CN111676835A - 一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，首先，根据设计图纸确定钢箱梁在安装位置处的底板设计竖曲线；叠加预拱度，得到安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线，以此建立钢箱梁垫块更换工作量最小的顶推曲线，作为现场底板实际拼装曲线，然后，钢箱梁在桥梁一端分段拼装和顶推，通过顶推设备千斤顶上升或在垫梁上方增加垫块来保持顶推设备千斤顶顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合。钢箱梁全部顶推到安装位置上方。采用“置换法”将钢箱梁整体落梁到桥墩的永久支座上，完成钢箱梁的顶推施工。该方案对底板为竖曲线的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法扩大了钢箱梁顶推的应用范围，钢箱梁顶推过程中受力均匀，不发生结构变形破坏，施工安全可靠。

Description

一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法。

背景技术

钢箱梁桥顶推工艺是在桥址的一端设置拼装场地，钢箱梁整体或分段在拼装平台上进行拼装，根据需要在钢箱梁前端设置导梁，钢箱梁行进路线上设置临时支墩，然后用顶推设备将钢箱梁从桥的一端顶推至桥的另一端。顶推施工方法具有顶推设备轻便、施工过程不影响通车或通航，所需劳动力少，劳动强度不高的优点。

目前的顶推法桥梁施工要求桥梁的底板需接近于直线，因为在钢箱梁顶推过程中，钢箱梁底板需与顶推设备的千斤顶顶部，临时支墩顶部接触，不能脱空，否则脱空部位的钢箱梁底板部位将可能因受力过大而变形损坏，这严重限制了桥梁顶推法施工的应用范围。

已有专利“48米大跨度铁路简支梁高了曲线顶推施工技术”(申请号201610889963.0)针对线型为平曲线的48米跨中简支箱梁顶推施工，通过控制顶推设备横向千斤顶的横向水平位移来纠偏，使箱梁的顶推过程中梁体资态正确。但该方法不足之处：不能对超出一个千斤顶竖向行程的竖曲线钢箱梁进行顶推作业，不能对竖曲线线型的钢箱梁顶推作业。

已有专利“曲线桥主梁步履式动态顶推系统”(申请号201820590506.6)是针对平曲线桥的一种主梁步履式动态顶推系统；原理是在主梁底面设置不同颜色的检测线，顶推设备通过光电传感器追踪此检测线，自动控制顶推设备千斤顶动作，使箱梁能自动按曲线轨迹行走。该方法不足之处：该技术主要针对平曲线的曲线桥进行顶推作业，当竖曲线钢箱梁在纵向顶推长度范围内超出一个千斤顶竖向行程时，无法进行动态实时纠偏的顶推施工，不能对对竖曲线线型的钢箱梁顶推作业。

现有技术中未有针对竖曲线的钢箱梁顶推的施工方法，顶推工艺对钢箱梁的底板线形一般要求近似于直线，这减少了顶推工艺的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种梁底线型为竖曲线的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，解决了现有技术中不能对竖曲线钢箱梁进行顶推的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，包括如下步骤：

步骤1、根据设计图纸确定钢箱梁在安装位置处的底板设计竖曲线；

步骤2、在底板设计竖曲线上叠加预拱度，得到安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线；

步骤3、计算钢箱梁纵向每段顶推的最大长度；

步骤4、建立实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线；

步骤5、在钢箱梁出发端和顶推路径上施工顶推设备用临时支墩，在临时支墩上安装顶推设备及垫梁，并完成顶推设备的调试；

步骤6、在顶推设备用临时支墩之间施工钢箱梁拼装胎架；

步骤7、在桥梁一端根据底板实际拼装曲线进行钢箱梁分段拼装，每段拼装完成后，进行该段的顶推，通过调整垫梁顶部设置的垫块高度的方法保持顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合；

步骤8、钢箱梁前一段顶推结束后，在桥端开始下一段的拼装和顶推，及至钢箱梁全部顶推到安装位置上方；

步骤9、所有钢箱梁落梁到永久支座上，完成钢箱梁的顶推施工。

步骤3中，计算钢箱梁纵向每段顶推的最大长度的具体方法如下：

安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线呈弧形，此弧形曲线向桥梁的顶推出发端延伸时，与水平地面相交，此相交点与顶推出发端之间的弧面距离，为钢箱梁纵向每段顶推的最大长度。

