小半徑鋼箱梁設(shè)計與頂推施工技術(shù)

魏強

摘 要：曲率半徑對懸臂鋼箱位縱向逆反傾覆的穩(wěn)定性幾乎沒有影響。當鋼板箱位半徑超過400 m時，橫向翻倒的穩(wěn)定性系數(shù)幾乎沒有發(fā)生任何改變。然而，在一個直徑小于400 m的較低半徑時，隨著鋼板位半徑的縮短和減小，橫向逆傾覆的穩(wěn)定性系數(shù)明顯降低，半徑越小，減速速度也就越快。推力是伴隨橋縱向梯度增加和線性降低，推力的下降范圍很廣。垂直梯度對千斤頂力的影響是明顯的。當光束縱向傾斜較大且摩擦阻力系數(shù)相對較小時，波束很有可能不需要施加千斤頂力而自動往下滑動，因此必須采取相應安全保護措施。

關(guān)鍵詞：曲線橋;鋼箱梁;施工工藝;變截面;現(xiàn)狀分析

0 引言

在中國運輸產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和公路網(wǎng)格開發(fā)中，如時代所要求，所有類型的立交工程都會出現(xiàn)。其中很多匝道橋，其大部分具有小半徑曲線和斜面的特性，又由于跨越現(xiàn)狀道路的保通要求，就需要對其進行頂推施工。從這樣的施工建設(shè)的角度來看，千斤頂頂推施工建設(shè)技術(shù)有其獨特的優(yōu)勢：對現(xiàn)有道路交通產(chǎn)生了小的影響;對建設(shè)現(xiàn)場的要求很低，簡單的機械裝置，省力化。因此，曲線橋和傾斜位數(shù)橋的工程變得繁盛。因此，有必要研究推進彎道的施工技術(shù)。

1 施工技術(shù)方案及設(shè)施

1.1 曲率對頂推過程中鋼箱梁的抗傾覆穩(wěn)定性的影響

在啟動過程中，當鋼箱位處于懸臂狀態(tài)時，由于位數(shù)曲率的影響，位的懸臂部分逐漸偏離跌倒軸，影響位的跌倒穩(wěn)定性。因此，有必要研究曲率對鋼箱位啟動時反翻倒穩(wěn)定性的影響。結(jié)果，對梁體反翻覆穩(wěn)定性的研究沒有考慮到車線負荷的影響，只考慮光束重量對翻倒的影響。在這個計算中，梁的自重載荷簡化為桌面上的均勻負載。由于箱位部分的中間部分的負載密度大于兩個法蘭部分的負載密度，所以這種簡化是保守的，有助于計算跌倒穩(wěn)定性。當按壓懸臂梁下的鋼箱位曲率半徑超過400 m時，在按壓懸臂梁下的鋼板箱位橫向穩(wěn)定系數(shù)隨著其半徑增加略微減少，而當接近垂直梁時略微減少。當半徑小于400 m時，鋼箱位的減速和橫向穩(wěn)定系數(shù)就會大大地減少，半徑越小則減速率變快，其中橫向穩(wěn)定系數(shù)減少范圍就越大。在其它條件下，壓懸臂下鋼板箱位垂直方向反傾覆的穩(wěn)定性系數(shù)相對穩(wěn)定。半徑超過 300 m 的系數(shù)幾乎與其是一條水平的直線相等。在小直徑的情況下，縱向穩(wěn)定性系數(shù)雖然減小，但增加值減少得很多。小半徑的狀態(tài)下，彎曲在按壓懸臂時狀態(tài)下可能對橋面反翻覆的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，這主要是反映了對于橫向反翻覆穩(wěn)定性的影響上，對穩(wěn)定性幾乎沒有影響。而且，大于400 m半徑對鋼梁橫向反傾覆穩(wěn)定性的影響會大大減少。

1.2 主要橋梁設(shè)計

C匝道大橋位于R=125 m的圓曲線上，跨徑為35+35 m鋼箱梁（頂推施工），上部結(jié)構(gòu)采用全焊單箱雙室截面鋼箱梁，鋼箱梁全寬11.75 m，梁高1.65 m，一聯(lián)箱梁全長（沿路中心線）70 m。箱內(nèi)普通橫隔板標準間距為2 m。橫隔板間距不小于2 m的區(qū)間，腹板在相鄰橫隔板中心處設(shè)置豎向加勁肋，橫隔板對應位置均設(shè)置挑臂隔板;支點處設(shè)支點橫隔板，并設(shè)豎向支承加勁肋。箱梁支座按徑向布置，其約束方向沿著路線中心線的法向和切線。

