钢箱桥的曲线滑移、顶推建造方法及其顶推、组对装置与流程

本发明涉及钢结构桥梁的建造，尤其涉及在繁忙城市中心、狭长空间内多车道、超宽钢箱梁结构桥梁的建造方法及其施工装置，具体是一种钢箱桥的曲线滑移、顶推建造方法及其顶推、组对装置。

背景技术：

1、随着经济、科技水平的发展，钢桥的建造数量在不断的增加，特别在市政道路的高架桥中，钢箱梁因其抗扭性能好，施工速度快，施工可减少对交通的影响等优点得到越来越多的桥梁工程师的青睐和关注。同时在跨江跨海的大跨度桥梁中，因其结构特性以及施工难度的原因，钢箱梁桥的应用得到飞速的发展，在近20年中国国内的大型桥梁建造过程中，钢箱梁桥使用较为普遍，比如苏通大桥、杭州湾大桥、港珠澳大桥等。

2、目前，对于跨江跨海的大跨度钢箱梁桥的建造工程来说，由于普遍远离城市中心地带，因此其施工场地开阔，不易受周遭环境及其他条件的限制影响，因此多采用整桥段分块制造、水路运输、浮吊吊装的建造方式。这其中，由于采用了水路运输、浮吊吊装的建造方式，因此在桥段的制造过程中，对于桥段的运输轨迹、吊装轨迹乃至吊机的回转作业，都具有足够宽阔的空间予以发挥。

3、但是，对于城市内的高架桥、交通枢纽处的公路铁路桥等大型钢箱梁桥梁结构的翻新、改扩建工程来说，普遍存在着施工场地狭小、周遭环境复杂、限制条件众多等客观因素，而由于这些客观因素的限制，在建造大型钢箱梁桥过程中常用的水路运输、浮吊吊装等成熟建造手段显然无法适用。例如，对于在城市中进行桥梁的翻新、改扩建工程，通常会在综合考虑下选择最近的桥段建造场地并进行陆路运输、转运乃至桥梁的整体建造过程；而对于陆路上的桥梁建造来说，由于道路两侧或者路径两侧通常都存在既有建筑，因此在桥梁建造的过程中，考虑到对周遭建筑的安全因素，桥段可能无法使用吊装的方式进行，而此时，往往会选用顶推、步履滑移等方式对桥段进行累计式建造的过程。

4、但是，随着城市的发展，建筑的密度越来越高，以至于在某些情况下没有足够的空间实施完整、直线轨迹的滑移过程。

5、如图1，在某内陆地区进行高架桥改建工程中，需要新建一座桥梁，其设计形式为单塔双向斜拉桥，长度340米，主跨190米，副跨150米，整个钢结构吨位为7000吨。新建的桥梁位于城市主干道区域，其既横跨航运繁忙的市内河流，又从既有高铁铁路桥及市政主干道之间穿过，并且周遭毗邻密集的居民区，因此施工条件十分的复杂、困难。

6、对于在繁忙的城市中心同时又面临高铁铁路桥运营、市政道路运输等多方面涉及公共安全的法律法规的要求下，如何对桥梁进行分段建造并进行就位工作就成为整个桥梁建造过程中要解决的核心问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于对上述桥梁建造过程提出一种整个就位轨迹呈不规则曲线状的桥段分段顶推、分段滑移、空中组对的钢箱桥建造方法，其能够实现狭小空间中对大型钢箱梁桥梁的建造工程。

