頂推梁施工方法.doc頂推法靈活運用.doc頂推法架設預應力混凝土梁.doc采用頂推施工法在彎道及豎曲線上架設預應力鋼筋混凝土箱梁橋.doc采用頂推法設計施工的兩聯不同跨的連續梁.docRS頂推施工法.docSSY頂推法及實例.docTL頂推施工法.doc返回頂推施工工藝.doc.混凝土結構施工工藝.doc.施工工藝資料庫結構及檢索圖.doc