桥梁顶推法施工.ppt

顶推法施工 第第2323讲讲 顶推法顶推法 23.1 23.1 施工技术概述施工技术概述 23.2 23.2 施工工艺介绍施工工艺介绍 23.123.1 施工技术概述施工技术概述 顶推法 23. 1 施工技术概述 顶推法的基本思路： 预应力混凝土连续梁桥顶推法施 工是沿桥纵轴方向，在桥台后设 置预制场浇筑梁段，达到设计强 度后，施加预应力，向前顶推， 空出底座继续浇筑梁段，随后施 加预应力与先一段梁联结，直至 将整个桥梁梁段浇筑并顶推完毕 ，最后进行体系转换而形成连续 梁桥。 1、什么叫顶推法施工? 一、定义 顶推施工法（Incremental launching method) 在桥头沿桥 纵轴线方向将逐段预制张拉的梁向前推出使之就位的桥梁施工方法。 连续梁顶推法施工示意图 滑动装置 液压千斤顶 n二、顶推施工法溯源 n顶推法的构思来源于钢桥的纵向拖拉施工法。顶推法用水平千斤顶取 代了卷扬机和滑车，用板式滑动支座取代了滚筒； n1959年，前联邦德国的莱昂哈特（Leonhardt）教授在建造奥地利的阿 格尔桥时首次使用； n1963年委内瑞拉卡罗尼河桥顶推施工中引入了鼻梁（导梁）和辅助墩 ； n1964年，顶推法得到近一步改进，采用了分段预制、逐段顶推、逐段 接长、连续施工的工艺； n1974年，我国在狄家河铁路桥施工中，首次采用顶推法 n三、顶推施工法的特点： 1. 节省施工用地，工厂化制作，能保证构件质量。桥梁节段固定在一 个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业；节约劳力， 施工安全。 2. 结构整体性好； 3. 机具设备简便，无需大型起吊设备、大量的施工脚手架，可不中断 交通或通航； 4. 模板、设备可多次周转使用，顶推法可以使用简单的设备建造中跨 桥梁，施工平稳无噪声； 5. 适用范围：中等跨径的等截面梁、连续梁，简支梁，拱桥（桥面纵 梁，斜拉桥（主梁）等结构。 6. 施工节段的长度一般可取用10m30m；每个节段的施工周期为7d 10d。 不适应多跨变高梁，曲率变化的曲线桥和竖向曲率大的桥梁， 受顶推悬臂弯矩的限制，顶推跨径大于7080米不经济。顶推过程中的反 复应力，使梁高取值大，临时束多，张拉工序繁琐。随着桥长的增大， 施工进度较慢。 顶推法施工是钢桥拖拉法架设原理的应用，所不同的 是滑动和施力装置不同。 分类钢桥拖拉架设预应力混凝土顶推法施工 滑动装置 平滚，滚动摩擦，平滚轮轴 受力有限，滚动摩擦系数大 ，在0.15以上 平面滑道，平面摩擦，承压 力可根据需要选择，摩擦系 数在0.050.08之间 施力装置 卷扬机拖，施加吨位小，起 动、停止时惯性有冲击力大 液压千斤顶，施加吨位大， 可根据需要选择，施力平稳 、均匀。 顶推法 23. 1 施工技术概述 10x32m,梁高 2.5米，曲线半 径150米 n n 意大利山谷桥意大利山谷桥 顶推法 23. 1 施工技术概述 n n 非洲南部的科马提河桥非洲南部的科马提河桥 顶推法 23. 1 施工技术概述 n n 湖南安化资江大桥湖南安化资江大桥7X50m7X50m顶推施工顶推施工 顶推法 23. 1 施工技术概述 n n 广东韶关五里亭大桥广东韶关五里亭大桥 顶推法 23. 1 施工技术概述 顶推法 23. 1 施工技术概述 n顶推施工方法 n一、顶推施工工序 n二、顶推施工分类 n按顶推动力装置的多少：单点顶推和多点顶推； n按动力装置的类别可分为步距式顶推和连续顶推； n按支承系统：临时滑道支承装置顶推施工和永久支承装置顶推施工； n按顶推方向：单向顶推和双向（相对）顶推； n按箱梁节段的成形方式可分为预制组装、分段顶推和逐段预制、逐段顶推 n（一）单点顶推（TL顶推） 。 n顶推的装置集中在主梁预制场地附近的桥台或桥墩上，前方墩各支点上设 置滑动支承。 n设备数量少，易于集中和同步；功率大，墩台受力大。 n1、顶推装置 n1）由水平千斤顶通过沿箱梁两侧的牵动钢杆给预制梁一个顶推力； n2）由水平千斤顶与竖直千斤顶联合使用，顶推预制梁前进。它的程序为顶 梁推移落下竖直千斤顶收回水平千斤顶的活塞杆。 n顶推装置集中在台后； n前方各支点上设置滑动支承； n滑块在不锈钢板上滑动并在前方滑出，在滑道后方不断喂入滑块，梁身 前进。 n2、滑动支承 n滑道设置在墩上的混凝土临时垫块上，由光滑的不锈钢板与聚四氟乙烯滑 块组成，其中的滑块由四氟板与具有加劲钢板的橡胶块构成。