橋梁頂推施工法

橋梁頂推施工法 福建交通學(xué)院建工系11項(xiàng)目一班第三組 編寫 許翔橋梁是線路的重要組成部分，每當(dāng)運(yùn)輸工具發(fā)生重大變化,便推動(dòng)了橋梁工程技術(shù)的發(fā)展。19世紀(jì)20年代,隨著鐵路的出現(xiàn)，橋梁工程建設(shè)技術(shù)不斷翻新,從工程技術(shù)的角度來(lái)看，橋梁發(fā)展分為古代、近代和現(xiàn)代三個(gè)時(shí)期：古代橋梁一般為倒躺樹(shù)木自然形成；在近代橋梁施工中鋼材成為重要的造橋材料；20世紀(jì)30年代，預(yù)應(yīng)力混凝土和高強(qiáng)度鋼材相繼出現(xiàn)，材料塑性理論和極限理論的研究，橋梁振動(dòng)的研究和空氣動(dòng)力學(xué)的研究以及土力學(xué)的研究等進(jìn)展使近代橋梁施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前橋梁施工有懸臂澆注施工、頂推法施工等方法?，F(xiàn)在單對(duì)橋梁頂推施工方法進(jìn)行了研究，本文闡述了其施工原理和施工工藝及相關(guān)內(nèi)容，指出其優(yōu)缺點(diǎn)和不足之處，為以后同類工程施工提供一定的借鑒。頂推法多應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等截面連續(xù)梁橋和斜拉橋梁的施工。指的是梁體在橋頭逐段澆筑或拼裝，用千斤頂縱向頂推，使梁體通過(guò)各墩頂?shù)呐R時(shí)滑動(dòng)支座面就位的施工方法。頂推施工是在橋臺(tái)的后方設(shè)置施工場(chǎng)地，分節(jié)段澆筑梁體，并用縱向預(yù)應(yīng)力筋將澆筑節(jié)段與已完成的梁體連成整體，在梁體前安裝長(zhǎng)度為頂推跨徑0.7倍左右的鋼導(dǎo)梁，然后通過(guò)水平千斤頂施力，將梁體向前方頂推出施工場(chǎng)地。重復(fù)這些工序即可完成全部梁體施工。 頂推法最早是1959年在奧地利的阿格爾橋上使用，其特點(diǎn)是：由于作業(yè)場(chǎng)所限定在一定范圍內(nèi)，可于作業(yè)場(chǎng)上方設(shè)置頂棚而使施工不受天氣影響，全天候施工。連續(xù)梁的頂推跨徑3050m最為經(jīng)濟(jì)有利，如果跨徑大于此值，則需要臨時(shí)墩等輔助手段。逐段頂推施工宜在等截面的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋中使用，也可在組合梁和斜拉橋的主梁上使用。用頂推法施工，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工平穩(wěn)，噪聲低，施工質(zhì)量好，可在深谷和寬深河道上的橋梁、高架橋以及等曲率曲線橋、帶有曲線的橋和坡橋上采用。頂推施工的方法可分為單點(diǎn)頂推和多點(diǎn)頂推。頂推方法的分類：?jiǎn)吸c(diǎn)頂推：一對(duì)頂推裝置集中在橋臺(tái)上或某一橋墩，其它墩臺(tái)僅設(shè)滑道。頂推力要求大。多點(diǎn)頂推：在每個(gè)橋墩、臺(tái)（不包括臨時(shí)墩）上都設(shè)有一對(duì)頂推裝置。要求千斤頂同步運(yùn)行。水平豎直千斤頂法：由水平千斤頂和豎向千斤頂交互使用而產(chǎn)生頂推力拉桿千斤頂法由固定在墩臺(tái)上的水平張拉千斤頂，通過(guò)張拉錨碇在主梁上的拉桿而使梁體前移頂推施工法的特點(diǎn)：機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)便，無(wú)需大型起吊設(shè)備節(jié)省施工用地，工廠化制作，能保證構(gòu)件質(zhì)量模板可周轉(zhuǎn)不影響通航節(jié)約勞力，施工安全適應(yīng)于連續(xù)梁，結(jié)合梁（橋面板），簡(jiǎn)支梁，拱橋（橋面縱梁，斜拉橋（主梁）等結(jié)構(gòu)不適應(yīng)多跨變高梁，曲率變化的曲線橋和豎向曲率大的橋梁受頂推懸臂彎矩的限制，頂推跨徑大于7080米不經(jīng)濟(jì)頂推過(guò)程中的反復(fù)應(yīng)力，使梁高取值大，臨時(shí)束多，張拉工序繁瑣隨著橋長(zhǎng)的增大，施工進(jìn)度較慢頂推的工作原理：頂推法是梁體在橋頭逐段澆筑或拼裝，用千斤頂縱向頂推，使梁體通過(guò)各墩頂?shù)呐R時(shí)滑動(dòng)支座面就位的施工方法。