顶推滑道与滑板的研究
曾 浩 陈湘林
摘 要:
滑道与滑板是桥梁顶推施工中减小梁滑动摩阻力的关键技术问题。本文提出滑道与滑板存在的问题,分析滑道和滑板的受力、构造及作用,提出滑道、滑板修改的新方案。 关键词:
顶推施工
在顶推法施工桥梁中,只需很小的水平顶推力,能将笨重的预应力混凝土箱梁移动,这里顶推滑道和滑板起了重要作用,所以合理地设置滑道、滑板是减小箱梁滑动摩阻力的关键技术问题。
.1、顶推滑道一般构造和技术要求:
1.1顶推滑道是为了满足顶推过程需要而设置的临时装置,但须结合桥墩上永久支座设计情况,在支座垫石基础上设置。一般构造由滑道调整垫块,滑道板和滑板组合而成。见图1。滑道调整垫块与滑道板合计高度与永久支座高度相等,这样便于顶推到位后落梁时支座安装方便。
滑道调整垫块采用钢板焊成长方体盒子,并布钢筋网,浇高标号混凝土;滑道板由钢板刨进、出口斜坡作主体,上铺不锈钢板;
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滑道 滑板
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滑板由聚四氟乙烯与橡胶组合而成。
顶推滑道技术上要求:
(1)所有滑道顶面标高严格控制,不得出现差错。
(2)滑道平面面积须满足受力要求,滑板的承压应力应控制在容许范围内。
(3)整个滑道固定要牢固,不能在顶推时滑动。 (4)滑道横向位置要正确,对应箱梁承托位置; (5)滑道板表面要光滑,须采取润滑措施。 顶推方向 箱梁底板滑道调整垫块滑道板支座垫石 箱梁底板滑道调整垫块滑道板支座垫石滑板图1 滑道一般构造示意图 1.2、在支座上设置滑道顶推: 箱梁顶推到位以后,要将梁顶起来,拆除临时滑道,安装永久支座,然后再将箱梁落在永久支座,即完成落梁工作。由于箱梁顶推到位以后操作受到空间限制,支座安装是比较困难的,所以就提
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出了先安装永久支座,并在支座上设置临时滑道顶推方案。这种方案在1990年前后在几座特大桥顶推采用过,实践证明,弊多利少。
(1)影响滑道正常工作。因为滑道与支座不在同一平面位置,支座顺桥两头都要补充一定长度,才能满足滑道长度尺寸要求,这样造成滑道纵向长度方向,垂直变形不均匀,影响滑道正常工作,增大顶推摩阻力。
(2)横桥方向,滑道压在永久支座的外边,使支座偏心受压,支座损坏严重。为了满足顶推时水平力,支座需将上、下部分,悬空部分,预先在生产厂家作特殊处理后,增加支座造价的15%左右。
(3)落梁时,高度大,工作难度并不小。一般都在支座上安滑道板和滑板,落梁总高度63mm,需分几次才能逐步落下来,落梁千斤顶要得多,技术要求高,完全靠人工操作难度大。
顶推法施工中,真正最难的工序还是顶推,这是主要的。落梁是次要的,所以,权衡利弊,随着顶推箱梁重量越来越大,在支座上设滑道顶推基本都不采用了。
2、滑道、滑板存在的问题:
实践证明目前采用的滑道构造方案基本上是合理的,主要是滑板在使用过程中损坏现象相当严重。
2.1 顶推中采用的滑板大多数为小跨径简支梁桥中采用的“聚四氟乙稀橡胶滑板支座”,仅仅是尺寸不同而已,内部构造完全相同。但是顶推滑板与简支梁的滑板支座受力状况是大不相同的。见以下比较表:
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顶推滑板与滑板支座比较表
分 类 小跨径简支梁滑板支座 顶推施工中滑板 工作时间 永久性,是桥梁永久结构 临时性,施工中一种手段 设计规范要求控制在承压应力 5Mpa以内 受桥墩盖梁,箱梁承托尺寸限制,承压应力都超过容许值 平面尺寸 长度与宽度尺寸相差不大 长度与宽度尺寸相差比较大 主要是承受压应力,在温除了承受压应力,顶推时,随工作状况 差引起的滑移速度相当着箱梁滑移量大,滑移速度快,与滑移量 慢,滑移相当小,冲其量纵向剪切变形大,摩擦引起温50mm。 度高。 一次性安装,不存在周转 每段梁顶推周转15~20次,顶周转情况 推总周转在200~300次 一般不会损坏 损坏情况 损坏相当严重 从上比较表可以看出,顶推滑板虽是临时性工具,但承压应力、滑移量大,使用质量上要求比滑板支座要高得多。这一点须引起顶推工艺设计人员和滑板供应厂家的重视。
