橋梁頂推技術(shù)的調(diào)查與分析研究 橋梁工程專業(yè)

目錄摘要………………1Abstract…………………………11頂推施工法的發(fā)展概述 21.1頂推施工法 21.2頂推施工法的來源 21.3頂推技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 21.3.1國外發(fā)展概況 31.3.2國內(nèi)發(fā)展概況 32頂推技術(shù)的分類及其工程實(shí)例 32.1拖拉式-李其村特大橋 42.1.1拖拉式頂推施工 42.1.2技術(shù)特點(diǎn) 42.1.3施工方案 42.1.4關(guān)鍵技術(shù) 42.1.5優(yōu)勢 42.2步履式-杭州九堡大橋 42.2.1步履式頂推施工 52.2.2技術(shù)特點(diǎn) 52.2.3施工方案 52.2.4關(guān)鍵技術(shù) 52.2.2工藝優(yōu)點(diǎn) 63建議與展望 64結(jié)論 7參考文獻(xiàn) 8致謝 9橋梁頂推技術(shù)的調(diào)查與分析摘要：為了促進(jìn)橋梁頂推法施工技術(shù)的發(fā)展，對橋梁頂推技術(shù)的概念進(jìn)行了綜述，著重介紹和總結(jié)了橋梁頂推技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、橋梁頂推技術(shù)的工程實(shí)例。研究結(jié)果表明：橋梁頂推的適用范圍、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性；本文指出，近年來在中國發(fā)展的頂推法存在的一些問題，并探討了今后的發(fā)展趨勢和頂推法的建議。關(guān)鍵詞：橋梁頂推拖拉式步履式關(guān)鍵技術(shù)Abstract：Inordertopromotethedevelopmentofbridgepushingconstructiontechnology,theconceptofbridgepushingtechnologywasreviewed,andthedevelopmentstatusofbridgepushingtechnologyandengineeringexamplesofbridgepushingtechnologywereemphaticallyintroducedandsummarized.Theresearchresultsshowthattheapplicationscope,economyandtechnologyofthebridgepushingforward;theresearchpointsoutsomeproblemsexistinginthepushingconstructionmethoddevelopedinChinainrecentyears,anddiscussesthedevelopmenttrendandsuggestionsofthepushingconstructionmethodinthefuture.Keywords：BridgepushingDragtypeWalkingstyleKeytechnologies

引言目前，國內(nèi)外橋梁建設(shè)仍處于快速發(fā)展階段，頂推施工方法在橋梁施工中也越來越廣泛地應(yīng)用。在各種復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)的施工中，頂進(jìn)施工可以看到不同的形式。隨著頂推設(shè)備的不斷創(chuàng)新，推動了施工技術(shù)的進(jìn)步，但不可避免地面臨著傳統(tǒng)施工中出現(xiàn)的新問題，需要面對和克服的新挑戰(zhàn)。因此如何識別頂推施工方法雛形的產(chǎn)生和發(fā)展，并有效的對頂推技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，對保證施工水平的提高和施工機(jī)械的發(fā)展具有重要的意義。1頂推施工法的發(fā)展概述1.1頂推施工法 頂推法是在橋梁縱軸后部設(shè)置預(yù)制（拼裝）部位、節(jié)段，也可以從全部的預(yù)制梁考慮。通過預(yù)制段，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的橋體拼接。