1、采用頂推施工法在彎道及豎曲線上架設預應力鋼筋混凝土箱梁橋（日） 1.緒言 佐波川橋鄰近山口縣德地立交樞紐。全橋長206.35m。其中河中部分的長度為150.35m，由4跨預應力混凝土連續箱梁組成。旱地部分的長度為56m，由3跨鋼筋鋼筋混凝土空心板梁組成。 本文只論述關于該橋河中部分的預應力鋼筋混凝土連續梁橋。 1)由于本僑上游佐波用水庫的放水，河床支撐不可使用。 2)減少施工工序 等的條件來判斷，決定采用施工和安全上優良的、施工時能夠確保梁下空間的頂推施工方法。 另外，本橋在平面的布置上，有R580m的圓弧同A300的輻射螺旋線，縱斷面上有從-3%到+4%的縱坡，橫斷面坡度為變化于5%到2%的

2、單向坡度。這些線形要素，特別增加了頂推施工法的難度。 在這里將佐波川橋中，用頂推施工法施工的預應力橋的設計施工計劃做一報道。 2.頂推施工法 本橋實施的頂推方式，叫做TL施工法，是西德的萊昂哈特事務所研制的方式，在橋臺的后方準備澆筑混凝土的模板設備，所以每1020m一節，一邊澆筑橋體混凝土，一邊連接梁體，依靠在一個地方設置的頂推裝置，順次頂推，使連續梁在設置在橋墩的滑動支承上滑行。 本施工法的特點有：臨時設備少可以解決；能夠縮短工期不受氣候的影響，全天開展作業；作業場所在一定范圍里集中，而且由于同一作業反復操作，施工管理是容易的；在架設時能夠完全確保梁下空間。 3.工程概要 關于日本道路公團在

3、縱貫中國的汽車道的山口縣德地鎮地區內架設的佐波川橋的工程概要，說明如下： 下部構造采用天然基礎方式。墩臺身構造，A1橋臺是扶壁型，其他橋墩是倒T形，墩高是1013m。 工程名稱：中國汽車道路佐波川橋（預應力混凝土上部構造）工程。 路 線 名：中國縱貫汽車道路 橋 長：150.35m 梁 長：150.15m 跨 徑：37.1m237.5m37.0m 有效寬度：m（上下線分開方式） 結構型式：預應力4孔連續箱梁橋 架設方法：T.L（萊昂哈特）方式頂推施工法 施 工 者：預應力混凝土公司 4.設計概要 1)設計條件 本橋的設計是根據日本道路協會（道路橋規范III混凝土橋編）及日本道路公團（設計要領）

4、設計的。并且考慮支點的不均勻下沉10mm。動荷載按拖掛荷重（TT43）考慮。在驗算橋面板時，是按照活荷重的彎曲力矩增加二成。表1所示為主要材料的強度及容許強度： 關于表1中架設時的容許彎曲拉力強度 15kg/cm2,因考慮頂推中的沖擊，滑動支承的不均勻下沉等，對于道路橋規范標準的值，確定要有10kg/cm2的富余。 2)主梁斷面的決定 21 梁高用頂推法架設連續梁時的梁高，為了對待在架設中發生的正負交替的彎曲力矩，一般比采用就地澆筑施工方法的連續梁的梁高（跨徑1/201/22）要高，通常為跨徑的1/161/18左右。本橋的梁高，標準斷面的梁高是2.2m，最大計算跨徑37.5m的1/17。另外各

5、斷面的實際梁高有橋面線形和梁下面頂推用的圓弧滑動面之差。表1 材料強度設計標準強度400kg/cm2插入標準強度325kg/cm2混凝土容許彎曲壓應力設計荷重時140kg/cm2架設時180kg/cm2容許彎曲拉應力架設時-15kg/cm2靜荷重作用時0kg/cm2設計荷重作用時-15kg/cm2最大剪應力強度容許剪應力強度最終荷重作用時53kg/cm2設計荷重作用時5.5kg/cm2容許主拉應力設計荷重時-10kg/cm2考慮扭矩-13kg/cm2預應力鋼筋預應力鋼材的種類SEEEF16032A種2號拉力強度165kg/mm2105kg/mm2屈服點應力140kg/mm280kg/mm2容許

6、拉力設計荷重時9960插入時12672插入后115.568 22 面板厚 頂板厚度要根據面板發生的彎矩而定，但因用頂推施工法時，頂板上要配置架設用的預應力鋼材，所以確定厚度時，要考慮架設用的預應力鋼材固定部分與邊緣的距離及與面板橫向固緊的預應力鋼材的交差等情況。關于底板因為也要進行同樣的考慮。本橋頂板厚度為28cm，底板厚度為25cm。 23 腹板厚 腹板厚度的決定要能滿足箱梁的剛度，對于剪力要使具有足夠的抗剪力。但在頂推時，考慮架設中的剪力是必要的。另外，如本橋這樣，采用內部方式，在腹板內配置連續用的預應力鋼材，檢算連續用預應力鋼材、垂直預應力鋼筋和普通鋼筋的配置是必要的。本格腹板的厚度在跨

