钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统和方法与流程

本发明涉及桥梁建设领域，特别涉及一种钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统和方法。

背景技术：

随着我国铁路建设的不断发展，国内跨既有线施工的桥梁工程越来越多。而跨既有线施工也一直困扰着施工单位，施工防护措施的正确与否以及选择正确的施工方式对营业线的影响较大，顶推施工能有效的规避既有线施工的一些安全风险。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统和方法，以解决现有技术中安全性差、工期长、难以保证成桥质量、且需要合适大型设备的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统，包括钢梁、临时墩、连续顶推千斤顶、后锚装置、牵引钢绞线，在桥梁的待架设所述钢梁的区段一侧的至少一组相邻的两个永久墩之间分别设置至少一个所述临时墩，所述临时墩及所述永久墩的墩顶分别设置有滑道单元、导向限位装置、临时锁定装置和纠偏装置，所述连续顶推千斤顶设置在所述临时墩的墩顶，所述钢梁的尾端通过所述牵引钢绞线与所述连续顶推千斤顶连接；所述钢梁的前端与导梁连接。

优选地，所述导梁包括依次连接的第一导梁、第二导梁、第三导梁和第四导梁。

优选地，所述第一导梁的远离所述第二导梁的一端形成有错台，所述第四导梁的远离所述第三导梁的一端与所述钢梁连接。

优选地，每个所述临时墩或所述永久墩的墩顶分别对称地设置两个所述导向限位装置，所述导向限位装置采用滚轮式结构。

优选地，每个所述临时墩或所述永久墩的墩顶分别对称地设置两个所述纠偏装置，所述纠偏装置采用纠偏千斤顶。

优选地，每个所述临时墩或所述永久墩的墩顶分别对称地设置两个所述临时锁定装置，所述临时锁定装置包括夹具和与所述夹具配合锁定的锚固连接部，所述夹具设置在所述钢梁上，所述锚固连接部设置在所述临时墩或所述永久墩上。

优选地，所述钢梁的尾端设置有两个后锚装置，所述两个后锚装置分别通过一束所述牵引钢绞线与一个所述连续顶推千斤顶连接。

优选地，所述滑道单元包括墩顶滑道梁和设置在所述墩顶滑道梁上的不锈钢板，所述不锈钢板与所述钢梁之间设置有涂抹了硅脂油的四氟乙烯滑块。

本发明还提供了一种钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推方法，包括以下步骤：

步骤1，搭建权利要求1-8中任一项所述的钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统；

步骤2，试顶：打开主控台及泵站电以启动泵站，用主控台控制连续顶推千斤顶同时施力试顶，试顶距离0.5m；记录试顶的时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度；

步骤3，顶推：

(1)选择手动模式：主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30％、50％、70％、80％、85％、90％、95％、100％最大经验牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，如有异常立即报告；

(2)检查油泵、连续顶推千斤顶、前后夹持器、前后监控器、压力表、钢绞线是否异常；

(3)在手动操作所述钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统牵引混凝土箱梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行混凝土箱梁的自动连续顶推；

(4)自动顶推过程中记录提升过程中的油压最大、最小值，顶推过程中必须保证2台连续顶推千斤顶同时作业；

(5)在顶推过程中,各墩顶滑道顶面及导向架侧面需不断地塞填涂抹了硅脂油的四氟乙烯滑块；

(6)顶推间隙时间内，通过插在纠偏装置与钢梁之间的木楔块进行箱梁锁定；

步骤4，落梁：顶推到位后进行起落梁，落梁时，始终保持梁底与千斤顶、钢板垫块密贴，落梁完成后进行支座锚固，钢箱拱完成就位。

优选地，所述步骤3中的顶推分多次完成。

本发明使得钢箱拱整个拼装过程提高了施工的安全性、大大缩短了工期、保证了成桥质量，且不需要大型设备，只需要利用汽车吊及简单的支架解决梁段起吊和拼装，采用普通工字钢与聚四氟乙烯滑块组成滑道，减小摩擦阻力，省力、省料，顶进速度快。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是永久梁与临时梁的布置示意图；

