CN112900282A - 一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统及施工方法 - Google Patents

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洪亮
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刘伟
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刘国成
唐仲林
高旭圆
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李占飞
田单
马士强
王勇
梁卿恺
申佃友
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Abstract

本发明属于桥梁建设中主梁顶推施工的技术领域，具体是一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统及施工方法。包括支撑系统、动力系统和精确定位系统。支撑系统包括立柱、卸落装置、横梁、纵梁以及分配梁，立柱设置在桥墩上或两个桥墩之间的基础上，每排立柱顶部之间连接有横梁，横梁上安装有纵梁，纵梁上安装有分配梁，分配梁上放置有主梁。动力系统包括顶推反力座、千斤顶、纠偏装置、柔性顶推装置、拉锚结构以及牵引束。精确定位系统包括立柱、斜拉索以及梁部锚梁，立柱固定在主梁中部，主梁两端分别安装梁部锚梁，梁部锚梁与立柱顶部之间连接有斜拉索。本发明省去了导梁、导梁与主梁结合段施工，确保了主梁的施工质量。

Description

一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统及施工方法
技术领域
本发明属于桥梁建设中主梁顶推施工的技术领域，具体是一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统及施工方法。
背景技术
随着高速铁路的快速发展，线路要在市区设计客运站，不可避免要上跨已运营高速铁路、客运专线铁路、城际铁路及其相关联络线和动车走行线等，此时的交叉设计方案一般采用转体施工、顶推方案，其中顶推施工法，以其备相对轻便、对较为特殊的施工现场环境适用性强、施工易于工厂化，易于质量管理等诸多优点，目前已在桥梁结构建设领域被广泛采用。一般情况下主梁以小角度方式上跨多股道运营铁路时，由于安全要求运营线范围内不允许设置临时桥墩，这时跨越运营主梁跨度可达上百米，甚至接近200米，双向顶推时主梁悬臂长度可达60-100米，设计时考虑经济性、美学性等因素，主梁悬臂自身安全受力跨度远未达到顶推时主梁悬臂长度，同时受限于运营铁路天窗点的要求，必须对本施工工况下的主梁顶推装备及顶推技术进行研究，解决大跨度主梁顶推过程中的悬臂长度过长、顶推速度缓慢、顶推精准性、纠偏难度大等问题，确保大跨度主梁顶推过程中的安全性。
发明内容
本发明为了解决大跨主梁采用常规顶推方案无法在小角度交叉上跨既有运营线给定的天窗点内完成就位过程存在悬臂长度过长、顶推速度缓慢、竖向变形大、精度控制难度大等问题，提供一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统及施工方法。
本发明采取以下技术方案：一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统，包括支撑系统、动力系统和精确定位系统。
所述的支撑系统包括立柱、卸落装置、横梁、纵梁以及分配梁，立柱设置在桥墩上或两个桥墩之间的基础上，立柱设置有若干排，立柱顶部安装卸落装置，每排立柱顶部之间连接有横梁，若干排横梁上安装有纵梁，纵梁上安装有分配梁，分配梁上放置有主梁。
