CN113789722B - 基于承载梁的钢桁梁顶推装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置及方法，包括顶推装置、承载梁、退回装置、反力座和转换支墩；反力座固设在支撑墩上，顶推装置设置在支撑墩上，反力座和顶推装置的顶部用于支承承载梁；退回装置连接在反力座与承载梁之间，用于驱动承载梁沿其长度方向行走；在支撑墩的顶部还固设有转换支墩，转换支墩的上表面高于承载梁的上表面，转换支墩用于支承桁架梁；承载梁的两端设有凸起部，用于支承桁架梁的节点位置；承载梁的长度方向与为桁架梁的行走方向一致，承载梁的长度大于桁架梁上相邻节点间的长度。通过采用设置承载梁、反力座和转换支墩的结构，避免了桁架梁在非节点位置局部结构受力差的问题。

Description

基于承载梁的钢桁梁顶推装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁顶推施工领域，特别是一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置及方法。

背景技术

钢桁梁桥与实腹梁相比具有自重结构轻，节省钢材、主梁刚度大及具有更大的跨越能力等优点。上述技术优势使钢桁梁桥型的应用越来越广泛。

现有技术中，钢桁梁架设采用的顶推施工技术一般是拖拉式施工或多点连续顶推施工，即通过顶升千斤顶拖拉钢桁梁最终完成钢桁梁的架设。存在的技术问题是，钢桁梁顶推系统在施工时存在墩顶水平力过大、钢桁梁局部结构受力差、自动化程度低、需架设辅助墩和复杂的墩旁支架等缺点。对桥墩和钢桁梁结构强度要求较高，辅助临时结构工程量大。中国专利文献CN201510520329.5 记载了一种钢桁梁节点自适应连续顶推系统，在该方案中，当顶推跨度过大需要在永久墩之间搭设临时墩时，受施工工艺限制临时墩结构需足够大，以便支撑顶推设备的横移顶推操作，这导致临时工程量大的问题。CN 108708294 A中记载了用于不等节间桁架梁顶推施工的短滑道梁及顶推方法，每次移动都需要滑块移动一个节间长度，这导致墩顶水平力过大。步履式顶推和楔进式顶推技术只适用于箱梁架设施工,用于钢桁梁施工时要求顶升受力支点必须在桁架节点位置，常规步履式顶推设备难以满足施工工艺要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置及方法，能够以步履式顶推方式实现桁架梁的顶推施工，且能够避免桁架梁的变形，施工简便，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置，包括顶推装置、承载梁、退回装置、反力座和转换支墩；

