CN101818481B - 应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置及其施工方法，该装置包括牵引部分和滑移部分，牵引部分包括千斤顶反力支座、穿心式千斤顶、钢绞线、固定端夹持器、钢箱梁反力座、油泵；千斤顶反力支座固定于结构墩台上的钢箱梁拟定位置两侧，穿心式千斤顶安装在千斤顶反力支座上，钢绞线一端与穿心式千斤顶固定，另一端由固定端夹持器固定于钢箱梁反力座上；滑移部分包括成对固定在结构墩台和临时支墩上的滚排滑道，还包括在平台基础上铺设的轨道基础和钢导轨，以及在钢导轨上行驶的运梁小车。本发明利用了滚动结构的机械特性，减小了对临时支墩的纵向刚度要求，满足了顶推过程中竖曲线爬坡的需要，并可大大加快顶推施工进程。

Description

应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工中钢箱梁顶推用的滑动装置，及顶推施工方法。

背景技术

顶推法是预应力混凝土连续梁桥的一种先进的无支架自架设施工方法, 具有所需的必要设备少、占用场地小等优点。采用钢箱梁顶推法进行桥梁施工时，每预制一个节段就要用水平液压千斤顶借助滑动装置将钢箱梁逐段向前顶推，以形成桥梁盖板结构。传统施工方法中钢箱梁顶推所使用的滑动装置为聚四氟乙烯橡胶板滑动支座，在顶推千斤顶的作用下，实施钢箱梁的顶推前进。采用此种滑动装置在施工中主要存在以下问题： 

（1）、顶推过程中钢箱梁底部存在竖向小曲率半径（R=500mm），爬坡难度大。 

（2）、钢箱梁节段间栓接连接存在凸起的问题，钢箱梁在顶推过程中滑动支座可能会出现挤压卡住的现象，需要起顶钢箱梁，影响顶推进程。

（3）、聚四氟乙烯橡胶板在顶推滑动时，对柔性临时支墩刚度要求大。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置及其施工方法，要解决现有的滑动装置爬坡难度大、影响顶推进程、对柔性临时支墩刚度要求大的技术问题

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，包括牵引部分和滑移部分，牵引部分包括千斤顶反力支座、穿心式千斤顶、钢绞线、固定端夹持器、钢箱梁反力座、油泵；千斤顶反力支座固定于结构墩台上钢箱梁拟定位置两侧，穿心式千斤顶安装在千斤顶反力支座上，钢绞线一端与穿心式千斤顶固定，另一端由固定端夹持器固定于钢箱梁反力座上，钢箱梁反力座焊接固定于钢箱梁两侧腹板上；

滑移部分包括成对固定在结构墩台和临时支墩上的滚排滑道，滚排滑道包括箱架和滚排，箱架是由两块侧板和两块端板连接成的矩形框体结构，两块侧板的下部朝外连接有耳板，耳板由螺栓与结构墩台及临时支墩固定，两块侧板上对应开有滚轮安装孔，滚排由3～5个圆柱形滚轮构成，滚轮并排连接于箱架的两块侧板之间，滚轮两端的轮轴连接于滚轮安装孔内，滚轮安装孔内安有减摩轴瓦，滚轮上表面高于箱架上沿；

滑移部分还包括在平台基础上铺设的轨道基础和钢导轨，以及在钢导轨上行驶的运梁小车。

所述运梁小车包括车架和钢轨轮，车架是由两块侧板和两块端板连接成的矩形框架结构，钢轨轮安装在两块侧板内侧，钢轨轮的轮轴在侧板外侧与螺母连接，两侧板上沿连接有耳板，两侧板之间连接有加强板；

所述临时支墩的钢箱梁滑移位置两侧各安装有一个纠偏装置，所述纠偏装置由底盘、立柱、滚子、螺母、和螺帽连接而成，立柱底部与底盘连接，立柱上部为缩径结构，立柱的缩径部分套有滚子，立柱在滚子顶部连接有螺母和螺帽。

