CN114319136A - 一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，所述施工方法包括如下步骤：步骤S10，搭建顶推施工平台或利用桥头引道形成顶推施工平台；步骤S20，安装顶推系统；步骤S30，钢梁拼接，焊接吊点及连接钢板；步骤S40，浮吊进场并连接地锚；步骤S50，试吊钢梁并拆除拼装用临时钢支座；步骤S60，顶推并完成前端落梁；步骤S70，拆除轨道平车并完成顶推端落梁；本发明不仅可避免在水中搭建临时墩，还能极大缩短对航道封航时长，更能避免浮船托架不断调整高程的难度，且具有在有纵坡平台进行快捷顶推施工的特点，以解决现有的桥梁施工在顶推时耗时费力操作繁琐，大大增加了顶推施工时长的问题。

Description

一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法。

背景技术

桥梁顶推施工作为目前常用的施工方法，为避免顶推过程中主梁悬臂端因自重挠度过大无法准确顶推至目标桥墩，通常需要在顶推路线上搭建临时墩配合导梁完成顶推施工。而在通航水域建设桥梁，为了减少对通航的影响而避免在水中修筑临时墩，顶推施工方案大多采用浮船托架支撑梁体前端。

现有的技术中，当顶推施工平台存在一定纵坡时(利用桥头引道或引桥作为施工平台时往往存在纵坡)，如采用浮船托架支撑，主梁后支点高程会随顶推进程不断变化，为保证梁体结构稳定和施工安全，必须调整浮船托架顶部支点高度才能保持主梁前后处于水平状态。因此，对于有纵坡平台的顶推，采用浮船托架方式顶推施工不仅耗时费力，且操作繁琐，大大增加了顶推施工时长。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所采用的通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，不仅可避免在水中搭建临时墩，还能极大缩短对航道封航时长，更能避免浮船托架不断调整高程的难度，且具有在有纵坡平台进行快捷顶推施工的特点，以解决现有的桥梁施工在顶推时耗时费力操作繁琐，大大增加了顶推施工时长的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

步骤S10，搭建顶推施工平台或利用桥头引道形成顶推施工平台；

步骤S20，安装顶推系统；

在顶推施工平台上铺设两条平行轨道，平行轨道间距满足所顶推的钢梁构造施工要求，并在每条所述平行轨道上配备一台轨道平车；

步骤S30，钢梁拼接，焊接吊点及连接钢板；

步骤S40，浮吊进场并连接地锚；

步骤S50，试吊钢梁并拆除拼装用临时钢支座；

通过竖向千斤顶顶升钢梁，轨道平车移至所述钢梁后端下方的设计位置，并将所述轨道平车上的弧形支座的铰孔与钢梁连接钢板进行铰接，再通过浮吊试吊所述钢梁，试吊成功后拆除钢梁拼装用临时钢支座；

步骤S60，顶推并完成前端落梁；

通过两台轨道平车持续顶推钢梁，利用轨道平车内的变速箱控制顶推速度，同时浮吊船依靠自身动力配合所述轨道平车的顶推，将所述钢梁吊运至对岸目标主墩上方的临时弧形钢支座上；

步骤S70，拆除轨道平车并完成顶推端落梁；

通过浮吊船带动浮吊返回至顶推侧，吊起顶推端钢梁，撤走轨道平车并拆除各种临时支撑，完成落梁就位。

进一步地，所述步骤S20还包括：所述轨道平车自身可进行动力输出，其车速通过变速箱控制，所述轨道平车的车轮与所述平行轨道之间留有一定的间隙，以实现所述钢梁前端在顶推过程中允许出现一定横桥向摆动，而不会造成所述轨道平车对所述平行轨道产生水平向弯矩或脱轨；

其中，所述钢梁前端的横桥向摆动范围可通过计算得到，公式如下：

其中，s表示钢梁前端横桥向允许水平位移值，正负分别代表桥梁轴线的左右方向；

b表示轨道平车车轮与平行轨道间隙；

L表示钢梁长度；

l表示轨道平车前后轴距。

进一步地，所述步骤S30还包括：钢梁节段按设计拼装顺序运至所述顶推施工平台，置于拼装用临时钢支座上，按设计要求一次性拼装所有钢梁节段，焊接钢梁吊点以及连接钢板。

进一步地，所述步骤S40还包括：将浮吊船靠在桥梁轴线的水流方向的下游，并将浮吊船通过限位钢缆与岸上的地锚以剪刀锁的方式进行连接。

进一步地，所述步骤S50还包括：所述弧形支座位置在所述轨道平车长度1/2处，弧形支座仅提供法向力支撑，顶推产生水平推力由铰接杆传递。

进一步地，所述步骤S60还包括：当浮吊船移动时，为保证浮吊安全作业，起升缆索在铅垂方向的偏角不得超过3°。

进一步地，所述步骤S60还包括：将临时弧形钢支座置于永久支座两侧，且高于永久支座，利用弧形顶面可实现转动的力学特征，保证钢梁前后两端先后落梁时，梁体转动不对永久支座产生损坏。