反力座固设在支撑墩上，顶推装置设置在支撑墩上，反力座和顶推装置的顶部用于支承承载梁；

退回装置连接在反力座与承载梁之间，用于驱动承载梁沿其长度方向行走；

在支撑墩的顶部还固设有转换支墩，转换支墩的上表面高于承载梁的上表面，转换支墩用于支承桁架梁；

承载梁的两端设有凸起部，用于支承桁架梁的节点位置；承载梁的长度方向与为桁架梁的行走方向一致，承载梁的长度大于桁架梁上相邻节点间的长度。

优选的方案中，在支撑墩的两端还设有行走支撑，行走支撑用于支承承载梁便于与行走；

行走支撑上表面的高程高于反力座上表面的高程。

优选的方案中，在行走支撑的顶部设有承台，承台的两端为圆弧，多个支撑辊通过链板互相连接成环状，支撑辊可转动的绕过承台。

优选的方案中，在承载梁的中间设有贯通孔，转换支墩转过贯通孔；

贯通孔的长度大于桁架梁上相邻节点间的长度；

顶推装置位于转换支墩的两侧；

在转换支墩的顶部设有顶升装置。

优选的方案中，还设有临时垫板，临时垫板用于临时设置在反力座的顶部；

当在反力座的顶部放上临时垫板，承载梁支承在临时垫板上时，承载梁的上表面高于转换支墩的上表面；

当取下临时垫板，承载梁支承在反力座上时，承载梁的上表面低于转换支墩的上表面。

优选的方案中，反力座设置临时垫板后的顶部高程位于顶推装置的顶推行程范围内。

优选的方案中，所述的顶推装置为二轴或三轴步履式顶推装置，其至少包括沿竖直方向和沿桁架梁行走方向的顶推机构。

优选的方案中，退回装置中的退回缸一端与反力座铰接，另一端与承载梁上的滑动固定座铰接；

在承载梁的底部设有沿长度方向的滑轨，滑动固定座与滑轨之间滑动连接，并可被锁定机构锁定以使滑动固定座固定在承载梁上。

一种采用上述的基于承载梁的钢桁梁顶推装置的顶推方法，包括以下步骤：

S1、桁架梁吊装在承载梁上，顶推装置将承载梁和桁架梁一起顶升，沿行走方向步履式顶推，放下时承载梁支承在反力座顶部的临时垫板上；

顶推过程中，滑动固定座与承载梁的滑轨之间为滑动连接状态；

S2、两个相邻节点之间的节段顶推完成，取掉临时垫板，承载梁支承在行走支撑上，桁架梁支承在转换支墩的顶部；

S3、退回装置动作，驱动承载梁退回一个节段；

S4、重复步骤S1~S3，完成桁架梁的顶推施工。

一种采用上述的基于承载梁的钢桁梁顶推装置的顶推方法，包括以下步骤：

S1、桁架梁吊装在承载梁上，承载梁至少完全覆盖桁架梁的两个相邻节点，顶推装置将承载梁和桁架梁一起顶升，沿行走方向步履式顶推，放下时承载梁支承在反力座顶部的临时垫板上；

顶推过程中，滑动固定座与承载梁的滑轨之间为滑动连接状态；

S2、两个相邻节点之间的节段顶推完成，取掉临时垫板，承载梁支承在行走支撑上，转换支墩顶部的顶升装置动作，使桁架梁顶升完全脱离承载梁；

S3、退回装置动作，驱动承载梁退回一个节段，转换支墩顶部的顶升装置缩回，使桁架梁落在承载梁顶部；

S4、重复步骤S1~S3，完成桁架梁的顶推施工。

本发明提供了一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置及方法，通过采用设置承载梁、反力座和转换支墩的结构，实现了利用步履式顶推装置即可完成桁架梁的顶推施工，克服了桁架梁在非节点位置局部结构受力差的问题。而且设置较为巧妙，能够大部分利用现有的施工设备，仅需增加少量的设备，减少了临时支撑结构，步履式顶推装置在每次步履顶推的过程中，能够释放墩顶水平力的积累，避免墩顶过大水平力，提高安全性，而且承载梁等结构能够重复利用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的单个支撑墩的结构布置图。

图2为本发明的单个支撑墩的横截面布置图。

图3为本发明在顶推时顶升的结构示意图。

图4为本发明在顶推时下放的结构示意图。

图5为本发明在顶推时接近节段尾部时切换转换支墩的结构示意图。

图6为本发明在顶推时退回时的结构示意图。

图7为本发明在施工时的整体结构示意图。

图8为本发明中行走支撑顶部的结构示意图。

图9为本发明中退回装置的结构示意图。

图10为本发明中承载梁的俯视结构示意图。

图中：顶推装置100，承载梁200，滑轨201，贯通孔202，退回装置300，退回缸301，滑动固定座302，反力座400，转换支墩500，顶升装置501，行走支撑600，链板601，支撑辊602，承台603，支撑墩700，桁架梁800，引导梁810，临时垫板900。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2中，一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置，包括顶推装置100、承载梁200、退回装置300、反力座400和转换支墩500；

反力座400固设在支撑墩700上，顶推装置100设置在支撑墩700上，反力座400和顶推装置100的顶部用于支承承载梁200；

退回装置300连接在反力座400与承载梁200之间，用于驱动承载梁200沿其长度方向行走；

在支撑墩700的顶部还固设有转换支墩500，转换支墩500的上表面高于承载梁200的上表面，转换支墩500用于支承桁架梁800；

承载梁200的两端设有凸起部，用于支承桁架梁800的节点位置；优选的，所述的凸起部为可调的结构，能够沿着承载梁200的长度方向调节固定的位置，以适应桁架梁800的节段长度变化。优选的，所述的凸起部为通过多个螺栓和鞍座与承载梁200连接的调节座。

承载梁200的长度方向与为桁架梁800的行走方向一致，承载梁200的长度大于桁架梁800上相邻节点间的长度。由此结构，利用承载梁200的结构，能够将顶推装置100的受力分散到桁架梁800的节点位置，从而避开桁架梁局部结构。

优选的方案如图1、8中，在支撑墩700的两端还设有行走支撑600，行走支撑600用于支承承载梁200便于与行走；行走支撑600包括底部的立柱和顶部的支撑辊机构。以使行走支撑600的顶部与承载梁200的底部之间为滚动摩擦。

