摘  要：本文作者對橋梁頂推施工方法進(jìn)行了總結(jié)，闡述了其施工原理和施工工藝，指出其優(yōu)缺點(diǎn)和不足之處。

 

　　關(guān)鍵詞：頂推法；施工技術(shù)；橋梁工程；應(yīng)用分析

 

　　Abstract: This paper summarizes the bridge incremental launching construction method, introduces its construction principle and construction process, and points out their advantages, disadvantages and shortcomings.

 

　　Key words: pushing method; construction technology; bridge engineering; application analysis

 

　　中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

 

　　我國將要修建的各類橋梁中，中等跨度的多跨長箱梁橋占有相當(dāng)?shù)谋壤覈笮图芰旱跹b設(shè)備嚴(yán)重不足，所以頂推法是適合我國國情的一種較好的建橋方法，其發(fā)展前景是廣闊的。隨著預(yù)應(yīng)力材料強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力工藝水平的不斷提高，設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法的不斷改進(jìn)，以后頂推施工配套技術(shù)的將會日益完善。

 

　　50多年前，頂推法施工技術(shù)就已經(jīng)在德國運(yùn)用，中國運(yùn)用這一技術(shù)大概也有三十多年了。頂推施工方法的雛形來自早期鋼橋的拖拉法、導(dǎo)梁拖拉法、縱向連接拖拉法等，它用千斤頂取代了傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)滑車組，用板式滑動裝置取代滾筒。這一取代使施工方法得到了發(fā)展和提高，從而降低了用滑車組卷揚(yáng)機(jī)拖拉在啟動時(shí)造成的沖動，板式滑動裝置避免了滾筒支承線接觸作用引起的應(yīng)力集中。

 

　　1 頂推法施工原理

 

　　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(shí)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(diǎn)頂推的動力學(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：

 

　　H>ΣRi（fi±αi）

 

　　Ri-第i橋墩（或橋臺）滑道瞬時(shí)的垂直支反力；

 

　　fi-第i橋墩（或橋臺）支點(diǎn)相應(yīng)的靜摩擦系數(shù)；

 

　　αi-橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負(fù)為下坡頂推。

 

　　多點(diǎn)分散頂推施工的動力學(xué)原理為，當(dāng)ΣFi滿足下式時(shí)，梁體才能向前移動：

 

　　ΣFi>Σ(fi±αi)Ni

 

　　Fi-第i橋墩（或橋臺）千斤頂所施的力；

 

　　Ni-第i橋墩（或橋臺）支點(diǎn)瞬時(shí)支反力；

 

　　fi-第i橋墩（或橋臺）支點(diǎn)相應(yīng)摩擦系數(shù)；

 

　　αi-橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負(fù)為下坡頂推。

 

　　2 頂推施工方法的優(yōu)點(diǎn)及不足之處

 

　　隨著頂推能力的增加和頂推機(jī)具的發(fā)展，頂推施工方法在連續(xù)梁以外的橋型正在廣泛的應(yīng)用，如拱橋和斜拉橋等的施工。斜拉橋一般是在場地、運(yùn)輸條件受限的情況下才選取采取頂推施工法的，和懸臂拼裝施工相比，頂推方法施工大量的臨時(shí)墩和頂推點(diǎn)復(fù)雜的局部構(gòu)造勢必造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，但是頂推施工在一些方面上還是有優(yōu)勢的。

 

　　頂推施工方法的優(yōu)點(diǎn)可概括為以下幾點(diǎn)：a.頂推施工的橋梁一般單跨頂推力通常在50到100t之間，遠(yuǎn)比梁體自重小，所以頂推設(shè)備輕型簡便，不需大型吊運(yùn)機(jī)具，保養(yǎng)與運(yùn)輸方便，適合特殊場地使用。如水深較小浮吊不能進(jìn)入的河流或者深谷等。b.對橋下地基和凈空無要求，不影響通車或通航，由于預(yù)制場通常設(shè)在岸上，搭建拆除簡單，混凝土或者是鋼構(gòu)件運(yùn)輸方便。c.對混凝土橋的頂推施工來說，澆筑混凝土僅需一套模板周轉(zhuǎn)，節(jié)省材料；施工工廠化，易于質(zhì)量管理。搭設(shè)平臺的材料大多為型鋼和鋼板，便于取材和重復(fù)利用。d.場地固定集中，便于安全施工，受環(huán)境干擾小。e.工作條件相對較好，所需勞動力比較少，勞動強(qiáng)度相對不高。

