CN101793010A - 大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法 - Google Patents

大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法 Download PDF

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黄耀文
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本发明公开了一种大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法。它是在桥轴线后场陆上搭设多跨钢拱梁拼装工具式平台,按照先梁后拱分节段分跨拼装成型。主副拱拼装完成后,安装主拱肋与钢梁之间的临时撑压杆及临时抗风索,拆除拱肋支架,同时安装步履平移式顶推装置,将整孔钢拱梁顶推出拼装平台;如此重复循环直至多孔钢拱梁全部拼装完成后,整体顶推到位。本方法受力明确,装置结构简单,功能齐全,操作方便,自动化程度高,很好的解决了新型组合拱桥局部受力薄弱及大悬臂顶推的要求,整个方法新颖,安全性高,施工成本较低。

Description

大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法
技术领域
[0001] 本发明属于桥梁施工技术,具体涉及一种钢拱桥梁的顶推施工方法。
背景技术
[0002] 顶推施工方法架设桥梁在国内外得到广泛的应用,特别是预应力连续梁桥的顶 推,但均采用拖拉牵引方式;近年来,随着桥梁材料及液压设备的发展,顶推法在钢梁桥及 斜拉桥的架设中得到应用和推广,但基本沿用拖拉牵引老方法,在法国米约大桥架设中采 用了契进式液压顶推设备,使顶推法得到了进一步发展。
[0003] 对于大吨位多跨组合拱桥,如3X210m钢混组合结构拱桥位于强涌潮河段,其河 漫滩宽广,航道浅且窄,大型船舶无法驶入等特殊自然条件特点。三孔连续梁_拱新型组合 体系拱桥为单幅双主梁格构式梁与预制板结合形式;拱肋系由主拱肋、副拱肋、主副拱肋之 间的横向连杆以及拱顶横撑等构件组成。主拱肋外倾12° ,立面矢高43. 784m ;副拱肋轴线 为空间扭曲线型,立面矢高33m。主拱采用矩形截面,宽2. 2m,高3. 2m ;副拱采用方形截面, 边长1. 5m,主副拱肋之间的横向连杆采用圆钢管,间距8. 5m。拱桥主梁为等截面钢_混凝 土结合梁结构。全高4. 5m,全宽37. 7m,为主纵梁(闭口边箱梁)、中横梁、端横梁、小纵梁组 成的双主梁梁格体系。钢主纵梁内部设系杆索。拱桥吊杆间距8.5m,吊杆上端锚固于主拱 肋,下端锚固于钢主纵梁,全桥共设置57对吊杆。拱桥钢结构材质为Q345qD、总重约13000 吨。新型组合结构拱桥,其设计型式新颖、结构美观、桥梁轻盈,其特殊的自然条件与拱桥 结构特点,对新型组合拱桥安装方法提出了较高的要求。采用常规的支架安装法、缆索吊装 法、大浮吊整跨吊装法、先梁后拱法(主梁有支架安装和顶推两种方案)无法满足要求或者 优越性差。
[0004] 常规拱桥顶推法是梁拱分开安装法,即先顶推安装梁,然后在梁上搭设支撑架安 装拱肋。由于新型组合拱桥拱肋外倾,失高大且受涌潮及通航的影响,采用先梁后拱法很难 实现。主要有以下难题:
[0005] 1、新型组合拱桥主梁为双主梁格构结构,材料省,结构刚度小,主梁顶推受力薄 弱,需要在跨中增加较多临时墩减小顶推跨度,但会影响航道通行;
[0006] 2、新型组合拱桥拱肋为外倾形式,在梁上搭设支架无法实现拱肋的安装;拱肋失
高达43m,需在河床上搭设落地支撑架,但不经济,且会影响航道通行;
[0007] 3、三跨新型组合拱桥跨越630m宽河段,大部分为浅水河漫滩,施工船舶无法进入
作业;
[0008] 4、受强涌潮影响大,高悬臂拱肋支架稳定性差,拱肋安装精度无法满足要求。 [0009] 但对于新型组合结构拱桥的顶推,拖拉法及契进式顶推法在结构和受力方面存在 以下难以解决的问题:
[0010] 1、拖拉法其滑动摩擦面在梁底,不能满足新型组合拱桥结构局部受力要求,而且 摩擦支撑面标高不能调节;
