一种钢桁梁桥的顶推施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁工程的施工技术领域，具体地，涉及一种钢桁梁桥的顶推施工方法。


背景技术：

2.随着我国桥梁事业的迅猛发展，钢桁梁结构的桥梁越来越多，对施工的安全、质量、进度要求越来越高，必须采用新技术、新工艺，才能实现基础建设要求的高质量、高品质。目前，钢桁梁桥架设一般采用散拼的方法进行，需设置水中墩、栈桥等大型临时设施，不利于航运和环境的保护，也增加了施工的成本和工期。
3.顶推施工方法是一种越来越广泛应用于跨越一定范围障碍结构的施工工艺，以避免对其下方的结构造成影响。顶推法施工对场地要求较低，施工工期相对较短，设备投入少。但现有技术的钢桁梁桥顶推施工中需在预定位置完成加劲弦的安装及合龙，且顶推重量大，顶推同步性难以保证。另外，由于顶推桥梁具体结构不同，对顶推设备的工作方式、受力结构、受力接触面积都有相应要求，以满足安全施工的要求。
4.因此亟需一种模板提升系统及施工工艺，以解决现有顶推施工中存在的一系列问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的缺陷，本发明提供了一种钢桁梁桥的顶推施工方法。本发明的方法操作简单，节省施工成本，缩短了工期，顶推过程平稳，保证了施工安全以及钢桁梁桥的线性合理；全程测量监控，实时反馈数据，有效防止施工误差和偏移。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种钢桁梁桥的顶推施工方法，包括以下步骤：
7.(1)在架设桥梁位置的两侧同时安装钢桁梁顶推拼装平台，并沿纵桥向安装墩旁辅助支架，并在墩旁辅助支架上于架设桥梁的中心位置设置顶推对准设备；
8.(2)同时在两侧的顶推拼装平台上拼装轨道梁以及一跨长度的钢桁梁，并在钢桁梁的底部安装第一顶推机构；所述第一顶推机构包括与钢桁梁临时固结的顶推辅助结构；所述顶推辅助结构包括上临时固结座、下临时固结座以及连接上、下临时固结座并位于两者之间的连接伸缩臂；
9.(3)同时在桥梁位置的两侧利用第一顶推机构沿纵桥向中间位置顶推所述钢桁梁，使其向前行进一个顶推距离；顶推过程根据顶推对准设备的指引对顶推钢桁梁的移动轨迹进行实时调整以满足钢桁梁桥的线型设计要求；
10.(4)完成一次顶推后，控制所述顶推辅助结构将第一顶推机构沿纵桥向牵引一个顶推距离，使所述第一顶推机构到达的位置与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中第一顶推机构与钢桁梁的相对位置相同；
11.(5)在上述钢桁梁的后部拼接下一跨长度的钢桁梁，并在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第二顶推机构，所述第二顶推机构与第一顶推机构的结构相同；
12.(6)重复步骤(3)-(5)，直至钢桁梁桥顶推到位，完成合龙。
13.优选的，所述顶推机构包括顶升框和顶推单元；顶升框设置在墩旁辅助支架上；钢桁梁由顶升框支撑；所述顶推单元容置于顶升框内，顶升框可随顶推单元实现顶升和水平移位；所述顶推单元包括竖向顶升机构和水平顶推机构，所述水平顶推机构连接于竖向顶升机构上。
14.在上述任一方案中优选的是，所述水平顶推机构包括第一顶推电机、顶推油缸和顶推托架；顶推油缸一端固定，另一端与顶推托架固接；墩旁辅助支架上设置有引导槽与顶推托架配合，以便于顶推托架的移动；第一顶推电机控制顶推油缸的运行。