 

　　頂推施工方法尚存的不足之處：a.由于頂推懸臂彎矩不能太大，且施工階段的內(nèi)力與運(yùn)營階段的內(nèi)力也不能相差太大，所以頂推只適宜較多跨，跨數(shù)太少極不經(jīng)濟(jì)。b.對于多孔長橋，因工作面所限，頂推過長，施工工期相對較長。c.對于橋的形式有一定要求，彎橋只能是曲率恒定的橋梁，而且通常要求梁高不變，底面是直線。

 

　　3 頂推法施工工藝

 

　　項(xiàng)推方式是根據(jù)主梁長度、設(shè)計(jì)頂推跨度、橋墩能承受的水平推力、項(xiàng)推設(shè)備和滑動裝置等條件進(jìn)行選擇的，例如單點(diǎn)頂推、多點(diǎn)項(xiàng)推或雙向頂推等。主要流程如圖1所示。

 

　　3.1 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(diǎn)頂推時(shí)，可在橋兩端設(shè)場地，從兩端同時(shí)頂推。預(yù)置場地應(yīng)考慮幾個(gè)長度，包括梁段底板與腹頂板預(yù)置長度、梁段懸出時(shí)反壓段的長度、機(jī)具設(shè)備材料進(jìn)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(hù)，預(yù)置場地上空宜搭設(shè)固定或活動的作業(yè)棚，。

 

　　3.2 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(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(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

 

　　3.3 滑移和導(dǎo)向裝置

 

　　滑移裝置可分為：a.普通的滑移裝置；b.起循環(huán)作用的滑移裝置；c.起連續(xù)作用的滑移裝置；d.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(shí)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(shí)，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。

 

　　3.4臨時(shí)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(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(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。國內(nèi)外的施工經(jīng)驗(yàn)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(fù)彎矩，但過長的導(dǎo)梁也會導(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)梁長度應(yīng)是主梁最大懸臂負(fù)彎矩與使用狀態(tài)支點(diǎn)負(fù)彎矩基本接近。導(dǎo)梁的剛度對主梁內(nèi)力的影響遠(yuǎn)較其長度對主梁內(nèi)力的影響為小。導(dǎo)梁的剛度在滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度的條件下，選用較小的剛度及變剛度的導(dǎo)梁，將在頂推時(shí)減小最大懸臂狀態(tài)的負(fù)彎矩，使負(fù)彎矩的2個(gè)峰值比較接近。此外，在設(shè)計(jì)中要考慮動力系數(shù)，使結(jié)構(gòu)有足夠的安全儲備。為減輕自重最好采用從根部至前端為變剛度的或分段變剛度的導(dǎo)梁

 

　　3.5落梁

 

　　落梁工作是全梁頂推到位后將梁安工在設(shè)計(jì)支座上的工作。施箱梁頂推到位以后,逐節(jié)拆除鋼導(dǎo)梁,解除縱向臨時(shí)預(yù)應(yīng)力索,張拉后期縱向預(yù)應(yīng)力索,并對管道壓漿,達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行落梁工作。落梁即將箱梁頂起來,拆除頂推用的滑道裝置,并將永久橡膠盆式支座就位安裝,將箱梁均勻平穩(wěn)地降落到永久支座上,再固定永久支座。

 

　　4 結(jié)語

 

　　質(zhì)量責(zé)任,重于泰山。橋梁的質(zhì)量問題與人的生命財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)，并直接影響到社會的進(jìn)步和發(fā)展，無論是機(jī)關(guān)干部還是與建筑有關(guān)的人士都應(yīng)該重視道路橋梁的質(zhì)量問題，用自己的智慧和雙手為國家建造最堅(jiān)固的橋梁。

 

　　參考文獻(xiàn)：

 

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