[0011] 2、拖拉法不能实现自平衡顶推,对高支撑墩产生较大水平破坏力;[0012] 3、契进式顶推法对于等截面箱型受力较好,但对于新型组合格构式梁其受力差, 且不能满足格构梁腹板局部受力要求;顶推过程中存在较大偏载;
发明内容
[0013] 本发明的目的在于提供一种大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,实现拱桥带 拱整体顶推,解决组合拱桥局部受力薄弱及大悬臂顶推的问题。
[0014] 本发明的技术方案为:大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,它是在桥轴线后 场陆上搭设多跨钢拱梁拼装平台,
[0015] 在拼装平台上进行第一孔跨主纵梁与第一孔跨主拱肋的拼装,在第一孔跨主拱肋
与第一孔跨主纵梁之间连接第一孔跨临时撑压杆及第一孔跨临时抗风索,
[0016] 在第一跨主纵梁前端连接前导梁,在拼装工具式平台旁的结构墩上安装有用于临
时支撑的墩旁支架,将步履平移式顶推装置安装在墩旁支架,利用步履平移式顶推装置将
第一孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台;
[0017] 再在拼装平台上拼装第二孔跨主纵梁与第二孔跨主拱肋,在第二孔跨主拱肋与第 二孔跨主纵梁之间连接第二孔跨临时撑压杆及第二孔跨临时抗风索,第二孔跨主纵梁与第 一孔跨主纵梁连接,
[0018] 再利用步履平移式顶推装置将第二孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台.
[0019] 重复循环直至多孔主纵梁、主拱肋整体顶推到位。 [0020] 所述步履平移式顶推装置还安装在临时支撑墩上。
[0021] 所述在主纵梁与主拱肋的拼装时或在主纵梁与主拱肋的拼装完成后,进行主拱肋 与副拱肋之间的拼装。
[0022] 所述主拱肋与主纵梁之间的临时抗风索左右交叉设置。
[0023] 所述主拱肋与主纵梁之间的临时撑压杆采用刚性杆,刚性杆两端分别与主拱肋与 主纵梁铰接连接。
[0024] 所述墩旁支架包括连接在承台两侧的两支撑架,两支撑架呈"V"型,两支撑架上端 之间连接有横向连接件,两支撑架上端面分别设有承重梁,承重梁上设有临时垫梁,支撑架 与结构墩之间连接有横向连接杆件。
[0025] 临时抗风索两端分别与主拱肋与主纵梁铰接连接,临时抗风索的一端连接有张拉 装置。
[0026] 它是在桥轴线后场陆上搭设多跨钢拱梁拼装工具式平台,按照先梁后拱分节段分 跨拼装成型。主副拱拼装完成后,安装主拱肋与钢梁之间的临时撑压杆及临时抗风索,拆 除拱肋支架,同时安装步履平移式顶推装置,将整孔钢拱梁顶推出拼装平台;如此重复循环 直至多孔钢拱梁全部拼装完成后,整体顶推到位。新型组合拱桥采用大悬臂拱梁整体顶推 的施工方法,即拱与结合梁钢梁先期组拼一体,配合临时杆件共同受力,进行整体顶推。主 桥各梁段顶推到位后,拆除临时杆件,分批张拉吊杆,进行桥面板施工。在进行顶推施工时, 210m跨间仅设置1座临时支撑墩。
[0027] 上述方法和装置受力明确,装置结构简单,功能齐全,操作方便,自动化程度高,很 好的解决了新型组合拱桥局部受力薄弱及大悬臂顶推的要求,整个方法新颖,安全性高,施
4工成本较低。
附图说明
[0028] 图1结构墩上的用于临时支撑的墩旁支架结构示意图I。 [0029] 图2结构墩上的用于临时支撑的墩旁支架结构示意图II。 [0030] 图3主拱肋与主纵梁之间连接的临时撑压杆布置示意图。 [0031] 图4A主拱肋与主纵梁之间连接临时抗风索布置示意图I。 [0032] 图4B主拱肋与主纵梁之间连接临时抗风索布置示意图II。 [0033] 图5临时抗风索结构示意图。 [0034] 图6A步履平移式顶推装置结构示意图I。 [0035] 图6B步履平移式顶推装置结构示意图II。 [0036] 图7〜图15组合拱桥带拱整体顶推方法示意图。 [0037] 图7〜图15中100-多跨钢拱梁拼装工具式平台,110-第-拱肋,130-第一副拱肋,140-前导梁,150-后导梁,200-结构墩,300 支撑墩(水中)
具体实施方式
[0038] 在对本发明技术方进行说明之前,首先,描述实现本发明方法的所涉及装置,以便 于理解本发明。
