大型铁路框架桥顶进施工

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资源描述

某大型铁路框架桥顶进施工1工程概况某框架桥为4孔连续框架桥,框架结构跨度构成为17.5m+20m+20m+17.5m,桥总高7.9m,顶板厚度为1.2m,底板厚度为1.3m,边、中墙厚度分别为1.3m、1.2m,结构净高5.4m。框架垂直于桥体中线宽度81.2m,顺线路中心线方向长度为82.384m,桥体全长为33.273m。框架顶板面积2701.8m3,混凝土7385m3。2混凝土施工方案主体混凝土方量7200m3。混凝土分两阶段进行浇筑,分别为主体底板及顶进三角块(方量3200m3)、墙身顶板及悬臂板尾墙等(方量4000m3)。本桥横向跨度大,达到81.2m,纵向长度为26.987~33.273m,为大体积混凝土施工。2.1底板混凝土浇筑采用4台泵车,每孔配备1台泵车,桥体底板厚度为1.3m,混凝土浇筑时采用斜向分层的方式进行施工。斜向分层时保证混凝土的流动面不超过5m,厚度不超过300mm一层。混凝土浇筑方向如图1所示。2.2墙身、顶板混凝土浇筑首先采用3台泵车浇筑边墙及正中墙3道墙体,浇筑完成后增加1台泵车,即每2台泵车负责2孔桥体,分别自两侧墙体及中间墙体向两侧中墙处浇筑。在混凝土浇筑之前进行计算两侧混凝土浇筑到什么位置、什么时间开始进行两侧中墙的混凝土浇筑?当两侧中墙混凝土浇筑完成后,桥体顶板混凝土恰好浇筑到此位置,混凝土在两侧中墙处合龙。图1底板混凝土浇筑示意(单位:mm)2.3混凝土质量控制(1)混凝土配合比为保证混凝土的外观质量,在施工准备阶段,与搅拌站共同根据不同的水泥以及不同的配合比制作试验墙,根据试验情况确定配合比。(2)混凝土坍落度混凝土坍落度严格控制在140~160mm之内。3预力分析及顶进设备布置本桥为斜交桥,斜交角度为80°16′26″,桥体自重大。另外本桥横向跨度大,横向跨度与纵向长度的比值约为3∶1,桥体宽长比大,顶进纠偏困难较大。在顶进施工前,进行顶进受力分析,并根据受力分析的结果合理确定顶进设备的布置方式。3.1所有顶进框架的重量本工程主体结构、顶进三角块、人行道悬臂板及刃角支座墙、桥顶防水保护层混凝土方量为6511.4m3+344.1m3+364.6m3+165.1m3=7385.2m3,根据相关规范计算,所有顶进框架的重量为19201.52t。3.2桥体最大顶力计算顶进桥涵的顶力,应根据顶进长度、土的性质、地下水情况、桥涵外形及施工方法等因素按下式计算:P=K[N1μ1+(N1+N2)μ1+2Eμ3+RA]式中:N1—桥上荷载,N1=既有线设备重量+加固荷载=15t/m;μ1—桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数,取μ1=0.3;N2一桥涵自重,N2=19201.52t;μ2一桥涵底板与基底土的摩擦系数,取μ2=0.8;E一桥体两侧土压力,经计算E=598.8t;μ3一侧面摩擦系数,一般取0.7~0.8,取μ3=0.8;R一钢刃角正面阻力,对于黏土,取R=550kPa;A一钢刃角正面积,按照设计资料计算可得A=58m2;K—系数,采用1.2。经计算,P=25120.4t。3.3顶进设备布置假设顶进施工时,每侧三角块的顶力集中在三角块的中心线(平行于桥体中心线),本桥为斜交桥正向顶进,两侧土体侧压力均垂直于桥体顶进方向,即桥体中心线。假定桥体转动点为桥主体底板形心,如图3所示。图3桥体顶力计算简图(单位:mm)假设两侧土体摩擦力、顶底板摩擦力均相互抵消。M=Fl×19.5-F2×19.5-E2x-E1(13.472-x)其中,Fl、F2为桥体两侧顶力,则形心O处的力矩M(以顺时针为正)x的取值范围7.343m至17.244m。桥体顶进需要控制的就是使M=0,这样就可以保证桥体的中心线按照预定要求进行顶进。3.4实际顶进施工时,项力的情况及纠偏的效果本桥启动时顶力为12600t,桥体前端没出滑板前,正常顶力为9500~12000t,为自重的当桥体全部人土时,为顶力最大情况,此时E1=E2=598.8t,x=7.343m,要使M=0,有F1×19.5-F2×19.5-598.8×7.343-598.8×(13.472-7.343)=0解得Fl-F2=413.7t由于最大顶力P=25120.4t,即F1+F2=25120.4t。经计算可得,F1=12767.1t,F2=12353.4t。本工程顶进设备假定全部采用顶力为500t的顶镐,使用顶力按照60%计算,即使用顶力为300t,按照以上计算出的顶力,则需要配制顶镐数量:左侧N1=12767.1/300=43(台);右侧N2=12353.4/300=42(台)。实际施工中左侧顶进三角块配26台500t、20台320t顶镐,右侧顶进三角块配24台500t、20台320t顶镐。对于500t顶镐,每一台顶镐对应一道顶铁,320t顶镐每5台设置4道顶铁。500t、320t顶镐的使用顶力可达300t、250t,可供最大顶力为300t×50+250t×40=25000t。顶进设备布置如图4所示。0.5~0.6倍。进入路基之后的正常顶力范围在9500~19400t之间,就位前最大顶力为24600t,此时底板右侧及右侧刃角全部吃土,因此顶力较大,但未超出设计最大顶力。顶进就位后,高程偏差最高偏高3lmm,最底偏低19mm,平均比设计高15mm;中心线前端左偏1㎜,后端左偏2mm。4结语该框架桥顶面积为2701.8m2,一次混凝土浇筑量达4200m3,采用机械设备多,桥体顶进时采用的顶进设备多,顶进设备配置复杂。本工程的成功经验可为以后的大型框架式桥施工提供借鉴。

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