步骤4中，确定桥端拼装位置处的现场底板实际拼装曲线的方法如下：

根据在顶推前进过程中，钢箱梁底板与顶推设备顶部支撑点及垫梁顶部之间的不同间距，在每个顶推行程中，调节垫梁顶部垫块或顶推设备千斤顶，确保钢箱梁底板始终与顶推设备的顶部支撑点或垫梁贴合，获取一条使垫块更换工作量最小的顶推曲线，作为实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线。

钢箱梁的顶推过程如下：

钢箱梁分段拼装完成后，开始该段的顶推，当钢箱梁在顶推过程中局部位置出现梁底与顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部脱空时，顶推设备上升或在垫梁顶部增加垫块，保持顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合；顶推设备在各个顶推阶段即时反馈实际荷载，配合监测部门的线型数据，每隔一段距离进行一次调节；保证整个顶推过程中，整桥状态与设计方案一致；在钢箱梁第一段顶推结束后，开始第二段的拼装和顶推，按此循环作业，及至钢箱梁全部顶推到安装位置上方。

每台顶推设备均具备单独调节能力，顶推过程中，实际参数偏离线形数据超出预警值时，随时停机。

钢箱梁的落梁的过程如下：

钢箱梁底板沿顶推曲线前进，钢箱梁顶推曲线与安装位置处的钢箱梁底板设计竖曲线之间存在高度差，如果高度差大于顶推设备的竖向行程，采用“置换法”将钢箱梁逐层均衡降至桥墩的永久支座上。

所述“置换法”的具体过程如下：

步骤a、控制顶推设备整体顶升钢箱梁来支撑钢箱梁的重量；

步骤b、移除至少一块钢箱梁下方垫梁上的垫块；

步骤c、控制顶推设备下降，钢箱梁重量落到垫梁顶部的垫块上；

步骤d、降低顶推设备的底座安装高度；

步骤e、重复执行步骤a至步骤d，直至钢箱梁桥降至桥墩的永久支座上。

顶推过程中，实时进行临时支墩的位移观测，获取钢箱梁的中线偏移和临时支墩顶的水平、竖向位移，如果出现偏差，顶推时采用千斤顶实时调整；顶推到最后钢箱梁段时检测钢箱梁段是否到达设计位置，并按照监控指令，在适当的环境温度及时顶推到最终位置，并根据温度计算测定梁长，确保落梁定位准确。

钢箱梁胎架拼装及钢箱梁拼装的施工过程如下：

在顶推设备用临时支墩之间施工钢箱梁拼装胎架；钢箱梁拼装胎架采用钢管桩作为承载基础，露出地面的钢管桩设置纵向支撑和横向支撑；根据钢箱梁节段尺寸在拼装胎架横梁上布置若干调节支撑，用于调节钢箱梁的底板标高；

在钢箱梁拼装胎架施工完成后，在拼装胎架上根据底板实际拼装曲线进行分段拼装，钢箱梁横向由边室向中间各室拼装、在中线合拢、最后吊装两端挑臂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本方法采用多点步履式顶推施工技术，钢箱梁分段预拼装和分段顶推，在顶推过程中通过顶推设备千斤顶上升或在垫梁顶部增加垫块来保持顶推设备千斤顶顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合，钢箱梁受力均匀，不发生结构变形破坏，施工安全可靠，施工效率高，工作量小。

2、该方法对底板为竖曲线的斜拉桥钢箱梁顶推施工技术扩大了钢箱梁顶推的应用范围。

附图说明

图1为本发明第一段斜拉桥钢箱梁顶推施工立面图。

图2为本发明第一段斜拉桥钢箱梁顶推平面布置图

图3为本发明斜拉桥钢箱梁顶推施工完成立面图。

图4为本发明斜拉桥钢箱梁顶推施工完成平面布置图。

图5为本发明斜拉桥钢箱梁顶推横断面图。

其中，图中的标识为：1-底板设计竖曲线；2-底板理论拼装曲线；3-顶推曲线或底板实际拼装曲线；4-第一段钢箱梁；5-第二段钢箱梁；6-第三段钢箱梁；7-导梁；8-顶推设备千斤顶；9-垫梁；10-顶推设备用临时支墩；11-桥墩；12-拼装胎架；13-地面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

现有技术中未有针对竖曲线的钢箱梁顶推的施工方法，也未提及通过建立底板设计竖曲线，钢箱梁底板理论拼装曲线，钢箱梁垫块更换工作量最小的顶推曲线来作为现场底板实际拼装曲线的方法，顶推工艺对钢箱梁的底板线形一般要求近似于直线，这减少了顶推工艺的应用范围。因此，没发明针对现有技术中的问题，以及越来越多的这类项目的需求，提出本方案涉及到的梁底线型为竖曲线的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，该施工方法扩大了钢箱梁顶推施工的应用范围，钢箱梁顶推过程中安全平稳，钢箱梁不发生结构变形，施工安全、快速、经济的优点，可广泛用于钢结构桥梁施工领域中。