所述千斤顶反力支座由底板、端板、大肋板和小肋板连接而成，底板上分布有螺栓孔，端板与底板上表面垂直连接，端板中心开有一个钢绞线穿孔，端板两侧边向前与底板之间各连接有一个三角形的大肋板，端板两侧边向后与底板之间各连接有一个三角形的小肋板。

所述滚排由3个或5个滚轮构成，滚轮有滚轮I和滚轮II两种，滚轮I两端的轮轴连接于侧板的滚轮安装孔内，滚轮安装孔内安有减摩轴瓦，滚轮II两端的轮轴端面中心还连接有螺杆头，螺杆头在侧板外与螺母连接，滚轮I和滚轮II在一组滚排上间隔设置。

所述滚轮I和滚轮II的外侧均套有橡胶套。

所述滚轮II的螺杆头在螺母与侧板之间加装滚轴挡板。

所述滚轮的轮轴与减摩轴瓦间留有0.05~0.1mm的缝隙。

这种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工装置的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，预制场地，在桥梁纵轴方向的顶推平台上开辟钢箱梁拼装场地，修建结构墩台、临时支墩，并在二者之间搭设钢桁架；

步骤二，顶推设备安装， 

A、在结构墩台上的钢箱梁滑移位置两侧各固定一个千斤顶反力支座，将穿心式千斤顶与千斤顶反力支座连接，穿心式千斤顶内穿钢绞线，并在钢绞线端部连接固定端夹持器；

B、在平台基础上铺设轨道基础和钢导轨，在钢导轨上安装运梁小车；

C、在结构墩台和临时支墩上成对安装滚排滑道；

D、在临时支墩两侧安装纠偏装置；

步骤三，起吊钢箱梁，将钢箱梁吊装至钢导轨的运梁小车上，在钢箱梁前端设置安装前导梁，将钢箱梁后端焊接固定端夹持器的反力座，并将固定端夹持器安装在钢箱梁反力座上；

步骤四，顶推钢箱梁，启动油泵，穿心式千斤顶施力将钢箱梁向前推进，全程对钢箱梁的位移、前导梁挠度、临时支墩的竖向和横向位移，以及顶推设备的受力情况进行监测；

步骤五，进行另一段钢箱梁安装，逐段将钢箱梁向另一结构墩台顶推；

步骤六，钢箱梁就位，将全部钢箱梁顶推至设计位置后，拆卸前导梁；

步骤七，落梁，拆除结构墩台和临时支墩上的滚排滑道，将钢箱梁落到桥梁墩台支座上。

步骤四，在顶推过程中，当钢箱梁水平位移偏移2cm以上时，采用钢箱梁两侧的穿心式千斤顶进行顶速调节，当钢箱梁水平位移小于2cm时，采用临时支墩上安装的纠偏装置调节。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明的施工采用多箱分体顶推施工工艺，形成桥梁盖板结构。先在沿桥纵轴方向的桥台后方开辟钢箱梁拼装场地，分节段将钢箱梁组拼，然后通过水平液压千斤顶施力，借助特制的滚排滑道，沿桥梁纵向将钢箱梁逐段向对岸顶进，就位后落梁，更换正式支座，完成桥梁施工。

在施工中采用本发明的滚排滑道作为顶推滑道，取代传统用聚四氟乙烯橡胶板滑动支座，具有以下优点：

（1）、滚排滑道利用滚动结构的机械特性，减小了对临时支撑的纵向刚度要求，满足了顶推过程中竖曲线爬坡的需要，并可大大加快顶推施工进程。

（2）、滚排滑道设置在桥台、各墩柱及临时墩柱顶端，采用预埋地脚螺栓连接，安装拆卸均十分方便。

（3）、滚排滑道由滚排和箱架两部分组成，其中滚排可由多个钢制滚轮组成，结构简单，可在施工中重复使用，以节省施工成本。

（4）、滚排滑道的两块侧板上部两侧带有楔形棱边，不影响上方钢箱梁滑动。

（5）、滚轮I、滚轮II通过减摩轴瓦降低滚轴与侧板的摩擦力，使滚轴在大荷载的时候能转动灵活，滚轮II可加装滚轴挡板和螺母，防止滚轴在大荷载下轴向蹿动。

（6）、可通过试顶推，选择适合的滚轴直径，增大滑道支撑力及抗冲剪能力。

（7）、滚轮滑道可提前预制运至现场，提高了施工效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明施工方法的俯视结构示意图。

