本发明涉及钢箱梁的顶推施工工艺，具体涉及一种独塔自锚式悬索桥大跨度钢箱梁步履式顶推施工工艺。
背景技术：
桥梁的施工工艺多种多样，覆盖到各个方面，而钢箱梁的安装和就位是其中最重要的环节。在钢箱梁的施工工艺中，因为场地的复杂性，如跨高速公路、跨城铁铁路、跨高铁、跨有通航要求的港口以及有安全行驶要求的要道等，受这种复杂场地和工况的影响，为保证施工的安全，需采取在安全的地方拼装好钢箱梁后，在整体将钢箱梁移动到设计好的目标位置。目前，针对整体移动钢箱梁的施工过程，现在的施工工艺通常采用拖拉法进行施工。拖拉法施工是指在钢箱梁下方安置轨道，在轨道上方布置滑块，用卷扬机或连续千斤顶纵向拖拉钢箱梁到达指定位置，横向布置千斤顶进行纠偏调整。但是大吨位的钢箱梁体积庞大，而且钢箱梁的重量重达几千吨以上，依靠这种施工设备以及施工方法在拖拉过程中，由于钢箱梁受力不均衡，无法保证拖拉力的方向和钢箱梁的重心移动方向在同一直线上，钢箱梁的上部和下部移动不同步，极易产生蛙跳现象，导致钢箱梁很容易脱离轨道，同时也容易使钢箱梁在整体移动过程中发生变形；另外，在钢箱梁的移动过程中需要有一定的纵坡，而钢箱梁整体拖拉时，由于质量较大，因此整体惯性很大，很难控制钢箱梁整体停在目标部位，存在极大的安全隐患。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种施工工艺简单、方便、效率高、安全性高、精度高的独塔自锚式悬索桥大跨度钢箱梁步履式顶推施工工艺。为达到上述目的，本发明的技术方案如下：独塔自锚式悬索桥大跨度钢箱梁步履式顶推施工工艺，所述施工工艺包括如下步骤：(1)在施工现场组装前导梁，将前导梁安装在顶推墩上的三向液压千斤顶上；(2)将钢箱梁通过运梁小车陆运至施工现场的顶推平台于前导梁进行接装；(3)顶推墩上的三向液压千斤顶开始工作，带动前导梁移动，前导梁带动钢箱梁移动；检查钢箱梁是否安装到位，若安装到位则继续安装后续的钢箱梁，重复上述步骤直至全部钢箱梁安装完成；(4)安装后导梁，通过三向液压千斤顶对钢箱梁纵向线形进行调整，调整到位后收缩三向液压千斤顶油缸将钢箱梁落到顶推墩上，完成全部顶推工作。在本发明的一个实施例中，顶推墩为9组，最大间距为75m，最小间距为49.2m。在本发明的一个实施例中，钢箱梁为单相三室钢箱加劲梁。在本发明的一个实施例中，顶推墩由6根或9跟嵌岩钢管组成，嵌岩钢管之间通过平联和斜撑连接。在本发明的一个实施例中，三向液压千斤顶包括上部滑移结构、顶升支撑油缸、顶推移动油缸以及横向调整油缸。在本发明的一个实施例中，顶推平台上设有若干个用于支撑钢箱梁的胎架，胎架左右对称沿钢箱梁布设方向等间距设置，胎架由路基板、支架以及支模组成；路基板安装在顶推平台上，支架垂直设置在路基板上，支模设置在支架顶部。通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明施工工艺简单、方便、效率高、安全性高、精度高。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明前导梁初始安装位置结构示意图；图2为本发明前导梁安装位置1结构示意图；图3为本发明前导梁安装位置2结构示意图；图4为本发明前导梁安装位置4结构示意图；图5为本发明胎架结构示意图；图中数字和字母所表示的相应部件名称：10、顶推平台20、胎架21、路基板22、支架23、支模24、斜撑30、顶推墩31、嵌岩钢管32、平联33、斜撑40、三向液压千斤顶50、前导梁60、钢箱梁。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。实施例1本发明施工总长396m，分36个节段(钢箱梁)，标准节段长10.8m，重255t；钢箱梁平面线形由直线段向圆弧段过渡，垂直线形为中间高两端低的圆弧形；0#-28#分段为直线段，29#-36#分段为圆弧段，圆弧段通过分段顶、底板张口大小来调整。现场以大桥纵轴线为基准线，根据总平面布置图确定分段的基准位置，设置现场组装顶推平台；顶推平台10区域尺寸为63×55m，地面采用水稳层，标高50.18m，承载力10t/m2；现场进场道路宽度不小于55m，地面坡度不大于3％，路面硬化后满足两台150t液压平板车满载行走；组装胎架的西侧设置工程车辆进出通道，道路宽度8m，允许100吨汽车吊以及运输平板车出入；东侧设置配电站，配置用电容量为800kva，以满足安装和顶推用电需要；生活区、材料堆放场地设置在东侧，有8m宽度施工便道进入。