如果有效的施加千斤頂，能夠促進(jìn)橋梁遠(yuǎn)離地面，從而繼續(xù)完善關(guān)鍵部分中的梁的下一段。主體被預(yù)制并循環(huán)直到施工完成。這種方法是在上世紀(jì)60年代早期在歐洲和美國的一些國家采用。中國開始于上個世紀(jì)70年代末，逐步普及和發(fā)展年代。常用的頂推施工技術(shù)有兩種：拖拉式和步履式。1.2頂推施工法的來源從當(dāng)前的文獻(xiàn)中可以發(fā)現(xiàn)，國外的一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)率先開展關(guān)于頂推施工方法的研究，并且從鋼橋拖拉法、縱向連接拖拉法等多個方面進(jìn)行縱深?？梢园l(fā)現(xiàn)，早期的設(shè)備并不完善，需要將多個方法進(jìn)行集成應(yīng)用。對于后期的頂推施工方法，它提供了特別重要的參考價值，因此有必要引入上述三種早期施工方法。通過這種方式，我們可以更好地理解頂推施工方法的發(fā)展。拖拉法是把橋梁裝配好在地上。梁的前端放置在平底船上，后端支撐在小車上并向前拖動，到達(dá)平底容器的安裝位置以使其下沉，使得梁的前端放置在橋墩上。然后將平底船移到后端，安裝梁的后端。支撐在軌道上的移動支架用于支撐橋梁進(jìn)行拖動。這種拖拉法通常用于減少橋梁滯留的橋梁，因?yàn)闃蛄旱难诱`時間較短。導(dǎo)梁拖拉法是將整個孔梁整合在堤岸上。在現(xiàn)場連接結(jié)束后，安裝部分，稱為導(dǎo)向梁，安裝在梁的前端并向前推進(jìn)。橫梁的后部支撐在臺車上。在主梁和導(dǎo)梁的主梁到達(dá)橋墩后側(cè)的滾柱之前，導(dǎo)梁的前端將到達(dá)前方的滾動軸，以確保梁不脫離軸線，并且在梁到達(dá)之前，全部由小車支撐。位置。如果第一個孔梁豎立，下一個梁將以同樣的方式豎起。導(dǎo)梁拖拉法需要較少的附加設(shè)備和較短的施工周期?？v向連結(jié)拖拉法是將第一梁安裝在導(dǎo)梁法的導(dǎo)向梁上，利用第二孔梁作為平衡梁（防止梁體的中心與臺車分離）。其余施工過程基本與導(dǎo)梁拖拉法相一致。雖然縱向連接拖拉法用于在第一孔梁豎立后以相同的方式豎起第二孔梁。但這種方法不能建立最后一個孔梁，所以我們需要考慮其他方法來構(gòu)造它。綜上所述，現(xiàn)代頂推法的思想來源是鋼梁的縱向拖拉法，并在具體的技術(shù)層面進(jìn)行了更新，滾筒和卷揚(yáng)機(jī)等裝置被替換，而在施工的準(zhǔn)確性方面有了較大的提升，發(fā)展和提高了施工水平。1.3頂推技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1國外發(fā)展概況頂推施工方法于1959年成功應(yīng)用于PC連續(xù)梁結(jié)構(gòu)（AgerBridge）。這種方法的先驅(qū)者是萊昂哈特博士和前德意志聯(lián)邦共和國的教授，名字叫做鮑爾。隨后，頂推施工方法奠定了世界橋梁建筑的基石，并開始引領(lǐng)時代潮流。到了1963年，委內(nèi)瑞拉的卡羅尼河大橋成功建成，這種方法再次起到關(guān)鍵作用。與前面的橋梁不同，首次應(yīng)用了鋼導(dǎo)梁和臨時橋墩。此后，許多歐洲國家和日本先后采用頂推法搭建了多座橋梁。具有代表性的大橋包括德國的艾希泰橋，全長達(dá)到1161m，瑞士捷拉東斯橋，全長達(dá)到1370m，南非的象河鐵路大橋，全長達(dá)到1035m。從基本的邏輯上可以看到，頂推法在混凝土橋梁上應(yīng)用較多，而在鋼結(jié)構(gòu)上的普及并不廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，使得頂推法在大跨度鋼箱梁橋中的應(yīng)用也越來越多。建于2003年底的墨西哥恰帕斯大橋是世界上使用頂推法建造的最大橋梁之一，為這種橋梁創(chuàng)造了新紀(jì)錄。2004年，采用多點(diǎn)柔性正交推進(jìn)法完成法國Miyo橋的建設(shè)，這是雙向頂推。頂推跨度達(dá)171m，最大跨度為342m。1.3.2國內(nèi)發(fā)展概況1977年，中國首次采用頂推法建設(shè)西（安）延（安）鐵路狄家河大橋，并成功頂推廣東萬江公路大橋。