一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，包括如下步骤：

步骤1、根据设计图纸确定钢箱梁在安装位置处的底板设计竖曲线；

步骤2、在底板设计竖曲线上叠加预拱度，得到安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线；

步骤3、计算钢箱梁纵向每段顶推的最大长度；

步骤4、建立实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线；

步骤5、在钢箱梁出发端和顶推路径上施工顶推设备用临时支墩，在临时支墩上安装顶推设备及垫块，并完成顶推设备的调试；

步骤6、在顶推设备用临时支墩之间施工钢箱梁拼装胎架；

步骤7、在桥梁一端根据底板实际拼装曲线进行钢箱梁分段拼装，每段拼装完成后，进行该段的顶推，通过调整垫梁顶部设置的垫块高度的方法保持顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合；

步骤8、钢箱梁前一段顶推结束后，在桥端开始下一段的拼装和顶推，及至钢箱梁全部顶推到安装位置上方；

步骤9、所有钢箱梁落梁到永久支座上，完成钢箱梁的顶推施工。

具体实施例，如图1至图5所示，

一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，包括如下步骤：

1)建立底板设计竖曲线1：根据设计图纸确定斜拉桥钢箱梁在安装位置处的底板设计竖曲线1；

2)建立底板理论拼装曲线2：钢箱梁在安装位置处同时受钢箱梁自身重量产生的恒载和车辆行人等引起的活载双重作用，钢箱梁将产生下挠，需在底板设计竖曲线1上叠加预拱度，得到安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线2；

3)确定钢箱梁分段拼装和顶推次数及长度：安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线呈弧形，此线型向桥梁的顶推出发端延伸时，必然会与水平地面12相交，此相交点与顶推出发端的距离，形成钢箱梁纵向每段顶推的最大长度，若钢箱梁拼装长度大于此长度，就会与地面相碰，钢箱梁根据此长度确定分段拼装和顶推次数及长度。

4)建立实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线3：由于钢箱梁底板呈曲线，钢箱梁底板在顶推前进过程中与顶推设备千斤顶8顶部支撑点及垫梁9顶部的间距随时变化，在每个顶推行程中，需在垫梁9的顶部增减垫块或使顶推设备千斤顶8上升，以便钢箱梁底板始终与顶推设备千斤顶8顶部支撑点或垫梁9贴合，需建立一条让上述垫块更换工作量最小的顶推曲线，作为实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线3，即此曲线作为钢箱梁在桥梁一端进行拼装的底板实际定位控制线。

5)施工顶推设备用临时支墩10和安装顶推设备：根据确定的钢箱梁分段拼装顶推长度和实际顶推曲线，在钢箱梁出发端施工顶推设备用临时支墩10，临时支墩10之间的间距由设计计算确定，防止钢箱梁在顶推时前端悬挑太长，或者钢箱梁在临时支墩10之间不会因局部受力过大而变形损坏。由于钢箱梁在顶推过程中临时支墩10不但承受上方的重力，还承担沿钢箱梁行进方向上的水平推力，所以在钢箱梁行进方向所布置的作为临时支墩10基础的钢管桩数量应大于横向上的钢管桩数量，钢管桩的规格、横向和纵向间距、钢管桩入土深度皆由设计计算确定。顶推设备用临时支墩为一个整体刚性空间结构，能够承受巨大的顶推设备不均衡重力和水平推力，确保钢箱梁在顶推施工中的安全性的顶推线型的准确度；同时，在临时支墩顶部设置平台铺板，临边防护栏杆，直爬梯，这些装置不但方便了作业人员进入作业地点操作顶推设备，也提供了安全的作业环境。继续在顶推设备用临时支墩10上安装顶推设备千斤顶8；完成顶推设备的电气接线、液压油管连线，最后进行顶推设备的调试工作。

