论文浅谈桥梁工程中顶推法施工技术

1、浅谈桥梁工程中顶推法施工技术一、引言言50多年年前，顶顶推法施施工技术术就已经经在德国国运用，中中国运用用这一技技术大概概也有三三十多年年了。顶顶推施工工方法的的雏形来来自早期期钢桥的的拖拉法法、导梁梁拖拉法法、纵向向连接拖拖拉法等等，它用用千斤顶顶取代了了传统的的卷扬机机滑车组组，用板板式滑动动装置取取代滚筒筒。这一一取代使使施工方方法得到到了发展展和提高高，从而而降低了了用滑车车组卷扬扬机拖拉拉在启动动时造成成的冲动动，板式式滑动装装置避免免了滚筒筒支承线线接触作作用引起起的应力力集中。二、顶推推法施工工原理顶推推法是梁梁体在桥桥头逐段段浇筑或或拼装，用用千斤顶顶纵向顶顶推，使使梁体通通过

2、各墩墩顶的临临时滑动动支座面面就位的的施工方方法。施施工原理理是沿桥桥纵轴方方向的台台后设置置预制场场，分阶阶段预制制梁体，纵纵向张拉拉预应力力筋后，通通过水平平千斤顶顶施力，借借助滑移移装置和和顶推装装置，将将梁逐段段向前顶顶推，就就位后落落梁并更更换正式式支座。单点顶推的动力学原理为，当集中的顶拉力满足下式时，梁体才能向前移动：HRi（fii）Ri第i桥墩（或桥台）滑道瞬时的垂直支反力；fi第i桥墩（或桥台）支点相应的静摩擦系数；i桥梁纵坡坡率，正为上坡顶推，负为下坡顶推。多点分散顶推施工的动力学原理为，当Fi满足下式时，梁体才能向前移动：Fi(fii)NiFi第i桥墩（或桥台）千斤顶所施

3、的力；Ni第i桥墩（或桥台）支点瞬时支反力；fi第i桥墩（或桥台）支点相应摩擦系数；i桥梁纵坡坡率，正为上坡顶推，负为下坡顶推。三、顶推推法施工工工艺顶推推方式是是根据主主梁长度度、设计计顶推跨跨度、桥桥墩能承承受的水水平推力力、项推推设备和和滑动装装置等条条件进行行选择的的，例如如单点顶顶推、多多点顶推推或双向向顶推等等。3.1布置置预置场场预预置场地地应设在在桥台后后面的桥桥轴线的的引道或或引桥上上。若为为多点顶顶推时，可可在桥两两端设场场地，从从两端同同时顶推推。预置置场地应应考虑几几个长度度，包括括梁段底底板与腹腹顶板预预置长度度、梁段段悬出时时反压段段的长度度、机具具设备材材料进入入

4、预置作作业线的的长度和和导梁拼拼接长度度；预置置场地的的宽度应应考虑梁梁两端的的施工作作业的需需要。为为了便于于混凝土土的养护护，预置置场地上上空宜搭搭设固定定或活动动的作业业棚，。3.2顶推装置顶推装置由千斤顶、高压油泵、拉杆(束)、顶推锚具(自动工具锚、拉锚器)组成，顶推动力一般使用水平千斤顶或自动连续千斤顶及其配套的普通高压油泵或专用的液压站作为动力装置，拉杆体系最早使用精轧螺纹钢，1988年以后逐渐采用高强钢丝束、钢绞线束群锚体系，拉锚器的施力位置由拉箱梁腹板两侧逐渐过渡到拉箱梁底板的方式，并由穿过箱梁顶、底板布设传力型钢演变为仅在箱梁底板中心线预留孔插入牛腿式钢块拉锚器。拉锚器的间距

5、应能保证墩上千斤顶有施力点和便于主墩上千斤顶统一更换拉索以提高顶推工作效率3.3滑移和导向装置滑移装置可分为：普通的滑移装置；起循环作用的滑移装置；起连续作用的滑移装置；导向装置及其他附属装置。滑道一般采用单滑道板形式，滑道板为一块整钢板，置于滑道垫块钢架之上。该种形式的滑道能很好的承受各向作用力，而且标高容易控制，拆除也较方便。为了控制梁体在顶推过程中的中线始终处于规范范围内，必须设置横向导向装置。尤其在圆曲线上顶推，横向导向装置显得更加重要。纠偏器装在预制台座前临时墩的两旁，且固定一对，以控制每段梁尾端的横向位置，保证梁尾与预制模板正位接头。顶推时，作好横向偏差观测，主要观测主梁和永久墩的

