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項目一班第三組 編寫 許翔橋梁是線路的重要組成部分，每當運輸工具發(fā)生重大變化,便推動了橋梁工程技術(shù)的發(fā)展。19世紀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)的角度來看，橋梁發(fā)展分為古代、近代和現(xiàn)代三個時期：古代橋梁一般為倒躺樹木自然形成；在近代橋梁施工中鋼材成為重要的造橋材料；20世紀30年代，預(yù)應(yīng)力混凝土和高強度鋼材相繼出現(xiàn)，材料塑性理論和極限理論的研究，橋梁振動的研究和空氣動力學(xué)的研究以及土力學(xué)的研究等進展使近代橋梁施工技術(shù)應(yīng)運而生。目前橋梁施工有懸臂澆注施工、頂推法施工等方法。現(xiàn)在單對橋梁頂推施工方法進行了研究，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，使梁體通過各墩頂?shù)呐R時滑動支座面就位的施工方法。頂推施工是在橋臺的后方設(shè)置施工場地，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，在梁體前安裝長度為頂推跨徑0.7倍左右的鋼導(dǎo)梁，然后通過水平千斤頂施力，將梁體向前方頂推出施工場地。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，其特點是：由于作業(yè)場所限定在一定范圍內(nèi)，可于作業(yè)場上方設(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)濟有利，如果跨徑大于此值，則需要臨時墩等輔助手段。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頂推和多點頂推。頂推方法的分類：單點頂推：一對頂推裝置集中在橋臺上或某一橋墩，其它墩臺僅設(shè)滑道。頂推力要求大。多點頂推：在每個橋墩、臺（不包括臨時墩）上都設(shè)有一對頂推裝置。要求千斤頂同步運行。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上的水平張拉千斤頂，通過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：機具設(shè)備簡便，無需大型起吊設(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)濟頂推過程中的反復(fù)應(yīng)力，使梁高取值大，臨時束多，張拉工序繁瑣隨著橋長的增大，施工進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，使梁體通過各墩頂?shù)呐R時滑動支座面就位的施工方法。施工原理是沿橋縱軸方向的臺后設(shè)置預(yù)制場，分階段預(yù)制梁體，縱向張拉預(yù)應(yīng)力筋后，通過水平千斤頂施力，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。單點頂推的動力學(xué)原理為，當集中的頂拉力滿足下式時，梁體才能向前移動：HRi（fii）Ri第i橋墩（或橋臺）滑道瞬時的垂直支反力；fi第i橋墩（或橋臺）支點相應(yīng)的靜摩擦系數(shù)；i橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負為下坡頂推。多點分散頂推施工的動力學(xué)原理為，當Fi滿足下式時，梁體才能向前移動：Fi(fii)NiFi第i橋墩（或橋臺）千斤頂所施的力；Ni第i橋墩（或橋臺）支點瞬時支反力；fi第i橋墩（或橋臺）支點相應(yīng)摩擦系數(shù)；i橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負為下坡頂推。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格控制鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋孔道、預(yù)埋件的位置嚴格控制混凝土的澆筑質(zhì)量盡可能采用機械化裝拆模板減少頂推施工時內(nèi)力的措施： 主梁前端設(shè)導(dǎo)梁跨中設(shè)臨時墩，縮小頂推跨徑（至4060米）橋墩順橋向設(shè)臨時撐架，縮小頂推跨徑主梁前端設(shè)臨時塔架，以斜纜索系于梁上錨固當中孔跨徑較大，又無法設(shè)臨時墩，則變單向頂推為雙向頂推導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.60.7倍導(dǎo)梁長，可減少主梁懸臂負彎矩，但過長則會導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁接頭處負彎矩和支反力的相應(yīng)增加導(dǎo)梁過短，則增加主梁的施工負彎矩合理的導(dǎo)梁長度應(yīng)使主梁最大懸臂負彎矩和營運階段的支點負彎矩基本相近施工驗算的內(nèi)容：各截面的施工內(nèi)力計算和強度驗算頂推過程中的穩(wěn)定計算（傾覆穩(wěn)定，滑動穩(wěn)定）鋼索引伸量的計算施工中臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算確定頂推設(shè)備、計算頂推力頂推過程中，橋墩臺的施工驗算頂推施工時，梁的撓度計算預(yù)應(yīng)力筋類型：兼顧營運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，為滿足營運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)主梁長度、設(shè)計頂推跨度、橋墩能承受的水平推力、項推設(shè)備和滑動裝置等條件進行選擇的，例如單點頂推、多點頂推或雙向頂推等。主要流程如下所示。1布置預(yù)置場預(yù)置場地應(yīng)設(shè)在橋臺后面的橋軸線的引道或引橋上。若為多點頂推時，可在橋兩端設(shè)場地，從兩端同時頂推。預(yù)置場地應(yīng)考慮幾個長度，包括梁段底板與腹頂板預(yù)置長度、梁段懸出時反壓段的長度、機具設(shè)備材料進入預(yù)置作業(yè)線的長度和導(dǎo)梁拼接長度；預(yù)置場地的寬度應(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，預(yù)置場地上空宜搭設(shè)固定或活動的作業(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(自動工具錨、拉錨器)組成，頂推動力一般使用水平千斤頂或自動連續(xù)千斤頂及其配套的普通高壓油泵或?qū)Ｓ玫囊簤赫咀鳛閯恿ρb置，拉桿體系最早使用精軋螺紋鋼，1988年以后逐漸采用高強鋼絲束、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)逐漸過渡到拉箱梁底板的方式，并由穿過箱梁頂、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?；酪话悴捎脝位腊逍问?，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，而且標高容易控制，拆除也較方便。為了控制梁體在頂推過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)制臺座前臨時墩的兩旁，且固定一對，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，作好橫向偏差觀測，主要觀測主梁和永久墩的彈性橫向位移。4臨時墩和導(dǎo)梁為了在頂推的過程中為了減少過大的懸臂彎矩，可設(shè)置臨時墩和導(dǎo)梁。在連續(xù)梁的跨度大于頂推跨度時，宜設(shè)置中間臨時墩，在不設(shè)臨時墩時，為滿足安裝鋼導(dǎo)梁和連續(xù)梁前期頂推抗傾覆的要求，在制梁臺座前和連續(xù)梁第一跨內(nèi)設(shè)臨時墩，作為頂推施工的過渡段，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。臨時墩應(yīng)能承受頂推時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，便于拆裝。為提高臨時墩的穩(wěn)定性，防止臨時墩在箱梁頂推過程中產(chǎn)生較大的水平位移，保證頂推安全，將臨時支墩與相鄰的主橋墩和制梁臺座進行撐拉連接，用水平或斜拉鋼絞線束臨時加固。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)必須通過設(shè)計計算，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、負彎矩和下翼緣的最大支點反力。國內(nèi)外的施工經(jīng)驗表明:導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.6至0.7倍，較長的導(dǎo)梁可以減小主梁的負彎矩，但過長的導(dǎo)梁也會導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁連接處負彎矩和支反力的相應(yīng)增加，合理的導(dǎo)梁長度應(yīng)是主梁最