顶推法施工.ppt

,理论 预应力混凝土连续梁桥顶推安装法是钢桥拖拉架设法在预应力混凝土桥型中的运用和发展。 本法是在被顶推梁体的后部，设置预制平台，在平台上分节段预制混凝土梁体，并施加预应力筋连成整体后，经水平千斤顶施力，使梁体在各墩滑道上逐段向前滑动，直至全联连续梁安装就位。 顶推法施工的优点： 1、由于顶推力远比梁体自重小，所以顶推设备轻型简便，不需大型调运机具。 2、不影响桥下通航或行车，对紧急施工，寒冷地区施工，架设场地受限制等特殊条件下，其优点更为明显； 3、仅需一套模板周转，节省材料，施工工厂化，易于质量管理； 4、施工安全干扰少； 5、节约劳力，减轻劳动强度，改善工作条件。,连续梁顶推施工技术,理论 顶推法施工的缺点： 1、由于顶推过程中截面正负弯矩交替变化，致使施工临时预应力筋增多，且装拆与张拉繁杂，梁体截面高度比其它施工方法大； 2、由于顶推悬臂弯矩不能太大，且施工阶段的内力与营运阶段的内力也不能相差太大，所以顶推只适用较多跨（少跨不经济），且跨径不大于50m的桥型，以42m跨径受力最佳； 3、对于多孔长桥，引工作面（最多两岸对顶）所限，顶推过长，施工工期相对较长。 预制场地的准备 预制场地包括预制台座和从预制台座到标准顶推跨之间的过渡孔。 预制场地一般架设在桥台后面的引桥或者引道上。500m左右的桥长，通常只设一端预制场，较长的桥梁，或者中间跨为不同结构时，也可在桥两端设置预制场地，相向顶推。,连续梁顶推施工技术,连续梁顶推施工技术,顶推施工法,顶推施工法源于钢桥拖拉架设法 见钢桥拖拉架设法 以千斤顶代替卷扬机和滑车组 改善启动时的冲动 以滑板、滑道代替滚筒避免线接触，保证薄壁箱式结构的屈折安全,1、预制场施工首片箱梁，并安装钢导梁和顶推设备等 2、在预制场施工第二片箱梁，并将第一片梁顶推出预制场，此时要确保导梁支撑在第一个墩上面 3、按照步骤2的方法依次施工其余梁，每施工好一片梁便顶推一片梁,顶推施工法流程图,连续梁顶推施工技术,顶推施工法的施工工序,预制：在桥轴线端部设预制厂制梁 顶推：待砼达到强度后，张束，向前顶推 支座安装：梁就位后，整体顶梁，安装正式支座,连续梁顶推施工技术,顶推方法的分类,单点顶推：一对顶推装置集中在桥台上或某一桥墩，其它墩台仅设滑道。顶推力要求大。 多点顶推：在每个或某几个桥墩、台（不包括临时墩）上设有一对顶推装置。要求千斤顶同步运行。 水平竖直千斤顶法：由水平千斤顶和竖向千斤顶交互使用而产生顶推力 拉杆千斤顶法由固定在墩台上的水平张拉千斤顶，通过张拉锚碇在主梁上的拉杆而使梁体前移,连续梁顶推施工技术,顶推的工作原理,水平竖直千斤顶法 顶梁推移落竖顶收水平顶,拉杆千斤顶法 拉杆穿入千斤顶柱塞和锚碇架内，并用夹片夹住启动千斤顶移梁,连续梁顶推施工技术,使用与永久支座合一的滑动支承,临时滑动支承,顶推施工中横向导向 位置：在预制梁段刚离开预制场的部位；在顶推施工最前端的桥墩上,连续梁顶推施工技术,连续梁顶推施工技术,预制场地 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,预制场地长度 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,连续梁顶推施工技术,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,连续梁顶推施工技术,减少顶推施工时内力的措施 1、主梁前端设导梁 2、跨中设临时墩，缩小顶推跨径（至4060米） 3、桥墩顺桥向设临时撑架，缩小顶推跨径 4、主梁前端设临时塔架，以斜缆索系于梁上锚固 5、当中孔跨径较大，又无法设临时墩，则变单向顶推为双向顶推,连续梁顶推施工技术,连续梁顶推施工技术,减少顶推内力采用的双向顶推示意图,连续梁顶推施工技术,减少顶推内力采用的设置塔架示意图,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,连续梁顶推施工技术,连续梁顶推施工技术,连续梁顶推施工技术,猎德大桥为独塔自锚式悬索桥，跨径组合为47+167+219+47m，全长480m，双向六车道设计。