图2是本发明施工方法的侧视结构示意图。

图3是钢箱梁与运梁小车安装的示意图。

图4是运梁小车的主视结构示意图。

图5是运梁小车的俯视结构示意图。

图6是千斤顶反力支座的侧视结构示意图。

图7是千斤顶反力支座的俯视结构示意图。

图8是千斤顶反力支座的端板的结构示意图。

图9是纠偏装置的结构示意图。

图10是滚轮滑道（三个滚轮）的俯视结构示意图。

图11是滚轮滑道（三个滚轮）的侧视结构示意图。

图12是滚轮滑道（三个滚轮）的侧板的结构示意图。

图13是滚轮滑道（三个滚轮）的端板的结构示意图。

图14是滚轮I的结构示意图。

图15是滚轮II的结构示意图。

图16是滚轮滑道（五个滚轮）的俯视结构示意图。

图17是滚轮滑道（五个滚轮）的滚轮外侧套橡胶套的示意图。

图18是滚轮滑道（五个滚轮）的侧板的结构示意图。

图19是滚轮I和滚轮II与侧板连接处的结构示意图。

图20是本发明施工方法的工艺流程图。

附图标记：1-滚排滑道、1.1-端板、1.2-滚轮1、1.3-滚轮II、1.4-螺母、1.5-滚轴挡板、1.6-侧板、1.7-耳板、1.8滚轮安装孔、1.9-橡胶套、1.10-减摩轴瓦；

2-运梁小车、2.1-侧板、2.2-端板、2.3-耳板、2.4-轮轴、2.5-螺母、2.6-钢轨轮、2.7-加强板；

3-前导梁；

4-纠偏装置、4.1-螺帽、4.2-螺母、4.3-滚子、4.4-立柱、4.5-底盘；

5-油泵；6-结构墩台；7-钢箱梁；8-临时支墩；9-钢桁架；10-钢导轨；11-固定端夹持器；

12-千斤顶反力支座、12.1-小肋板、12.2-端板、12.3-底板、12.4-大肋板、12.5-螺栓孔、12.6-钢绞线穿孔；

13-操作方沟；14-轨道基础；15-钢箱梁反力座；16-穿心式千斤顶；17-钢绞线；18-平台基础。

具体实施方式

实施例参见图1、图2所示，这种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，包括牵引部分和滑移部分，牵引部分包括千斤顶反力支座12、穿心式千斤顶16、钢绞线17、固定端夹持器11、钢箱梁反力座15、油泵5；千斤顶反力支座12固定于结构墩台6上钢箱梁拟定位置两侧，穿心式千斤顶16安装在千斤顶反力支座12上，钢绞线一端与穿心式千斤顶16固定，另一端由固定端夹持器11固定于钢箱梁反力座15上，钢箱梁反力座15焊接固定于钢箱梁7两侧腹板上。

参见图1、图2、图10-18所示，滑移部分包括成对固定在结构墩台6和临时支墩8上的滚排滑道1，滚排滑道1包括箱架和滚排，箱架是由两块侧板1.6和两块端板1.1连接成的矩形框体结构，两块侧板1.6的下部朝外连接有耳板1.7，耳板由螺栓与结构墩台6及临时支墩8固定，两块侧板上对应开有滚轮安装孔1.8，滚排由3～5个圆柱形滚轮构成，滚轮并排连接于箱架的两块侧板之间，滚轮两端的轮轴连接于滚轮安装孔1.8内，滚轮上表面高于箱架上沿。