进一步地，所述步骤S60还包括：将浮吊船通过钢缆连接地锚，限制其横桥向位移，并以浮吊竖直起吊钢梁时吊臂顶端为位移控制基点；

将钢梁前端允许水平位移值以及所述起升缆索允许偏角均通过所述钢缆与地锚进行控制，其中以桥梁轴线为基线允许的横桥向水平位移值计算式为：

S＝±||s|+(h₁+h₂)×sin3°|；

其中，S表示浮吊船横桥向允许水平位移值；

s表示钢梁前端允许水平位移值；

h1，h2分别表示起升缆索竖直长度与吊索竖直长度。

进一步地，所述步骤S70还包括：拆除各种临时支撑包括顶推端和浮吊端支撑及稳定钢梁的临时支撑。

本发明的有益效果：本发明通过搭建顶推施工平台或利用桥头引道形成顶推施工平台，然后安装顶推系统，再进行钢梁拼接，焊接吊点及连接钢板；再将浮吊进场并连接地锚；通过试吊钢梁并拆除拼装用临时钢支座；再顶推并完成前端落梁；最后再拆除轨道平车并完成顶推端落梁；本发明不仅可避免在水中搭建临时墩，还能极大缩短航道封航时长，更能避免浮船托架不断调整高程的难度，且具有在有纵坡平台进行快捷顶推施工的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为顶推施工平台及顶推系统示意图；

图2为图1中A处的放大轴视图；

图3为图1中A处的放大侧视图；

图4为钢梁拼接完待顶推状态示意图；

图5为钢梁连接钢板示意图；

图6为浮吊起吊钢梁示意图；

图7为主墩临时弧形钢支座示意图；

图8为浮吊顶推施工平面图；

图9图8中B处的局部放大图；

图10为本发明的方法流程图。

图中：1、平行轨道；2、轨道平车；3、铰孔，4、弧形支座；5、平车车轮与平行轨道间隙；6、钢梁吊点；7、水箱；8、地锚；9、限位钢缆；10、卷扬机；11、导向桩；12、钢梁；13、吊索；14、起升缆索；15、连接钢板；16、临时弧形钢支座；17、永久支座；18、支座垫石；19、主墩；20、顶推施工平台。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1-图9，一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，所述施工方法配置有一套通航水域钢桥浮吊顶推系统，包括顶推施工平台20、顶推系统、浮吊船、临时支撑构件以及限位导向机构。本实施例以利用引桥为顶推施工平台20，存在3％的纵坡，其中顶推系统包括两条铺设在顶推施工平台20上的平行轨道1、连接变速箱的两台轨道平车2以及轨道平车2上设有弧形支座4，弧形支座4沿轴向开设有铰孔3，浮吊船为自航式，其起重机不可回转，起重能力300T，浮吊船两侧配备水箱7，通过水箱7加水或者排水来辅助起吊时船体前后的平衡，临时支撑构件包括焊接在加宽段顶推施工平台20上的临时钢支座，以及设在主墩19上的临时弧形钢支座16。

浮吊船配置有限位系统，包括设置在河岸两侧的四个地锚8、四根限位钢缆9、浮吊船前后两侧的导向桩11以及两台卷扬机10。

具体的实施方法如下：本实施例中以引桥为顶推施工平台20，引桥设计宽度因不满足顶推施工需求，遂对桥面进行拼宽。

将轨道铺设在顶推施工平台20上，且在顶推施工平台20上设置临时钢支座。钢梁12节段按顺序进行拼装，并置于临时钢支座上，再焊接钢梁12前端吊点。使用竖向千斤顶顶升钢梁12，轨道平车2移至钢梁12后端下方并与钢梁12连接钢板15铰接。顶推施工平台20存在3％纵坡，轨道平车2的弧形铰支座可避免在顶推过程中钢梁12前后支撑点高程变化改变结构受力，保持了施工安全。

限位钢缆9以剪刀锁的方式连接地锚8与浮吊船，限制浮吊船的最大容许极限位移。吊索13通过钢梁12吊点6连接浮吊起升缆索14的主钩。

浮吊船试吊钢梁12，试吊成功后拆除顶推施工平台20上的临时钢支座。

操作变速箱控制轨道平车2车速持续顶推钢梁12，同时启动浮吊船并依靠自身动力配合轨道平车2的顶推速度，在尽量保持起升缆索14处于铅垂状态下将钢梁12“吊运”前行。为保证起升缆索14与铅垂向夹角小于3°，且钢梁12前端处于允许水平偏移值以内，需同步调整锚定限位钢缆9，以控制浮吊船的极限偏移。

