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顶推法施工,第23讲 顶推法,23.1 施工技术概述 23.2 施工工艺介绍,23.1 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,二、顶推施工法溯源 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； 1959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； 1963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； 1964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； 1974年，我国在狄家河铁路桥施工中，首次采用顶推法,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7d10d。 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。,顶推法 23. 1 施工技术概述,10x32m,梁高2.5米，曲线半径150米,意大利山谷桥,顶推法 23. 1 施工技术概述,非洲南部的科马提河桥,顶推法 23. 1 施工技术概述,湖南安化资江大桥7X50m顶推施工,顶推法 23. 1 施工技术概述,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,顶推法施工,顶推施工方法 一、顶推施工工序,二、顶推施工分类 按顶推动力装置的多少：单点顶推和多点顶推； 按动力装置的类别可分为步距式顶推和连续顶推； 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； 按顶推方向：单向顶推和双向（相对）顶推； 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 （一）单点顶推（TL顶推） 。 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。 设备数量少，易于集中和同步；功率大，墩台受力大。 1、顶推装置 1）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； 2）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。 顶推装置集中在台后； 前方各支点上设置滑动支承； 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。,2、滑动支承 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。 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,二、多点顶推（SSY法） 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； 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。 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 1、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。 2、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。 3、多点顶推施工的关键在于同步。 4、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,顶推施工的临时设施 一、顶推平台 顶推平台设计原则： 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； 计算内容：强度、刚度、稳定性。,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,四、辅助墩（临时墩）,五、顶推设备,六、滑道,滑道构造示意,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,顶推施工计算 一、内力分布 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 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 施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致 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,施工中的最大正弯矩 主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时,施工中的最大负弯矩 最大负弯矩与导梁刚度及重量有关 导梁刚接近前方支点 刚通过前方支点,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,顶推法的施工工序,2、施工特点,优点,机具设备简便，无需大型起吊设备,节省施工用地，工厂化制作，能保证构件质量,模板可周转,不影响通航,节约劳力，施工安全,适应于连续梁，简支梁，拱桥（桥面纵梁，斜拉桥（主梁）等结构,顶推法 23. 1 施工技术概述,缺点,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 23. 1 施工技术概述,23.2 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,预制场地的长度需要有预制节段长的三倍以上，涉及因素有： 主梁节段分段长 每节段为全断面或分次浇筑 拼装导梁的场地 第一跨顶出时，梁体的倾覆稳定安全,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,模板工作是保证预制质量的关键，梁底的平整度将影响顶推时梁的内力，所以预制平台的平整度要严格控制。 预制周期时加快施工速度的关键。预制工作应采用流水作业，培养专业化的施工队伍，还可采用加入添加剂的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,顶推平台沉降量大的处理方法 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。 临时墩沉降量大的处理方法 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。 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。 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,导梁设置在主梁的前端，为钢桁梁或钢板梁，主梁前端装有预埋构件与钢导梁栓接。,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,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。,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”，,桥墩承受单向水平推力较小，所以将顶推的水平千斤顶出力分散各个桥墩上（叫多点），单个桥墩来讲，使顶推千斤顶的出力与梁在桥墩上摩阻力相平衡，桥墩不承受过大的水平推力,顶推法 23. 2 施工工艺介绍,a)顶梁,b)推移,c)收竖顶,d)