斜型连续梁桥顶推施工新技术[优秀工程范文]

1、斜型连续梁桥顶推施工新技术目 录1研究背景及国内外研究概况21.1研究背景21.2国内外研究概况22研究内容及目标32.1研究内容32.2项目目标33技术路线与研究手段44研究对依托工程的 支撑44.1工程概况44.2设计标准：54.3澧水大 桥顶推施工关键技术：55主要成果及创新点85.1主要研究成果85.2研究成果中的 主要创新点116项目的 经济、社会、环境效益及推广应用前景127结束语138合作者139致谢13- 13 -1研究背景及国内外研究概况1.1研究背景目前,对直桥的 顶推施工已是一项比较成熟的 桥梁施工方法,但大 跨度 斜连续梁桥以及曲线梁桥、坡桥等适合于在山区修建的 桥梁的

2、 顶推施工还有许多技术难题需要解决.因此有必要对大 跨度 斜连续梁桥的 顶推施工开展系统的 研究,形成大 跨度 斜连续梁桥顶推施工的 设计理论、施工规范、施工控制技术为主的 成套顶推技术,使我国顶推法施工技术处于世界领先水平,提高我国山区高等级公路桥梁的 修筑技术水平,加快我国特别是西部地区国民经济的 发展.另外,顶推施工方法在其它桥型的 施工中也被广泛采用,取得了 良好的 经济和社会效益.1.2国内外研究概况1.2.1国外顶推法施工研究概况首次将顶推施工法用于预应力混凝土连续梁桥架设施工的 是联邦德国的 莱昂哈特博士和鲍尔教授.1959年,前联邦德国的 莱昂哈特(Leonhardt)教授在建

3、造奥地利的 阿格尔(Ager)桥时首次使用了 顶推施工法.1.2.2国内顶推法施工研究概况我国于1974年首先在狄家河铁路桥采用了 顶推法施工.狄家河桥是西安至延安跨越狄家河的 单线铁路桥,为440米的 预应力混凝土连续梁桥.1.2.3国内顶推法施工的 发展和广泛应用随着顶推施工工艺的 不断成熟和科技工作者对顶推施工法的 深入研究.我国桥梁工作者成功地将顶推施工方法应用到了 其它桥型的 施工中,取得了 良好的 经济和社会效益.2研究内容及目标2.1研究内容本项目围绕10个专题开展研究,各专题如下：【专题一】“利用大 型结构分析软件进行顶推施工全过程仿真计算与分析” 【专题二】“斜(坡)、弯连续

4、梁和桥墩在顶推施工中关键参数确定与分析” 【专题三】“影响顶推施工控制的 主要设计参数的 确定以及竖曲线上斜交角顶推预拱度 设计计算控制技术” 【专题四】“预制场动态调整及符合实际工作条件和受力特点的 钢导梁优化设计等” 【专题五】“大 跨度 斜连续梁桥的 斜交角度 、全桥总长、平纵曲线的 因素对顶推施工的 影响程度 ” 【专题六】“解决顶推施工中箱梁结构的 受力特性及梁体裂缝的 成因与防治问题,横向应力不均匀分布的 相应措施” 【专题七】“如何控制多点顶推过程中各墩(特别是高墩)的 牵引力及墩顶位移以及各墩的 相互影响问题” 【专题八】“顶推梁预应力的 合理配置及施工质量控制技术” 【专题九

5、】“顶推施工的 作业程序和施工工艺” 【专题十】“顶推过程中温度 的 影响及落梁过程的 控制” 2.2项目目标本项目研究的 目的 是,在我国现有桥梁顶推施工技术的 基础上,对斜(坡)、弯连续梁桥顶推施工的 理论设计参数、施工工艺、专用设备以及施工控制技术中的 难点问题进行系统研究.通过研究提出采用顶推法施工的 使用条件、施工新技术和施工控制技术;研究解决顶推施工过程中影响箱梁和桥墩内力的 主要设计参数;桥梁预拱度 设置计算方法和控制方法;编制出能仿真模拟施工全过程的 设计和施工计算软件,并在依托工程中的 实桥上应用和检验.3技术路线与研究手段本项目采用调查研究、理论分析和依托工程验证的 技术路

6、线.技术路线综合归纳为：现场调研与资料查询专题研究(形成各专题综述报告)形成各专题试验研究大 纲开展各专题研究进行理论分析与计算形成初步研究结果、技术开发示范工程试验与观测观测结果反馈分析,修改完善研究结果局部实体工程应用及效果评价编写研究报告课题验收.4研究对依托工程的 支撑4.1工程概况张家界澧水大 桥是常德至张家界高速公路张家界连接线上的 一座特大 桥,主桥为850米预应力混凝土顶推连续箱梁,顶推连续箱梁按斜度 20设计,该桥成桥照片如图4.1-1所示.图4.1-1 张家界澧水大 桥成桥照片张家界澧水大 桥全桥总宽29米,由两幅分离式桥组成,每幅桥宽14.25米,为单箱单室直腹式箱形截面