参见图10-15所示，所述滚排由3个滚轮构成，滚轮有滚轮I1.2和滚轮II1.3两种，滚轮I两端的轮轴连接于侧板的滚轮安装孔1.8内，滚轮II两端的轮轴端面中心还连接有螺杆头，螺杆头在侧板外与螺母1.4连接，滚轮II1.3的螺杆头在螺母1.4与侧板1.6之间加装滚轴挡板1.5。滚轮I和滚轮II在一组滚排上间隔设置。滚轮II位于滚排中间，滚轮II两侧各有一个滚轮I。

参见图16-18所示，所述滚排由5个滚轮构成，滚轮有滚轮I1.2和滚轮II1.3两种，滚轮I两端的轮轴连接于侧板的滚轮安装孔1.8内，滚轮安装孔内安有减摩轴瓦，滚轮II两端的轮轴端面中心还连接有螺杆头，螺杆头在侧板外与螺母1.4连接，滚轮II1.3的螺杆头在螺母1.4与侧板1.6之间加装滚轴挡板1.5。滚轮I和滚轮II在一组滚排上间隔设置。滚轮II有两个，滚轮I有三个。参见图17所示，所述滚轮I和滚轮II的外侧均可套有橡胶套1.9。

参见图19所示，所述滚轮I和滚轮II的轮轴在与侧板1.6上的滚轮安装孔1.8连接处套有减摩轴瓦1.10，滚轮的轮轴与减摩轴瓦1.10间留有0.05~0.1mm的缝隙。

参见图1、图2、图3-5所示，滑移部分还包括在平台基础18上铺设的轨道基础14和钢导轨10，以及在钢导轨上行驶的运梁小车2。运梁小车2包括车架和钢轨轮，车架是由两块侧板2.1和两块端板2.2连接成的矩形框架结构，钢轨轮2.6安装在两块侧板2.1内侧，钢轨轮的轮轴2.4在侧板2.1外侧与螺母2.5连接，两侧板上沿连接有耳板2.3，两侧板之间连接有加强板2.7。

参见图6-8所示，所述千斤顶反力支座12由底板12.3、端板12.2、大肋板12.4和小肋板12.1连接而成，底板12.3上分布有螺栓孔12.5，端板12.2与底板12.3上表面垂直连接，端板中心开有一个钢绞线穿孔12.6，端板两侧边向前与底板12.3之间各连接有一个三角形的大肋板12.4，端板两侧边向后与底板12.3之间各连接有一个三角形的小肋板12.1。

参见图9所示，所述临时支墩8的钢箱梁滑移位置两侧各安装有一个纠偏装置4，所述纠偏装置4由底盘4.5、立柱4.4、滚子4.3、螺母4.2、和螺帽4.1连接而成，立柱4.4底部与底盘4.5连接，立柱上部为缩径结构，立柱的缩径部分套有滚子4.3，立柱在滚子顶部连接有螺母4.2和螺帽4.1。

参见图20所示，这种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工装置的施工方法步骤如下：

步骤一，预制场地，在桥梁纵轴方向的顶推平台上开辟钢箱梁拼装场地，修建结构墩台6、临时支墩8，并在二者之间搭设钢桁架9，为保证箱梁滑移轨道稳定，在施工滑移轨道前对顶推平台进行全部硬化处理，在顶推平台顶部横向上设操作方沟13，满足作业工人连接螺栓的空间需要及雨季平台的排水需要；临时支墩可采用拉接法来抵消水平推力的影响，从而避免临时支墩刚度不足的问题；

步骤二，顶推设备安装， 

A、在结构墩台6上的钢箱梁滑移位置两侧各固定一个千斤顶反力支座12，将穿心式千斤顶16与千斤顶反力支座12连接，穿心式千斤顶内穿钢绞线，并在钢绞线端部连接固定端夹持器；

B、在平台基础上铺设轨道基础14和钢导轨10，在钢导轨10上安装运梁小车2，顶推平台在钢导轨安装完成后，采用级配碎石回填至轨道顶面高程，满足车辆、机具、材料的转运，大大提高了顶推平台的使用；

