采用顶推法设计施工的两联不同跨的连续梁.docx
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采用顶推法设计施工的两联不同跨的连续梁
采用顶推法设计施工的两联不同跨的连续梁
1.绪言
上越新干线后闲B，位于高崎车站之南约1公里，有连续梁跨线桥（长442米），跨越17号国道线、县道、市道等7条公路的上空。
下部工程采用钻孔灌注桩施工。
桩支承于深约20米的砂砾层。
上部工程：
由4跨连续梁（城南B大宫起点75K＋816M）同6跨连续梁（新后闲B大宫起点76K＋037M）组成。
现用顶推法架设此连续梁，有关设计和施工要求分述于后：
图1上越新干线线路图
2.设计概要
两梁全为铁路复线用单室面设计，但城南B17号国道线梁高限制为3.10米，全长442米的中间的大宫方292米，圆曲线半径R＝3500米的曲线设计，在缓和曲线区间同轨道中心偏移，根据轨道的变化修正顶板悬出的长度。
其基本的设计条件于下：
⑴结构形式，用后张法单室箱型断面。
⑵顶推时4跨与6跨的连续梁连接一起顶推。
完成之后，再行分开。
⑶顶推时，在跨径为55米的区间，设置临时支柱。
⑷设计计算，顶推时与完成各自分别计算。
根据完成时的自重的断面力，要以施工整体构造计算。
⑸在曲线区间，腹板施工要设置曲线。
⑹采用弗莱西奈施工方法，预应力钢丝使用12T15.2mm的。
⑺顶推用钢筋要使用φ32mm（95/110,110/125）的。
⑻每联作成34节段，最大节段梁之长为14.4米。
以上是设计概要，关于各设计项目概略论述于下：
2－1临时设置钢筋
在顶推时把4跨同6跨连续梁联在一起梁高的变化以一联梁高作为设计。
支承条件，因桥台、墩基础与临时支柱的刚度有很大的不同。
所以作为支承的桥墩、台按刚性支承，临时支柱按垂直弹性支承。
并每隔5m计算出断面力。
架设时的预加应力，全部给与纵向固紧钢筋，使用的钢筋有B种φ32mm的SBPR95/110的钢筋。
钢筋的配置，以两节段为1个单位。
相邻的钢筋张拉端使其交互的出现。
因此给与的应力，施工中的最后节段的前一节段梁使达到100%，最终节段使其导入的应力为50%。
当算出输入力时，要考虑摩擦损失、蠕变、干燥收缩。
摩擦损失的有效系数可按下式计算出：
η=e-（α+λ）
式中：
α：
角变化，钢筋的形状是直线时α＝0
λ：
每米的摩擦系数λ＝0.03
又由钢筋产生蠕变，干燥收缩，在顶推完成时，假定各自完成50%，蠕变系数用ψ＝2.0×50%＝1.0
干燥收缩度用＝15×10×50%
＝7.5×10
算出输入力。
但是由于梁身自重而引起的断面力的交替，可不考虑由于这种应力而产生的蠕变影响。
2－2连接钢索
连接钢索，顶推完了后，到了终点时的问题是把梁分开，因为在4跨及6跨连续梁里给予加应力是钢索，钢丝要使用SW-PRTA及12T15.2mm的。
当计算出输入力时，要考虑①摩擦损失②定位损失③蠕变，干燥收缩，松驰。
（4）由于架设钢筋的弹性收缩输入力损失等。
摩擦损失使用
（1）式，对于（4）钢筋设置的中心位置同各断面的中心轴的位置大致是一致的，钢索采用的预加应力要考虑轴向力本身。
对于2混凝土的应力强度在输入钢索时，要考虑侧向压缩，但在设计荷重时，要严格的考虑侧向拉力，下面是制定的简略假定：
1.蠕变，干燥收缩，在钢索拉紧后全部产生。
2.钢筋的松驰作为完成。
3.全部钢筋，要按重心位置配合。
4.松驰损失，钢筋按3%，钢索按5%可用
5.钢索的松驰，拉紧后立即产生，对于蠕变在应力上要考虑。
在以上静荷重（隔音墙、混凝土垫层、钢轨等）活荷重，钢筋预应力，钢索预应力各自的断面力。
其合成应力，在输入预加应力时要满足σ=17MPa,στ=-1.5MPa的条件。