7、.4.2设计标准：设计荷载：汽车超20级,挂120,人群3.5kN/米2.桥面宽度 ：全桥总宽29米.通航标准：按照六级航道净空标准.设计洪水频率：1/100.地震烈度 ：小 于级,不做抗震设计.4.3澧水大 桥顶推施工关键技术：(1)预制平台和临时墩设计张家界澧水大 桥采用分离式可升降预制平台,平台基础为混凝土桩,中间布置个临时墩,预制平台照片如图4.3-1和图4.3-2所示. 图4.3-1 张家界澧水大 桥预制平台照片 图4.3-2 张家界澧水大 桥预制平台整体布照片(2)导梁设计张家界澧水大 桥采用钢板梁导梁,钢腹板之间用钢管连接,并增加三向钢撑,以增加稳定,如图4.3-3所示. 图4.

8、3-3 张家界澧水大 桥导梁照片(3)千斤顶顶拉系统张家界澧水大 桥采用多点连续顶推方案 ,千斤顶选用ZID100型自动连续顶推系统,如图4.3-4所示.图4.3-4 ZLD 100型穿心式自动连续顶推千斤(4)滑道系统滑道系统是顶推施工中的 另一关键工艺,滑道系统由垫石、滑块和滑板组成,如图4.3-5所示. 图4.3-5 顶推施工用滑板和滑道照片(5)纠偏系统为了 控制斜交箱梁在顶推过程中的 中线始终处于允许偏差范围内,导向纠偏装置的 设置是非常重要的 ,如图4.3-6.1、箱梁;2、钢垫板;3、导向轮;4、千斤顶;5、钢板立架;6、预埋件;7、盖梁;8、支座垫石;9、滑道;10滑块图4.3

9、-6 导向轮纠偏器构造示意图(6)落梁本桥采取分段落梁方法,每一阶段在纵向三个连续桥墩处起顶,完成前两个桥墩处落梁,另一个桥墩处只落一半,然后将前两个桥墩上的 千斤顶转移到第三个墩后的 两个连续桥墩处起顶,这样重复进行,直至全桥落梁完成.5主要成果及创新点5.1主要研究成果本项目立项以来,在各参研单位的 共同努力下,圆满完成了 合同规定的 各项科研任务,提交的 成果如下：5.1.1顶推仿真计算与分析本专题对斜、弯连续梁桥受力特性进行了 分析,研究了 大 跨度 斜连续梁桥顶推仿真计算模式的 选取.本专题结合最近几年来国内外学者在斜连续梁桥方面的 最新研究成果,以Visual C+6.0 的 米F

10、C App Wizard为基础,根据斜桥顶推施工的 受力特点,编制出了 一套针对斜梁桥顶推施工的 有限元分析程序-IL米AP(Incre米ental Launching 米ethod Analisys Progra米).该程序即可适用于一般桥梁整体计算,也可针对斜桥顶推施工过程进行模拟计算.编制的 IL米P程序的 操作界面如图5.1.1-15.1.1-6所示.图5.1.1-1 IL米P程序界面 图5.1.1-2 IL米P计算过程界面(一)图5.1.1-3 IL米P计算过程界面(二) 图5.1.1-4 IL米P后处理界面(内力)图5.1.1-5 IL米P后处理界面(反力) 图5.1.1-6 IL

11、米P后处理界面(应力)5.1.2斜、弯连续梁和桥墩顶推施工关键参数确定与分析本专题主要针对斜连续梁桥以及桥墩在顶推过程中的 关键参数进行分析.对顶推节段长度 的 合理划分、预制平台临时滑道支承墩的 数目以及预制平台前端与第一个永久墩之间的 临时墩的 数目进行了 研究.本专题针对顶推施工中,斜、弯桥由于顶推合力作用线与桥梁中线及主梁重心线不完全重合,主梁容易发生偏位的 问题,对斜桥顶推施工中的 内外侧顶推力的 施加、顶推行程差的 设置、中线的 偏移与观测、轴线的 纠正问题进行了 研究.5.1.3影响顶推施工控制的 主要设计参数的 确定以及竖曲线上斜交角顶推预拱度 设计计算本专题针对顶推施工控制的

12、 控制变量进行了 分析,研究了 顶推施工连续梁的 自重和纵向预应力大 小 、顶推力大 小 ,箱梁与桥墩上滑道间的 摩擦力等因素的 影响.重点研究了 桥墩高度 和刚度 对顶推的 影响,对顶推施工过程桥墩稳定性进行了 分析,研究了 顶推施工过程保证桥墩安全的 临时措施,研究顶推施工导梁预拱度 的 设置方法.5.1.4预制场动态调整及钢导梁优化设计本专题研究了 导梁长度 、刚度 、重量的 确定原则和方法;导梁预留空间高度 的 确定方法;研究了 导梁与主梁连接处的 加固措施和预制场底模的 刚度 、临时滑道支撑墩的 刚度 、数量以及间距对梁底的 线形的 影响;新旧梁段接缝转角产生偏位的 原因及该偏位对主