行走支撑600上表面的高程高于反力座400上表面的高程，由此结构，使承载梁200在退回时能够落在支撑辊602上，以减少摩擦力。

优选的方案如图8中，在行走支撑600的顶部设有承台603，承台603的两端为圆弧，多个支撑辊602通过链板601互相连接成环状，支撑辊602可转动的绕过承台603。由此结构，在确保足够承载力的同时，使滑动摩擦转化为滚动摩擦，大幅降低承载梁200与行走支撑600之间的摩擦力。

优选的方案如图10中，在承载梁200的中间设有贯通孔202，转换支墩500转过贯通孔202；

贯通孔202的长度大于桁架梁800上相邻节点间的长度；

顶推装置100位于转换支墩500的两侧；由此结构，使整个受力结构更为可靠。

优选的方案中，在转换支墩500的顶部设有顶升装置。由此结构，能够更好弥补结构变形带来的对顶升行程的需求。

优选的方案如图4中，还设有临时垫板900，临时垫板900用于临时设置在反力座400的顶部；

当在反力座400的顶部放上临时垫板900，承载梁200支承在临时垫板900上时，承载梁200的上表面高于转换支墩500的上表面；

当取下临时垫板900，承载梁200支承在反力座400上时，承载梁200的上表面低于转换支墩500的上表面。由此结构，能够通过临时垫板900调节支承高度，减少顶升设备。

优选的方案中，反力座400设置临时垫板900后的顶部高程位于顶推装置100的顶推行程范围内。由此结构，利用顶推装置100的顶推能力即可完成不同支承结构的切换，从而为承载梁200的退回留出操作空间。

优选的方案如图1中，所述的顶推装置100为二轴或三轴步履式顶推装置，其至少包括沿竖直方向和沿桁架梁800行走方向的顶推机构。步履式顶推装置为现有技术，例如CN102587291A、CN103205935A、CN103266566A、CN110685231A中记载的结构，由于本申请中通常不需要纠偏，因此部分的顶推装置100采用二轴的步履式顶推装置也是可行的。

优选的方案如图1、9中，退回装置300中的退回缸301一端与反力座400铰接，另一端与承载梁200上的滑动固定座302铰接；

在承载梁200的底部设有沿长度方向的滑轨201，滑动固定座302与滑轨201之间滑动连接，并可被锁定机构锁定以使滑动固定座302固定在承载梁200上。滑动固定座302与滑轨201之间的锁定机构有多种可选的机构，例如，棘爪和齿条机构，棘爪安装在滑动固定座302上，齿条固定安装在滑轨201上，实现滑动固定座302在退回操作时的单向锁定，而在顶推时，则使棘爪不工作。另一可选的结构是在滑动固定座302上设有螺栓，拧紧螺栓则实现滑动固定座302的固定连接，松开螺栓则实现滑动固定座302的滑动连接。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图3~6中，一种采用上述的基于承载梁的钢桁梁顶推装置的顶推方法，包括以下步骤：

S1、桁架梁800吊装在承载梁200上，顶推装置100将承载梁200和桁架梁800一起顶升，沿行走方向步履式顶推，放下时承载梁200支承在反力座400顶部的临时垫板900上；

顶推过程中，滑动固定座302与承载梁200的滑轨201之间为滑动连接状态；

S2、两个相邻节点之间的节段顶推完成，取掉临时垫板900，承载梁200支承在行走支撑600上，桁架梁800支承在转换支墩500的顶部；

S3、退回装置300动作，驱动承载梁200退回一个节段；退回装置300动作的退回动作为：调整滑动固定座302与承载梁200之间为滑动连接，退回缸301的活塞伸出，调整滑动固定座302与承载梁200之间为固定连接，退回缸301的活塞缩回，承载梁200回退一个行程，循环往复上述步骤，直至驱动承载梁200退回一个节段。

S4、重复步骤S1~S3，完成桁架梁800的顶推施工。如图7中所示。

实施例3：

在实施例1、2的基础上，如图3~6中，一种采用上述的基于承载梁的钢桁梁顶推装置的顶推方法，包括以下步骤：

S1、桁架梁800吊装在承载梁200上，承载梁200至少完全覆盖桁架梁800的两个相邻节点，顶推装置100将承载梁200和桁架梁800一起顶升，沿行走方向步履式顶推，放下时承载梁200支承在反力座400顶部的临时垫板900上；