上部结构采用钢箱梁、混凝土箱梁、钢砼结合箱梁结构形式，箱梁总体布置：47m（预应力混凝土梁锚固跨）+10.8m（预应力混凝土梁段）+364.4m（钢箱梁）+10.8m（预应力混凝土段）+47m（预应力混凝土梁锚固跨）=480m，采用半漂浮结构体系。,广州猎德大桥概况,连续梁顶推施工技术,钢箱梁全宽36.1m，桥面设2%的双向横坡，悬索成桥后全部竖曲线半径为9800m，按双向2.5%纵坡设计。采用扁平钢箱梁，钢箱梁梁中心线处梁高3.5m，为全焊单箱三室结构，一般截面顶板厚为14mm，底板厚为10mm，在吊索下方设横腹板，钢箱梁采用顶推法施工。钢箱梁设计共分32个节段，其中标准节段长12m，重192.1t。,广州猎德大桥钢箱梁节段划分,连续梁顶推施工技术,布置了5个临时墩和一个顶推平台，2#临时墩设置在7#主塔承台上。为满足钢箱梁吊装要求，横跨钢箱梁提升、拼装、顶推平台布置了一台200t的钢箱梁龙门吊机，龙门吊机沿桥轴线可在顶推平台范围内行走。,顶推平台、龙门吊及临时墩布置,顶推平台及龙门吊基础采用钻孔灌注桩与140014mm钢管立柱连接成整体，钢管立柱上布置3HN600200型钢箱梁。除2#临时墩外，其它单个临时墩基础采用4根钻孔桩与160014mm钢管立柱连接成整体，160014mm的钢管桩间采用6308mm钢管接成整体受力。,连续梁顶推施工技术,顶推平台、龙门吊及临时墩布置图,连续梁顶推施工技术,龙 门 吊 布 置 图,连续梁顶推施工技术,龙 门 吊 布 置 图,临时墩构造从下到上依次由：钢管桩混凝土基础、横桥向钢横梁、顺桥向大纵梁、10cm厚橡胶垫板、顺桥向小纵梁（又称临时墩滑道梁）组成。滑道梁四周通过限位板固定在大纵梁上。,连续梁顶推施工技术,临时墩构造图,连续梁顶推施工技术,在顶推平台上下游各设有7个滑道，7个滑道顶面标高形成的曲线与梁底曲线相吻合，曲线半径为9800m，滑道用钢板加工成箱型截面形式，并在两侧面各设有3道加劲板，滑道顶板钢板厚2cm。1#6#滑道顺桥向长1m，宽0.8m，7#滑道（靠近1#临时墩）顺桥向长1.5m，宽0.8m。,滑道布置图,连续梁顶推施工技术,1、顶推过程中钢箱梁偏位较大，存在较大安全隐患； 2、导梁上翘与临时墩滑道梁不能接触，导梁起不到应有的作用，钢箱梁局部受力大； 3、顶推平台及临时墩未设置预拱度，受力后，产生了不同程度的沉降，造成钢箱梁底部线形难于控制，且引起钢箱梁局部点受力过大。,顶推过程中主要存在以下几个疑难问题,连续梁顶推施工技术,造成钢箱梁偏位过大的原因,1、上下游侧顶推千斤顶不同步，造成钢箱梁顶推过程中受力不均衡； 2、钢箱梁导向限位系统刚度太小，变形太大，失去了限位作用； 3、顶推平台的滑道顶板刚度太小，受力后变形大，形成凹凸面，造成钢箱梁有较大的向两侧的水平分力，同时还造成四氟滑板无法喂入或喂入后从滑道两旁挤出，使得顶推无法进行。,连续梁顶推施工技术,（1）针对千斤顶不同步问题，请求千斤顶生产厂家有关专家对现场千斤顶进行检查和维修，并建立一个总油泵站来统一控制各临时墩顶推千斤顶，经过以上处理后，各千斤顶便能同步顶推。 （2）针对导向限位系统刚度太小这个问题，将原有的导向限位系统进行更换，采用刚度更大的型钢进行钢箱梁限位。 （3）针对滑道顶板变形问题，形成了两种处理方法。 方法一：用千斤顶将钢箱梁顶起，然后将滑道拆除后全部替换； 方法二：在滑道顶板变形面用砂浆找平，然后再在上面加上一块钢板，并使新增钢板与原钢板紧密接触、侧面间断焊接成整体，共同受力，每个滑道钢板所加厚度根据滑道受力后的沉降量决定。,顶推过程中钢箱梁偏位过大的解决方法,连续梁顶推施工技术,方法一的优点： 经过整改后，能够彻底将各滑道更换成刚度更大地滑道，并能够确保滑道受力变形满足顶推要求。 