斜型连续梁桥顶推施工新技术

-PAGE14-斜型连续梁桥顶推施工新技术目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc222301147"1研究背景及国国内外研究概概况2HYPERLINK\l"_Toc222301148"1.1研究背景景2HYPERLINK\l"_Toc222301149"1.2国内外研研究概况2HYPERLINK\l"_Toc222301150"2研究内容及目目标3HYPERLINK\l"_Toc222301151"2.1研究内容容3HYPERLINK\l"_Toc222301152"2.2项目目标标3HYPERLINK\l"_Toc222301153"3技术路线与研研究手段4HYPERLINK\l"_Toc222301154"4研究对依托工工程的支撑44HYPERLINK\l"_Toc222301155"4.1工程概况况4HYPERLINK\l"_Toc222301156"4.2设计标准准：5HYPERLINK\l"_Toc222301157"4.3澧水大桥桥顶推施工关关键技术：55HYPERLINK\l"_Toc222301158"5主要成果及创创新点8HYPERLINK\l"_Toc222301159"5.1主要研究究成果8HYPERLINK\l"_Toc222301160"5.2研究成果果中的主要创创新点11HYPERLINK\l"_Toc222301161"6项目的经济、社社会、环境效效益及推广应应用前景122HYPERLINK\l"_Toc222301162"7结束语13HYPERLINK\l"_Toc222301163"8合作者13HYPERLINK\l"_Toc222301164"9致谢131研究背景及国国内外研究概概况1.1研究背景景目前，对直桥的的顶推施工已已是一项比较较成熟的桥梁梁施工方法，但但大跨度斜连连续梁桥以及及曲线梁桥、坡坡桥等适合于于在山区修建建的桥梁的顶顶推施工还有有许多技术难难题需要解决决。因此有必必要对大跨度度斜连续梁桥桥的顶推施工工开展系统的的研究，形成成大跨度斜连连续梁桥顶推推施工的设计计理论、施工工规范、施工工控制技术为为主的成套顶顶推技术，使使我国顶推法法施工技术处处于世界领先先水平，提高高我国山区高高等级公路桥桥梁的修筑技技术水平，加加快我国特别别是西部地区区国民经济的的发展。另外，顶推施工工方法在其它它桥型的施工工中也被广泛泛采用，取得得了良好的经经济和社会效效益。1.2国内外研研究概况1.2.1国外外顶推法施工工研究概况首次将顶推施工工法用于预应应力混凝土连连续梁桥架设设施工的是联联邦德国的莱莱昂哈特博士士和鲍尔教授授。1959年，前联邦邦德国的莱昂昂哈特（Leonhhardt）教授在建建造奥地利的的阿格尔（Ager）桥时首次次使用了顶推推施工法。1.2.2国内内顶推法施工工研究概况我国于19744年首先在狄狄家河铁路桥桥采用了顶推推法施工。狄狄家河桥是西西安至延安跨跨越狄家河的的单线铁路桥桥，为4×40m的预应力混混凝土连续梁梁桥。1.2.3国内内顶推法施工工的发展和广广泛应用随着顶推施工工工艺的不断成成熟和科技工工作者对顶推推施工法的深深入研究。我我国桥梁工作作者成功地将将顶推施工方方法应用到了了其它桥型的的施工中，取取得了良好的的经济和社会会效益。