在20后期，一些重要的大橋開始建成，在我國，廣西，黑龍江，廣東等地，都形成了新一輪的橋梁熱潮，這個時候，頂推法都起到了關(guān)鍵作用。而到了上個世紀(jì)九十年代，PC連續(xù)梁結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步發(fā)展，成為了具有代表性的建筑規(guī)范。從PC連續(xù)梁橋的技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，望城溈江橋是標(biāo)志性的成果，這是多點(diǎn)頂推柔性墩身的首次應(yīng)用。而丘敦橋建成于1992年，同類結(jié)構(gòu)大橋中，在當(dāng)時，這座橋在世界上也是首屈一指的，而哈爾濱尚志橋也是這種結(jié)構(gòu)。在2006年，佛山平勝大橋是重要的懸索橋，斜交頂推法稱為了新的方案，78米的懸臂也是當(dāng)時最大，這個橋梁是當(dāng)時國內(nèi)的第一座同類橋梁。杭州九堡大橋建于2012年是在國內(nèi)一座重要橋梁，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，頂推法成為關(guān)鍵技術(shù)，具有里程碑意義。截止到2013年底，一些重要的鐵路橋梁也逐漸建成，包括滬昆鐵路橋，南昆鐵路跨線橋等，都是頂推法的典型應(yīng)用案例。2頂推技術(shù)的分類及其工程實(shí)例2.1拖拉式-李其村特大橋云南省昆明市大板橋的昆明軌道交通6號線一期工程李其村特大橋跨越現(xiàn)有鐵路線采用（30+48+30）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其中，48米跨越滬昆線復(fù)線，30米跨越莆渝線。直徑為46.501m+55m的過渡曲線段，整個縱面都在坡道上，位置為+28.7‰[1]。箱梁的橫截面為單室，單室，高3.2米，梁的頂部寬9.3米，梁底寬3.38米。頂部和底部為0.3米。在實(shí)體的重量上，可以達(dá)到2495.3噸。在上坡方向放置了推箱梁，整個施工具有“彎、險(xiǎn)、急”的特點(diǎn)，受到眾多專家一致認(rèn)可。2.1.1拖拉式頂推施工拖拉式頂推施工是指進(jìn)行次性澆筑梁體，實(shí)現(xiàn)橋頭位置設(shè)計(jì)，并且將千斤頂，錨固鋼絞線統(tǒng)一考慮，在進(jìn)行壓力的反復(fù)作用下，得到柔性拉動的作用。如果能夠?qū)崿F(xiàn)每個橋墩的交叉，就可以實(shí)現(xiàn)臨時滑動支承表面。2.1.2技術(shù)特點(diǎn)工藝成熟；頂推過程中，墩身產(chǎn)生的水平力較大，推動橫向限位裝置很困難，效果難以保證。2.1.3施工思路在永久墩7#、8#、9#、10#旁分別建立了4個臨時墩，分別為臨1#、臨2#、臨3#和臨4#。臨時墩結(jié)構(gòu)為鋼管桁架。在3#～7#永久墩作為梁制造平臺的基礎(chǔ)上建立了支架系統(tǒng)，預(yù)制箱梁預(yù)制?；腊迳习惭b在3#～6#永久墩，在臨時的部位，具有1#～4#的橋墩。如果已經(jīng)完成了預(yù)制箱梁的施工，必須考慮養(yǎng)護(hù)的狀態(tài)，并通過千斤頂自動提升，達(dá)到7#、8#、9#、10#墩同時執(zhí)行。兩個錨點(diǎn)作用在箱梁上，達(dá)到8.033米的距離，后點(diǎn)的距離達(dá)到41.876米，都是距離尾端。兩個千斤頂同時作用在橋上，從8#墩上開始，并確定了錨點(diǎn)1，然后利用6#墩，確定錨點(diǎn)2，兩個距離達(dá)到9.124m。此時，繼續(xù)保證兩者的舉例，并進(jìn)行頂推，實(shí)現(xiàn)T2千斤頂控制1，然后達(dá)到要求的狀態(tài)[5]。整個推進(jìn)距離很長，頂推的距離已經(jīng)超過100米。2.1.4關(guān)鍵技術(shù)1）限位及糾偏裝置施工在頂推過程中，如箱梁的橫向撓度，在導(dǎo)向裝置（滑車）和箱梁之間插入鋼楔或鋼板以進(jìn)行橫向約束。當(dāng)水平位移超過8mm時，采用水平糾偏千斤頂來矯正偏差。2）拉錨器及牽引裝置施工錨地和鋼絞線確保強(qiáng)度符合要求。以O(shè)VM15-12錨為例，錨索的每根絞線使用12根直徑為15.2毫米的絞線。一端連接到頂推千斤頂，另一端固定在錨上。