6)钢箱梁拼装胎架12施工和钢箱梁拼装：在顶推设备用临时支墩10之间施工钢箱梁拼装胎架12，钢箱梁拼装胎架12采用钢管桩作为承载基础，能够避免预拼装胎架的竖向和水平位移，露出地面的钢管桩采用纵向支撑和横向支撑来加强刚度，拼装胎架横梁上根据钢箱梁节段尺寸布置足够数量的调节支撑，方便调节钢箱梁的底板标高。在钢箱梁拼装胎架12施工完成后，进行钢箱梁按节段的拼装，各节段在工厂预拼装检查合格后，在施工现场，钢箱梁在拼装胎架12上根据底板实际拼装曲线进行分段拼装，钢箱梁横向由边室向中间各室拼装、在中线合拢、最后吊装两端挑臂的方式进行拼装。该方法能够确保锚箱的空间位置准确，减少吊机移位，降低施工难度，提高施工效率和质量。

7)钢箱梁的顶推：钢箱梁分段拼装完成后，就进行该段的顶推，当钢箱梁在顶推过程中局部位置出现梁底与顶推设备千斤顶8顶部支撑点或垫梁9顶部脱空时，顶推设备千斤顶8上升或在垫梁9顶部增加垫块，保持顶推设备千斤顶8顶部支撑点或垫梁9顶部始终与钢箱梁底贴合。顶推设备在各个顶推阶段即时反馈实际荷载，配合监测部门线型数据，每隔一段距离进行一次调节。超出预警值可随时停机，每台顶推设备8具备单独调节能力。保证整个顶推过程中，整桥状态与设计方案一致。在钢箱梁第一段顶推结束后，开始第二段的拼装和顶推，按此循环作业，及至钢箱梁全部顶推到安装位置上方。

8)钢箱梁的落梁：钢箱梁底板沿顶推曲线前进，钢箱梁顶推曲线3与安装位置处的钢箱梁底板设计曲线1之间存在大约0.5～1m高差，需将钢箱梁落梁到永久支座上。由于顶推设备千斤顶8的竖向行程一般不超过0.3m，所以采用“置换法”来将钢箱梁逐层缓慢均衡降至桥墩11的永久支座上，该“置换法”通过以下步骤来实现：

步骤a、控制顶推设备千斤顶8整体顶升钢箱梁来支撑钢箱梁的重量；

步骤b、移除至少一块钢箱梁下方垫梁9上的垫块；

步骤c、控制顶推设备千斤顶8下降，钢箱梁重量落到垫梁9顶部的垫块上；

步骤d、降低顶推设备千斤顶8的底座安装高度；

步骤e、重复执行步骤a至步骤d，通过多个落梁循环操作来把钢箱梁桥降至桥墩11的永久支座上，直至钢箱梁全部落梁至桥墩的永久支座上，完成钢箱梁的顶推施工。

进一步的，钢箱梁拼焊必须在温度稳定、日照强度不大的情况下进行，以避免温度、日照等因素对梁段变形、梁长等的影响。

进一步的，顶推过程中若发现顶推力骤升，应及时停止顶推并检查原因，特别是检查顶推设备的支撑架及滑移面。

进一步的，顶推过程中必须进行临时支墩10的位移观测，位移观测主要是钢箱梁的中线偏移和临时支墩10顶的水平、竖向位移，获取钢箱梁的中线偏移和临时支墩顶的水平、竖向位移，如果出现偏差，顶推时采用千斤顶实时调整；顶推到最后钢箱梁段时检测钢箱梁段是否到达设计位置，并按照监控指令，在适当的环境温度及时顶推到最终位置，并根据温度计算测定梁长，确保落梁定位准确。

进一步的，顶推到最后钢箱梁段时要特别注意钢箱梁段是否到达设计位置，须按照监控指令，在温度稳定的夜间顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长，以便后续的落梁定位准确。

进一步的，顶推设备的顶推力大小是根据摩阻的大小自行调节的，并通过油表来反应，千斤顶使用之前按要求进行校定，油表应进行标定。

进一步的，钢箱梁在分段顶推时，每轮次最后一段钢箱梁及最后一轮顶推时应注意减缓顶推速度，以便纠偏及纵移到位。

本发明在本领域内具有实质性特点和显著的技术进步，本发明的一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法扩大了钢箱梁顶推施工的应用范围，钢箱梁顶推过程中安全平稳，钢箱梁不发生结构变形，施工安全、快速、经济的优点，可广泛用于钢结构桥梁施工领域中。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (9)

1.一种斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、根据设计图纸确定钢箱梁在安装位置处的底板设计竖曲线；

