济南黄河公铁两用桥顶推滑移系统
2017-12-28 09:56:27

 石济客专济南黄河公铁两用桥

        结构形式
        (128+3×180+128)m刚性悬索加劲弦连续钢桁梁
        钢桁梁
        三片主桁,桁中心距为14.65m,桁高15m,桁式为有竖杆三角形桁式
        加劲弦
        按圆曲线布置,支点高24米,吊杆采用120mm的钢拉杆
        结构形式:三主桁刚性悬索加劲连续钢桁梁
        施工方法:钢桁梁带加劲弦顶推
        技术难点:
        顶推重量3.7万吨,创钢桥顶推之最
        顶推距离800米
        单支点承载滑移重量3700吨
        钢桁梁带加劲弦顶推施工设置拼装支架、墩旁托架等辅助支撑体系,支撑体系上方设置顶推滑移装置,采用机电液集成控制技术,实现多点多桁同步顶推。
        二.顶推滑移系统研究及应用
        顶推滑移系统主要由滑块体系及滑道组成。
        滑块体系主要由铸钢滑块、滑板、抄垫块、抄垫钢板和橡胶垫组成。
        滑块及竖向顶支承长度均为1.5m,钢桁梁节点横隔板间距同样为1.5m。为保证力的有效传递,滑块及竖向顶支承中心受力点设计均位于横隔板下方,两者间的净距仅为100mm,而滑块后锚需要至少350mm的安全空间。
        铸钢滑块设计
        为解决竖向顶布置难题,锚盘创新设计成内嵌式,锚盘嵌入滑块内部,不占用横向空间。
        创新设计强制限位装置:在滑块连接结构中设置滚轮,实现强制限位,达到主动纠偏的目的。
        模数化抄垫块设计
        抄垫块采用实心铸钢件,一是造成材料浪费、成本高,二是抄垫重、可操作性差。 为方便于现场施工,抄垫块采用模数化中空设计,截面尺寸可以适应抄垫块的纵横向布设,增加支撑体系的稳定性。
        主要特点
        采用中空设计,减小垫块重量,便于施工
        采用整体铸造,进行精加工处理,确保尺寸精准
        垫块模数适用于顶推抄垫及起落梁施工抄垫
        采用可焊接铸钢,应用于施工更灵活、便捷
        滑板选型
        常用的滑板有MGB板、MGE板、聚四氟乙烯板,通过三种材料特性对比,聚四氟乙烯板压缩强度较低,耐磨性较差,MG系列板具有强度高,耐磨性好,硬度高,易固定。
        滑板设计
        MGB滑板内部开设网状油槽,通过注油孔与滑块油路连接,滑板与滑块之间采用沉头螺钉固定,滑板四周设置挡板防止脱落。
        橡胶垫块设计
        在顶推过程中,当一片桁高出其余两片桁时,该片桁的支反力就会增大,对钢桁梁以及滑道梁受力造成不利影响,甚至影响顶推施工安全。通过设置橡胶垫,减小三桁高差对支反力的影响,实现钢桁梁与滑块的均匀受力。由于橡胶材料的强度较低,在橡胶内部增加加劲钢板提高其物理性能。
        滑道板选型
        常规不锈钢单板滑道,存在翘曲、开裂、结合不密贴等缺陷,创新采用热轧不锈钢复合板作为顶推滑道。不锈钢复合板基层为8mmQ235B碳素钢,面层为镜面抛光处理的2mm304不锈钢。复合钢板兼具了碳钢的高强度、良好的焊接性和不锈钢耐摩擦、耐腐蚀优点,使滑道性能更加优良。
        新型滑道优点
        1.复合钢板表层与传统不锈钢滑道一致,具有耐摩擦、耐腐蚀、耐热等性能;
        2.复合钢板基层具有较高的强度及刚度,与滑道梁结合紧密、不易翘曲;
        3.更加易于焊接,保障滑道板与滑道梁间的焊接连接质量,不易开裂。
        润滑油脂选型