本实施例中所述钢梁12全长64.5米，轨道间距8米，长宽比约为8，对钢梁12前端横桥向水平位移的锁止能力较强。起升缆索14与吊索13的竖直长度之和为24米，轨道平车2车轮与轨道间隙为6厘米，轨道平车2长度为2米。通过计算得到钢梁12前端水平偏移值为左右各190.5厘米计算公式：0.06×0.5×64.5-1÷2×0.5＝1.905米，浮吊船的横桥向安全移动范围为桥梁轴线左右各316.1厘米计算公式：1.905+24×sin3°＝3.161米。

钢梁12被顶推至目标主墩19上方时停止顶推，精准对中后落梁至临时弧形钢支座16。临时弧形钢支座16的弧形顶面力学特征可保证钢梁12两端高度出现高差时，钢梁12不对临时弧形钢支座16产生偏转力而损坏临时弧形钢支座16。浮吊掉头回到顶推端，起吊钢梁12，撤走轨道平车2并拆除各种临时支撑，最后钢梁12落至永久支座17上，永久支座17底部设置有支座垫石18，结束整个顶推施工。实施例中顶推开始至钢梁12前端到达目标桥墩的施工时长仅用了半小时左右，减少了大量航道占用时间，避免了水中搭建临时墩。

请参阅图10，所述施工方法包括如下步骤：

步骤S10，搭建顶推施工平台20或利用桥头引道形成顶推施工平台20；

步骤S20，安装顶推系统；

在顶推施工平台20上铺设两条平行轨道1，平行轨道1间距满足所顶推的钢梁12构造施工要求，并在每条所述平行轨道1上配备一台轨道平车2；所述轨道平车2自身可进行动力输出，其车速通过变速箱控制，所述轨道平车2的车轮与所述平行轨道1之间留有一定的间隙，以实现所述钢梁(12)前端在顶推过程中允许出现一定横桥向摆动，而不会造成所述轨道平车2对所述平行轨道1产生水平向弯矩或脱轨；

其中，所述轨道平车2的横桥向摆动范围可通过计算得到，公式如下：

其中，s表示钢梁12前端横桥向允许水平位移值，正负分别代表桥梁轴线的左右方向；

b表示轨道平车2车轮与平行轨道1间隙；

L表示钢梁12长度；

l表示轨道平车2前后轴距。

步骤S30，钢梁12拼接，焊接吊点及连接钢板15；钢梁12节段按设计拼装顺序运至所述顶推施工平台20，置于拼装用临时钢支座上，按设计要求一次性拼装所有钢梁12节段，焊接钢梁12吊点6以及连接钢板15。

步骤S40，浮吊进场并连接地锚8；将浮吊船靠在桥梁轴线的水流方向的下游，并将浮吊船通过限位钢缆9与岸上的地锚8以剪刀锁的方式进行连接。

步骤S50，试吊钢梁12并拆除拼装用临时钢支座；所述弧形支座4位置在所述轨道平车2长度1/2处，弧形支座4仅提供法向力支撑，顶推产生水平推力由铰接杆传递。

通过竖向千斤顶顶升钢梁12，轨道平车2移至所述钢梁12后端下方的设计位置，并将所述轨道平车2上的弧形支座4的铰孔3与钢梁12连接钢板15进行铰接，再通过浮吊试吊所述钢梁12，试吊成功后拆除钢梁12拼装用临时钢支座；

步骤S60，顶推并完成前端落梁；

通过两台轨道平车2持续顶推钢梁12，利用轨道平车2内的变速箱控制顶推速度，同时浮吊船依靠自身动力配合所述轨道平车2的顶推，将所述钢梁12吊运至对岸目标主墩19上方的临时弧形钢支座16上；当浮吊船移动时，为保证浮吊安全作业，起升缆索14在铅垂方向的偏角不得超过3°；将临时弧形钢支座16置于永久支座17两侧，且高于永久支座17，利用弧形顶面可实现转动的力学特征，保证钢梁12前后两端先后落梁时，梁体转动不对永久支座17产生损坏；