[0039] 在进行顶推过程中时,必须要对主纵梁以及步履平移式顶推装置实现支撑。在靠 近多跨钢拱梁拼装工具式平台100的三个结构墩200上设有墩旁支架300。 [0040] 墩旁支架300的结构如图1所示,承台301的两侧分别设置两个支撑架302,两个 支撑架302呈"V"型布置,两支撑架上端之间连接有横向连接件303,两支撑架302上端面 分别设有承重梁304,承重梁304上设有临时垫梁305,支撑架302与结构墩200之间连接 有横向连接杆件307。如图2所示,在纵向(沿桥梁方向)的临时垫梁305之间的承重梁 304上设有步履平移式顶推装置600。临时垫梁305对主纵梁实施支撑。承重梁304之间 连接有横向连接件306。
[0041] 步履平移式顶推装置600的结构,如图6A所示,底座6是框架式支撑结构,在底座
6的两侧对成设置连接四个顶升支撑油缸l,顶升支撑油缸1的活塞杆端部与支撑座13连
接。底座6上设有顶面上设置平移顶推支撑平台3,平移顶推支撑平台3是支撑架式支撑平
台,平移顶推支撑平台3的顶面设有橡胶垫2。底座或平移顶推支撑平台上设有用于平移顶
推支撑平台纵向移动的顶推装置和用于平移顶推支撑平台横向移动的顶推装置。
[0042] 本实施例中如图6A所示,用于平移顶推支撑平台纵向移动的顶推装置包括设在
底座6两端的顶块,平移顶推支撑平台3上设具有双向活塞杆的纵向移动顶推油缸4,双向
活塞杆端部与顶块相对,顶块形成纵向移动顶推油缸4的双向活塞杆反力座。
[0043] 用于平移顶推支撑平台横向移动的顶推装置,如图6B所示,它设在底座6上,包括
顶推油缸5,顶推油缸5的活塞杆端部连接滚轮15。本实施例中底座6上设有4个顶推油
缸5,平移顶推支撑平台3两侧设有横向移动顶推面16。
[0044] 底座与平移顶推支撑平台的接触表面之间设有滑移摩擦板,滑移摩擦板包括设在
一主纵梁,120-第一主 _墩旁支架,400-临时平移顶推支撑平台底面的不锈钢板8和设在底座上表面的聚四氟乙烯板7,不锈钢板和聚四氟乙烯板接触。
[0045] 顶推时,利用液压泵站12来驱动各个顶升支撑油缸1同步上升,误差控制在± lmm之内;当钢箱梁载荷完全转移到支撑顶升支撑油缸上面时,液压泵站12驱动纵向移动顶推油缸4前进一个行程;顶升支撑油缸1再同步下降,直到载荷完全转移到临时支撑墩上面;顶推平移油缸4空载縮回初始位置;继续重复前面一个循环过程。直到钢箱梁到位。[0046] 在进行拱桥带拱整体顶推时,必须解决主拱肋由于自重以及外力的作用的变形问题,在主拱肋与主纵梁之间连接临时撑压杆。如图3所示,主拱肋与主纵梁之间的临时撑压杆采用刚性杆115,刚性杆两端分别与主拱肋与主纵梁铰接连接。刚性杆115采用钢管桩。其布置结构如图3所示。
[0047] 由于主拱肋外倾12° ,立面矢高43. 784m,在顶推过程中要保证安全性,在主拱肋与主纵梁之间连接临时抗风索,临时抗风索的布置如图4A、如图4B所示,主拱肋与主纵梁之间的临时抗风索500左右交叉设置。
[0048] 临时抗风索500的结构如图5所示,它包括与主纵梁通过柱销504铰接连接的下铰接耳503,下铰接耳503通过调节套筒511与连接头510连接,连接头510穿过连接器外螺母509,索体507 —端通过下锚头506及连接器内螺母508与连接器外螺母509连接。索体507的另一端通过上锚头505与上铰接耳502连接。
[0049] 在临时抗风索500下端连接有张拉装置;如图5所示,张拉装置包括固定的扁担梁512上连接的张拉杆515,张拉杆515穿过两半式索夹513,两半式索夹513夹持索体507,两半式索夹513另一端的张拉杆515上设置千斤顶514及锚固螺母516。这样可以实现对索体507的预应力的张拉。
[0050] 在各跨的主纵梁与主拱肋上的临时抗风索及临时撑压杆的结构及布置连接关系相同。本实施例以第一孔跨加以说明。[0051] 在进行顶推施工时:
[0052] 1、在桥轴线后场陆上搭设多跨钢拱梁拼装工具式平台,在后场陆地拼装平台上安
装第一孔跨主纵梁与第一孔跨主拱肋的拼装,在第一孔跨主拱肋与第一孔跨主纵梁之间连
接第一孔跨临时撑压杆及第一孔跨临时抗风索如图7所示;
[0053] 2、安装前导梁,使拱梁成整体受力结构。,如图8所示;