2.2、滑板损坏情况:
滑板损坏常见有以下几种情况:
(1)四氟面破碎。由于四氟面太薄,当只有2mm厚时,四氟面四个角或中间局部破碎;当与橡胶过渡层粘结力不够时,加上滑道板上不光滑,有杂质侵入,四氟面与橡胶主体脱落分离。
(2)主体橡胶层内在钢板处分离,这是由于承压应力太大,纵向滑动剪切大造成的。
(3)整块滑板变形,由于滑道板进口坡度转折角度太大,横向
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不平整,或者箱梁底板不平整,滑板平面顺桥方向尺寸偏长,滑板长度与宽度尺寸相差大导致整块滑板变形。
以上任一种的损坏,都将造成顶推滑板无法继续工作使用。滑板的损坏,都将造成滑动摩阻力增大,使顶推进展不顺利;造成箱梁底板局部应力增大,有可能导致箱梁底板承托位置开裂;造成顶推施工费用明显增加,一块□400×200×20mm四氟面厚3mm,顶推滑板单价约260元,一孔桥仅顶推滑板所需费用约2.万元左右。
3、顶推滑道和滑板的修改方案
3.1、滑道的修改方案:
滑板的损坏与滑道的关系很大,将整个滑道构造修改成以下方案:见图2
顶推方向 箱梁底板滑道调整垫块橡胶垫层支座垫石滑板滑道板图2 滑道修改方案示意图 修改方案主要特点:将滑板厚度减薄,在滑道板与调平垫板之
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间增设一层不动的橡胶层,作为滑道的缓冲变形层,调节箱梁底板不平以及滑道顶标高的控制误差。
3.2、滑板内部构造及其作用: 滑板从上至下各构造的作用:
四氟面与不锈钢板滑道表面接触,是减小顶推时滑动摩阻力。 橡胶层作为垂直高度受压力的缓冲变形层,调节箱梁与滑道标高的误差,既满足受压强度的要求,又有一定的变形,并要传递梁底接触面的摩阻力,使其与箱梁一起向前滑动。
橡胶层内的加劲钢板是保证其滑道的整体性,起骨架作用。 3.3滑板修改方案:
(1)滑板尺寸的调整:横板方向的长度控制在500mm以内,如果超过500mm以上,应考虑横向分成两块;顺桥方向长度应在160mm~200mm以内;建议160mm为宜,这样保证滑板进在出口不会变形;厚度在16mm。
(2)滑板的四氟面:厚度不得小于3mm,设置储油孔,但储油孔面积,深度均应考虑不能减小承压有效面积。
(3)滑板厚度16mm,减小滑动时剪切角。内加劲钢板是1块还是2块由生产厂家确定。既要保证整块滑板的刚度,又要考虑保证滑板的高度方向弹性变形量,来调整滑板受力均匀。
钢板厚度宜2.5mm,横桥方向增设齿形槽并打毛,加强剥离力。
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或者钢板上打孔。
(4)四氟面粘结强度,在钢板上设置0.8mm的中间过渡层,即0.8mm薄层橡胶,粘结剂用美国lood公司生产的Chem loek材料,必须保证粘结强度。
4、小结:
在施工过程中,只要能够严格控制滑道顶面的标高误差;保证滑道表面的光洁度和清洁;在顶推过程控制顶推速度和温度,加强滑板润滑措施;合理地周转滑板,相信顶推滑道、滑板工作状况将大大改善,能使顶推顺利进行。
随着经济的发展,对桥梁的美观,行车平稳舒适的要求越来越高,顶推法施工,在我国将要建造的中等跨径连续桥梁中仍占有相当的比例。要充分发挥其特点,优化施工工艺,其中包括滑道的优化,降低工程成本,顶推法施工仍有着广阔的应用前景。
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