图2是后锚装置的布置示意图；

图3是滑道单元的结构示意图；

图4是导梁的结构示意图；

图5是导向限位装置的结构示意图；

图6是纠偏装置的结构示意图；

图7是钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统的施工示意图；

图8是钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推方法的流程图。

图中附图标记：

1、钢梁；2、临时墩；3、区段；4、永久墩；5、导向限位装置；6、火车；7、纠偏装置；8、导梁；9、第一导梁；10、第二导梁；11、第三导梁；12、第四导梁；13、后锚装置；14、墩顶滑道梁；15、不锈钢板；16、错台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统，特别适用于所有跨越公路、铁路、河流的施工，在工期紧张且桥位现浇很难施工的地段优势尤为明显。该钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统包括钢梁1、临时墩2、连续顶推千斤顶、后锚装置、牵引钢绞线。

其中，在桥梁的待架设所述钢梁1的区段3一侧的至少一组相邻的两个永久墩4之间分别设置至少一个所述临时墩2，所述临时墩2及所述永久墩4的墩顶分别设置有滑道单元、导向限位装置5、临时锁定装置和纠偏装置7。如图7所示，区段3中运行火车6，需要架梁跨越。

请参考图1，在顶推施工过程中，为减小结构受力，设置多个临时墩2，例如，临时墩2采用钢管柱焊接而成，立柱直径600mm，壁厚10mm，联结系采用直径299mm，壁厚8的钢管。临时墩2安装时采用整体吊装就位，临时墩2在工厂内拼装成一个整体运至现场，采用50吨汽车吊整体吊装就位，利用预埋螺栓的上的螺母将临时墩钢管柱调整至设计高程，用预埋螺栓的螺母上下将临时墩下钢板锁定后，用无收缩的支座锚固砂浆将钢管柱底部与临时墩承台之间的缝隙浇筑密实。

所述连续顶推千斤顶设置在所述临时墩2的墩顶，所述钢梁1的尾端通过所述牵引钢绞线与所述连续顶推千斤顶连接；所述钢梁1的前端与导梁8连接。这样，在进行顶推时可以一次到位，不需要再进行后锚点的更换。

本发明中的钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统可利用钢梁的可拼装性，在桥一端的临时墩2上将钢梁进行逐段拼装。在钢梁拼装完成后，利用设置在临时墩2的墩顶上的连续顶推千斤顶及牵引钢绞线，通将钢箱拱(即钢梁)整体顶推到位，再起梁，拆除滑道，安装支座，落梁，调整支座反力，最终完成桥梁的成形状态。

由于采用了上述方案，本发明使得钢箱拱整个拼装过程可在既有铁路线路安全限界外进行，较桥梁原位现浇落梁施工，安全性大有保障；大大缩短了工期，例如，在每10分钟有一辆列车通过的情况下，考虑天窗点要求按传统工艺原位现浇落梁施工工期需要723天，而采用钢箱拱顶推施工工期仅需要100天，大大的提高了工效，缩短了工期；传统的简支拱桥拱肋顶升混凝土施工较难控制质量，且柔性吊杆内力控制较为繁琐，钢箱拱采用刚性吊杆和型钢拱肋，线型及内力得到很好的控制，保证了成桥质量；不需要大型设备，只需要利用汽车吊及简单的支架解决梁段起吊和拼装，采用普通工字钢与聚四氟乙烯滑块组成滑道，减小摩擦阻力，省力、省料，顶进速度快。

请参考图4，优选地，所述导梁8包括依次连接的第一导梁9、第二导梁10、第三导梁11和第四导梁12。例如，导梁8长30m，其中第四导梁12长3m、并与边主纵梁一起加工，在顶推就位后割除。其余27m导梁共分三节(即第一导梁9、第二导梁10、第三导梁11)，长度分别为8m、8m、11m，采用钢板焊接分块制作，然后平联组合，现场进行拼装。