C、在结构墩台6和临时支墩8上成对安装滚排滑道1，

D、在临时支墩8两侧安装纠偏装置4；

步骤三，起吊钢箱梁，将钢箱梁吊装至钢导轨10的运梁小车2上，在钢箱梁前端设置安装前导梁3，导梁全长16m，共分成8个拼装节段，其中7个标准节段，1个鼻梁段，导梁与钢箱等高，导梁与钢箱，导梁节段间均采用高强螺栓连接；并将固定端夹持器11安装在钢箱梁反力座15上；

步骤四，顶推钢箱梁，启动油泵5，穿心式千斤顶施力将钢箱梁向前推进，全程对钢箱梁的位移、前导梁3挠度、临时支墩8的竖向和横向位移，以及顶推设备的受力情况进行监测；

步骤五，进行另一段钢箱梁安装，逐段将钢箱梁向另一结构墩台顶推；

步骤六，钢箱梁就位，将全部钢箱梁顶推至设计位置后，拆卸前导梁3；

步骤七，落梁，拆除结构墩台6和临时支墩8上的滚排滑道1，将钢箱梁落到桥梁墩台6支座上。

为确保顶推过程中钢箱梁、桥墩及临时墩的安全，箱梁沿正常轨迹顶进，顶推全过程进行监控。监测的内容包括箱梁横向位移；导梁挠度；临时墩竖向、侧向位移。在箱梁及支墩观测点上设置反光胶带，做好标记，观测员每3或5分钟汇报一次监测数据，及时传递到指挥中枢，由指挥中枢做出快速反应，及时传递至纠偏系统。在顶推过程中，当钢箱梁水平位移偏移2cm以上时，采用钢箱梁两侧的穿心式千斤顶进行顶速调节，当钢箱梁水平位移小于2cm时，采用临时支墩上安装的纠偏装置调节。

监测监控范围包括：

（1）检查滚排装置、反力支座的受力情况及结构变形情况；

（2）检查固定端夹持器反力座的受力及变形情况；

（3）检查钢箱梁节段连接螺栓是否有变形或剪断等情况；

（4）临时支墩的变形情况，箱梁顶进过程中的轴线偏位情况。

Claims (10)

1.一种应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，包括牵引部分和滑移部分，其特征在于：牵引部分包括千斤顶反力支座（12）、穿心式千斤顶（16）、钢绞线（17）、固定端夹持器（11）、钢箱梁反力座（15）、油泵（5）；千斤顶反力支座（12）固定于结构墩台（6）上钢箱梁拟定位置两侧，穿心式千斤顶（16）安装在千斤顶反力支座（12）上，钢绞线一端与穿心式千斤顶（16）固定，另一端由固定端夹持器（11）固定于钢箱梁反力座（15）上，钢箱梁反力座（15）焊接固定于钢箱梁（7）两侧腹板上；

滑移部分包括成对固定在结构墩台（6）和临时支墩（8）上的滚排滑道（1），滚排滑道（1）包括箱架和滚排，箱架是由两块侧板（1.6）和两块端板（1.1）连接成的矩形框体结构，两块侧板（1.6）的下部朝外连接有耳板（1.7），耳板由螺栓与结构墩台（6）及临时支墩（8）固定，两块侧板上对应开有滚轮安装孔（1.8），滚排由3～5个圆柱形滚轮构成，滚轮并排连接于箱架的两块侧板之间，滚轮两端的轮轴连接于滚轮安装孔（1.8）内，滚轮安装孔内安有减摩轴瓦（1.10），滚轮上表面高于箱架上沿；

滑移部分还包括在平台基础（18）上铺设的轨道基础（14）和钢导轨（10），以及在钢导轨上行驶的运梁小车（2）。

2.根据权利要求1所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述运梁小车（2）包括车架和钢轨轮，车架是由两块侧板（2.1）和两块端板（2.2）连接成的矩形框架结构，钢轨轮（2.6）安装在两块侧板（2.1）内侧，钢轨轮的轮轴（2.4）在侧板（2.1）外侧与螺母（2.5）连接，两侧板上沿连接有耳板（2.3），两侧板之间连接有加强板（2.7）。