设计荷重要满足σ=13MPa,στ=0的设计条件。
设计条件表1
城南B
新后闲Bv
型式
4跨单箱预应力连续梁
6跨单箱预应力连续梁
桥长
171.9米
269.9米
跨径
42.2+43.0+43.0+42.2
39.2+55+40×2+55+39.2
梁高
3.1米
3.6米
桥宽
11.60米
曲线半径
3500（一部分在缓和曲线上）
纵断坡度
8/1000
荷重
列车荷重
N-18P-19
冲击系数
RC标准
地震系数
K=0.2（支座上场力K=0.1）
干燥收缩
ε=15×105
蠕变系数
Q-20
松弛损失
预应力钢绞线5%
预应力钢筋3%
SBPR95/110
110/1250SWPR12T15.2
钢
料
钢
材
抗拉强度
110/cm2125kg/cm2167kg/cm2
屈服点
95kg/cm2110kg/cm2142kg/cm2
混
凝
土
标准强度
400kg/cm2
纵向夹紧力导入时
260kg/cm2
顶推时
压缩强度170kg/cm2
拉力-15kg/cm2
钢筋
SD-35
2－3梁的连接部分
4跨同6跨连续梁的连接部分,因为轴方向没有钢筋,所以在设计时，要使顶推施工中不产生拉力。
使用钢筋时，要使用SBPR110/125标准中的φ32mm的钢筋82根。
这个断面产生的最大正负弯矩，分别为4285t.m及-4257t.m，对于断面的有效预应力轴向为5267t，弯矩为-114t.m，作为组合应力最小是130kPa。
剪应力混凝土面的摩擦力作为抵抗力，摩擦系数使用0.5。
对于这种摩擦抵抗力满足设计为2604t，对于最大剪应力满足设计为840t。
在这里用82根钢筋，下缘配置40根，使用抗气候的无握裹力的钢筋。
钢筋应力解除之后，保存起来，要利用它作为落梁的防止装置。
2－4支座及制动器（挡块）
支座及制动器，每个支点共用2个，把支点3及支点8作为固定支承，平常及地震时的上升力，由支座负担。
地震时的水平力，由制动器负担。
通过下式计算设计的荷重。
支座、水平荷重、桥轴方向（温度变化）
0.1×Rd＋l
上升力（地震时）0.21×Rd
墙块（制动器）
桥轴方向0.2×Rd×1.3
桥轴垂角方向0.2×Rd
上部工程反力一鉴表表-2-1
桥基
反力
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
死荷重反力Rd（t）
759
2073
1660
2074
266
714
23333
2187
1620
2137
23333
674
活荷重反力Rd（t）
274
682
594
682
274
266
736
705
520
705
736
266
共计（t）
1033
2755
2254
2755
1040
980
3099
2892
2149
2892
3099
940
支座、制动器设计荷重表-2-2
桥基
荷重
P1.5.11
（可动）
P3.5
（固定）
P.2.4.4.7.9.11
（可动）
Rd（t）
766
1660
2334
Rd+Re（t）
1040
2254
3070
温度变化水平力（t）
104
225.4
3070
上升力（t）
76.6
76.6
233.4
地震时水
平力
桥轴方向
99
（P3）216（p8）211
（p2.4）（6.7.8.9.10
270303
直角方向
76
166162
207233
3.施工概要
3－1大梁制作场地
大梁制作场，有模板设备的大梁制作台，在进行钢筋的装配，内模板的装配，钢索的安装等准备场及一次进行的道路断面，所以制作场的前方必需有延长约90米的大梁制作设备。
又关于制作场地的基础，要利用已有的刚性构架高架桥的柱子作为构造物。
3－1－
（1）大梁制作台（模板设备）