結(jié)果：考慮有效寬度修正后正應力組合值最大為257 MPa，滿足容許值。

2 頂推方案設(shè)計

2.1 頂推方案設(shè)計難點

當將整個橋接器推入預定位置時，其荷載的內(nèi)部力與連續(xù)支撐的連續(xù)梁的內(nèi)部力相同。擴建工程的主應力特性反映在施工過程中。通過主位推動前側(cè)的截面，“整個橋的各部分的內(nèi)部力從負彎曲力矩變?yōu)樨搹澢亍薄Ｒ虼耍瑢U的參數(shù)、導桿的長度、剛度對于箱位的應力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)安全性非常重要。該橋接器的引導光束的長度為20 m，段長為10 m。都是在工廠制造、制造的，由高強度螺栓連接起來的。在設(shè)計中，需要容易地分解導向梁與箱位端部的連接。中心線與導引光束的底板的寬度之間的距離與在箱梁的導引光束結(jié)構(gòu)的安全控制中導引光束的端部的偏轉(zhuǎn)控制一致。局部強化兩個鋼箱位的箱位局部強化是滿足擴建工程中的結(jié)構(gòu)應力和結(jié)構(gòu)需求的強化措施。為了確保鋼箱位底板的應力，采取了以下對策。在鋼箱位的原始結(jié)構(gòu)圖中，距離外緣（相當于中心線）350 mm的底板上的兩個T字縱向增強材料（120 mm高度）增加到800 mm，腰板厚度12 mm，翼板寬度200 mm，厚度12 mm。在縱向的苯乙烯中，沿著橋方向每高600 mm設(shè)置一個橫向的苯乙烯，橫向增強材料的底部與底板緊密相連。

2.2 線形及溫度監(jiān)測

鋼梁是一條復雜的設(shè)計線，一條小的曲線半徑和一條曲線。影響推入過程中線性變化的因素很多。在啟動時，每個波束段的坐標位置的偏差在一定程度上給予整個橋的線性誤差，并且引起鋼梁的內(nèi)部力的變化。為了確保橋接對準最終滿足設(shè)計要求并且在發(fā)射過程中波束主體不偏離預定路線，在主光束的建設(shè)期間必須執(zhí)行對準監(jiān)測。為了降低溫度和日照對線性測量結(jié)果的影響，在氣溫稍微變化，溫度相對恒定的情況下進行線性測量。通常在日出之前。線性監(jiān)測主要是鋼箱位中心線測量，鋼箱位標高測量，臨時棧橋沉降觀測，高精度總站，高精度自動水平。曲線鋼板位的應力狀態(tài)和形狀與鋼板箱位的每個板的溫度密切相關(guān)。鋼箱位的溫度場測試是測量箱位結(jié)構(gòu)各部分的溫度狀態(tài)。在箱位板的溫度測試中，使用了一定精度的溫度傳感器。可以使用水銀溫度計或高精度溫度傳感器來測量箱位的大氣溫度。

3 小結(jié)

（1）根據(jù)推進力公式，當梁的重力系數(shù)和摩擦系數(shù)恒定時，推力隨著橋的縱向梯度的增加而線性下降，推力的減小范圍大，垂直傾斜的影響顯著。（2）在啟動時，如果光束的縱向傾斜較大，摩擦系數(shù)較小，則垂直傾斜下的鋼箱位重力的水平分量大于摩擦力，即在沒有千斤頂力的情況下自動滑落。因此，有必要采取增大摩擦系數(shù)、焊接剎車裝置、將剎車鏈塊裝置設(shè)定在梁體尾部等安全對策。（3）根據(jù)千斤頂公式計算，當推力為0（即滑梯的臨界狀態(tài)）時，制作摩擦系數(shù)和垂直梯度的對應關(guān)系表，對于相關(guān)人員來說是方便的。（4）研究了鋼箱位彎曲半徑對懸臂梁跌倒穩(wěn)定性的影響。彎曲半徑對鋼材箱位的縱向穩(wěn)定系數(shù)幾乎沒有影響。當半徑小于300 m時，垂直方向上的穩(wěn)定性系數(shù)略微降低。當半徑在400 m以上時，鋼箱位的橫向跌倒穩(wěn)定系數(shù)幾乎沒有變化，半徑在400 m以下，鋼箱位的橫向穩(wěn)定系數(shù)大大減少，半徑越小，減速速度越快，橫向穩(wěn)定系數(shù)的減小范圍也越大。半徑100 m的橫向穩(wěn)定系數(shù)小于半徑300 m的橫向穩(wěn)定系數(shù)的一半。

參考文獻：

[1]李慧敏.鋼箱梁頂推施工安全性分析[D].北京：北京交通大學，2014.

[2]徐金華.大縱坡豎曲線混凝土斜連續(xù)梁橋頂推受力分析及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長沙：長沙理工大學，2012.

[3]楊春來.斜連續(xù)梁橋橋墩高度和剛度對頂推施工的影響分析[J].交通標準化，2009（4）：36-38.

[4]巫正偉.淺析等高梁預拱度的設(shè)置對其頂推力的影響[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（6）：1479.

[5]曹景，劉志才，馮希訓.箱形截面直線橋及曲線橋抗傾覆穩(wěn)定性分析[J].橋梁建設(shè)，2014（3）：69-74.