3.根据权利要求1所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述临时支墩（8）的钢箱梁滑移位置两侧各安装有一个纠偏装置（4），所述纠偏装置（4）由底盘（4.5）、立柱（4.4）、滚子（4.3）、螺母（4.2）、和螺帽（4.1）连接而成，立柱（4.4）底部与底盘（4.5）连接，立柱上部为缩径结构，立柱的缩径部分套有滚子（4.3），立柱在滚子顶部连接有螺母（4.2）和螺帽（4.1）。

4.根据权利要求1所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述千斤顶反力支座（12）由底板（12.3）、端板（12.2）、大肋板（12.4）和小肋板（12.1）连接而成，底板（12.3）上分布有螺栓孔（12.5），端板（12.2）与底板（12.3）上表面垂直连接，端板中心开有一个钢绞线穿孔（12.6），端板两侧边向前与底板（12.3）之间各连接有一个三角形的大肋板（12.4），端板两侧边向后与底板（12.3）之间各连接有一个三角形的小肋板（12.1）。

5.根据权利要求1所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述滚排由3个或5个滚轮构成，滚轮有滚轮I（1.2）和滚轮II（1.3）两种，滚轮I两端的轮轴连接于侧板的滚轮安装孔（1.8）内，滚轮II两端的轮轴端面中心还连接有螺杆头，螺杆头在侧板外与螺母（1.4）连接，滚轮I和滚轮II在一组滚排上间隔设置。

6.根据权利要求5所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述滚轮I和滚轮II的外侧均套有橡胶套（1.9）。

7.根据权利要求5所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述滚轮II（1.3）的螺杆头在螺母（1.4）与侧板（1.6）之间加装滚轴挡板（1.5）。

8.根据权利要求5所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置，其特征在于：所述滚轮的轮轴与减摩轴瓦（1.10）间留有0.05~0.1mm的缝隙。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置的施工方法，其特征在于施工步骤如下：

步骤一，预制场地，在桥梁纵轴方向的顶推平台上开辟钢箱梁拼装场地，修建结构墩台（6）、临时支墩（8），并在二者之间搭设钢桁架（9）；

步骤二，顶推设备安装， 

A、在结构墩台（6）上的钢箱梁滑移位置两侧各固定一个千斤顶反力支座（12），将穿心式千斤顶（16）与千斤顶反力支座（12）连接，穿心式千斤顶内穿钢绞线，并在钢绞线端部连接固定端夹持器；

B、在平台基础上铺设轨道基础（14）和钢导轨（10），在钢导轨（10）上安装运梁小车（2）；

C、在结构墩台（6）和临时支墩（8）上成对安装滚排滑道（1）；

D、在临时支墩（8）两侧安装纠偏装置（4）；

步骤三，起吊钢箱梁，将钢箱梁吊装至钢导轨（10）的运梁小车（2）上，在钢箱梁前端设置安装前导梁（3），将钢箱梁后端焊接固定端夹持器（11）的反力座，并将固定端夹持器安装在钢箱梁反力座（15）上；

步骤四，顶推钢箱梁，启动油泵（5），穿心式千斤顶施力将钢箱梁向前推进，全程对钢箱梁的位移、前导梁（3）挠度、临时支墩（8）的竖向和横向位移，以及顶推设备的受力情况进行监测；

步骤五，进行另一段钢箱梁安装，逐段将钢箱梁向另一结构墩台顶推；

步骤六，钢箱梁就位，将全部钢箱梁顶推至设计位置后，拆卸前导梁（3）；

步骤七，落梁，拆除结构墩台（6）和临时支墩（8）上的滚排滑道（1），将钢箱梁落到结构墩台（6）支座上。

10.根据权利要求9所述的应用滚排滑道进行桥梁顶推施工的装置的施工方法，其特征在于：步骤四，在顶推过程中，当钢箱梁水平位移偏移2cm以上时，采用钢箱梁两侧的穿心式千斤顶（16）进行顶速调节，当钢箱梁水平位移小于2cm时，采用临时支墩（8）上安装的纠偏装置（4）调节。

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