为满足钢箱梁顶推施工要求，平台上搭设可以满足3个分段组装的现场胎架，胎架20左右对称沿钢箱梁布设方向等间距设置，胎架20由路基板21、支架22以及支模23组成；路基板21安装在顶推平台10上，用于分散对路面的压力；支架22垂直设置在路基板21上，支模23设置在支架22顶部；第一道顶推设备及支撑点d1位于29号墩位，支撑点满足承载800t的重量，胎架支架满足支撑70t的重量，胎架支撑分段模板顶面距离地面高度2-2.3m，以满足平板车进出和定位放置分段的要求。本发明顶推施工共设计9组18个顶推墩30，最大墩距为75m，最小墩距为49.2m，每个顶推墩上均设有一个三向液压千斤顶40，通过组合动作实现钢箱梁在顺桥向、竖向、横桥向分别进行移动、顶升或调整，从而保证钢箱梁顶推施工完成后的全桥线型。顶推墩30由6根或9跟嵌岩钢管31组成，嵌岩钢管31之间通过平联32和斜撑33连接；顶推墩分为5种结构形式：d1为岸上顶推墩，为混凝土扩大基础；d3利用27号墩台；d2、d7、d8为6桩顶推墩；d4-d6为9桩顶推墩；d9为4桩顶推墩；嵌岩钢管采用φ1000×14钢管，平联、斜撑采用双拼槽钢。本发明在施工时，每三个分段为一个顶推轮次，从1#分段到36#分段总共有15个顶推轮次；顶推过程中通过顶推位移和顶推力进行双控，以顶推位移为主，确保钢箱梁左右侧前行位移量协调统一。参见图1至图4所示，步骤1：在平台位置安装前导梁和分段1#-3#，组成第一轮顶推结构。前导梁在初始位置完成安装，此时重量g0＝160.2t，重心位置在顶推设备d0、d1/2之间。利用顶推设备d0、d1/2，将前导梁向昭山方向顶推12.656m，达到顶推位置1，然后用平板车安装分段1#。此时重量变为g1＝294.8t，重心位置保持在顶推设备d0、d1/2之间。利用顶推设备d0、d1、d1/2，继续将前导梁向昭山方向顶推19.11m，达到顶推位置2，此时重心g1前移到顶推设备d1、d2之间。顶推工作转移到主顶推油缸d1、d2。利用顶推设备d1、d2，继续将前导梁向昭山方向顶推3.99m，达到顶推位置3，然后用平板车安装分段2#。此时重量变为g2＝492.1t，重心位置保持在顶推设备d1、d2间。利用顶推设备d1、d2，继续将前导梁向昭山方向顶推10.799m，达到顶推位置4，然后用平板车安装分段3#。此时重量变为g3＝689.4t，重心位置保持在顶推设备d1、d2间。利用顶推设备d1、d2，继续将前导梁向昭山方向顶推10.8m，达到顶推位置5，即分段顶推基准位置。检查前导梁和1-3#分段顶推到位情况，无误后顶升d1、d2油缸，拆除顶推设备1和3。后续开始组装分段4#-6#，为下一轮顶推方案做好准备。步骤2：第一轮顶推结构推出拼装平台，继续拼装4#-6#分段，形成第二轮顶推结构，以下每一轮顶推结构增加3个分段。步骤3：继续顶推后安装7#-9#、10#-12#......，直到34#-36#分段第12轮顶推结构，此时所有顶推分段组装已经完成。步骤4：等36#分段顶推出平台位置后，安装后导梁结构。步骤5：继续连续顶推直到分段达到设计位置，这里设计位置为15#分段(e梁段)的桥底板支座中心线对齐26墩桥塔横梁支座中心线位置。钢箱梁预焊的调平钢板到主塔横梁之间距离652mm，支座暂不安装，待钢箱梁顶推完成后方可安装。步骤6：调整墩台上竖向千斤顶，对钢箱梁纵向线形进行调整，调整到位后收缩千斤顶油缸将钢箱梁落到墩台上，完成全部顶推工作。上述前导梁长度60m(10m起坡段)，采用实腹截面与桁架结合的方案，前端30m为桁架结构，后端30m为双翼缘板实腹结构，两榀桁架之间由单片桁架和支撑组成，后端部与大桥钢箱梁1#分段刚性连接。上述后导梁长度40m，采用实腹截面与桁架结合的方案，尾端25.3m为桁架结构，前端15m为双翼缘板实腹结构，中间由单榀桁架和支撑组成，前端部与大桥钢箱梁36#钢混结合段刚性连接。