        对脂-油混合润滑、纯油润滑、纯脂润滑及脂-水混合润滑进行摩擦系数实验,脂-油混合和纯油摩擦系数较小。由于纯油流动性太强,施工过程中操作困难,脂-油混合润滑方式能在限制流动性的同时,继续保持油的浸润性和脂的抗压性,因此选用4#钙基脂-HM46#抗磨液压油混合润滑。
        主要特点
        摩擦系数低于纯脂和脂-水混合
        经实验摩擦系数为0.0446~0.0661
        中高荷载下摩擦系数变化趋于平稳
        能有效的限制流动性,且保持油的浸润性和脂的抗压性
        主动润滑设计
        润滑方式创新采用了被动润滑和主动润滑相结合,直接在滑道上涂抹润滑剂形成被动润滑;利用高压油泵将油脂通过注油通道输送至MGB滑板内部油槽内,实现顶推滑移过程中实时主动润滑。
        润滑实施效果
        通过顶推滑移系统的有效应用,对4次钢梁顶推最大悬臂工况的顶推力和摩擦系数进行汇总。
        4次最大悬臂工况下,采用本滑移系统,静摩擦系数平均为0.068,动摩擦系数平均为0.0553,动静摩擦系数差异为19%,确保危险工况下顶推滑移平稳进行,降低了安全风险。
        其他典型工况,摩擦系数统计分析
        随着载荷的增加,MGB板与复合不锈钢板组成的摩擦副的静、动摩擦系数均下降并趋于平稳。其中静摩擦系数在0.053~0.071之间,动摩擦系数在0.049~0.064之间
        实测的动摩擦系数与试验测得的4#钙基脂-HM46#抗磨液压油混合润滑剂摩擦系数值(0.0446~0.0661)基本相符,验证了滑移系统具有较小的摩擦系数,施工效果良好。
        石济客专济南黄河公铁两用桥钢桁梁主体工程于2016年1月25日顶推就位,比业主要求的节点工期提前40天,实现了既定的安全、质量、环保目标,取得了良好的实施效果。
        本工程施工应用钢桁梁带加劲弦多点多桁同步顶推施工关键技术,累积节约成本3430.3万元,工程的顺利完工,获得业界一致好评。中央电视台、安徽电视台、山东电视台及多家网络媒体,多次报导,取得良好的社会效益。
        “桥梁顶推滑移系统创新设计”在首届中国中铁青年创新创意大赛中,从313个参赛作品中能够脱颖而出,获得“十佳称号”。
        已授权专利4项(1项发明),另有3项发明处于实审阶段
        三.总结与展望
        创新设计了顶推滑移支撑体系,抄垫模数化设计实现了抄垫块的纵横布置,减少抄垫块的数量及整体重量,提高支承体系的稳定性。
        创搬计了锚盘内嵌滑块,使后锚不占用横向空间,有效减小竖向顶与滑块间距,改善了节点局部受力状况,强制限位装置有效控制了顶推过程中的横向偏位,降低了顶推滑移施工安全风险。
        创新采用了热轧不锈钢复合板+MGB板的新型滑移摩擦副,通过摩擦试验,研究滑板及润滑油脂选型对摩擦系数的影响,合理避免常规摩擦副在较大支点反力下容易出现的翘曲、撕裂等质量缺陷。
        创新设计了主动润滑和被动润滑相结合的润滑方式,提高摩擦副润滑效果,降低摩擦力,确保顶推滑移的平稳性和安全性,为同类型大吨位桥梁施工及类似的顶推滑移体系设计提供借鉴。
        在跨江跨河跨路桥梁施工中,不影响营运的顶推施工技术具有绝对优势!
        铁路行业——
      大跨度钢桥更适合高铁跨越大江大河需要
        公路行业——
      国家层面提出“优先选用钢结构桥梁”
        市政行业——
      市政道路、轨道交通也有过江需求
        水利行业——
      黄金水道兼顾桥梁和航运需求
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