将浮吊船通过钢缆连接地锚8，限制其横桥向位移，并以浮吊竖直起吊钢梁12时吊臂顶端为位移控制基点；

将钢梁12前端允许水平位移值以及所述起升缆索14允许偏角均通过所述钢缆与地锚8进行控制，其中以桥梁轴线为位移控制基线允许的横桥向水平位移值计算式为：

S＝±||s|+(h₁+h₂)×sin3°|；

其中，S表示浮吊船横桥向允许水平位移值；

s表示钢梁12前端允许水平位移值；

h1，h2分别表示起升缆索14竖直长度与吊索13竖直长度。

步骤S70，拆除轨道平车2并完成顶推端落梁；

通过浮吊船返回至顶推侧，吊起顶推端钢梁12，撤走轨道平车2并拆除各种临时支撑，完成落梁就位；拆除各种临时支撑包括顶推端和浮吊端支撑及稳定钢梁12的临时支撑。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

步骤S10，搭建顶推施工平台(20)或利用桥头引道形成顶推施工平台(20)；

步骤S20，安装顶推系统；

在顶推施工平台(20)上铺设两条平行轨道(1)，平行轨道(1)间距满足所顶推的钢梁(12)构造施工要求，并在每条所述平行轨道(1)上配备一台轨道平车(2)；

步骤S30，钢梁(12)拼接，焊接吊点及连接钢板(15)；

步骤S40，浮吊进场并连接地锚(8)；

步骤S50，试吊钢梁(12)并拆除拼装用临时钢支座；

通过竖向千斤顶顶升钢梁(12)，轨道平车(2)移至所述钢梁(12)后端下方的设计位置，并将所述轨道平车(2)上的弧形支座(4)的铰孔(3)与钢梁(12)连接钢板(15)进行铰接，再通过浮吊试吊所述钢梁(12)，试吊成功后拆除钢梁(12)拼装用临时钢支座；

步骤S60，顶推并完成前端落梁；

通过两台轨道平车(2)持续顶推钢梁(12)，利用轨道平车(2)内的变速箱控制顶推速度，同时浮吊船依靠自身动力配合所述轨道平车(2)的顶推，将所述钢梁(12)前端吊运至对岸目标主墩(19)上方的临时弧形钢支座(16)上；

步骤S70，拆除轨道平车(2)并完成顶推端落梁；

通过浮吊船返回至顶推侧，吊起顶推端钢梁(12)，撤走轨道平车(2)并拆除各种临时支撑，完成落梁就位。

2.根据权利要求1所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S20还包括：所述轨道平车(2)自身可进行动力输出，其车速通过变速箱控制，所述轨道平车(2)的车轮与所述平行轨道(1)之间留有一定间隙，以实现所述钢梁(12)前端在顶推过程中允许出现一定横桥向摆动，而不会造成所述轨道平车(2)对所述平行轨道(1)产生水平向弯矩或脱轨；

其中，所述轨道平车(2)的横桥向摆动范围可通过计算得到，公式如下：

其中，s表示钢梁(12)前端横桥向允许水平位移值，正负分别代表桥梁轴线的左右方向；

b表示平车车轮与平行轨道间隙(5)；

L表示钢梁(12)长度；

l表示轨道平车(2)前后轴距。

3.根据权利要求2所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S30还包括：钢梁(12)节段按设计拼装顺序运至所述顶推施工平台(20)，置于拼装用临时钢支座上，按设计要求一次性拼装所有钢梁(12)节段，焊接钢梁(12)吊点(6)以及连接钢板(15)。

4.根据权利要求3所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S40还包括：将浮吊船靠在桥梁轴线的水流方向的下游，并将浮吊船通过限位钢缆(9)与岸上的地锚(8)以剪刀锁的方式进行连接。

5.根据权利要求4所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S50还包括：所述弧形支座(4)位置在所述轨道平车(2)长度1/2处，弧形支座(4)仅提供法向力支撑，顶推产生水平推力由铰接杆传递。

6.根据权利要求5所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S60还包括：当浮吊船移动时，为保证浮吊安全作业，起升缆索(14)在铅垂方向的偏角不得超过3°；将临时弧形钢支座(16)置于永久支座(17)两侧，且高于永久支座(17)。

7.根据权利要求6所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S60还包括：将浮吊船通过钢缆连接地锚(8)，限制其横桥向位移，并以浮吊竖直起吊钢梁(12)时吊臂顶端为位移控制基点；

将钢梁(12)前端允许水平位移值以及所述起升缆索(14)允许偏角均通过所述钢缆与地锚(8)进行控制，其中以桥梁轴线为位移控制基线，允许的横桥向水平位移值计算式为：

S＝±||s|+(h₁+h₂)×sin3°|；

其中，S表示浮吊船横桥向允许水平位移值；

s表示钢梁(12)前端允许水平位移值；

h1，h2分别表示起升缆索(14)竖直长度与吊索(13)竖直长度。

8.根据权利要求7所述的一种通航水域钢桥浮吊顶推的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S70还包括：拆除各种临时支撑包括顶推端和浮吊端支撑及稳定钢梁(12)的临时支撑。

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