2、为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

3、一种钢箱桥的曲线滑移、顶推建造方法，包括

4、步骤1、空间场地布置：

5、步骤1.1、根据钢箱桥的设计图纸、施工区域的整体布局图，将钢箱桥的建造区域依次划分为桥段制作区、桥段预位区、桥段输送区、桥段就位区；

6、步骤1.2、在桥段制作区与桥段预位区之间铺设转运轨道并配备运载设备；

7、步骤1.3、在转运轨道的终点位置设置桥段预位区，所述桥段预位区配备桥段的整体提升或抬升设备；

8、步骤1.4、在桥段预位区的旁侧设置桥段输送区；

9、步骤1.5、根据钢箱桥的设计图纸，确定钢箱桥的所在位置及走向，根据钢箱桥的所在位置及走向，设置桥段就位区；

10、上述步骤1.4、步骤1.5中所述的桥段输送区、桥段就位区，同时包括一组桥段导向导轨并分别配备桥段顶推滑移设备以及桥段步履滑移设备，当桥段导向导轨处于桥段输送区时，其用于将桥段通过顶推滑移作业而从桥段预位区的整体提升或抬升设备上移出并向桥段就位区移动，当桥段导向导轨处于桥段就位区时，其用于将桥段按设计图纸的要求落座到指定位置并最终就位；其中，桥段导向导轨通过设立在地面上的支柱、贝雷架进行支撑，桥段导向导轨的轨迹包含一段带有高度提升的弧线轨迹以及与弧线轨迹续接的竖直抛物线轨迹，所述弧线轨迹位于桥段输送区内，其用于引导桥段绕开周遭建筑物并从桥段预位区到达桥段就位区，所述竖直抛物线轨迹位于桥段就位区内，其用于引导桥段按照钢箱桥设计图纸到达该桥段的计划位置，桥段在经过累计的步履滑移作业后最终形成钢箱桥；

11、步骤2、利用步骤1所述空间场地的布局实施钢箱桥的建造过程：

12、步骤2.1、将钢箱桥划分为若干桥段，再进一步将桥段桥段宽幅分割多个分块桥段进行制作；

13、步骤2.2、将预制完成的分块桥段经公路运输并送至桥段制作区；

14、步骤2.3、在桥段制作区对1/2桥段进行整拼，使其成为一个完整桥段；

15、步骤2.4、将步骤2.3所述完整桥段经运载设备运送至桥段预位区；

16、步骤2.5、在桥段预位区将运载设备上的完整桥段平移至整体抬升或整体提升设备上并及进行整体提升或整体抬升至桥段输送区；

17、步骤2.6、在桥段输送区，通过顶推滑移设备沿着桥段导向导轨的弧线轨迹前行，实现桥段的转向、对准过程，并逐步到达桥段就位区，

18、步骤2.7、顶推滑移完成三个桥段厚，在桥段就位区对三个桥段进行高空对口组拼，形成一个大的桥段；

19、步骤2.8、在形成的大桥段前部安装导梁，通过顶推滑移和导梁的结合，将大桥段顶推到步履设备上；

20、步骤2.9、通过步履滑移设备沿着桥段导向导轨的竖直抛物线轨迹前行，并最终到达该桥段的预定位置；

21、步骤2.10、重复且连续地循环实施上述步骤2.1~步骤2.9，直至所有桥段就位及组对作业完成，钢箱桥的桥段铺设作业即告完成。

22、上述钢箱桥的曲线滑移、顶推建造方法的顶推设备，包括顶推滑移设备组件和步履滑移设备组件，其中：

23、顶推滑移设备组件包括：顶推爬行器、滑靴、水平限位器，其中顶推爬行器一端连接在被顶推桥段的尾部一端连接在滑移轨道上，通过顶推爬行器的伸缸缩缸进行前进，滑靴有多块钢板叠焊而成，布置在被滑移桥段的底板，对于应底板刚度较大的隔板位置上，布置四组滑靴以保证桥段的平衡，水平限位器布置在桥段底部靠近顶推爬行器位置两组同时在前进方向的滑靴上布置两组，启动导向和限位的作用，保证在桥段滑移过程中不脱轨；