15.在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(4)中，所述顶推辅助结构牵引顶推机构的过程为：解除顶推机构底部与墩旁辅助支架的固定，之后控制所述顶推辅助结构的连接伸缩臂收缩，从而牵引顶推机构沿纵桥向移动一个顶推距离，待顶推机构到达与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中顶推机构与钢桁梁的相对位置相同后，控制连接伸缩臂伸展，同时顶推机构也恢复到顶推前的原始状态，等待进行下一次顶推作业。
16.在上述任一方案中优选的是，所述上临时固结座通过可拆卸箍紧结构临时固定于钢桁梁的节点位置处，并且可拆卸箍紧结构的另一端与所述连接伸缩臂的顶端连接；所述下临时固结座通过可拆卸插卡结构临时固定于顶推机构的顶推托架，并且可拆卸插卡结构的另一端与所述连接伸缩臂的底端连接。
17.在上述任一方案中优选的是，所述顶推对准设备为采用激光控制的对准设备。
18.在上述任一方案中优选的是，各顶推机构均配置有位移感应单元，其可直接检测顶推机构的顶推进程；通过微控制器控制各顶推机构的顶推速度恒定。
19.在上述任一方案中优选的是，通过微控制器控制各顶推机构的电机功率来以达到顶推速度的控制，保证各顶推机构的顶推速度相同。
20.在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(6)中，第一次重复步骤(3)-(5)时，按步骤(3)-(4)施工时第一和第二顶推机构共同进行顶推作业，按步骤(5)施工时在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第三顶推机构；以此类推。
21.在上述任一方案中优选的是，合龙时完成合龙位置处的桁梁与辅助支撑的安装，并预留合龙口，然后缩小合龙口的距离，最终完成精确合龙。
22.本发明的有益效果为：
23.1.本发明的方法操作简单，节省施工成本，缩短了工期，顶推过程平稳，保证了施工安全以及钢桁梁桥的线性合理；全程测量监控，实时反馈数据，有效防止施工误差和偏移。
24.2.本发明的施工方法省略了现有技术中使用的回退机构，提高施工效率；并且随着顶推施工的进行逐步增加顶推设备，解决了钢桁梁节点分布不均匀的问题，进一步保证了桥梁的线型控制，并且顶推受力合理，显著提高施工进度和质量，并降低施工的复杂程度。
25.3.本发明在顶推施工中采用顶推辅助结构以及顶推对准设备，实时保证施工过程的桥梁结构准确性，并保证顶推机构对于钢桁梁的稳定牢固顶推，由此可以不使用常规技术中的横向纠偏机构，减少了施工过程中使用较多的机械设备以及纠偏步骤，在保证施工质量的同时也提高了施工效率和安全性。
26.4.本发明不需要设置顶推反力支架，不会对桥梁墩台结构受力产生不利影响。
具体实施方式
27.下面将结合本技术的具体实施方式对本技术的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
28.实施例1
29.一种钢桁梁桥的顶推施工方法，包括以下步骤：
30.(1)在架设桥梁位置的两侧同时安装钢桁梁顶推拼装平台，并沿纵桥向安装墩旁辅助支架，并在墩旁辅助支架上于架设桥梁的中心位置设置顶推对准设备；
31.(2)同时在两侧的顶推拼装平台上拼装轨道梁以及一跨长度的钢桁梁，并在钢桁梁的底部安装第一顶推机构；所述第一顶推机构包括与钢桁梁临时固结的顶推辅助结构；所述顶推辅助结构包括上临时固结座、下临时固结座以及连接上、下临时固结座并位于两者之间的连接伸缩臂；
32.(3)同时在桥梁位置的两侧利用第一顶推机构沿纵桥向中间位置顶推所述钢桁梁，使其向前行进一个顶推距离；顶推过程根据顶推对准设备的指引对顶推钢桁梁的移动轨迹进行实时调整以满足钢桁梁桥的线型设计要求；
33.(4)完成一次顶推后，控制所述顶推辅助结构将第一顶推机构沿纵桥向牵引一个顶推距离，使所述第一顶推机构到达的位置与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中第一顶推机构与钢桁梁的相对位置相同；