顶推时，组 合的聚四氟乙烯滑块在不锈钢板上滑动，并在前方滑出，通过在滑道后方 不断喂入滑块，带动梁身前进。 n单点顶推施工一般程序 a)顶梁b)推移c)收竖顶 d)收水平顶 水平千斤顶与竖直千斤顶联合应用 n二、多点顶推（SSY法） n在每个墩台上设置一对小吨位水平千斤顶，将集中的顶推力分散到各墩上； n同时、同步施力的保证：采用一套液压与电路相结合的控制系统，集中控制 、分级调压，保证同时启动、同步前进、同时停止。 n意外急停措施：各机组和观测点上，触发任一急停按钮，全部机组能同时停 止工作 n1、每个桥墩在顶推过程中承受的水平力较小，可在柔性墩上实施多点顶推 。 n2、所需的顶推设备吨位小，容易获得，我国在近年多用拉杆式多点顶推。 n3、多点顶推施工的关键在于同步。 n4、多联桥的顶推，可以分联顶推，通联就位，也可联在一起顶推。 精轧螺纹钢筋作拉杆的顶推装置 n顶推施工的临时设施 n一、顶推平台 n顶推平台设计原则： n平台长度：主要是结合受力考虑，避免梁段连接处为最不利状态； n计算内容：强度、刚度、稳定性。 n二、导梁（鼻梁） 钢桁梁或钢 板梁 长度： 刚度： 连结： 0.60.7倍顶推跨度 主梁刚度的1/51/9 螺栓受正负力， 易松动 三、横向导向 n四、辅助墩（临时墩） n五、顶推设备 n六、滑道 滑道构造示意 n设置在墩上的混凝土临时垫块上，由光滑的不锈钢板与组合的聚四氟乙烯 滑块组成，其中的滑块由四氟板与具有加劲钢板的橡胶块构成。 顶推时，组合的聚四氟乙烯滑块在不锈钢板上滑动，并在前方滑出， 通过在滑道后方不断喂入滑块，带动梁身前进。 滑动支座 n顶推施工计算 一、内力分布 n顶推过程中，梁体内力不断发生改变，梁段各截面在经过支点时要 承受负弯矩，在经过跨中区段时产生正弯矩 n导梁的长度、刚度对施工内力影响较大，为减少施工内力可考虑使 用辅助墩及缆索 n施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致 n配筋必须满足施工阶段内力包络图 顶推梁施工弯矩包络图 n施工中的最大正弯矩 n主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时 n施工中的最大负弯矩 n最大负弯矩与导梁刚度及重量有关 n导梁刚接近前方支点 n刚通过前方支点 n二、力筋布置 预应力筋布置 3类力筋 布置 （1）兼顾运营与施工永久索 （2）施工要求前期索 （3）运营要求后期索（永久索） （1）对称、分散均匀； （2）少用平弯； （3）前期索多用短索； （4）力筋张拉：先临时后永久、 先长索后短索、先直索后弯索、上 下交替、左右对称。 三、施工计算 （1）梁截面强度检算 （2）整体稳定计算 （3）临时结构计算 （4）顶推力与顶推设备: （5）墩台检算 （6）梁的挠度计算 倾覆稳定系数大于1.2 滑动稳定系数大于1.2 顶推平台平面布置图 顶推步骤示意图 顶推法 23. 1 施工技术概述 桥面工作质 检 预制场地准备 安装顶推设备 制作底板 预制节段混凝土张拉预应力筋 顶推预制节段 逐段顶推就位张拉后期预应力筋 更换支座 顶推法的施工工序 2、施工特点 优点优点 n n 机具设备简便，无需大型起吊设备机具设备简便，无需大型起吊设备 n n 节省施工用地，工厂化制作，能保证构件质量节省施工用地，工厂化制作，能保证构件质量 n n 模板可周转模板可周转 n n 不影响通航不影响通航 n n 节约劳力，施工安全节约劳力，施工安全 n n 适应于连续梁，简支梁，拱桥（桥面纵梁，斜拉桥（主梁）等结适应于连续梁，简支梁，拱桥（桥面纵梁，斜拉桥（主梁）等结 构构 顶推法 23. 1 施工技术概述 缺点缺点 n n 不适应多跨变高梁，曲率变化的曲线桥和竖向曲率大的桥梁不适应多跨变高梁，曲率变化的曲线桥和竖向曲率大的桥梁 n n 受顶推悬臂弯矩的限制，顶推跨径大于受顶推悬臂弯矩的限制，顶推跨径大于70807080米不经济米不经济 n n 顶推过程中的反复应力，使梁高取值大，临时束多，张拉工序繁琐顶推过程中的反复应力，使梁高取值大，临时束多，张拉工序繁琐 n n 随着桥长的增大，施工进度较慢随着桥长的增大，施工进度较慢 顶推法 23. 1 施工技术概述 23.223.2 施工工艺介绍施工工艺介绍 顶推施工的基本 思路是：在桥台 后的预制场地预 制15米-30米的梁 单元，并不断预 制接长.同时将它 通过聚四氟乙烯 滑板支座将其顶 推至最终位置， 从而实现无支架 施工。 