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黄大铁路黄河特大桥顶推施工分析与监控技术

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第29卷第4期 甘肃科学学报 Journal of Gansu Sciences 2017年8月 引用格式:Shu Bin,Yang Cha。.Pushing Construction Analysis and Monitoring Techn0logy of the Yellow River Super Large Bridge on Huang—Da RailwayEJ ̄.Journal of Gansu Sciences,2017,29(4):92 96.[舒彬,杨超.黄大铁路黄 河特大桥顶推施工分析与监控技术[J].甘肃科学学报,2017,29(4):92 96.] doi:10.16468/j.cnki.issnl004 0366.2017.04.019. 黄大铁路黄河特大桥顶推施工分析与监控技术 舒 彬 ,杨 超 (1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南714000;2.中铁十四局集团第三工程有限公司,山东兖州 272100) 摘 要 针对黄大铁路黄河特大桥连续钢桁梁多点同步顶推施工,利用倒拆法建模计算顶推施工全 过程,找出主桁杆件在支点处的最大应力值以及导梁悬臂端变形规律和最大变形值,确定出全过程 施工中的最不利工况为M2工况;设置变形监测点,监控导梁前段竖向位移变形,实测值基本与理论 值吻合,施工线形可控;在M2工况中,将主桁和导梁自重荷载乘以1.35的放大系数,计算主梁在导 梁悬臂140 m,悬臂160 m和导梁上墩20 m后的主桁杆件的应力值,并在主桁上设置24个监测点 监测杆件应力值,对比发现实测值均略小于理论值,施工过程中材料强度储备是安全可靠的。作为 国内最大跨度的平行弦桁架桥顶推成功,对其他同类大跨度桥梁顶推施_7-具有较高的参考价值。 关键词 连续钢桁梁;最不利工况;线形监控;应力监控 中图分类号:U448.35;U443.38 文献标志码:A 文章编号:1004—0366(2017)04—0092—05 一1 工程概况 黄大铁路黄河特大桥主桥采用下承式明桥面连 续平行弦钢桁梁,带竖杆三角形桁架桁高18.0 m, 节间长度lO m,带斜腹杆的大节间长度为2O m,主 阶段的理论计算数据与导梁及主桁的实际监测数 据的对比分析,在理论计算数据的基础上,预测后一 阶段拼装顶推的条件是否满足,使整个顶推过程在 安全可控范围内l2]。 桁横向中心距11.0 m;跨度布置为120+4×180+ 120—960 m,主桁钢材材质为Q370qE。主桁自重 为14 122 t,顶推长度840 m,剩余120 m在114#~ 115#墩之间拼装,顶推重量11 600 t。主钢桁梁主 桁前端设置钢导梁,钢导梁长度120 m,自重476 t。 在114#~115#墩之间搭设70 m拼装支架,作为 主桁的拼装平台。拼装平台处设1台60 t跨线龙 门吊,跨度28 m,净高40 m。在115#~116#墩之 间设置1个临时支墩,115#~119#墩搭设墩旁托 架,120#墩设置钢管支架。从120#墩~114#墩, 2顶推施工成桥全过程 首先在拼装平台上拼装8O m钢导梁,拼装完 8O m钢导梁后,利用¨5#墩上的水平连续千斤顶 顶推钢导梁前行。当滑块到达115#墩旁托架前端 时,通过导梁前端的竖向千斤顶将导梁顶升,安装滑 块,继续前行。每前进2O m,即一个大节点的间距, 顶升千斤顶,将滑块挪回后一个节点下,落顶,前行, 重复。钢导梁安装、顶推完成后,按照图纸预拱度要 求安装6O m主桁,通过垫块及抄垫调整预拱度高 度,主桁顶推前行60 m后,再拼装下一个60 m,循 环操作,主桁每60 m一个循环,直至全部安装完成 后,全桥顶升,安装支座,调整线型,拆除支架,安装 桥面等。顶推施工布置示意图如图1所示。 依次为第一至第六跨;180 m跨度平行弦钢桁梁采 用顶推施工,在目前国内同类型桥梁中是最大的顶 推跨度,尚没有可借鉴的工程实例_1]。故需建立严密 的有限元模型计算分析评估其安全可靠性;根据前 收稿日期:2016-12-22;修回日期:2017-02—17 基金项目:山东省技术创新计划项目(201421901127);陕西铁路工程职业技术学院科研项目(KY2015-43) 作者简介:舒彬(1980一),男,四川广元人,硕士,讲师,研究方向为桥梁施工。E—mail:shubin1229@126.corn 第29卷 舒彬等:黄大铁路黄河特大桥顶推施工分析与监控技术 93 114# t器器瀑8一 基 Q 噩一…~ 鱼 m..一里一…地 m一霉…… J旦 曼…卫 115# 临时墩 116# 117# 118# 119# 120# 图1 顶推施工布置示意图(单位:m) Fig.1 Schematic diagram of pushing construction(unit:m) 3顶推建模受力及最不利工况分析 3.1 建模要点 3 过程分7个大工况,7。个小工 况,顶推工况划分见表1。 