所述的动力系统包括顶推反力座、千斤顶、纠偏装置、柔性顶推装置、拉锚结构以及牵引束，顶推反力座设置在主梁前进方向最前端的桥墩上，桥墩前进方向上还设置有顶推墩立柱，桥墩两侧设置有纠偏装置，顶推反力座上安装有千斤顶，千斤顶与牵引束的一端固定，牵引束的另一端与固定在主梁尾部的拉锚结构连接，所述的柔性顶推装置设置在正式桥梁顶部，其支撑在主梁下方。柔性顶推装置为支撑点与主梁底面之间设计滚轮滑动的装置，滚轮装置固定在支撑块上，其支撑块可放置于正式桥墩上，也可放置于临时墩上，滚轮装置设有若干组滑动滚轮组成，用于减小顶推时的摩擦力，根据其所承受的力值大小若滚轮组数。
所述的精确定位系统包括立柱、斜拉索以及梁部锚梁，立柱固定在主梁中部，主梁两端分别安装梁部锚梁，梁部锚梁与立柱顶部之间连接有斜拉索。
一种大跨度主梁双向快速顶推装备系统的施工方法，包括以下步骤。
S100～支撑系统施工，按设计图纸对支撑系统的基础位置进行测量放样，进行基础的施工，基础施工完毕后安装钢管立柱，并焊接钢管立柱连接系，依次在钢管立柱上设置卸落装置、立柱横梁、纵梁以及分配梁。
S200～顶推主梁预制及拼装。
S300～两侧的顶推主梁进行顶推施工。
S400～大跨度顶推主梁进行合龙。
步骤S200采取以下方法：
S201～根据主梁线形监控计算的立模标高，在初始立模的基础上，利用小钢垫块将立模标高精调至设计允许误差内，小钢垫块设置于分配梁上；在钢管支墩或正式桥墩的支撑点安装柔性顶推装置。
S202～当主梁为预应力混凝土主梁时，通立模、钢筋绑扎、预埋件安装、混凝土浇筑、预应力张拉、管道压浆等工序，完成主梁的预制；当主梁为钢主梁，采用厂内集中加工，在支撑架上分段、分幅拼装，将主梁节段联结成整体。
步骤S300采取以下方法，
S301～在主梁预制或拼装完成后，开始安装精确定位系统，首先将立柱安装于主梁的预埋件上，并连接牢固，同时在主梁梁端安装梁部锚梁；其次在立柱顶部与梁部锚梁之间安装部分斜拉索，并施加预紧力，保证三角斜拉结构的稳定性，继续安装其余斜拉索，并施加预应力至设计临时索力值。
S302～在精确定位系统的同时，进行顶推反力座及配套千斤顶、牵引束、纠偏装置以及拉锚结构的安装；将主梁承力点转换至柔性顶推装置上。
S303～牵引束将千斤顶和拉锚结构进行联结，在铁路营业线天窗点内连续千斤顶通过牵引束带动主梁滑动前移至设计位置。
步骤S400采取以下方法，
S401～顶推过程中实时监测梁端坐标位置，并将监测结构实时反馈到精调作业组。
S402～横向偏位调整方法：首先通过控制两侧千斤顶顶推速度大小来实现梁端横向纠偏，其次利用设置于正式墩顶的纠偏装置来调整。
S403～通过精确定位系统的斜拉索调整梁端及主梁线形，在其线形满足要求的情况下，实现精确合龙。
与现有技术相比，本发明省去了导梁、导梁与主梁结合段施工，确保了主梁的施工质量，适用于场地狭窄、跨越多股道运营线、缺少大型架桥专用装备的大跨度主梁顶推施工，同样也适用于跨越深谷、河流、公路、铁路等情况下的大跨度主梁顶推施工。本发明解决了大跨主梁采用常规顶推方案无法在小角度交叉上跨既有运营线给定的天窗点内完成就位过程存在悬臂长度过长、顶推速度缓慢、竖向变形大、精度控制难度大等问题。
附图说明
图1为扣塔式牵引拖拉施工左半边示意图；
图2为扣塔式牵引拖拉施工右半边示意图；
图3为扣塔式牵引拖拉顶推后左半边示意图；
图4为扣塔式牵引拖拉顶推后右半边示意图；
图5为纠偏装置安装示意图；
图中：1-立柱，2-卸落装置，3-横梁，4-纵梁，5-分配梁，6-顶推墩立柱，7-顶推反力座，8-配套千斤顶，9-纠偏装置，10-柔性顶推装置，11-拉锚结构，12-牵引束,13-正式桥墩，14-三角形斜拉结构立柱，15-斜拉索，16-梁部锚梁，17-基础，18-钢管立柱连接系，19-顶推主梁，20-预埋件，21-配重，22-梁端坐标点。
具体实施方式
如图1-4所示，一种大跨度主梁双向柔性顶推装备系统，包括支撑系统、动力系统和精确定位系统。