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 顶推法施工关键技术 预制场 纵向预应力 钢导梁 临时墩 滑 道 水平千斤顶施力 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 顶推预制场 预制台座 过渡孔： 平台：满足箱梁预制顶推符合桥梁的设计高度 预制模板 外模：保证箱梁外形尺寸、美观 内模：保证箱梁内部尺寸 通过在预制台座前布置小距离过渡墩，使梁段逐步顶推 过渡到标准跨径 底模：保证箱梁预制满足设计线型和标高 一、预制场 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 n n 预制场地的长度需要预制场地的长度需要 有预制节段长的三倍有预制节段长的三倍 以上，涉及因素有：以上，涉及因素有： n n 主梁节段分段长主梁节段分段长 n n 每节段为全断面或分每节段为全断面或分 次浇筑次浇筑 n n 拼装导梁的场地拼装导梁的场地 n n 第一跨顶出时，梁体第一跨顶出时，梁体 的倾覆稳定安全的倾覆稳定安全 预制场地是预制梁体和顶推 过渡的场地，包括主梁节段 的浇筑平台和模板、钢筋和 钢索的加工场地，混凝土搅 拌站以及砂、石、水泥的堆 放和运输路线用地 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 预制 场地 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 顶推装置 安装顶推 装置 n n 模板工作是保证预制质量的模板工作是保证预制质量的 关键，梁底的平整度将影响关键，梁底的平整度将影响 顶推时梁的内力，所以预制顶推时梁的内力，所以预制 平台的平整度要严格控制。平台的平整度要严格控制。 n n 预制周期时加快施工速度的预制周期时加快施工速度的 关键。预制工作应采用流水关键。预制工作应采用流水 作业，培养专业化的施工队作业，培养专业化的施工队 伍，还可采用加入添加剂的伍，还可采用加入添加剂的 方法提高混凝土的早期强度方法提高混凝土的早期强度 。 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 预制 设备 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 制作底板 底板要有一定的刚度，硬度和平整度 预制场的纵向立面布置应结合考虑平面布置，将钢筋棚、 预应力下料、砂石堆放、砼拌和站结合考虑。 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 预制梁段的技术要求 底板平整度，要有一定的 刚度和硬度 严格控制钢筋、预应力筋 孔道、预埋件的位置 严格控制混凝土的浇筑质 量 尽可能采用机械化装拆模 板 预制梁段 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 预应力筋 的张拉 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 临时墩的布置图 临时墩 顶推平台，临时墩 顶推法 23. 2连续梁顶推施工技术 顶推平台、龙门吊及临时墩布置图 顶推法 23. 2连续梁顶推施工技术 n顶推平台沉降量大的处理方法 n 对于顶推平台沉降的处理，采用在各滑道上增设钢板的方法进行。 n临时墩沉降量大的处理方法 n 临时墩沉降采用垫钢板处理，每个临时墩所垫钢板的厚度需根据 监控人员对各临时墩的沉降量的计算结果决定。 n 对于1#临时墩，由于临时墩上方有钢箱梁，不能将大纵梁连同上 面的滑道梁和钢箱梁用千斤顶一起顶起，故先用几个400t千斤顶将钢箱梁 顶起，千斤顶坐落在临时墩大纵梁上，再用10t千斤顶将滑道梁顶起7cm左 右，在滑道梁下方每块橡胶垫块上垫钢板，钢板由3层组成，厚度分别为 24mm+24mm+5mm，根据每块橡胶垫块的大小将钢板事先割成块状，以 便人工搬运。 n 对于2#5#临时墩，由于临时墩顶还未承受压力，施工难度小， 可以将大纵梁连同滑道梁一起用千斤顶顶起，将钢板垫在大纵梁下方的横 梁上，这样所需的钢板量相对较少。 沉降量过大的解决方法 顶推法 23. 