方法一的缺点： 操作难度较大，风险性较大，由于当时已顶推了7节梁段，钢箱梁加上导梁总重达1500多吨，如果将钢箱梁整体顶起，需要采用多个千斤顶，否则会因顶力过于集中造成钢箱梁局部变形大； 在钢箱梁底部更换滑道由于净空小，操作难度大，难于确保滑道顶面精度； 滑道需全部更换，整改时间长； 所需钢材多，费用大。,连续梁顶推施工技术,方法二的优点： 能够依次将各滑道处的钢箱梁顶起，所需的顶力相对较小，千斤顶较少，钢箱梁产生的变形也相对较小； 整改时间短，所需费用少； 能顺带解决顶推平台不均匀沉降这个疑难问题。由于顶推平台没有设置预拱度，受力后各滑道顶产生了1048mm的沉降，越靠近临时墩的滑道产生的沉降量越大，已造成各滑道标高需进行调整，否则无法使用。 方法二的缺点： 可能会因上下层钢板结合不紧密，不能起到共同受力的效果，仍会产生较大变形。,经过比较，采用方法二实施并获得了成功,连续梁顶推施工技术,按照以下两个步骤进行： 第一步在2#临时墩导梁下游侧焊接限位挡板，将导梁下游位置固定好，然后在顶推平台上用多个50t的螺旋千斤顶将钢箱梁向下游推，使钢箱梁绕导梁固定点进行旋转，直至钢箱梁轴线与桥轴线平行，并拆除导梁限位挡块； 第二步在各临时墩和顶推平台下游侧焊接限位挡块，然后在临时墩和顶推平台上均匀布置多个50t的螺旋千斤顶将钢箱梁整体向下游平行推移，使钢箱梁轴线与桥轴线相吻合，然后将钢箱梁限位系统安装好。,钢箱梁纠偏归位,连续梁顶推施工技术,当顶推到7#梁段时，导梁前端位于2#临时墩，此时发现导梁上翘与临时墩不能接触，比临时墩顶滑道高58cm，导梁起不到应有的作用，造成钢箱梁局部受力过大，顶推无法进行。,疑问二、导梁上翘与临时墩不接触,1、可以显著地减少临时墩的数量，从而减少了顶推工艺的成本。 2、能够大大地增加临时墩之间的跨度，是确保临时墩之间的净宽满足通航净宽要求的有效措施。 3、在各临时墩跨度已定的情况下，导梁的设置，能够大大减少在顶推过程中钢箱梁的局部应力，是防止钢箱梁在顶推过程中产生变形的有效措施。 4、导梁是辅助钢箱梁上临时墩并确保钢箱梁顺利通过临时墩的工具。在不设导梁的情况下，当钢箱梁快上临时墩的时候，钢箱梁由于处于大悬臂状态，前端会产生较大饶度，导致钢箱梁前端底板比临时墩顶低，钢箱梁不能上临时墩，如果此时采用千斤顶将钢箱梁顶起，则会因千斤顶受力无法移动而导致顶推无法继续。而导梁前端设置成锯齿型结构则有效地解决了钢箱梁跨越临时墩的难题。,导梁的作用,连续梁顶推施工技术,导梁上临时墩的流程图,连续梁顶推施工技术,本桥钢导梁为旧导梁，已在其它桥梁中成功应用，钢导梁总长度为48m，总重量约为130吨。钢导梁为两片工字形变高度实腹钢板梁，两片钢板梁采取桁架焊接，为增加钢导梁的刚度，桁架起点处与桥面梁段间焊接。分为四个节段，在工厂制作，现场顶推平台上的滑道拼装，逐段拖拉出拼装台座。,导梁的结构,连续梁顶推施工技术,造成导梁上翘的原因,1、导梁设计竖曲线为14000m，与本桥钢箱梁底竖曲线9800m不吻合，导梁采用以折代曲的方式进行拼装，这样当导梁的接缝处位于滑道支点处或临时墩处时，导梁前端上翘； 2、导梁原本采用高强螺栓连接，而在本桥使用时改采用焊接连接，会产生一定的焊接变形，在拼装过程中未将监控人员参与进来，没有采取有效措施消除这种焊接变形的影响； 3、导梁拼装在四月份进行，四月份广州雨水多，有部分接头的焊缝在焊接过程中或焊接完成后（还没有自动冷却下来）经历了雨淋，导致焊缝产生了较大的变形，使导梁接缝形成了“V”字型结构； 4、与导梁连接的第一节段梁段太短，只有4m长，而顶推平台各滑道之间的间距为6m，这样易导致导梁与钢箱梁之间连接的线形与理论线形产生了较大的误差，而随着导梁的延长，这种误差对导梁前端标高的影响将会逐步增大。,连续梁顶推施工技术,导梁上翘的解决方法,1、整体旋转法： 此方法是将导梁与钢箱梁连接部位上口焊缝割断，让导梁绕导梁根部底口向下缓慢旋转，使导梁前端与搁置在2#临时墩上，然后将导梁与钢箱梁重新焊接。