7、中為40cm，在支點處為55cm。 其他方面，主梁斷面中底板的緊接腹板部分，因在頂推架設時作為滑動面來利用。所以要作成水平，不要使其在滑動支承上產生橫方向的分力。 3)頂推施工法對線形要素的處理 頂推施工法架設大梁的軌跡以直線或圓曲線為原則。底板頂推用的滑動面必須是將球斜著切斷的截面，也就是說必須是斜的圓板的一部分。圖3所示系本橋的線形要素。如圖所示，本橋線形在平面上是由R580m的圓曲線同A300的螺旋曲線組成。縱斷面線形是從-3%到4%的豎曲線。其他橋面橫向坡度有由5%到2%的單向坡度的變化。現把本橋在頂推施工法中處理線形的方法述之于下： 31 平面線形 對于由圓曲線R580m變到螺旋曲線

8、A300m的平面線菜，要選擇與平曲線形位移量最小的近似圓。在道路中心線處用R750m的圓曲線，使各腹板的平面線形與道路中心線成為同心圓。橋面線形同近似圓弧的位移量約有30cm，以變化左右懸臂板的懸出量處理。 32 縱斷面坡度 在本橋區間，縱斷面坡度插入了由-3%變化到4%的豎曲線（R5400m）A1同P4墩頂的計劃高度約差50cm。對于這種縱斷面線形，為了用頂推法施工，以使梁高的增量最小和避免混凝土體積增加為目的，確定了底板的頂推滑動面。 具體如圖5所示，把與P1橋墩腹梁下緣高程相等的A0點設在A1橋臺后面。然后用由平面線形所確定的近似圓弧R繪成圓板，以A0P4直線為軸進行旋轉，決定與橋面線形

9、最近似的縱斷線形。在本橋的場合，A1P4的中點之下高差量約80cm，回轉角度8°。3-3 橫斷面坡度橫斷坡度系變化于5%到2%的單向坡度。因為頂推施工法利用大梁下面作為滑動面，所以組成同心圓是必要的。如以同一圓板的兩個不同半徑的圓孔的一部分作為左右梁下面頂推用的滑動面，則圓板的傾斜方向同橋面的傾斜方向相反，左右腹板的高底差，形成很大的不穩定的箱形斷面（圖6a）。本橋為使腹板高度盡可能相等，將底板的橫斷坡度做成與橋面平均橫坡相等的3.5%，使底板形成同一圓錐面的一部分（圖6b）。 34節段座標在大梁制作場上的復設將橋面線形和按頂推施工法架設算出的橋梁各點的三次元座標，變換座標，復設在制

10、作場上。 4.施工節段長度 主梁施工節段的長度，依施工縫的位置，模板周轉次數，工期，一個節段混凝土的澆筑量，大梁制作場的空間等而定。另外，施工縫的位置，以避開設計荷重作用時發生最大斷面力的支點及跨徑的中央為好。由于這樣的理由，本橋以16.6m為一個節段的長度，共分9個節段。 5.導梁 導梁是為在架設中發生的斷面力減少，另外，在初期頂推狀態下使主梁不轉倒的目的和要求，安裝在主梁的端部。一般導梁的長度，為頂推跨徑的60-70%，剛度約為主梁的1/10為好。本橋考慮了這些條件，導梁長度用26m，剛度與主梁比較，安裝部位為1/5，標準部位為1/4。并且用32的預應力鋼筋與主梁固緊。 6.臨時支柱 用推

11、頂法架設連續梁時，為了各種的目的而利用臨時支柱。本橋A橋臺與制作場之間，有2個處所，在P3橋墩與PR橋墩之間有一個處所設置著A1橋臺與制作場之間的臨時支柱是為了頂推施工中的大梁不發生過大的應力；節段制作基礎之傍，不要發生過大的撓曲及偏角，施工縫不要使不連續。頂推時進行橫方向的調節等以上的目的而設置的。其他P3及P4橋墩間的臨時支柱，是為了導梁酸達P4墩時解體導梁而設置的（參照圖7）。 7.架設時應力的研究產生于架設中的斷面力隨著頂推架設中的結構系的變化而順次變化。累計各頂推階段的斷面力，得到各斷面的最大及最小斷面力。關于彎矩，圖8及圖9所示的系在頂推架設中的最大和最小力矩。對于這種斷面力配里架

12、設用預應力鋼筋(32)，引入預加應力。架設用預應力鋼筋基本上是連續兩根進行張拉和連結，因此，從主梁制作場，推頂一個節段后，半數張拉時要進行應力強度的檢驗。圖10所示是第一節段架設用預應力鋼筋的配置。圖8表2所示是各節段配置預應力鋼材的根數。表2 架設用予應力鋼材使用根數表 節段分割 32(SBPR 80/105)987654321 A1 P1 P2 P3 P4頂板283044363836444646底板262624202420242626合計545668566256687272圖9圖10 8.設計荷重時的研討 設計荷重時的斷面力是在以下條件下分析，算出的：為了考慮曲線對梁的影響，把箱梁斷面作成