在安裝錨鏈和鋼絞線后，應(yīng)進(jìn)行預(yù)緊，以確保鋼絞線在頂推過程中受到均勻的應(yīng)力。2.1.5優(yōu)勢拖拉式頂推法施工是一種無支架架橋方法。在更大范圍的支架系統(tǒng)中，這種方案可以減少數(shù)量，并從起重設(shè)備的角度進(jìn)行縮減。整個施工過程并不依賴于橋梁和交通。這就減少了勞動力，容易控制工程的進(jìn)度。2.2步履式-杭州九堡大橋杭州九堡橋具有重要的規(guī)劃意義，能夠形成連續(xù)的孔狀組合，達(dá)到37.7m的寬度，并且已經(jīng)突破了1.4萬噸。主橋的結(jié)構(gòu)合理，可以適應(yīng)多種天氣變化。在具體的施工技術(shù)方面，九堡大橋形成了混合結(jié)構(gòu)，具有重要的橋面體系，并且利用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善。在整個體系的外側(cè)，留有一定的空間，能夠保證橋梁的穩(wěn)定性，為扭拱肋組成，主拱肋與輔助拱肋由圓形鋼管進(jìn)行聯(lián)通。在主梁和側(cè)面上，采用同樣架構(gòu)，達(dá)到4.5m的高度，兩邊的材質(zhì)不同，采用鋼梁連接[6]。頂管過程中沒有安裝吊桿，拱梁通過臨時支桿連接。鋼主縱梁內(nèi)部設(shè)系桿索。2.2.1步履式頂推施工從基本原理的角度出發(fā)，步履式平移頂推是關(guān)鍵的點(diǎn)，可以從具體的案例中得到啟示，九堡大橋就是專門設(shè)計(jì)的頂推技術(shù)[2]。將整個拱形梁的多個點(diǎn)抬起，并推動水平千斤頂以推動拱形梁。隨后，對于施工進(jìn)行間歇性的休息，并完成移動，形成多個動作的循環(huán)，包括“頂”，“推”，“降”等，這些可以通過現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，液壓泵站是重要的方案。2.2.2技術(shù)特點(diǎn)能夠更好地控制臨時橋墩或結(jié)構(gòu)橋墩的水平力；可以采取措施來滿足結(jié)構(gòu)力量的限制；液壓控制同步需要高精度。2.2.3施工方案1）方案綱要在橋軸線的后部，設(shè)置拼裝及頂推支架，DCS120/30-60x75型龍門式起重機(jī)逐跨拼裝拱梁后頂推，3跨在岸上先裝好后裝配后被推到橋位置。為了滿足通航、頂推結(jié)構(gòu)的力學(xué)要求，主橋跨中僅設(shè)置了1個臨時墩。在頂推過程中，主梁和拱肋通過臨時支撐桿連接，吊桿后裝。導(dǎo)梁設(shè)置在主梁后，以滿足橋墩和懸臂的要求。3跨拱梁在R=90000m豎曲線上頂推，需要20套頂推設(shè)備。2）總體布置當(dāng)主橋在岸上利用拼裝平臺和龍門吊拼裝成1跨時，通過千斤頂平行推到江心，需要3次頂推。引橋被組裝成1跨，并在拼裝區(qū)被推到江心。它需要4次頂推。主橋和引橋全部拼裝在拼裝區(qū)完成。2.2.4關(guān)鍵技術(shù)1）步履式千斤頂工作原理頂推設(shè)備的工作原理是：豎向千斤頂將梁體托起→水平千斤頂將梁體向前頂推→豎向千斤頂回落將梁體重新放置在墊梁上→水平千斤頂回縮完成一個頂推行程[4]。頂推過程步履式千斤頂借助油缸壓力而非支架反力，故對外部所產(chǎn)生的反力較小，具體步驟如下：（1）步驟一（頂升）：啟動豎向千斤頂，頂升油缸同步向上將梁體頂起，使梁體脫離墊塊。（2）步驟二（縱向平推）：豎向千斤頂停止動作，同時啟動水平千斤頂，頂推油缸向前頂進(jìn)，使梁體整體前移，直至完成一個水平千斤頂行程。（3）步驟三（下降）：水平千斤頂停止動作，同時啟動豎向千斤頂，頂升油缸同步回縮，使得梁體整體下降，直到步履式千斤頂完全脫離梁體。（4）步驟四（回縮）：豎向千斤頂停止動作，同時啟動水平千斤頂，頂進(jìn)油缸同步回縮，步履式千斤頂上部移動結(jié)構(gòu)回到初始位置，并開始下一個往復(fù)行程（15min/行程）。步履式頂推法向前頂推梁體都會采用多臺千斤頂協(xié)同工作，所有千斤頂全部同步頂升、同步頂推及同步落梁。2）千斤頂同步在頂推過程中，由于工況的不同，每臺步履式千斤頂與梁體、千斤頂與頂推平臺之間的摩擦力不一定相同，但必須通過每臺千斤頂位移同步來保證結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)不利情況的發(fā)生。要達(dá)到千斤頂?shù)耐叫?