由于施工现场大型浮吊无法进场，导梁与钢箱梁连接上口焊缝在割断之前，须在钢箱梁前端焊接悬臂梁，通过悬臂梁用精轧螺纹粗钢筋将导梁后端锚固好。,采用此方法可以实现导梁前端与临时墩接触，但它具有以下缺点： 由于导梁为“V”字型或“S”型，因此随着顶推的进行，导梁前移，并不能确保导梁底口与临时墩处处均能接触，故不能从根本上解决这个问题； 采用此方法，由于在空中作业，风险性很大； 须利用钢箱梁焊接悬臂挑梁，会对钢箱梁造成一定的伤害。,连续梁顶推施工技术,（二）全长找坡法,在导梁底板下口用型钢或钢板进行全长找坡，先将导梁底标高测出，每间隔2m测一点，然后由监控人员计算出每处需要向下增加的高度和每处在顶推过程中所受的最大力，在监控人员的指导下进行焊接。 有以下几个缺点： 此方法工作量非常大：需要测量人员反复测量很多数据，监控人员需要计算很多数据，计算量非常大，同时电焊工作量也非常大； 全部为空中操作，施工人员安全没有保障，作业风险性大； 实现难度大，焊缝质量难于保证。在顶推过程中，导梁需承受很大的力，因此对导梁的强度和刚度要求很大，而找坡的焊缝大部分为仰焊，施工难度大，焊缝质量难于保证。 所花材料和劳动力多，施工费用大。,连续梁顶推施工技术,（三）间断钢管找坡法,在全长找坡法的基础上进行改进，在导梁下口每间隔2m焊一节钢管，并在钢管下口加焊一块弧形钢板，钢板下口用铆钉固定一块四氟滑板，滑板面朝下。 由于临时墩滑道长4.5m，因此能够确保导梁通过滑道时，导梁下口焊接的钢管至少有2根钢管支撑在临时墩滑道上，这样即有利于临时墩滑道受力，又有利于钢管受力；钢管所需的型号根据监控人员计算出每根钢管在顶推过程中所受的最大力取定；每节钢管所需的长度可直接在2#临时墩上用钢卷尺量出导梁底口与临时墩滑道顶的高度，并加上5mm的压缩量；钢管的焊接在所需焊接钢管位置处的导梁将上临时墩滑道时进行焊接，每顶推2m，便停下来焊一节钢管，然后再进行顶推，这样能够确保焊接人员在2#临时墩已形成的封闭平台上进行操作。,连续梁顶推施工技术,间断找坡法的优点,能够从根本上解决导梁上翘的问题，无论以前导梁拼装的精度如何，也无论以前导梁拼装时的变形有多大，采用此方法整改后，均能使导梁底口的线形处于9800m的圆曲线上，确保导梁能与各临时墩紧密接触，基本达到理想状态。 操作安全，所有作业人员均在封闭平台内操作，危险性较小； 由于采用间断焊，焊缝少，工作量少，所花费的时间短，从而加快了导梁的整改速度，实际施工时，每根工字钢导梁下口只焊了15根钢管便已满足要求； 施工人员在平台上作业，施工方便，便于检查，焊缝质量也容易保证； 由于每节钢管所需的长度是在2#临时墩上用钢卷尺直接量出，不仅精度高，而且还省去了测量这道烦琐工序； 钢管支点明确，受力明确，受力点较少，有利于监控计算； 花费的材料和劳动力均较少，费用少； 由于整改时，已将四氟滑板安装在钢管下口，这样在以后顶推过程中，导梁过临时墩时，省去了人工喂四氟滑板这道工序。,采用了间断钢管找坡法进行整改，在较短时间内顺利解决了导梁上翘这个疑难问题。,连续梁顶推施工技术,疑问三、临时墩及顶推平台沉降,顶推平台和临时墩搭设时，均没有设置预拱度。但在顶推了7段钢箱梁后（此时导梁位于2#临时墩处），发现顶推平台以及1#临时墩产生了很大的沉降，其中顶推平台各滑道顶产生了1048mm的沉降，而1#临时墩沉降量更是达到53mm。必须对顶推平台和各临时墩进行整改，设置相应的预拱度后方能继续施工，而此时顶推平台和1#临时墩位于钢箱梁梁底，承受了很大的压力，整改难度非常大。,引起顶推平台和临时墩沉降量大主要原因： 在顶推平台和临时墩设计时未对沉降量进行计算，且施工过程中监控人员未参与进来，只是根据以前类似桥梁的施工经验进行判断，认为沉降量较小，在可接受范围内。 顶推平台和临时墩基础设置相对较薄弱，受力后产生了沉降。 上下层构件之间处于不合理，留有空隙，受力后一压缩导致沉降。 各构件受力后本身也会因弹性变形而导致沉降。,连续梁顶推施工技术,沉降量过大的解决方法,顶推平台沉降量