施工原理是沿橋縱軸方向的臺(tái)后設(shè)置預(yù)制場(chǎng)，分階段預(yù)制梁體，縱向張拉預(yù)應(yīng)力筋后，通過(guò)水平千斤頂施力，借助滑移裝置和頂推裝置，將梁逐段向前頂推，就位后落梁并更換正式支座。單點(diǎn)頂推的動(dòng)力學(xué)原理為，當(dāng)集中的頂拉力滿足下式時(shí)，梁體才能向前移動(dòng)：HRi（fii）Ri第i橋墩（或橋臺(tái)）滑道瞬時(shí)的垂直支反力；fi第i橋墩（或橋臺(tái)）支點(diǎn)相應(yīng)的靜摩擦系數(shù)；i橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負(fù)為下坡頂推。多點(diǎn)分散頂推施工的動(dòng)力學(xué)原理為，當(dāng)Fi滿足下式時(shí)，梁體才能向前移動(dòng)：Fi(fii)NiFi第i橋墩（或橋臺(tái)）千斤頂所施的力；Ni第i橋墩（或橋臺(tái)）支點(diǎn)瞬時(shí)支反力；fi第i橋墩（或橋臺(tái)）支點(diǎn)相應(yīng)摩擦系數(shù)；i橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負(fù)為下坡頂推。橋梁頂推法施工示意圖水平豎直千斤頂法頂梁推移落豎頂收水平頂拉桿千斤頂法拉桿穿入千斤頂柱塞和錨碇架內(nèi)，并用夾片夾住啟動(dòng)千斤頂移梁預(yù)制梁段的技術(shù)要求底板平整度，要有一定的剛度和硬度嚴(yán)格控制鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋孔道、預(yù)埋件的位置嚴(yán)格控制混凝土的澆筑質(zhì)量盡可能采用機(jī)械化裝拆模板減少頂推施工時(shí)內(nèi)力的措施： 主梁前端設(shè)導(dǎo)梁跨中設(shè)臨時(shí)墩，縮小頂推跨徑（至4060米）橋墩順橋向設(shè)臨時(shí)撐架，縮小頂推跨徑主梁前端設(shè)臨時(shí)塔架，以斜纜索系于梁上錨固當(dāng)中孔跨徑較大，又無(wú)法設(shè)臨時(shí)墩，則變單向頂推為雙向頂推導(dǎo)梁長(zhǎng)度一般為頂推跨徑的0.60.7倍導(dǎo)梁長(zhǎng)，可減少主梁懸臂負(fù)彎矩，但過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁接頭處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加導(dǎo)梁過(guò)短，則增加主梁的施工負(fù)彎矩合理的導(dǎo)梁長(zhǎng)度應(yīng)使主梁最大懸臂負(fù)彎矩和營(yíng)運(yùn)階段的支點(diǎn)負(fù)彎矩基本相近施工驗(yàn)算的內(nèi)容：各截面的施工內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算頂推過(guò)程中的穩(wěn)定計(jì)算（傾覆穩(wěn)定，滑動(dòng)穩(wěn)定）鋼索引伸量的計(jì)算施工中臨時(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算確定頂推設(shè)備、計(jì)算頂推力頂推過(guò)程中，橋墩臺(tái)的施工驗(yàn)算頂推施工時(shí)，梁的撓度計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋類型：兼顧營(yíng)運(yùn)與施工要求所需的力筋為施工階段要求配置的力筋在施工完成之后，為滿足營(yíng)運(yùn)階段需要而增加的力筋頂推施工法的施工工序：頂推方式是根據(jù)主梁長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)頂推跨度、橋墩能承受的水平推力、項(xiàng)推設(shè)備和滑動(dòng)裝置等條件進(jìn)行選擇的，例如單點(diǎn)頂推、多點(diǎn)頂推或雙向頂推等。主要流程如下所示。1布置預(yù)置場(chǎng)預(yù)置場(chǎng)地應(yīng)設(shè)在橋臺(tái)后面的橋軸線的引道或引橋上。若為多點(diǎn)頂推時(shí)，可在橋兩端設(shè)場(chǎng)地，從兩端同時(shí)頂推。