[00119136]基于顶升工艺的装配式钢-混凝土组合箱梁桥设计、施工关键技术研究

一、课题来源与背景 在钢-混组合连续梁桥中,尤其是装配式钢-混组合连续梁桥在国内尚处于发展中阶段,随着我国建筑工业化水平的提高,预制混凝土板组合结构体系更加得到重视,开展装配式组合梁桥的研究是非常必要的, 近些年以来,我国对钢-混凝土组合结构梁桥的设计计算方法、基础理论及相关试验研究已进行了很多工作,并已形成了相应的设计及施工规范。但对钢-混组合连续梁施工过程中的力学性能、装配式施工、BIM软件信息化控制及相关施工工艺精细化等诸多施工和技术细节研究相对较少,因此,有必要开展较为系统的研究,实现经济效益的最大化。 研究依托临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项目合同造价5.36亿元,上部结构全部采用钢-混组合连续梁,钢材用量1.37万吨,是目前国内整体规模最大的多箱室钢-混凝土组合连续梁桥。工程四座桥共有21联,工程量大,为解决钢-混凝土组合连续梁桥墩顶负弯矩区拉应力问题,将皮尔格法和预顶升支座法两种先进的施工方法应于用于大规模钢-混凝土组合连续梁桥在国内外不多,施工过程中要经历多次体系转换,结构受力复杂,不利影响因素多。 二、技术原理及性能指标 （1）技术原理： ① 通过对钢-混组合桥梁设计计算理论的研究,实现对桥梁的截面选型、承载能力、预应力、剪力钉验算,并对负弯矩区抗裂性能进行评判,可为国内外同类桥梁工程提供技术参考和指导。 ② 通过对桥梁施工过程的模拟计算,掌握温度效应、混凝土收缩徐变、顶升回降过程等因素对钢-混组合梁桥受力性能的影响规律,考察提高其抗裂性措施的有效性。 ③ 通过BIM软件的研发应用,基于BIM桥梁核心模型的建立,提高了桥梁工程施工过程中的物料管理水平。 ④通过对钢箱梁分节段、预制桥面板制造关键技术进行研究,通过模块化、工厂化生产,加快钢箱梁生产速度及提高验收一次性通过率,达到提高桥面板的外观及质量,从而提高了整个桥梁工程制造及安装质量,缩短施工周期,减少施工现场湿作业,降低工程造价目的。 ⑤ 对预顶升支座法诸多施工和技术细节在实践中进行深入研究,总结、优化施工关键技术,顺利实现预顶升支座法体系转换。 ⑥ 通过对施工监控等方案的优化以及总结,为今后该类桥梁施工控制提供借鉴。 （2）性能指标： 本工程钢箱梁、桥面板大规模采用模块化、工厂化制造,现场装配式施工,结合皮尔格法和预顶升支座法,有效的降低钢混组合梁墩顶负弯矩区的拉应力,达到缩短工期,降低工程造价的目的,取得了突出的社会效益和经济效益,对诸多施工和技术细节在实践中进行深入研究,填补了国内外相关研究的空白,总结了成套设计、施工关键技术,形成系统、完善的施工工法、论文、专利及研究报告成果,为装配式钢-混组合箱梁桥的设计及施工提供有效的参考和依据,具有很强的应用性、操作性及创新性。 三、技术的创造性与先进性 （1）运用皮尔格法和预顶升法的有机结合,实现了对装配式钢-混组合连续梁负弯矩区拉应力的有效调控,优化了结构抗裂性能; （2）基于BIM技术建立参数化模型,实现了对装配式钢-混组合连续箱梁模块化、工厂化制造、运输、安装的全过程信息化管理; （3）采用可调拼装支架高空对位,形成了多联跨、上下交叉复杂情况下梁段吊装就位控制技术; （4）研发了一种用于机具、构件吊运的特制带转轴吊点装置,解决了在钢箱梁底与墩柱顶空间狭小带来的施工难题; 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性 钢箱梁、桥面板大规模采用模块化、工厂化制造,现场装配式施工,结合皮尔格法和预顶升支座法,有效的降低钢混组合梁墩顶负弯矩区的拉应力,该技术先进可靠,无需使用预应力钢束、无需张拉压浆,提高了施工质量及安装速度,减少了与施工现场的交叉作业及湿作业,提高施工安全性、节能环保、工业化程度高,缩短了施工周期,达到降低工程造价目的,取得了突出的社会效益和经济效益,为装配式钢-混组合箱梁桥的设计及施工提供有效的参考和依据。推广应用于对工期要求高,兼顾经济性能的同时满足交通、景观等方面需求,负弯矩区不配预应力筋,但该区又需要预先施加压应力以改善受力性能的钢-混组合连续梁桥。 五、应用情况及存在的问题 成果已在临汾市滨河西路高架桥、规划九路（彩虹桥）高架桥、景观大道A匝道桥及景观大道B匝道桥等项目成功应用; 存在的问题：本工程边板预制桥面板架设安装前,需要另行搭设支撑架,在以后钢箱梁设计中该问题一并考虑,不在单独搭设支撑架。