，并保證頂推過程受力狀態(tài)在設(shè)計(jì)允許誤差范圍內(nèi)，需采用位移和壓力同時控制。3）橋梁糾偏在頂推過程中，要隨時觀測每個臨時墩上橋梁中軸線是否與設(shè)計(jì)中軸線一致。如果箱梁橫向偏離，則開始橫向調(diào)整系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)橫向糾偏。步履式式千斤頂設(shè)置了縱橫豎三向千斤頂，可從縱向、豎向和橫向3個方向?qū)α后w姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，一旦梁體軸線超過限值，則先啟動豎向千斤頂將梁體頂起脫離墊梁，再啟動橫向糾偏千斤頂橫移梁體（啟動縱向千斤頂則向前移動），橫移前在每個千斤頂上設(shè)置相應(yīng)的位移值，防止梁體橫移值超限或梁體偏轉(zhuǎn)。2.2.5工藝優(yōu)點(diǎn)在進(jìn)行具體操作的時候，計(jì)算機(jī)控制起到重要作用，多個高精度的傳感器能夠進(jìn)行匹配，包括角度，距離，偏轉(zhuǎn)等方面，可以保證整個施工過程的可靠性和安全性。其中的優(yōu)勢有多個方面，第一，整個滑動過程都在設(shè)備的內(nèi)部，對于水平載荷不會產(chǎn)生偏離；第二，頂推裝置不僅具有一個點(diǎn)，可以形成良好的分布環(huán)境；第三，對于兩側(cè)的油缸，能夠調(diào)整角度，使得梁的斜度更加靈活；最后，整個設(shè)備形成統(tǒng)一的整體，無論是升降還是水平的操作，都可以形成集中的處理。3建議與展望頂推法施工的橋梁，最早為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，后期應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)橋梁和鋼混組合梁的建設(shè)中。鋼箱梁結(jié)構(gòu)不同于混凝土梁，局部問題是影響其頂推過程中安全性的重要因素，近年來有關(guān)鋼箱梁局部應(yīng)力及穩(wěn)定性的分析已取得大量研究成果，如九堡大橋、二七長江大橋和獵德大橋等。因其自重輕且在墩梁接觸部位進(jìn)行了加強(qiáng)，局部問題得到有效改善；但在多點(diǎn)頂推施工中，各支點(diǎn)的千斤頂可能無法達(dá)到理想的同步效果。因此，當(dāng)支點(diǎn)千斤頂非同步施力時，有必要對各種參與結(jié)構(gòu)的比力情況進(jìn)行分析，以便為以后的施工控制提供幫助。從當(dāng)前的理論和實(shí)踐中進(jìn)行總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)一些重要的規(guī)律。步履式和拖拉式都是這種施工方法的典型代表，通過細(xì)致的分析，可以看到千斤頂?shù)膲毫湍Σ亮Φ年P(guān)系。平衡狀態(tài)是期望達(dá)到的，而且在整個前進(jìn)的過程中都會形成重要的控制策略，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性的操作。從研究成果的角度分析，臨時的橋墩可以形成多種聯(lián)系，并通過鋼管混凝土來提高強(qiáng)度，達(dá)到更大的載荷能力。相比較拉索的作用，如何提高可控性，得到更好的拉索力量，是重要的研究內(nèi)容。中國生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展給機(jī)械化提出了更高的要求，在橋梁歷史上，具有里程碑意義的是杭州九堡大橋。這座大橋在2010年成功建成，與其他橋梁不同的是，這個大橋采用小型千斤頂?shù)慕M合，這就減小了橋梁整體出錯的概率。在機(jī)械化設(shè)計(jì)上，液壓和電氣保證了同步的精度，而由于步履式頂推而提高，并且實(shí)際使用中的同步可能不能滿足理論精度。在進(jìn)行具體的操作和控制的過程中，需要考慮多個因素，包括橋梁的設(shè)施，糾錯的策略，原來的橋梁情況等。在施工的時候，問題考慮的越精細(xì)，危險(xiǎn)系數(shù)越低。在施工箱梁結(jié)構(gòu)的角度上分析，頂推法已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注，形成了自己的體系。在多個施工過程中，誤差都不斷的減小，橋