支撑系统包括立柱1、卸落装置2、横梁3、纵梁4以及分配梁5，立柱1设置在桥墩上或两个桥墩之间的基础17上，立柱1设置有若干排，立柱1顶部安装卸落装置2，每排立柱1顶部之间连接有横梁3，若干排横梁3上安装有纵梁4，纵梁4上安装有分配梁5，分配梁5上放置有主梁19。立柱1型号采用630×12，卸落装置2采用砂箱结构,横梁3采用双拼HN500×200型刚，纵梁4采用贝雷梁，分配梁5采用I20b，间距为75cm，分配梁5上设有用于调整线形的微调垫块。
动力系统包括顶推反力座7、千斤顶8、纠偏装置9、柔性顶推装置10、拉锚结构11以及牵引束12，顶推反力座7设置在主梁19前进方向最前端的桥墩13上，桥墩13前进方向上还设置有顶推墩立柱6，桥墩13两侧设置有纠偏装置9，顶推反力座7上安装有千斤顶8，千斤顶8与牵引束12的一端固定，牵引束12的另一端与固定在主梁19尾部的拉锚结构11连接，所述的柔性顶推装置10设置在正式桥梁13顶部，其支撑在主梁19下方。
纠编装置与桥墩顶的预埋件连接，由三角牛腿、滚轮盒、滚轮组成，滚轮盒内放置千斤顶，通过千斤顶顶推滚轮实现主梁顶偏。
预性顶推装置设置于桥梁顶部，由底钢板、侧钢板、滚轮组成，若干组滚轮安装于两侧板之间，滚轮组数根据受力要求确定。
精确定位系统包括立柱14、斜拉索15以及梁部锚梁16，立柱14固定在主梁19中部，主梁19两端分别安装梁部锚梁16，梁部锚梁16与立柱14顶部之间连接有斜拉索15。立柱采用格构式钢管立柱结构，其型号采用609×10钢管，立柱底部与主梁预埋件进行连接，梁端一定范围内设置用于安装斜拉索的锚梁16，通过斜拉索张拉来调整主梁坐标位置，来实现主梁的精确合龙。
大跨度主梁双向柔性顶推装备系统的施工方法，包括以下步骤，
S100～支撑系统施工，按设计图纸对支撑系统的基础17位置进行测量放样，进行基础17的施工，基础施工完毕后安装钢管立柱，并焊接钢管立柱连接系18，依次在钢管立柱上设置卸落装置2、立柱横梁3、纵梁4以及分配梁5；
S200～顶推主梁19预制及拼装；
S300～两侧的顶推主梁19进行顶推施工；
S400～大跨度顶推主梁19进行合龙。
步骤S200采取以下方法，
S201～根据主梁线形监控计算的立模标高，在初始立模的基础上，利用小钢垫块将立模标高精调至设计允许误差内，小钢垫块设置于分配梁上；在钢管支墩或正式桥墩的支撑点安装柔性顶推装置；
S202～当主梁为预应力混凝土主梁时，通立模、钢筋绑扎、预埋件安装、混凝土浇筑、预应力张拉、管道压浆等工序，完成主梁的预制；当主梁为钢主梁，采用厂内集中加工，在支撑架上分段、分幅拼装，将主梁节段联结成整体。
步骤S300采取以下方法，
S301～在主梁预制或拼装完成后，开始安装精确定位系统，首先将立柱14安装于主梁19的预埋件上，并连接牢固，同时在主梁19梁端安装梁部锚梁16；其次在立柱14顶部与梁部锚梁16之间安装部分斜拉索15，并施加预紧力，保证三角斜拉结构的稳定性，继续安装其余斜拉索15，并施加预应力至设计临时索力值；
S302～在精确定位系统的同时，进行顶推反力座7及配套千斤顶8、牵引束12、纠偏装置9以及拉锚结构11的安装；将主梁19承力点转换至柔性顶推装置10上；
S303～牵引束12将千斤顶8和拉锚结构11进行联结，在铁路营业线天窗点内连续千斤顶通过牵引束12带动主梁19滑动前移至设计位置。
步骤S400采取以下方法，
S401～顶推过程中实时监测梁端坐标位置，并将监测结构实时反馈到精调作业组；
S402～横向偏位调整方法：首先通过控制两侧千斤顶顶推速度大小来实现梁端横向纠偏，其次利用设置于正式墩顶的纠偏装置9来调整；
S403～通过精确定位系统的斜拉索调整梁端及主梁19线形，在其线形满足要求的情况下，实现精确合龙。

Claims (5)

1.一种大跨度主梁双向柔性顶推装备系统，其特征在于：包括支撑系统、动力系统和精确定位系统，