支反力和水平力验算利用sap2000模型计算钢箱梁顶推过程中(以安装4#5#6#钢箱梁时为起始位置)各临时墩最大支反力，为了确保计算精度，每顶推5m进行一次计算，计算结果表明：最大支反力为d5临时墩，支反力为7596kn，部分计算结果见下表1；表1钢箱梁顶推过程中各临时墩最大承载力d5临时墩为9桩结构，单根嵌岩钢管桩嵌岩深度为8m，设计承载力为750kn，d5临时墩设计承载力为13500kn，安全系数为1.78，临时墩支反力满足施工要求；水平力去顶推力的5％，顶推过程中产生的水平力为379.8kn，临时墩的水平抗力为675.0kn，安全系数为1.78，支反力满足施工要求。结构变形验算利用sap2000模型计算钢箱梁顶推过程中(以安装4#5#6#钢箱梁时为起始位置)最大结构变形，计算结果表明：顶推过程中的最大支反力出现在即将上墩d5时，前导梁最大下挠-1233mm，根据钢结构受力计算，满足设计要求，部分计算结果见下表1；施工工况悬挑端(mm)跨中位置(mm)后端(mm)安装1#钢箱梁后-68导梁即将上d2墩时-262d1墩悬挑最重-253即将上墩d5时-1233刚上墩d5时-82即将上墩d6时-1127刚上墩d6时-68即将上墩d7时-412刚离开d2时-315顶推到位时-433表2钢箱梁顶推过程中结构最大变形钢箱梁顶推施工过程中，应密切观测钢箱梁的线形。钢箱梁的横向线形控制主要通过横向调节油缸进行控制，竖向线形控制主要通过顶推设备中的竖向千斤顶完成。(1)现场拼装精度现场拼装是做好同样做好符合线形的胎架，钢箱梁节段以工厂预拼装为基础，待液压平板车将钢箱梁节段运输至指定位置后使用螺旋机械顶和手拉葫芦将相邻节段调整到位，按照规范要求沿着对接缝每300mm安装一块马板进行定位，控制焊接时的热变形并消除钢箱梁节段的自由边在运输过程中产生的微小变形。焊接时考虑焊缝的收缩量，根据双v对接焊缝横向收缩近公式：y＝0.908×e^(0.0467x)(1)式中：y——焊接横向量；x——板材厚度。通过公式(1)计算得到焊接收缩量约为15mm，故在焊接时留有15mm的余量。通过以上拼装工艺措施，可以保证钢箱梁节段拼装的精度。(2)轴线监控在钢箱梁前端和尾端顶面设中线偏移监测点，顶推过程中连续观测，在钢箱梁中轴线的前部、中部和尾部设置gps观测点，在钢箱梁顶推过程中动态观测钢箱梁的轴线偏差，若钢箱梁周线偏达到10.0cm，测量员发出警报进行纠偏。施工现场除了按照测量提供的中心偏位数据外，每个点安排有一名设备监控人员，每个监控人员在现场相对固定点做好标记，并在每个行程结束后报告该点的梁边实际偏位，同步顶推过程中，如果某点的实际偏位超过10.0cm，则结合该点的相邻点的偏位情况，利用顶推设备的纠偏油缸进行梁体纠偏。每日顶推完成后，测量配合提供桥梁实际偏位状况，次日顶推前进行调整，并告知每个点的实际偏位，监控人员做好初值记录，便于当日判断梁体偏位情况。施工监测表明：钢箱梁最终落梁水平偏差为5mm，临时墩位置高程偏差为8mm(3)偏差措施施工过程中若出现梁段整体的中线偏差，则暂停进行顶推施工，利用每个顶推墩顶部的三向液压千斤顶上设置的4个横向调节油缸进行纠偏。纠偏工作分为4步：①在设备脱空的情况下将上部滑移梁转移到偏移的一方；②进行同步顶升，直到钢箱梁脱离临时垫梁；将另一侧的导向约束去除；③开始利用横向调整油缸进行调整；④同步下降到底，然后回到初始状态。自锚式悬索桥的锚固段和钢箱梁之间为钢混结合段，温度对钢箱梁长度影响不容忽视，温差会使钢箱梁和混凝土产生热胀冷缩现象，但是钢箱梁和混凝土的收缩量不同，会导致钢混结合段产生拉裂纹。因此钢箱梁完成顶推后，在同一时间点，测量不同温度下钢箱梁的总长，计算伸长量；参加图5。温度/℃131416171819202223242627伸长量/mm243143504347586384100105124测量结果表明：钢箱梁的总伸长量和温度承对数关系，根据测量数据结果，进行曲线拟合，得出其方程式为：y＝6.6912e0.108x(2)式中：y——钢箱梁伸长量(mm)；x——气温(℃)。在钢混结合段混凝土浇筑前，必须先测量对接现场的实际温度，利用拟合公式计算出钢箱梁昼夜温差下产生的收缩量，并计算出除内应力，采用相应的锚固措施和混凝土箱梁结合在一起，避免钢混结合段不产生拉裂缝。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12