24、步履滑移设备组件包括：多台步履机和标高可调的防倾覆垫块，其中步履机由设备底座、顶推油缸、顶升油缸、纠偏油缸、置换支墩组成，其工作原理为（1）顶升油缸伸缸将桥段顶起、（2）顶推油缸缩缸、（3）顶升油缸缩缸降将桥段转换到置换支墩上、（4）顶推油缸伸缸带动置换支墩和桥体前进、（5）完成顶推油缸一个行程、（6）顶升油缸伸缸顶起将桥段由置换支墩转移到顶升油缸上、（7）纠偏油缸伸缩缸完成左右微调，重复（1）-（7）实现累积步履滑移；

25、其次，步履滑移设备组件还包括一套标高可调的防倾覆垫块，该垫块布置在步履机的置换支墩和顶升油缸上方，该垫块套件，该套件包括a型垫板组件、b型垫板组件、前卡板、后卡板和竖向活动挡板；其中，a型垫板组件是通过在b型垫板组件的左右两端设置前卡板、后卡板并通过螺母、螺杆连接而组成的；所述b型垫板组件的两端部设置有凹槽，竖向活动挡板分别插设在b型垫板组件两端部的凹槽中；所述b型垫板组件有多块并依次堆叠而实现标高可调的目的，b型垫板组件的两端部的凹槽与竖向活动挡板作为定位结构使用，同时防止在顶推前进过程中多层堆叠钢板之间的错动。标高可调的防倾覆垫块套件与步履机协同工作原理：标高可调的防倾覆垫块布置在步履机置换支墩和顶升油缸上方，该垫块的作用是调节步履机与桥底板之间的间隙变化（步履机置换支墩的高度不变、顶升油缸的顶升行程有限），工作原理如为（1）顶升油缸伸缸将桥段顶起、（2）在置换支墩上方放置防倾斜垫块、（3）顶升油缸缩缸将桥体转移到置换支墩上方的防倾斜垫块上、（4）在顶升油缸上方放置防倾斜垫块、（5）顶升油缸伸缸顶起将桥段由置换支墩上方的防倾斜垫块上转移到顶升油缸上方的防倾斜垫块上，重复（1）~（5）实现置换支墩和顶升油缸上方的防倾斜垫块的增减。

26、上述钢箱桥的曲线滑移、顶推建造方法的组对设备，包括行走平台和六向精确调节装置；行走平台由钢框架式焊接平台和8组行走轮组成；六向精确调节装置由下部前后调节装置、中部左右调节装置和上部竖向调节装置组成；下部前后调节装置由前后千斤顶底座、前后千斤顶支撑板、前后千斤顶、前后滑移卡板和前后聚四氟乙烯板组成；中部左右调节装置由左右千斤顶底座、左右千斤顶支撑板、左右千斤顶、左右滑移卡板和左右聚四氟乙烯板组成；上部竖向调节装置由竖向千斤顶底座、竖向千斤顶、竖向千斤顶挡板和竖向千斤顶顶板组成；通过轨道和行走平台实现六向可精确调节装置的前后移动；通过六向可精确调节装置对桥段进行六向精确调节；六向精确调节平台工作原理为：（1）移动行走平台到待对接桥段的下方、（2）调节六向精确调节装置的四个竖向千斤顶将待对接桥段顶起（四点支撑）使其与对接桥段在高度方向一致、（3）调节左右千斤顶移动桥段实现左右移动使其与对接桥段左右对齐、（4）调节前后千斤顶移动桥段调节和对接桥段的前后间隙、（5）充分（1）-（4）步骤逐步实现两个桥段的精确对口以满足对口精度要求、（6）临时固定两个对接桥段、（7）将两个桥段焊接完成形成整体，（8）竖向千斤顶缩缸下降脱离桥段底板，至此完成高空自主精确对接。

27、本发明基于上述内容，提出了一种在狭小空间内，为大型桥梁建造实现空中姿态转移而做的前期准备工作，并提出了相应的辅助设备，如此，为后期桥梁的空中组对、或者空中转体等最终步骤，提出了有力的前期保障。