13、梁内力的 影响规律和预制场底模纵向的 动态调整技术.5.1.5大 跨度 斜连续梁桥的 斜交角度 、平纵曲线的 因素对顶推施工的 影响程度 本专题研究了 斜度 在顶推阶段对主梁内力的 影响规律,斜度 主梁对柔性墩内力的 影响规律,3桥梁纵曲率对顶推施工的 影响,弯桥顶推施工的 各关键参数的 合理取值和平曲线对顶推施工的 不利影响.5.1.6顶推施工中箱梁受力特性及梁体裂缝的 成因与防治 本专题对弯桥在顶推施工中梁体裂缝成因与防治进行了 详细的 分析研究,对顶推箱梁裂缝形式进行了 分类总结,并就其裂缝成因进行了 分析.5.1.7多点顶推各墩牵引力及墩顶位移以及各墩的 相互影响 本专题研究了 多点顶

14、推过程中各墩所需要施加的 顶推力大 小 的 确定方法.研究了 柔性墩墩底最大 的 拉应力与墩顶偏位及桥墩受到的 不平衡水平推力的 关系和 墩顶水平偏位的 控制方法.5.1.8顶推梁预应力的 合理配置及施工质量控制技术 本专题研究了 斜梁桥顶推施工预应力束的 配置原则和方法,研究了 弯连续梁桥顶推施工预应力束的 配置原则和方法,并对预应力的 张拉施工质量控制技术进行了 研究.5.1.9顶推专用设备,顶推施工作业程序和施工工艺 本专题分析了 适合大 跨度 斜连续梁桥顶推施工的 千斤顶类型选择及布置形式,对滑动装置进行了 研究.本专题重点对顶推施工工艺系统进行了 研究总结.5.1.10顶推过程中温度

15、 的 影响及落梁过程的 控制研究本专题分析了 温度 对桥墩变形及主梁应力的 影响规律,提出减弱甚至消除温度 对顶推影响的 措施,并分析了 不同的 落梁方案 和落梁顺序对主梁内力的 影响.5.2研究成果中的 主要创新点5.2.1斜梁顶推计算程序的 编制本课题结合最近几年来国内外学者在斜连续梁桥方面的 最新研究成果,以Visual C+6.0 的 米FC App Wizard为基础,根据斜桥顶推施工的 受力特点,编制出了 一套针对斜梁桥顶推施工的 有限元程序-IL米AP(Incre米ental Launching 米ethod Analisys Progra米).该程序可在微机上实现针对桥梁顶推施

16、工过程的 分析.它适用于一般桥梁的 整体计算和斜桥顶推的 施工过程模拟计算.该程序在Windows环境下设计出可视化用户界面,对计算结果的 输出进行可视化处理.该程序可准确、快速分析连续梁桥的 顶推过程受力特性,具备友好的 界面和强大 数据输入、输出功能.在依托工程中的 应用体现了 计算结果准确可靠,数据输入输出方便,计算速度 快等优点,具有创新性.5.2.2斜连续梁和桥墩在顶推施工中关键参数确定及精细化控制本课题针对斜连续梁桥以及桥墩在顶推过程中的 关键参数进行了 敏感性分析,得到了 影响顶推施工斜连续梁桥状态的 多个关键参数(顶推节段划分长度 、连续箱梁的 斜交角、临时滑道支承墩数目与滑道

17、方位角、滑板接触面积和支承反力、钢导梁长度 及匹配刚度 、新旧梁体节段接缝转角偏差、内外侧水平牵引力差和桥墩刚度 等)的 优化设计值,这些参数的 优化设计值是精细化施工控制的 主要依据.在施工控制中,对滑道标高、滑板数量、节段混凝土接缝转角、节段纵向构形、预制场底模刚度 、预制场动态调整、临时墩的 设置、临时预应力大 小 、水平牵引力、墩顶偏位、梁体偏位、落梁方案 以及温度 影响等方面的 研究具有创新性.5.2.3斜桥顶推施工新工艺和技术指南斜交顶推箱梁的 施工工艺和流程,与正交箱梁基本相同,但由于斜交顶推箱梁存在斜交角,使梁体在施工过程和成桥后的 内力和线形要达到理想状态是一个非常困难的 工

18、作.本课题针对斜桥顶推的 特点提出了 一套较为恰当的 斜桥顶推施工工艺指南,可提高顶推施工质量,确保顶推顺利进行,使梁体在顶推过程和成桥后的 内力及线形达到理想状态.6项目的 经济、社会、环境效益及推广应用前景本项目研究完成的 顶推法施工连续梁桥调研报告、顶推法施工连续梁桥施工工艺指南、顶推法施工连续梁桥施工控制方法、研究成果在依托工程实桥上应用的 评价报告,对预应力混凝土连续梁桥顶推施工技术进行了 系统研究,使顶推施工技术有了 进一步的 发展和提高.本项目研究完成的 顶推法施工预应力混凝土连续梁桥技术在我国西部地区的 交通建设过程中必将产生巨大 经济、社会效益和环境效益.7结束语本项目针对我国西部地区的 地形、地质、河流特点,就连续梁桥顶推施工方法在西部特殊桥