[0054] 3、安装墩旁支架及水中临时墩,为顶推做好准备。如图9所示
[0055] 4、安装调试步履式平移顶推装置及控制系统。
[0056] 5、利用步履平移式顶推装置将第一孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台;如图IO所示。
[0057] 6、再在拼装平台上拼装第二孔跨主纵梁与第二孔跨主拱肋,在第二孔跨主拱肋与第二孔跨主纵梁之间连接第二孔跨临时撑压杆及第二孔跨临时抗风索,第二孔跨主纵梁与第一孔跨主纵梁连接,利用步履平移式顶推装置将,将第二孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台;如图11、12所示。
[0058] 7、再在拼装平台上拼装第三孔跨主纵梁与第三孔跨主拱肋,在第三孔跨主拱肋与第三孔跨主纵梁之间连接第二孔跨临时撑压杆及第二孔跨临时抗风索,第三孔跨主纵梁与第二孔跨主纵梁连接,利用步履平移式顶推装置将,将第三孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台;如图13所示。
[0059] 8、最后安装后导梁,多跨钢拱梁整体顶推到位。如图14、15所示。

Claims (8)

  1. 一种大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,它是在桥轴线后场陆上搭设多跨钢拱梁拼装平台,在拼装平台上进行第一孔跨主纵梁与第一孔跨主拱肋的拼装,在第一孔跨主拱肋与第一孔跨主纵梁之间连接第一孔跨临时撑压杆及第一孔跨临时抗风索,在第一跨主纵梁前端连接前导梁,在拼装工具式平台旁的结构墩上安装有用于临时支撑的墩旁支架,将步履平移式顶推装置安装在墩旁支架,利用步履平移式顶推装置将第一孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台;再在拼装平台上拼装第二孔跨主纵梁与第二孔跨主拱肋,在第二孔跨主拱肋与第二孔跨主纵梁之间连接第二孔跨临时撑压杆及第二孔跨临时抗风索,第二孔跨主纵梁与第一孔跨主纵梁连接,再利用步履平移式顶推装置将第二孔跨拼装有主拱肋的主纵梁拱顶推出拼装平台;重复循环直至多孔主纵梁、主拱肋整体顶推到位。
  2. 2. 如权利要求1所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:在主纵梁与 主拱肋的拼装时或在主纵梁与主拱肋的拼装完成后,进行主拱肋与副拱肋之间的拼装。
  3. 3. 如权利要求1所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:所述主拱肋 与主纵梁之间的临时抗风索左右交叉设置。
  4. 4. 如权利要求1所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:所述主拱肋 与主纵梁之间的临时撑压杆采用刚性杆,刚性杆两端分别与主拱肋与主纵梁铰接连接。
  5. 5. 如权利要求1所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:所述墩旁支 架包括连接在承台两侧的两支撑架,两支撑架呈"V"型,两支撑架上端之间连接有横向连接 件,两支撑架上端面分别设有承重梁,承重梁上设有临时垫梁,支撑架与结构墩之间连接有 横向连接杆件。
  6. 6. 如权利要求5所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:两支撑架上 端面的承重梁之间连接有横向连接件。
  7. 7. 如权利要求1或3所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:临时抗 风索两端分别与主拱肋与主纵梁铰接连接,临时抗风索的一端连接有张拉装置。
  8. 8. 如权利要求1所述大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法,其特征是:步履平移式 顶推装置还安装在临时支撑墩上。
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