預(yù)置場(chǎng)地應(yīng)考慮幾個(gè)長(zhǎng)度，包括梁段底板與腹頂板預(yù)置長(zhǎng)度、梁段懸出時(shí)反壓段的長(zhǎng)度、機(jī)具設(shè)備材料進(jìn)入預(yù)置作業(yè)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)梁拼接長(zhǎng)度；預(yù)置場(chǎng)地的寬度應(yīng)考慮梁兩端的施工作業(yè)的需要。為了便于混凝土的養(yǎng)護(hù)，預(yù)置場(chǎng)地上空宜搭設(shè)固定或活動(dòng)的作業(yè)棚，。2頂推裝置頂推裝置由千斤頂、高壓油泵、拉桿(束)、頂推錨具(自動(dòng)工具錨、拉錨器)組成，頂推動(dòng)力一般使用水平千斤頂或自動(dòng)連續(xù)千斤頂及其配套的普通高壓油泵或?qū)Ｓ玫囊簤赫咀鳛閯?dòng)力裝置，拉桿體系最早使用精軋螺紋鋼，1988年以后逐漸采用高強(qiáng)鋼絲束、鋼絞線束群錨體系，拉錨器的施力位置由拉箱梁腹板兩側(cè)逐漸過(guò)渡到拉箱梁底板的方式，并由穿過(guò)箱梁頂、底板布設(shè)傳力型鋼演變?yōu)閮H在箱梁底板中心線預(yù)留孔插入牛腿式鋼塊拉錨器。拉錨器的間距應(yīng)能保證墩上千斤頂有施力點(diǎn)和便于主墩上千斤頂統(tǒng)一更換拉索以提高頂推工作效率3滑移和導(dǎo)向裝置滑移裝置可分為：普通的滑移裝置；起循環(huán)作用的滑移裝置；起連續(xù)作用的滑移裝置；導(dǎo)向裝置及其他附屬裝置。滑道一般采用單滑道板形式，滑道板為一塊整鋼板，置于滑道墊塊鋼架之上。該種形式的滑道能很好的承受各向作用力，而且標(biāo)高容易控制，拆除也較方便。為了控制梁體在頂推過(guò)程中的中線始終處于規(guī)范范圍內(nèi)，必須設(shè)置橫向?qū)蜓b置。尤其在圓曲線上頂推，橫向?qū)蜓b置顯得更加重要。糾偏器裝在預(yù)制臺(tái)座前臨時(shí)墩的兩旁，且固定一對(duì)，以控制每段梁尾端的橫向位置，保證梁尾與預(yù)制模板正位接頭。頂推時(shí)，作好橫向偏差觀測(cè)，主要觀測(cè)主梁和永久墩的彈性橫向位移。4臨時(shí)墩和導(dǎo)梁為了在頂推的過(guò)程中為了減少過(guò)大的懸臂彎矩，可設(shè)置臨時(shí)墩和導(dǎo)梁。在連續(xù)梁的跨度大于頂推跨度時(shí)，宜設(shè)置中間臨時(shí)墩，在不設(shè)臨時(shí)墩時(shí)，為滿足安裝鋼導(dǎo)梁和連續(xù)梁前期頂推抗傾覆的要求，在制梁臺(tái)座前和連續(xù)梁第一跨內(nèi)設(shè)臨時(shí)墩，作為頂推施工的過(guò)渡段，保證梁體線形與已經(jīng)頂推出去的梁體完全一致，避免大梁從制梁臺(tái)座上頂推出去以后，與接灌的下一梁段出現(xiàn)大的轉(zhuǎn)角。臨時(shí)墩應(yīng)能承受頂推時(shí)的最大豎向荷載和最大水平摩阻力引發(fā)的變形。在此原則前提下，盡可能降低造價(jià)，便于拆裝。為提高臨時(shí)墩的穩(wěn)定性，防止臨時(shí)墩在箱梁頂推過(guò)程中產(chǎn)生較大的水平位移，保證頂推安全，將臨時(shí)支墩與相鄰的主橋墩和制梁臺(tái)座進(jìn)行撐拉連接，用水平或斜拉鋼絞線束臨時(shí)加固。導(dǎo)梁設(shè)置在主梁前端，可為等截面或變截面鋼板梁，導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)必須通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，從受力狀態(tài)分析，導(dǎo)梁的控制內(nèi)力是導(dǎo)梁與箱梁連接的最大正、負(fù)彎矩和下翼緣的最大支點(diǎn)反力。國(guó)內(nèi)外的施工經(jīng)驗(yàn)表明:導(dǎo)梁長(zhǎng)度一般為頂推跨徑的0.6至0.7倍，較長(zhǎng)的導(dǎo)梁可以減小主梁的負(fù)彎矩，但過(guò)長(zhǎng)的導(dǎo)梁也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁連接處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加，合理的導(dǎo)梁長(zhǎng)度應(yīng)是主梁最