桥顶推利用Midas/Civil有限元软件采用倒退 法建模分析_2],建模要点如下: 3.3 导梁前端挠度及主桁应力计算 只考虑主桁及导梁自重荷载,模型计算导梁前 端竖向变形如图2所示。由图2可知,导梁悬臂端随 跨度变大而变大,其中导梁到达117#墩前,主桁与 (1)在每次拼装完成后每顶推20 m认为是一 次新的结构形成,改变支承边界条件一次,形成新的 支承边界条件,保持梁体不动,每顶推一个小循环, 支承边界后退一次; 导梁悬臂达到160 m,导梁下挠1 061 mlTl,并在118#、 119#墩前出现悬臂160 m的工况,但后两次导梁下 挠逐渐减小。根据理论计算值,选取顶推施工导梁 前端预留量为150 cm,即允许最大挠度150 cm。 (2)梁与墩之间的支承单元采用仅受压弹性连 接来模拟顶推过程中可能出现的脱空现象_3 ; (3)导梁前段下挠顶升上墩时,采用支座强制位 移来模拟,随着梁体顶推到位,导梁分段拆除。判断 最不利施工阶段时模型施加的荷载为钢桁梁及导梁 自重:钢桁梁顶推重量12 762 t(840 m),包含主桁 由于在顶推过程中,导梁与主桁架应力在拉压 状态不断交替变化,而杆件受拉不涉及稳定性问题, 故杆件受拉只要考虑强度即可[4],由模型计算可知 在M2工况下,上下弦杆最大拉应力值为145 MPa, 受拉强度均满足要求;杆件受压主要考虑压杆稳定 问题,考虑压杆稳定系数后主桁斜腹杆A5E4在导 梁悬臂160 m处的应力值最大,达到195 MPa,实 际施工中对斜腹杆A5E4进行了加固;从整个施工 过程中可以看出:在M2施工工况阶段,导梁从116# 所有构件的自重,导梁自重488 t,包含导梁全部构 件自重,计算正常施工时的变形和支点处主桁应力 值,并以导梁理论计算变形值作为线形监控对比分 析依据。做比例工况应力监控时,荷载按考虑导梁 以及拼装主桁自重并乘以1.35的安全系数,以确保 施工过程中结构有一定的安全储备E 。 表1全桥顶推工况划分 Table 1 Division of full bridge pushing condition 曲 曲 顶推前进长度,m 图2导梁前端挠度计算值 Fig.2 Deflection calculation value of front end of guide beam 94 甘肃科学学报 2017年第4期 墩到达117#墩的过程中随着悬臂跨度的变大,导 梁前段下坠变形主桁应力都逐渐变大,当顶推到 160 ITI最大悬臂状态时,主桁应力和导梁前端变形 均达到最大,故M2施工阶段为最不利施工阶段。 4最不利工况监测控制 桥线形监控中主要监控导梁前端下挠度,由于 导梁前端只有一个监控位置,监控量较小,为验证 M2工况理论计算值与实测值的吻合程度,故将M2 施工工况前后阶段也纳人监控控制范围。为了确保 160 m最大悬臂状态施工的安全可靠性,在140 m 悬臂时做主桁内力分析和施工监控,对比计算时和 实测值来验证计算值的可靠性 ],综合评估预判 160 133.最大悬臂时计算值的可靠性和实测值的安全 可控性,同时导梁上117#墩后,主桁前端与导梁的 悬臂状态转化为简支梁受力状态,发生体系转换及 内力重分布.主桁最大受力由1l6#墩处转换为跨 中附近,故导梁上117#墩体系转换为180 ITI跨度 简支梁受力状态也需要模型分析和施工监测。在钢 桁梁最不利工况的监测断面应力分析中,该阶段主 要包括悬臂140 m、悬臂160 ITI及跨度180 m。 4.1线形监测 研究主要考虑竖向变形监控,横向变形监控不 再论述。在顶推过程中,在115#墩和118#墩上放 置全站仪,在前导梁端头两侧设置竖向标尺。测量 员按每4 m一个工况观测前导梁的下挠度。顶推 中前导梁端部位移数据与有限元模型的数据对 比见图3。从图3可以看出,前导梁端部测点的竖 ◆理论值-实测值 图3最不利工况导梁下挠变形实测值与理论值 Fig.3 Measured values and theoretical values of the deflection of the guide beam under the most unfavOrable condition 向实测位移比模型的理论值偏小,且吻合较好,最大 下挠实测值为100.9 cm,顶推施工导梁前端预留量 为150 crn,即允许最大挠度150 cm,表明施工线形 guv 和刚度可控l4j。 4.2应力监测 应力监控时,由于导梁及主桁杆件很多,监控每 一根杆件的应力值工作量大,部分受力较小的构件 监控也没有意义,故主要监控模型计算中受力较大 的杆件。根据设计图杆件编号确定导梁及钢桁梁各 杆件的元件布设位置,共布置24个典型监测点。 (1)钢梁悬臂140 m 钢桁梁主梁E2节点支 垫116#墩旁支架上,钢梁处于悬臂14o m状态,模 型计算应力如图4所示。24个主要监控杆件应力 值如图5所示。最大组合拉应力出现在主桁上弦杆 编号ll、12,大小为163.3 MPa;最大压应力出现在 导梁下弦杆编号为7、8处,大小为137.0 MPa,考虑 压杆稳定后仍然满足强度要求。 根据以上分析可知,导梁悬臂140 m实验在理 论上是可行的。从图5可以看出,钢桁梁应力实测 值与理论值基本吻合,且均在允许应力范围内,钢桁 梁整体结构受力处于安全可控状态。 