所述的支撑系统包括立柱（1）、卸落装置（2）、横梁（3）、纵梁（4）以及分配梁（5），立柱（1）设置在桥墩上或两个桥墩之间的基础（17）上，立柱（1）设置有若干排，立柱（1）顶部安装卸落装置（2），每排立柱（1）顶部之间连接有横梁（3），若干排横梁（3）上安装有纵梁（4），纵梁（4）上安装有分配梁（5），分配梁（5）上放置有主梁（19）；
所述的动力系统包括顶推反力座（7）、千斤顶（8）、纠偏装置（9）、柔性顶推装置（10）、拉锚结构（11）以及牵引束（12），顶推反力座（7）设置在主梁（19）前进方向最前端的桥墩（13）上，桥墩（13）前进方向上还设置有顶推墩立柱（6），桥墩（13）两侧设置有纠偏装置（9），顶推反力座（7）上安装有千斤顶（8），千斤顶（8）与牵引束（12）的一端固定，牵引束（12）的另一端与固定在主梁（19）尾部的拉锚结构（11）连接，所述的柔性顶推装置（10）设置在正式桥梁（13）顶部，其支撑在主梁（19）下方；
所述的精确定位系统包括立柱（14）、斜拉索（15）以及梁部锚梁（16），立柱（14）固定在主梁（19）中部，主梁（19）两端分别安装梁部锚梁（16），梁部锚梁（16）与立柱（14）顶部之间连接有斜拉索（15）。
2.一种如权利要求1所述的大跨度主梁双向柔性顶推装备系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100～支撑系统施工，按设计图纸对支撑系统的基础（17）位置进行测量放样，进行基础（17）的施工，基础施工完毕后安装钢管立柱，并焊接钢管立柱连接系（18），依次在钢管立柱上设置卸落装置（2）、立柱横梁（3）、纵梁（4）以及分配梁（5）；
S200～顶推主梁（19）预制及拼装；
S300～两侧的顶推主梁（19）进行顶推施工；
S400～大跨度顶推主梁（19）进行合龙。
3.根据权利要求2所述的大跨度主梁双向柔性顶推装备系统的施工方法，其特征在于：所述的步骤S200采取以下方法，
S201～根据主梁线形监控计算的立模标高，在初始立模的基础上，利用小钢垫块将立模标高精调至设计允许误差内，小钢垫块设置于分配梁上；在钢管支墩或正式桥墩的支撑点安装柔性顶推装置（10）；
S202～当主梁为预应力混凝土主梁时，通立模、钢筋绑扎、预埋件安装、混凝土浇筑、预应力张拉、管道压浆等工序，完成主梁的预制；当主梁为钢主梁，采用厂内集中加工，在支撑架上分段、分幅拼装，将主梁节段联结成整体。
4.根据权利要求3所述的大跨度主梁双向柔性顶推装备系统的施工方法，其特征在于：所述的步骤S300采取以下方法，
S301～在主梁预制或拼装完成后，开始安装精确定位系统，首先将立柱（14）安装于主梁（19）的预埋件上，并连接牢固，同时在主梁（19）梁端安装梁部锚梁（16）；其次在立柱（14）顶部与梁部锚梁（16）之间安装部分斜拉索（15），并施加预紧力，保证三角斜拉结构的稳定性，继续安装其余斜拉索（15），并施加预应力至设计临时索力值；
S302～在精确定位系统的同时，进行顶推反力座（7）及配套千斤顶（8）、牵引束（12）、纠偏装置（9）以及拉锚结构（11）的安装；将主梁（19）承力点转换至柔性顶推装置（10）上；
S303～牵引束（12）将千斤顶（8）和拉锚结构（11）进行联结，在铁路营业线天窗点内连续千斤顶通过牵引束（12）带动主梁（19）滑动前移至设计位置。
5.根据权利要求4所述的大跨度主梁双向柔性顶推装备系统的施工方法，其特征在于：所述的步骤S400采取以下方法，
S401～顶推过程中实时监测梁端坐标位置，并将监测结构实时反馈到精调作业组；
S402～横向偏位调整方法：首先通过控制两侧千斤顶顶推速度大小来实现梁端横向纠偏，其次利用设置于正式墩顶的纠偏装置（9）来调整；
S403～通过精确定位系统的斜拉索调整梁端及主梁（19）线形，在其线形满足要求的情况下，实现精确合龙。
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