步骤2、在底板设计竖曲线上叠加预拱度，得到安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线；

步骤3、计算钢箱梁纵向每段顶推的最大长度；

步骤4、建立实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线；

步骤5、在钢箱梁出发端及顶推路径上施工顶推设备用临时支墩，在临时支墩上安装顶推设备及垫梁，并完成顶推设备的调试；

步骤6、在顶推设备用临时支墩之间施工钢箱梁拼装胎架；

步骤7、在桥梁一端根据底板实际拼装曲线进行钢箱梁分段拼装，每段拼装完成后，进行该段的顶推，通过调整垫梁顶部设置的垫块高度的方法保持顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合；

步骤8、钢箱梁前一段顶推结束后，在桥端开始下一段的拼装和顶推，及至钢箱梁全部顶推到安装位置上方；

步骤9、所有钢箱梁落梁到永久支座上，完成钢箱梁的顶推施工。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：步骤3中，计算钢箱梁纵向每段顶推的最大长度的具体方法如下：

安装位置处的钢箱梁底板理论拼装曲线呈弧形，此弧形曲线向桥梁的顶推出发端延伸时，与水平地面相交，此相交点与顶推出发端之间的弧面距离，为钢箱梁纵向每段顶推的最大长度。

3.根据权利要求1所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：步骤4中，确定桥端拼装位置处的现场底板实际拼装曲线的方法如下：

根据在顶推前进过程中，钢箱梁底板与顶推设备顶部支撑点及垫梁顶部之间的不同间距，在每个顶推行程中，调节垫梁顶部垫块高度或顶推设备千斤顶，确保钢箱梁底板始终与顶推设备的顶部支撑点或垫梁贴合，获取一条使垫块更换工作量最小的顶推曲线，作为实际顶推曲线和现场底板实际拼装曲线。

4.根据权利要求1所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：钢箱梁的顶推过程如下：

钢箱梁分段拼装完成后，开始该段的顶推，当钢箱梁在顶推过程中局部位置出现梁底与顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部脱空时，顶推设备上升或在垫梁顶部增加垫块，保持顶推设备顶部支撑点或垫梁顶部始终与钢箱梁底贴合；顶推设备在各个顶推阶段即时反馈实际荷载，配合监测部门的线型数据，每隔一段距离进行一次调节；保证整个顶推过程中，整桥状态与设计方案一致；在钢箱梁第一段顶推结束后，开始第二段的拼装和顶推，按此循环作业，及至钢箱梁全部顶推到安装位置上方。

5.根据权利要求4所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：每台顶推设备均具备单独调节能力，顶推过程中，实际参数偏离线形数据超出预警值时，随时停机。

6.根据权利要求1所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：钢箱梁的落梁的过程如下：

钢箱梁底板沿顶推曲线前进，钢箱梁顶推曲线与安装位置处的钢箱梁底板设计竖曲线之间存在高度差，如果高度差大于顶推设备的竖向行程，采用“置换法”将钢箱梁逐层均衡降至桥墩的永久支座上。

7.根据权利要求6所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：所述“置换法”的具体过程如下：

步骤a、控制顶推设备整体顶升钢箱梁来支撑钢箱梁的重量；

步骤b、移除至少一块钢箱梁下方垫梁上的垫块；

步骤c、控制顶推设备下降，钢箱梁重量落到垫梁顶部的垫块上；

步骤d、降低顶推设备的底座安装高度；

步骤e、重复执行步骤a至步骤d，直至钢箱梁桥降至桥墩的永久支座上。

8.根据权利要求1所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：

顶推过程中，实时进行临时支墩的位移观测，获取钢箱梁的中线偏移和临时支墩顶的水平、竖向位移，如果出现偏差，顶推时采用千斤顶实时调整；顶推到最后钢箱梁段时检测钢箱梁段是否到达设计位置，并按照监控指令，在适当的环境温度及时顶推到最终位置，并根据温度计算测定梁长，确保落梁定位准确。

9.根据权利要求1所述的斜拉桥钢箱梁顶推施工方法，其特征在于：钢箱梁胎架拼装及钢箱梁拼装的施工过程如下：

在顶推设备用临时支墩之间施工钢箱梁拼装胎架；钢箱梁拼装胎架采用钢管桩作为承载基础，露出地面的钢管桩设置纵向支撑和横向支撑；根据钢箱梁节段尺寸在拼装胎架横梁上布置若干调节支撑，用于调节钢箱梁的底板标高；

在钢箱梁拼装胎架施工完成后，在拼装胎架上根据底板实际拼装曲线进行分段拼装，钢箱梁横向由边室向中间各室拼装、在中线合拢、最后吊装两端挑臂。

Images