2研究内容及目目标2.1研究内容容本项目围绕100个专题开展展研究，各专专题如下：【专题一】“利利用大型结构构分析软件进进行顶推施工工全过程仿真真计算与分析析”【专题二】“斜斜（坡）、弯弯连续梁和桥桥墩在顶推施施工中关键参参数确定与分分析”【专题三】“影影响顶推施工工控制的主要要设计参数的的确定以及竖竖曲线上斜交交角顶推预拱拱度设计计算算控制技术”【专题四】“预预制场动态调调整及符合实实际工作条件件和受力特点点的钢导梁优优化设计等”【专题五】“大大跨度斜连续续梁桥的斜交交角度、全桥桥总长、平纵纵曲线的因素素对顶推施工工的影响程度度”【专题六】“解解决顶推施工工中箱梁结构构的受力特性性及梁体裂缝缝的成因与防防治问题，横横向应力不均均匀分布的相相应措施”【专题七】“如如何控制多点点顶推过程中中各墩（特别别是高墩）的的牵引力及墩墩顶位移以及及各墩的相互互影响问题”【专题八】“顶顶推梁预应力力的合理配置置及施工质量量控制技术”【专题九】“顶顶推施工的作作业程序和施施工工艺”【专题十】“顶顶推过程中温温度的影响及及落梁过程的的控制”2.2项目目标标本项目研究的目目的是，在我我国现有桥梁梁顶推施工技技术的基础上上，对斜（坡坡）、弯连续续梁桥顶推施施工的理论设设计参数、施施工工艺、专专用设备以及及施工控制技技术中的难点点问题进行系系统研究。通通过研究提出出采用顶推法法施工的使用用条件、施工工新技术和施施工控制技术术；研究解决决顶推施工过过程中影响箱箱梁和桥墩内内力的主要设设计参数；桥桥梁预拱度设设置计算方法法和控制方法法；编制出能能仿真模拟施施工全过程的的设计和施工工计算软件，并并在依托工程程中的实桥上上应用和检验验。3技术路线与研研究手段本项目采用调查查研究、理论论分析和依托托工程验证的的技术路线。技技术路线综合归纳纳为：现场调调研与资料查查询→专题研究(形成各专题题综述报告)→形成各专题题试验研究大大纲→开展各专题题研究→进行理论分分析与计算形形成初步研究究结果、技术术开发→示范工程试试验与观测→观测结果反反馈分析，修修改完善研究究结果→局部实体工工程应用及效效果评价→编写研究报报告→课题验收。4研究对依托工工程的支撑4.1工程概况况张家界澧水大桥桥是常德至张张家界高速公公路张家界连连接线上的一一座特大桥，主主桥为8×50m预应力混凝凝土顶推连续续箱梁，顶推推连续箱梁按按斜度20°°设计，该桥桥成桥照片如如图4.1-1所示。图4.1-1张家界澧水水大桥成桥照照片张家界澧水大桥桥全桥总宽29m，由两幅分分离式桥组成成，每幅桥宽宽14.255m，为单箱单单室直腹式箱箱形截面。4.2设计标准准：设计荷载：汽车车－超20级，挂－120，人群3.5kNN/m2。桥面宽度：全桥桥总宽29m。通航标准：按照照六级航道净净空标准。设计洪水频率：：1/100。地震烈度：小于于Ⅵ级，不做抗抗震设计。4.3澧水大桥桥顶推施工关关键技术：（1）预制平台台和临时墩设设计张家界澧水大桥桥采用分离式式可升降预制制平台，平台台基础为混凝凝土桩，中间间布置个临时时墩，预制平平台照片如图图4.3-1和图4.3-2所示。图4.3--1张家界澧水水大桥预制平平台照片图4.3-2张家界澧水水大桥预制平平台整体布照照片（2）导梁设计计张家界澧水大桥桥采用钢板梁梁导梁，钢腹腹板之间用钢钢管连接，并并增加三向钢钢撑，以增加加稳定，如图图4.3-3所示。图4.3-3张家界澧水水大桥导梁照照片（3）千斤顶顶顶拉系统张家界澧水大桥桥采用多点连连续顶推方案案，千斤顶选选用ZID1000型自动连续续顶推系统，如如图4.3-4所示。图4.3-4ZLD100型穿心式自自动连续顶推推千斤（4）滑道系统统滑道系统是顶推推施工中的另另一关键工艺艺，滑道系统统由垫石、滑滑块和滑板组组成，如图4.3-5所示。图4.3-5顶推施工用用滑板和滑道道照片（5）纠偏系统统为了控制斜交箱箱梁在顶推过过程中的中线线始终处于允允许偏差范围围内，导向纠纠偏装置的设设置是非常重重要的，如图图4.3-6。