6、弹性横向位移。3.4临时墩和导梁为了在顶推的过程中为了减少过大的悬臂弯矩，可设置临时墩和导梁。在连续梁的跨度大于顶推跨度时，宜设置中间临时墩，在不设临时墩时，为满足安装钢导梁和连续梁前期顶推抗倾覆的要求，在制梁台座前和连续梁第一跨内设临时墩，作为顶推施工的过渡段，保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致，避免大梁从制梁台座上顶推出去以后，与接灌的下一梁段出现大的转角。临时墩应能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形。在此原则前提下，尽可能降低造价，便于拆装。为提高临时墩的稳定性，防止临时墩在箱梁顶推过程中产生较大的水平位移，保证顶推安全，将临时支墩与相邻的主桥墩和制梁台座进行撑拉连

7、接，用水平或斜拉钢绞线束临时加固。导梁设置在主梁前端，可为等截面或变截面钢板梁，导梁结构必须通过设计计算，从受力状态分析，导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩和下翼缘的最大支点反力。国内外的施工经验表明:导梁长度一般为顶推跨径的0.6至0.7倍，较长的导梁可以减小主梁的负弯矩，但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加，合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近。导梁的刚度对主梁内力的影响远较其长度对主梁内力的影响为小。导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下，选用较小的刚度及变刚度的导梁，将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩，使负弯矩的2个峰值比较接

8、近。此外，在设计中要考虑动力系数，使结构有足够的安全储备。为减轻自重最好采用从根部至前端为变刚度的或分段变刚度的导梁3.5落梁梁落梁工工作是全全梁顶推推到位后后将梁安安工在设设计支座座上的工工作。施施箱梁顶顶推到位位以后,逐节拆拆除钢导导梁,解除纵纵向临时时预应力力索,张拉后后期纵向向预应力力索,并对管管道压浆浆,达到强强度后进进行落梁梁工作。落梁即即将箱梁梁顶起来来,拆除顶顶推用的的滑道装装置,并将永永久橡胶胶盆式支支座就位位安装,将箱梁梁均匀平平稳地降降落到永永久支座座上,再固定定永久支支座。四、顶推推施工方方法的优优点及不不足之处处随随着顶推推能力的的增加和和顶推机机具的发发展，顶顶推施

9、工工方法在在连续梁梁以外的的桥型正正在广泛泛的应用用，如拱拱桥和斜斜拉桥等等的施工工。斜拉拉桥一般般是在场场地、运运输条件件受限的的情况下下才选取取采取顶顶推施工工法的，和和悬臂拼拼装施工工相比，顶顶推方法法施工大大量的临临时墩和和顶推点点复杂的的局部构构造势必必造成经经济上的的浪费，但但是顶推推施工在在一些方方面上还还是有优优势的。运运用顶推推法施工工桥梁与与其他施施工技术术相比具具有很多多优点，可可以使桥桥梁上部部结构的的施工不不影响桥桥位处现现有的交交通状况况，减少少施工设设备，缩缩短结构构的施工工工期，降降低桥梁梁的施工工成本，提提高结构构横截面面的使用用效率，减减少混凝凝土变化化的影

10、响响。顶推施施工方法法的优点点可概括括为以下下几点：1)顶推推施工的的桥梁一一般单跨跨顶推力力通常在在50tt到1000t之间间，远比比梁体自自重小，所所以顶推推设备轻轻型简便便，不需需大型吊吊运机具具，保养养与运输输方便，适适合特殊殊场地使使用。如如水深较较小浮吊吊不能进进入的河河流或者者深谷等等。2)对桥下下地基和和净空无无要求，不不影响通通车或通通航，由由于预制制场通常常设在岸岸上，搭搭建拆除除简单，混混凝土或或者是钢钢构件运运输方便便。3)对混凝凝土桥的的顶推施施工来说说，浇筑筑混凝土土仅需一一套模板板周转，节节省材料料；施工工工厂化化，易于于质量管管理。搭搭设平台台的材料料大多为为型

11、钢和和钢板，便便于取材材和重复复利用。4)场地固定集中，便于安全施工，受环境干扰小。5)工作条件相对较好，所需劳动力比较少，劳动强度相对不高。顶推施工方法尚存的不足之处：1)由于顶推悬臂弯矩不能太大，且施工阶段的内力与运营阶段的内力也不能相差太大，所以顶推只适宜较多跨，跨数太少极不经济。2)对于多孔长桥，因工作面所限，顶推过长，施工工期相对较长。3)对于桥的形式有一定要求，弯桥只能是曲率恒定的桥梁，而且通常要求梁高不变，底面是直线。五、施工工案例设设计下面就就根据以以上关于于桥梁顶顶推法施施工技术术的理论论设计一一个施工工案例。工程概述:某供水工程与河道交叉位置的管桥项目，在1#镇墩、1#桩柱