13、為一條折線的平面格形結構式樣；另外，為了對于寬度方向荷重量的處理，在各徑間10等分點處設置剛度假定為的橫梁。圖11所示為設計荷重時的最大及最小的彎矩。 預加應力，對于在架設時所發生的彎矩，可配置32的預應力鋼筋，所以在設計荷重作用時不足的預應力，作為偏心預應力，配置預應力鋼絞線F160線。 5.施工概要 本橋的頂推施工法由于同時插入平曲線及凹形豎曲線，具有很大的特長，可以叫做立體頂推施工法。單車線主梁由以16.6m作為基本節段的9個節段組成。在A1橋臺的后方，設置主梁制作場，在每一個節段制成后，向P4方向順序進行頂推架設。頂推施工時，懸臂板不要交叉，施工順序，從A1線進行。第9節段頂推完成之后

14、，移動所有的機械和材料，進行B線施工。第9節段最后頂推時，因P4墩側RC空心板橋是先架設，須建鋼制臨時支柱，一面拆除導梁一面頂推（圖7）。 2)主梁制作場 主梁制作場，在橋臺的后方，要確保在延長80m寬25m的2000m2的用地面積。在制作場內設制主梁制作臺，門吊，主鋼索用的卷筒臺，鋼筋加工場，模板加工場，器材堆置場，倉庫等。在制作臺上，設置防雨棚設備，使雨天能夠操作，使能提高工程管理及質量管理。 3)模板 模板必須正確地設置在橋臺后方的頂推位置上，模板的長度要滿足最大節段長度19.5m，要能適應平曲線R5400m，橫斷坡度5%2%。成為底模的一部分的滑動架臺，先進行滾筒的加工，以使雙H梁與平

15、面曲線一致。側模在滑動座上采用銷子固定，為能用花蘭螺絲進行開關的構造。脫模時，為能在垂直方向、水平方向使銷子移動50mm的構造。底模作成3.5%的橫斷坡度，用配置間距為3.5m的油壓千斤頂支承。油壓系統與頂推千斤頂的油壓泵作為同一系統合并使用。內模為用兩根主梁（H-900×300）支承鋼制模板的構造。對于腹板厚度及高度的變化，以內裝橫方向的伸縮裝置，并且在面板及腹板部分使用一部分木制模板進行處治。內模板的移動采用運輸滾筒進行。 4.混凝土工作及養生混凝土配合比說明示于表3。混凝土用泵車按腹板底板頂板的秩序澆筑。每個節段的澆筑量為100110m3，澆筑時間用56個小時完成。橫梁基本上是

16、后澆筑，支承處的橫梁在架設完成之后澆筑，中間橫梁在澆筑下一節段混凝土時，同時澆筑。混凝土的養生，夏天用薄膜養生之后，用蓋席覆蓋混凝土表面，進行濕潤養生。冬天用罩布覆蓋梁的全體，配置噴熱器和養生線路進行養生。類別粗骨料最大尺寸（cn）塌落度(cm)空氣量(%)水灰配W/C(%)含沙率S/a(%)單位骨料用量S(kg)單位水泥用量C(kg)單位骨材量25mm5mm單位混和劑量(g)用水量(kg)適用P2-3258±13±141.23968140011311000165主梁B1-12510±14.5±.5155427573001112750165高欄 5)張拉

17、工作 預應力鋼材的張拉，要在混凝土的壓縮強度 325kg/cm2以上時進行。架設鋼筋配置在頂板和底板，每制作1個節段，配置的鋼筋張拉約半數進行連接。主鋼索在支座安設和支點橫梁混凝土澆筑之后，進行兩次拉伸。 6)頂推裝置 頂推裝置，由在橋臺A1處設置的頂推千斤頂，油泵，反力臺，在梁內插入的錨桿及向梁身傳遞推力的牽引鋼筋等構成。（如圖12） 7)滑動臺 滑動臺作為底模的一部分，對于主梁的平面線形及豎曲線具有重要的作用。另外，為了使頂推時順利的移動主梁，采用潤滑油脂作為減摩劑。圖13所示為滑動臺的構造。 8)滑動支承滑動支承是作為架設時間的臨時支承，順利的頂推主梁，而且修正頂推方向。頂推時把滑板（聚四氟乙烯板）插入滑動支承與梁之間。在滑動支承的側面，設置水平方向的導向，使能通過滑板及千斤頂進行水平方向的校正。在下面可使用砂箱千斤頂用于分解。滑動支承的設置，應按各橋墩上主梁在接線方向的縱斷坡度安裝。9.導梁 導梁對于平面曲線R750m，制作安裝用8m的折線。對于橫坡與梁同為3.5%，對于左右的主要構件，用水平桿件連結。后記：佐波川橋，現正在施工中，預計昭和55年8月完成。如本橋這樣復雜的線形，又以頂推方法施工，即使在日本，也沒有先例。但依靠頂推法的發展，期待進一步創造，取得更大的成功。相關工藝預應力曲線連續梁頂推施工與設計.doc用頂推法架設預應力混凝土梁.doc我國首次頂推法施工_狄家