1、箱梁；2、钢钢垫板；3、导向轮；4、千斤顶；5、钢板立架架；6、预埋件；77、盖梁；8、支座垫石石；9、滑道；10滑块图4.3-6导向轮纠偏偏器构造示意意图（6）落梁本桥采取分段落落梁方法，每每一阶段在纵纵向三个连续续桥墩处起顶顶，完成前两两个桥墩处落落梁，另一个个桥墩处只落一一半，然后将将前两个桥墩墩上的千斤顶顶转移到第三三个墩后的两两个连续桥墩墩处起顶，这这样重复进行行，直至全桥桥落梁完成。5主要成果及创创新点5.1主要研究究成果本项目立项以来来，在各参研研单位的共同同努力下，圆圆满完成了合合同规定的各各项科研任务务，提交的成成果如下：5.1.1顶推推仿真计算与与分析本专题对斜、弯弯连续梁桥受受力特性进行行了分析，研研究了大跨度度斜连续梁桥桥顶推仿真计计算模式的选选取。本专题结合最近近几年来国内内外学者在斜斜连续梁桥方方面的最新研研究成果，以以VisuaalC+++6.0的MFCAAppWiizard为基础，根根据斜桥顶推推施工的受力力特点，编制制出了一套针针对斜梁桥顶顶推施工的有有限元分析程程序--ILMMAP（IncreementaalLauunchinngMetthodAAnalissysPrrogramm）。该程序序即可适用于于一般桥梁整整体计算，也也可针对斜桥桥顶推施工过过程进行模拟拟计算。编制的ILMPP程序的操作作界面如图5.1.11-1～5.1.11-6所示。图5.1.1--1ILMMP程序界面图5.1.11-2ILLMP计算过程界界面（一）图5.1.1--3ILMMP计算过程界界面（二）图5.1.11-4ILLMP后处理界面(内力)图5.1.1--5ILMMP后处理界面面（反力）图5.1.11-6ILLMP后处理界面(应力)5.1.2斜、弯弯连续梁和桥桥墩顶推施工工关键参数确确定与分析本专题主要针对对斜连续梁桥桥以及桥墩在在顶推过程中中的关键参数数进行分析。对对顶推节段长长度的合理划划分、预制平平台临时滑道道支承墩的数数目以及预制制平台前端与与第一个永久久墩之间的临临时墩的数目目进行了研究究。本专题针对顶推推施工中，斜斜、弯桥由于于顶推合力作作用线与桥梁梁中线及主梁梁重心线不完完全重合，主主梁容易发生生偏位的问题题，对斜桥顶顶推施工中的的内外侧顶推推力的施加、顶顶推行程差的的设置、中线线的偏移与观观测、轴线的的纠正问题进进行了研究。5.1.3影响响顶推施工控控制的主要设设计参数的确确定以及竖曲曲线上斜交角角顶推预拱度度设计计算本专题针对顶推推施工控制的的控制变量进进行了分析，研研究了顶推施施工连续梁的的自重和纵向向预应力大小小、顶推力大大小，箱梁与与桥墩上滑道道间的摩擦力力等因素的影影响。重点研研究了桥墩高高度和刚度对对顶推的影响响，对顶推施施工过程桥墩墩稳定性进行行了分析，研研究了顶推施施工过程保证证桥墩安全的的临时措施，研研究顶推施工工导梁预拱度度的设置方法法。5.1.4预制制场动态调整整及钢导梁优优化设计本专题研究了导导梁长度、刚刚度、重量的的确定原则和和方法；导梁梁预留空间高高度的确定方方法；研究了了导梁与主梁梁连接处的加加固措施和预预制场底模的的刚度、临时时滑道支撑墩墩的刚度、数数量以及间距距对梁底的线线形的影响；；新旧梁段接接缝转角产生生偏位的原因因及该偏位对对主梁内力的的影响规律和和预制场底模模纵向的动态态调整技术。5.1.5大跨跨度斜连续梁梁桥的斜交角角度、平纵曲曲线的因素对对顶推施工的的影响程度本专题研究了斜斜度在顶推阶阶段对主梁内内力的影响规规律，斜度主主梁对柔性墩墩内力的影响响规律，3桥梁纵曲率率对顶推施工工的影响，弯弯桥顶推施工工的各关键参参数的合理取取值和平曲线线对顶推施工工的不利影响响。5.1.6顶推推施工中箱梁梁受力特性及及梁体裂缝的的成因与防治治本专题题对弯桥在顶顶推施工中梁梁体裂缝成因因与防治进行行了详细的分分析研究，对对顶推箱梁裂裂缝形式进行行了分类总结结，并就其裂裂缝成因进行行了分析。5.1.7多点点顶推各墩牵牵引力及墩顶顶位移以及各各墩的相互影影响本专专题研究了多多点顶推过程程中各墩所需需要施加的顶顶推力大小的的确定方法。