图4钢梁悬臂140 m应力值及变形趋势 Fig.4 Stress value and deformation trend of 140 m cantilever beam 蚕 监测点编号 -理论值▲实测值 图5 140 m悬臂时主要监控点的理论应力值和实测值 Fig.5 Theoretical stress value and measured value of the main monitoring points of 140 m cantilever (2)钢梁悬臂160 m 钢桁梁主梁E4节点支 垫11 6#墩旁支架上,钢梁处于悬臂160 m状态,模 型计算应力如图6所示。 根据理论计算,选取杆件作为主要监测对象,采 第29卷 舒 彬等:黄大铁路黄河特大桥顶推施工分析与监控技术 95 集杆件在该工况下的应力。24个主要监控杆件应 力值如图7所示。最大组合拉应力出现在主桁上弦 杆编号21,理论值大小为259 MPa,实测值为250 ̄-Pa; 最大压应力在导梁下弦杆14和16处,由于编号14 号、16号杆件均作钢板包裹焊接加固处理,模型计 算大小为163.0 MPa,比未加固时195 MPa减少了 32 MPa,实测值为15O MPa,加固后最大受压杆件 考虑压杆稳定后满足强度要求。 因此,导梁悬臂160 m实测理论均具有可行性。 ; 1日 4389 2 85 28 36ee ++ ̄00 KIj0  。够 潮 1I日:■:}萏; 5:  躲 l系数=J 82。7 m 图6钢梁悬臂160 m应力值及变形趋势图 Fig.6 Stress value and deformation trend of 160 in cantilever beam 蚕 监测点编号 _理论值 ▲实测值 图7 160 m悬臂时主要监控点的理论应力值和实测值 Fig.7 Theoretical stress value and measured value of the main monitoring points of 160 m cantilever 从图7可以看出,钢桁梁应力实测值与理论值 基本吻合,且均在允许应力范围内,钢桁梁整体结构 受力处于安全可控状态。 (3)钢桁梁导梁上ll7#墩后2O m处180 m简 支梁状态 钢桁梁导梁N1节点支撑在117#墩旁 支架的前端,此时跨度为180 m。模型计算应力如 图8所示。 最大组合拉应力出现在导梁上弦杆19杆上,大 小为126.4 MPa,最大压应力在主桁下弦杆6杆处, 大小为124.2 MPa,均满足强度要求。因此,主桁导 梁进行180 m简支实验在理论上是可行的。根据 主要监测对象,采集杆件在该工况下的应力,如图9 所示。 3 2 2 l 1 一l 1 2 ∞∞∞册∞∞O∞∞∞∞ 篓 1日 .日 069056322e ̄e + +O0004 4 38711㈣+㈣1I日-甘-_1-7.53.2 843932 ̄+ 110l¨ ̄4∞ ̄ ̄44 4 0l I系数= 图8钢梁180 m简支应力值及变形趋势图 Fig.8 Stress value and deformation trend of 180 m simply supported girder 监测点编号 -理论值 ▲实测值 图9 180 m简支梁受力状态时主要监控点的理论 应力值和实测值 Fig.9 Theoretical stress value and measured value of the main monitoring points at stress state of 180 m simply supported beam 从图9中可以看出,钢桁梁应力实测值与理论 值基本吻合,且均在允许应力范围内,钢桁粱整体结 构受力处于安全可控状态 ]。 5 结语 黄大铁路黄河特大桥连续钢桁梁多点同步顶推 施工,利用倒拆法建模计算模拟顶推全过程,找出了 主梁在支点处的主桁最大应力值以及导梁悬臂端变 形规律和最大变形值,确定出全过程施工中的最不 利工况为M2工况;设置变形监测点,监控导梁前段 竖向位移变形,实测值基本与计算理论值吻合,施工 线形可控;在应力监控中,为预留一定的安全储备, 模型计算时将主桁和导梁自重荷载乘以1.35的放 大系数,计算主梁在导梁悬臂140 rn、悬臂160 in和 导梁上墩20 m后形成180 m简支受力状态后主桁 架的应力值,并在主桁上设置24个监测点监测其实 际应力值,对比理论计算值与实测值,发现实测值均 略小于理论值,因此施工过程中材料强度储备是安 全可靠的_8 ;该项目主体工程已顶推完毕,作为目前 国内最大跨度的平行弦钢桁梁顶推施工桥梁 ],对 以后的大跨度桥梁顶推施工与监控具有较高的参考 96 甘肃科学学报 2017年第4期 价值。 参考文献 [1] 刘召宁.大型钢箱梁高胎位总拼装暨步履式顶推施工技术口]. 钢结构,2013,28(I1):76 80. [4]周瑞.下承式连续钢桁梁顶推施工关键技术研究[Dj.郑州:郑 州大学,20I4. [5]顾乾岗.兰州深安黄河大桥钢拱梁步履式顶推施工技术[J].世 界桥梁,2014,42(5):22—26. [6]卞永明,敬重,王丽萍.等.跨铁路宁波东站桥梁顶推施工的导 梁设计[J].