优选地，所述第一导梁9的远离所述第二导梁10的一端形成有错台16，所述第四导梁12的远离所述第三导梁11的一端与所述钢梁1连接。例如，错台16长度为0.6m，高度为50cm，以便导梁前端到达前支撑点时通过千斤顶等设备顶升导梁前端使导梁顺利到达墩顶滑道。

请参考图5，优选地，每个所述临时墩2或所述永久墩4的墩顶分别对称地设置两个所述导向限位装置5，所述导向限位装置5采用滚轮式结构。导向限位装置5用于限制梁体移动过程中的横向位移。因顶推必然存在不平衡受力，故梁体成蛇形前进，此时限位空隙在2cm以内。

优选地，每个所述临时墩2或所述永久墩4的墩顶分别对称地设置两个所述纠偏装置7，所述纠偏装置7采用纠偏千斤顶。因顶推必然存在不平衡受力，故梁体成蛇形前进，在纠偏装置利用横向纠偏千斤顶，方便及时纠偏。

优选地，每个所述临时墩2或所述永久墩4的墩顶分别对称地设置两个所述临时锁定装置，所述临时锁定装置包括夹具和与所述夹具配合锁定的锚固连接部，所述夹具设置在所述钢梁1上，所述锚固连接部设置在所述临时墩2或所述永久墩4上。在钢梁顶推间隙时间，利用临时锁定装置将钢梁临时锁定，防止钢梁在顶推间隙时间发生移动，防止梁体因刮风发生侧翻。

如图2所示，优选地，所述钢梁1的尾端设置有两个后锚装置13，所述两个后锚装置13分别通过一束所述牵引钢绞线与一个所述连续顶推千斤顶连接。后锚装置13设置在钢箱拱的尾端，用螺栓与梁底进行连接，用于安装后拉锚器。

在一个实施例中，每束牵引钢绞线采用9根钢绞线，每根100米，钢绞线穿放时应逐根进行，要防止钢绞线出现打结缠绕的现象发生。每束钢绞线安装穿放完毕后，每2m用钢筋折直径为10cm的螺旋环将钢绞线进行束扎，防止在钢绞线下垂和意外断裂时对周围的伤害。钢绞线安装完成后，在后锚装置13处单根预紧，预紧后使钢绞线在横移梁时受力均匀，达到同步顶推，并检验钢绞线与千斤顶锚具之间是否夹紧。

如图3所示，优选地，所述滑道单元包括墩顶滑道梁14和设置在所述墩顶滑道梁14上的不锈钢板15，所述不锈钢板15与所述钢梁1之间设置有涂抹了硅脂油的四氟乙烯滑块。为保证墩顶滑道梁14之间不被污染，四氟乙烯滑块的顶部用塑料薄膜覆盖严密。为保证箱梁纵向之间梁底的衔接，以及顶推过程中四氟乙烯滑块能够顺利塞入，不锈钢板15纵向两侧做成圆弧斜面。图3中的箭头方向，即为顶推方向。

在一个实施例中，本发明选用200t连续顶推系统，包括：2台200t连续顶推千斤顶、1台顶推泵站、1台主控台及联接系统的高压油管。牵引反力座设置在临时墩上，根据顶推施工步骤布设连续顶推千斤顶，采用单点顶推。顶推泵站、主控台也设置在临时墩处。在顶推过程中，虽然不能保证摩擦力达到一致，但可通过保证顶推力的一致来减小结构偏转的不利情况的发生。

本发明还提供了一种钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推方法，包括以下步骤：

步骤1，搭建上述的钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统；

步骤2，试顶：打开主控台及泵站电以启动泵站，用主控台控制连续顶推千斤顶同时施力试顶，试顶距离0.5m；记录试顶的时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度；

步骤3，顶推：

(1)选择手动模式：主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30％、50％、70％、80％、85％、90％、95％、100％最大经验牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，如有异常立即报告；