大梁制作台有能制作标准块段长14.4的大梁的模板设备。
模板作成固定式的，侧模和底模可以分离，能够各自操作脱模的结构。
关于内模板、用模梁和钢索内部固定等关系组成的巴拉斯式构造。
腹板下面底模板宽0.7米的部分，因为节段梁顶推时成为滑动面。
所以称为滑移座，同桥轴平行并排敷设H－488×300×11×15，在其上敷设钢板所有支点处，使用底模的脱模操作。
侧模板的装卸，采用滑移台的H形钢，同侧模板固定，以转动断开作为装卸。
底模板同滑动座分离，通过千斤顶的操作能够使其上下。
脱型时的节段梁，采用左右滑动架座使成为支承状态，通过顶推操作，使其滑从动架座上滑走，4跨及6跨连续梁，由于梁高不同，所以加上二级构造、通过拉技段滑上移座，使其可以变换梁的高度。
滑板的摩擦系数为10%。
关于板模的定位，模板设备因为是在缓和曲线中，在R＝3500米的单曲线的延长线上考虑采用曲线偏移量等定位。
模板按曲线构造制作。
3－1－
（2）准备制造厂
准备制作厂是在大梁制作台的后方，是为了进行钢筋装配化，内模板部材的安装、物资储存或预应力钢索安装等作业的设备。
准备制作场是为了同制作台在相同的高处的设备，为了把物资吊下及吊上的起重设备，把大梁制作厂同准备制作场的物资连接，准备自行式单轨车设备，运输内模板材料。
准备制作场同制作厂一样在高架桥柱之间设置0.5米的铁制调节楔，作为能下降的构造。
3－1－（3）前方堆置场
关于国道17号线，都市计划道，旧国道17号线大梁架设横断面，同道路管理者协议的结果，[大梁架设要一次完成顶推架设]作为道路横断面，要求制作场有必要的长度。
道路横断的前方堆置场，是为了一次顶推的大梁，支持的新制作顶推而来的同已有大梁平整连接的设备。
3－2顶推设备
3－1－
（1）顶推的装置
顶推装置在P10桥墩的顶部安置2台穿心千斤顶，约14M的间隔在大梁上下底板的芯模里设置锚杆是用钢筋连续千斤顶锚杆组成的。
千斤顶是400T的行程为200mm。
顶推中的荷重，假定各滑移支承摩擦系数为0.05算出各装置设备的能力。
顶推架设时的荷重
（1）上部工程的静荷重
WG＝5,330M3×2.5T/M3＝13,300T
（2）其他及导梁Ｗ＝200T
合计＝13300＋200＝13500T
顶推架设时最大水平力
因为顶推架设的方向是8‰的下坡。
∴H＝13500t×（0.05－0.008）＝567T
牵引钢筋的根数
钢筋的牵引强度（拉力强度）Pa＝88.5t/根0.7Pa＝62tH＝567t
钢筋的根数n＝567+62＝9.2根故用10根。
<注>顶推时跨径的分配，为方便于计算，设计时大跨径的分配根据上图的式样假定跨径的分配。
因此顶推时的梁长，作设计时要考虑全跨径的长度。
若把钢筋张拉端的插入力设为0.75P.A，考虑在各断面上的摩擦，每根钢筋：
P＝0.7σPa·Aη
＝0.7×110/mm2×789.3mm2×0.938×103
＝57.0t/根
3－3滑移支承（图12）
滑移支承的主体，是高强度的RC构造，在支承的上面粘上不锈钢（厚1.5毫米）作为滑动面。
又在桥轴垂直方向，对于水平力的关系要安装阻止振动的配件。
关于滑动支承的安置以1毫米的高度作为容许误差。
因为4跨同6跨的连续梁梁高不同。
所以从P5桥墩的终点方向及临时支柱里在四个基座上各自安上滑动支承是必要的。
滑动支承与大梁之间插入滑动板，滑动板是粘结压合补强过的钢板及硬质橡胶互相重叠合并在一起的聚四氟乙烯反的大小是600毫米×600毫米×15毫米。
滑板的尺寸是根据支承强度而定。
滑板的容许压强度约为120公斤/厘米2。
滑板的插入方法，大梁顶推架设中，在桥墩及临时支承柱上的各滑移支承
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