2连续梁顶推施工技术 设置在墩上的混凝土临时垫块上 ，由光滑的不锈钢板与组合的聚四氟 乙烯滑块组成，其中的滑块由四氟板 与具有加劲钢板的橡胶块构成。 顶推时，组合的聚四氟乙烯滑块在 不锈钢板上滑动，并在前方滑出，通 过在滑道后方不断喂入滑块，带动梁 身前进。 滑动支座 二、钢导梁 作用减小顶推过程中梁的前端悬臂负弯矩 构造钢桁梁和钢板梁 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 技术要求 钢导梁受力主要为正弯距和剪力，负弯距较小，长 度一般为顶推跨径0.60.7倍 导梁的刚度宜选主梁的1/91/5。 合理的导梁长度应是主梁最 大悬臂负弯矩与使用状态（ 运营阶段）支点负弯矩基本 接近 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 导梁长度一般为顶推跨径的 0.60.7倍 导梁长，可减少主梁悬臂负 弯矩，但过长则会导致导梁 与箱梁接头处负弯矩和支反 力的相应增加 导梁过短，则增加主梁的施 工负弯矩 合理的导梁长度应使主梁最 大悬臂负弯矩和营运阶段的 支点负弯矩基本相近 导梁 导梁设置在主梁的导梁设置在主梁的 前端，为钢桁梁或前端，为钢桁梁或 钢板梁，主梁前端钢板梁，主梁前端 装有预埋构件与钢装有预埋构件与钢 导梁栓接。导梁栓接。 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 鼻梁（导 梁） 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 三、临时墩 减小顶推的标准跨径， 来减小梁顶推过程交替 变化的正、负弯矩。特 别当顶推跨径超过50m 以上，或者顶推其他形 式的桥梁，如斜拉桥， 钢管系杆拱桥，或连续 刚构桥梁时采用。 作用 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 设计原则 临时墩受力主要为梁体的垂直荷载和顶推水平摩 阻力。并要考虑顶推的启动和停止的惯性作用。 要考虑施工期间通航和洪水杂物作用对临时墩影 响 临时墩要满足强度和刚度要求。要考虑临时墩的 变形（受力和温度）对顶推标高误差的影响 要考虑临时墩拆除，恢复航道方案，这笔费用也 要列入成本 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 结构形式优点缺点备注 钢管临时墩安装、拆除快， 回收价值高 刚度小，温差 影响大，一次 投入大 适应于水中临 时墩 钢筋混凝土空 心墩刚度大、拆除快施工麻烦 适应于水中临 时墩 钢筋混凝土实 心墩刚度大、造价低拆除困难 适应于岸上临 时墩 薄钢管空心混 凝土墩 施工速度快，造 价低，拆除快， 刚度大 是比较合理的 临时墩 临时墩身结构形式比较表 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 辅助墩 四、滑道 只要0.050.08的水平力就能够将笨重的箱梁（一 般在1万2万吨左右）拖动 作用 从下至上：由滑 道调平垫块、滑 道板、滑板组成 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 设置在墩上的混凝土设置在墩上的混凝土 临时垫块上，由光滑的不锈临时垫块上，由光滑的不锈 钢板与组合的钢板与组合的聚四氟乙烯滑聚四氟乙烯滑 块块组成，其中的滑块由四氟组成，其中的滑块由四氟 板与具有加劲钢板的橡胶块板与具有加劲钢板的橡胶块 构成。构成。 顶推时，组合的聚四氟顶推时，组合的聚四氟 乙烯滑块在不锈钢板上滑动乙烯滑块在不锈钢板上滑动 ，并在前方滑出，通过在滑，并在前方滑出，通过在滑 道后方不断喂入滑块，带动道后方不断喂入滑块，带动 梁身前进。梁身前进。 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 滑动支 座 滑道板 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 注意事项 滑道上滑板外边与箱梁底外边缘齐边（横向位置要正确） 滑道在顶推过程不允许拖动，固定要牢固，但要考虑拆除 方便 滑道要采取润滑措施，保证滑道干净 顶推法 23. 2 施工工艺介绍 五、箱梁的顶推 多点顶推 柔性墩 为了满足通航要求，桥墩设计得高；为了满 足泄洪，尽量减小桥墩对河床断面的压缩， 桥墩截面尺寸设计得小，所以桥墩“高瘦”，