(2)检查油泵、连续顶推千斤顶、前后夹持器、前后监控器、压力表、钢绞线是否异常；

(3)在手动操作所述钢箱拱桥临跨预拼后锚顶推系统牵引混凝土箱梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行混凝土箱梁的自动连续顶推；

(4)自动顶推过程中记录提升过程中的油压最大、最小值，顶推过程中必须保证2台连续顶推千斤顶同时作业；

(5)在顶推过程中,各墩顶滑道顶面及导向架侧面需不断地塞填涂抹了硅脂油的四氟乙烯滑块；

(6)顶推间隙时间内，通过插在纠偏装置与钢梁之间的木楔块进行箱梁锁定；

步骤4，落梁：顶推到位后进行起落梁，落梁时，始终保持梁底与千斤顶、钢板垫块密贴，落梁完成后进行支座锚固，钢箱拱完成就位。

优选地，所述步骤3中的顶推分多次完成。

下面，以一个实施例，对本发明中的方法进行更加详细的说明。

1、顶推步骤

请参考图7，试顶：顶推0.5m，到达a墩处；第一次顶推：顶推7.95m，导梁前端到线路线界外；第二次顶推：顶推37.8m，导梁前端到达b墩处；第三次顶推：顶推30m；导梁前端到达c墩处，就位。

2、试顶

打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制2台千斤顶同时施力试顶。试顶距离0.5m。

试顶时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，做好三项重要数据的测试工作：每分钟前进速度，应将顶推速度控制在设计要求内；采取“点动”方式操作控制，测量每点动一次前进距离的数据，以供顶推初步到位后，进行精确定位提供操作依据，防止超顶。

记录梁体启动时顶力的大小，计算滑板与不锈钢板之间的摩擦系数。

3、顶推前准备工作

钢箱拱采用2台200t千斤顶同步进行顶推，采用φ15.2mm钢绞线锚固于梁后端的后锚装置上，拖拉梁体前进至设计位置。

顶推前，应对各种机构及设施进行详细检查，确保可靠。

顶推人员配备：顶推系统主控站、各千斤顶均设专人操作与控制,每个滑道两侧配两名填塞倒用滑板的工人,所有顶推作业由总指挥统一发布命令,人员间联系用无线对讲机。

每次顶推前,每节段先推出约5cm后即停止,千斤顶回油；再拉、松2～3次,以松动各滑动面并检查各部位设施是否正常工作。在确认设备、人员正常工作后,由总指挥发令开始正式推进。

4、正式顶推

1)首先选择手动模式。主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30％、50％、70％、80％、85％、90％、95％、100％最大经验牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，如有异常立即报告。

2)检查油泵，顶推千斤顶，前后夹持器，前后监控器，压力表，钢绞线是否异常。

3)手动操作顶推系统牵引混凝土箱梁滑移启动后，转换至自动运行模式，进行混凝土箱梁的自动连续顶推。

4)自动顶推过程中，应注意记录提升过程中的油压最大、最小值。顶推过程中必须保证2台千斤顶同时作业。

5)顶推过程中,各墩顶滑道顶面及导向架侧面需不断地塞填滑板,各滑板与滑道顶面或导向架侧面的接触面都须涂硅脂以减少摩阻力；墩顶滑道顶面绝对不能漏塞四氟滑板或将滑板面塞反,一旦发现钢梁发生偏移、墩顶变位过大、顶力异常等,则应停止顶推作业,直至问题解决方可继续。

6)顶推间隙时间内，在纠偏装置与钢梁之间的木楔块进行箱梁锁定。

7)在最不利工况的5米范围内要连续顶推。

5、落梁

请参考图7，顶推到位后进行起落梁，落梁采用4台500t千斤顶。落梁高度b墩为80mm，d墩为1020mm。先落墩侧80mm，然后落d墩侧1020mm。落梁时，必须始终保持梁底与千斤顶、钢板垫块密贴，落梁完成后进行支座锚固，钢箱拱完成就位。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。