顶推过程中，滑动固定座302与承载梁200的滑轨201之间为滑动连接状态；

S2、两个相邻节点之间的节段顶推完成，取掉临时垫板900，承载梁200支承在行走支撑600上，转换支墩500顶部的顶升装置501动作，使桁架梁800顶升完全脱离承载梁200；通过设置的顶升装置501，对于节段距离较大的结构更为有效，能够减少对顶推装置100的顶升高度需求。

S3、退回装置300动作，驱动承载梁200退回一个节段，转换支墩500顶部的顶升装置501缩回，使桁架梁800落在承载梁200顶部；

S4、重复步骤S1~S3，完成桁架梁800的顶推施工。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于承载梁的钢桁梁顶推装置，其特征是：包括顶推装置（100）、承载梁（200）、退回装置（300）、反力座（400）和转换支墩（500）；

反力座（400）固设在支撑墩（700）上，顶推装置（100）设置在支撑墩（700）上，反力座（400）和顶推装置（100）的顶部用于支承承载梁（200）；

退回装置（300）连接在反力座（400）与承载梁（200）之间，用于驱动承载梁（200）沿其长度方向行走；

在支撑墩（700）的顶部还固设有转换支墩（500），转换支墩（500）的上表面高于承载梁（200）的上表面，转换支墩（500）用于支承桁架梁（800）；

顶推装置（100）位于转换支墩（500）的两侧；在转换支墩（500）的顶部设有顶升装置；

在支撑墩（700）的两端还设有行走支撑（600），行走支撑（600）用于支承承载梁（200）便于与行走；

行走支撑（600）上表面的高程高于反力座（400）上表面的高程；

在行走支撑（600）的顶部设有承台（603），承台（603）的两端为圆弧，多个支撑辊（602）通过链板（601）互相连接成环状，支撑辊（602）可转动的绕过承台（603）；

承载梁（200）的两端设有凸起部，用于支承桁架梁（800）的节点位置；

承载梁（200）的长度方向与为桁架梁（800）的行走方向一致，承载梁（200）的长度大于桁架梁（800）上相邻节点间的长度；

在承载梁（200）的中间设有贯通孔（202），转换支墩（500）穿过贯通孔（202）；

还设有临时垫板（900），临时垫板（900）用于临时设置在反力座（400）的顶部；

当在反力座（400）的顶部放上临时垫板（900），承载梁（200）支承在临时垫板（900）上时，承载梁（200）的上表面高于转换支墩（500）的上表面；

反力座（400）设置临时垫板（900）后的顶部高程位于顶推装置（100）的顶推行程范围内；

当取下临时垫板（900），承载梁（200）支承在反力座（400）上时，承载梁（200）的上表面低于转换支墩（500）的上表面；

所述的顶推装置（100）为二轴或三轴步履式顶推装置，其至少包括沿竖直方向和沿桁架梁（800）行走方向的顶推机构；

退回装置（300）中的退回缸（301）一端与反力座（400）铰接，另一端与承载梁（200）上的滑动固定座（302）铰接；

在承载梁（200）的底部设有沿长度方向的滑轨（201），滑动固定座（302）与滑轨（201）之间滑动连接，并可被锁定机构锁定以使滑动固定座（302）固定在承载梁（200）上。

2.一种采用权利要求1所述的基于承载梁的钢桁梁顶推装置的顶推方法，其特征是包括以下步骤：

S1、桁架梁（800）吊装在承载梁（200）上，承载梁（200）至少完全覆盖桁架梁（800）的两个相邻节点，顶推装置（100）将承载梁（200）和桁架梁（800）一起顶升，沿行走方向步履式顶推，放下时承载梁（200）支承在反力座（400）顶部的临时垫板（900）上；

顶推过程中，滑动固定座（302）与承载梁（200）的滑轨（201）之间为滑动连接状态；

S2、两个相邻节点之间的节段顶推完成，取掉临时垫板（900），承载梁（200）支承在行走支撑（600）上，转换支墩（500）顶部的顶升装置（501）动作，使桁架梁（800）顶升完全脱离承载梁（200）；

S3、退回装置（300）动作，退回装置（300）动作的退回动作为：调整滑动固定座（302）与承载梁（200）之间为滑动连接，退回缸（301）的活塞伸出，调整滑动固定座（302）与承载梁（200）之间为固定连接，退回缸（301）的活塞缩回，承载梁（200）回退一个行程，循环往复上述步骤，直至驱动承载梁（200）退回一个节段，转换支墩（500）顶部的顶升装置（501）缩回，使桁架梁（800）落在承载梁（200）顶部；

S4、重复步骤S1~S3，完成桁架梁（800）的顶推施工。