研研究了柔性墩墩墩底最大的的拉应力与墩墩顶偏位及桥桥墩受到的不不平衡水平推推力的关系和和墩顶水平偏偏位的控制方方法。5.1.8顶推推梁预应力的的合理配置及及施工质量控控制技术本专题题研究了斜梁梁桥顶推施工工预应力束的的配置原则和和方法，研究究了弯连续梁梁桥顶推施工工预应力束的的配置原则和和方法，并对对预应力的张张拉施工质量量控制技术进进行了研究。5.1.9顶推推专用设备，顶顶推施工作业业程序和施工工工艺本专题题分析了适合合大跨度斜连连续梁桥顶推推施工的千斤斤顶类型选择择及布置形式式，对滑动装装置进行了研研究。本专题重点对顶顶推施工工艺艺系统进行了了研究总结。5.1.10顶顶推过程中温温度的影响及及落梁过程的的控制研究本专题分析了温温度对桥墩变变形及主梁应应力的影响规规律，提出减减弱甚至消除除温度对顶推推影响的措施施，并分析了了不同的落梁梁方案和落梁梁顺序对主梁梁内力的影响响。5.2研究成果果中的主要创创新点5.2.1斜梁梁顶推计算程程序的编制本课题结合最近近几年来国内内外学者在斜斜连续梁桥方方面的最新研研究成果，以以VisuaalC+++6.0的MFCAAppWiizard为基础，根根据斜桥顶推推施工的受力力特点，编制制出了一套针针对斜梁桥顶顶推施工的有有限元程序--ILMMAP（IncreementaalLauunchinngMetthodAAnalissysPrrogramm）。该程序序可在微机上上实现针对桥桥梁顶推施工工过程的分析析。它适用于于一般桥梁的的整体计算和和斜桥顶推的的施工过程模模拟计算。该该程序在Windoows环境下设计计出可视化用用户界面，对对计算结果的的输出进行可可视化处理。该该程序可准确确、快速分析析连续梁桥的的顶推过程受受力特性，具具备友好的界界面和强大数数据输入、输输出功能。在在依托工程中中的应用体现现了计算结果果准确可靠，数数据输入输出出方便，计算算速度快等优优点，具有创创新性。5.2.2斜连连续梁和桥墩墩在顶推施工工中关键参数数确定及精细细化控制本课题针对斜连连续梁桥以及及桥墩在顶推推过程中的关关键参数进行行了敏感性分分析，得到了了影响顶推施施工斜连续梁梁桥状态的多多个关键参数数（顶推节段段划分长度、连连续箱梁的斜斜交角、临时时滑道支承墩墩数目与滑道道方位角、滑滑板接触面积积和支承反力力、钢导梁长长度及匹配刚刚度、新旧梁梁体节段接缝缝转角偏差、内内外侧水平牵牵引力差和桥桥墩刚度等）的的优化设计值值，这些参数数的优化设计计值是精细化化施工控制的的主要依据。在施工控制中，对对滑道标高、滑滑板数量、节节段混凝土接接缝转角、节节段纵向构形形、预制场底底模刚度、预预制场动态调调整、临时墩墩的设置、临临时预应力大大小、水平牵牵引力、墩顶顶偏位、梁体体偏位、落梁梁方案以及温温度影响等方方面的研究具具有创新性。5.2.3斜桥桥顶推施工新新工艺和技术术指南斜交顶推箱梁的的施工工艺和和流程，与正正交箱梁基本本相同，但由由于斜交顶推推箱梁存在斜斜交角，使梁梁体在施工过过程和成桥后后的内力和线线形要达到理理想状态是一一个非常困难难的工作。本本课题针对斜斜桥顶推的特特点提出了一一套较为恰当当的斜桥顶推推施工工艺指指南，可提高高顶推施工质质量，确保顶顶推顺利进行行，使梁体在在顶推过程和和成桥后的内内力及线形达达到理想状态态。6项目的经济、社社会、环境效效益及推广应应用前景本项目研究完成成的顶推法施施工连续梁桥桥调研报告、顶顶推法施工连连续梁桥施工工工艺指南、顶顶推法施工连连续梁桥施工工控制方法、研研究成果在依依托工程实桥桥上应用的评评价报告，对对预应力混凝凝土连续梁桥桥顶推施工技技术进行了系系统研究，使使顶推施工技技术有了进一一步的发展和和提高。本项目研究完成成的顶推法施