12、、2#桩柱、3#桩柱、4#桩柱、5#桩柱、6#桩柱、2#镇墩上吊装两排并行的dn3100mm钢管管道，单管总长约160多米,设计桩号k23+741.2至桩号k23+917.5。其中1#2#、2#3#、3#4#、4#5#桩桩的跨度均为30米，5#6#桩的跨度为22米。长度30米管道单重为75吨，长度22米管道单重为55吨。地面至管道顶最高点为19.8米，施工地面是某河河道。施工方案介绍:5.1顶推准备在1#桩以北与原地面相接处及2#桩南侧4米范围内，沿管桥纵向设51米长的空中工作平台及顶推作业面。2#桩南侧4米处设置混凝土顶推后备；在1#、2#桩之间及2#桩附近用万能杆件或门式支架搭设支墩、万能

13、墩，其地基应经过处理，满足承载力要求；在支墩上架设两片贝雷梁，中心间距4.6米。横向用槽钢及相应连接件将两片桁梁连在工字钢上，纵向铺设两条轻型钢轨滑道及木板作为工作平台。在顶推过程中，为保证管道中线的准确，防止管道左右横向偏移，拟在顶推平台51米的范围内滑道上，设置管道临时横向固定装置，使管道只能沿纵向移动。5.2管桥顶推管桥顶推施工前预先安装各墩帽上的设计支撑环，并使顶推管桥底高于设计的支撑环底部约30cm。在搭设的平台上，将3.6米钢管对位焊接，然后进行钢管顶推作业，使其向南侧的3#桩推进。每推进3.6米长后，停止顶推作业，进行钢管对位焊接，同时架设经纬仪进行平面位置进行校正。如此交递推进

14、，顶推管桥通过3#桩、4#桩、5#桩最后到达终点6#桩位，顶进总长为161米。顶进过程可以采用卷扬机等牵引措施。5.3管桥架设管桥顶推到位后，在各个墩位上用千斤顶对管桥进行起顶，拆除所有的滑轨、支架和支墩，将管桥落管于支撑环上完成管桥的架设。在管底管桥起顶位置应用钢板焊接板和环管下半部的支撑肋板，增加管桥起顶处受力面积以防止其局部变形。管桥在1#桩以北及5#桩以南部分在伸缩节安装好后，用吊车起吊进行对位焊接，从而完成全段管桥的施工。5.4设计验算1）、主要数据：单根钢管c1=2.316t/m，方木g2=0.4t/m2，单排门形支架重g3=0.24t/排(含加固钢管重)，操作人员及施工荷载g4=

15、0.4t/m22）、最下排的支架计算：p=2.3160.9=0.41.820.9-0.241.820.9+0.41.800.9=3.81（t）p/2=1.9（t），k=p/（p/2）=4/1.9=2.1安全地基承载力=3.8/(1.820.9)=0.0232mpa安全5.5大型吊车抬吊法对某河河岸场地进行平整，作为管桥的加工场地和吊装作业场地。同时修筑一条通往河岸工作的临时便道，作为材料进场和吊装设备的进出通道。3#、4#桩跨越某河主河道，中间的临时支墩基础采用围堰筑岛，搭设与3#、4#桩围堰筑岛部分相连的栈桥，以便施工人员进出及作业，其施工作业应抓紧在枯水季度进行。以50t吊车为例说明管桥吊

16、装施工（如有100t以上的吊车，可直接起吊30米整跨管段，施工更为简单）。在1#5#桩中每跨的跨中用万能杆件或门支架搭设一个临时支墩，使每个跨度由30米缩短为15米。将管道在地面按15米对位焊好后，用两台50t吊车将其分段吊装至设计桥墩和临时搭建的支墩上，进行对位焊接。每跨管桥对位焊接完成后，拆除临时支墩再移至下一跨。照此方法进行管桥施工，直至完成全段管桥的施工作业。所有施工作业完成后，应拆除围堰筑岛，使河道恢复畅通。六、顶推推法施工工技术在在我国的的发展状状况我国在在70年代代首次在在西安至至延安铁铁路狄家家河桥上上采用顶顶推法施施工，接接着广东东万江公公路桥又又顺利顶顶推成功功。经过过30多年年的发展展，顶推推施工工工艺不断断的完善善，顶推推方式也也呈现多多样化。从从用水平平加竖向向千斤顶顶直接顶顶推梁体体到只用用水平千千斤顶并并通过拉拉杆顶拉拉梁体；从单点点集中顶顶推到多多点分散散顶推；从间歇歇顶推到到连续顶顶推。我我国桥梁梁顶推法法施工技技术不断断进步，使使用范围围不断扩扩大