中国工程机械学报,2013,11(1):70~74. [7]许颖强.郑焦城际铁路黄河桥钢桁梁顶推施工控制关键技术 [J1世界桥梁,2014,42(5):27—30. 跨越运营高铁的铁路钢箱梁桥顶 E2] 王春生,唐友明,崔文科,等.推施工风险分析IJ].钢结构,2o15,30(4):34—39.  [3] 韩胜利.大跨高墩钢箱梁多点同步顶推技术[J].世界桥梁,20l2.40(6):24 28. [8] 刘建辉,王涛,吴清,等.超大跨度城市钢箱梁高架桥安装施工 技术[J].钢结构,2O12,27(4):66—68. Pushing Construction Analysis and Monitoring Technology of the Yellow River Super Large Bridge on Huang’Da Railway Shu Bin ,Yang Chao (1.Shaanxi Railway Institute,Weinan 71 4000,China; 2.China Rai& ̄ay 14th Bureau Group III Engineering Limited,Yanzhou 272100,China) Abstract Aiming at pushing construction with multipoint synchronization of continuous steel truss girder of the Yellow River Super Large Bridge on Huang—Da Railway,modeling and calculating the whole process of pushing construction by using the method of demolition,the maximum stress value of the main truss member at the fulcrum and the deformation 1aw and the maximum deformation value of the cantilever beam were found,it was determined that the most unfavorable condition in the whole process was M2 con— dition;the deformation monitoring points were set up to monitor the vertical displacement deformation of the front section of the guide beam,and the measured values were basically in agreement with the calculat— ed values,construction was in linear—control;in the M2 condition,the dead load of main truss and guide beam multiplied by amplification coefficient of 1.35,the stress values of main truss member after the main beam in the cantilever beam 140 meters,cantilever 160 meters and guide beam up pier 2O meters were cal— culated,and on the main truss,24 monitoring points were set up to monitor the stress value of the mem— ber,comparing the calculated values with the measured values,it was found that the measured values were slightly less than the theoretical values,the material strength reserve was safe and reliable in the construc— tion process;as pushing Success of the largest span parallel chord trusS bridge in China,it was of great ref— erence value for the pushing construction of the same kind of long span bridge in the future. Key words Continuous steel truss girder;The most unfavorable condition;Linear monitoring;Stress moni— toring 

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