34.(5)在上述钢桁梁的后部拼接下一跨长度的钢桁梁，并在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第二顶推机构，所述第二顶推机构与第一顶推机构的结构相同；
35.(6)重复步骤(3)-(5)，直至钢桁梁桥顶推到位，完成合龙。
36.所述顶推机构包括顶升框和顶推单元；顶升框设置在墩旁辅助支架上；钢桁梁由顶升框支撑；所述顶推单元容置于顶升框内，顶升框可随顶推单元实现顶升和水平移位；所述顶推单元包括竖向顶升机构和水平顶推机构，所述水平顶推机构连接于竖向顶升机构上。
37.所述水平顶推机构包括第一顶推电机、顶推油缸和顶推托架；顶推油缸一端固定，另一端与顶推托架固接；墩旁辅助支架上设置有引导槽与顶推托架配合，以便于顶推托架的移动；第一顶推电机控制顶推油缸的运行。
38.在所述步骤(4)中，所述顶推辅助结构牵引顶推机构的过程为：解除顶推机构底部与墩旁辅助支架的固定，之后控制所述顶推辅助结构的连接伸缩臂收缩，从而牵引顶推机构沿纵桥向移动一个顶推距离，待顶推机构到达与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中顶推机构与钢桁梁的相对位置相同后，控制连接伸缩臂伸展，同时顶推机构也恢复到顶推前的原始状态，等待进行下一次顶推作业。
39.所述上临时固结座通过可拆卸箍紧结构临时固定于钢桁梁的节点位置处，并且可拆卸箍紧结构的另一端与所述连接伸缩臂的顶端连接；所述下临时固结座通过可拆卸插卡结构临时固定于顶推机构的顶推托架，并且可拆卸插卡结构的另一端与所述连接伸缩臂的底端连接。
40.所述顶推对准设备为采用激光控制的对准设备。
41.各顶推机构均配置有位移感应单元，其可直接检测顶推机构的顶推进程；通过微控制器控制各顶推机构的顶推速度恒定。
42.通过微控制器控制各顶推机构的电机功率来以达到顶推速度的控制，保证各顶推机构的顶推速度相同。
43.在所述步骤(6)中，第一次重复步骤(3)-(5)时，按步骤(3)-(4)施工时第一和第二顶推机构共同进行顶推作业，按步骤(5)施工时在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第三顶推机构；以此类推。
44.合龙时完成合龙位置处的桁梁与辅助支撑的安装，并预留合龙口，然后缩小合龙口的距离，最终完成精确合龙。
45.实施例2
46.一种钢桁梁桥的顶推施工方法，包括以下步骤：
47.(1)在架设桥梁位置的两侧同时安装钢桁梁顶推拼装平台，并沿纵桥向安装墩旁辅助支架，并在墩旁辅助支架上于架设桥梁的中心位置设置顶推对准设备；
48.(2)同时在两侧的顶推拼装平台上拼装轨道梁以及一跨长度的钢桁梁，并在钢桁梁的底部安装第一顶推机构；所述第一顶推机构包括与钢桁梁临时固结的顶推辅助结构；所述顶推辅助结构包括上临时固结座、下临时固结座以及连接上、下临时固结座并位于两者之间的连接伸缩臂；
49.(3)同时在桥梁位置的两侧利用第一顶推机构沿纵桥向中间位置顶推所述钢桁梁，使其向前行进一个顶推距离；顶推过程根据顶推对准设备的指引对顶推钢桁梁的移动轨迹进行实时调整以满足钢桁梁桥的线型设计要求；
50.(4)完成一次顶推后，控制所述顶推辅助结构将第一顶推机构沿纵桥向牵引一个顶推距离，使所述第一顶推机构到达的位置与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中第一顶推机构与钢桁梁的相对位置相同；
51.(5)在上述钢桁梁的后部拼接下一跨长度的钢桁梁，并在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第二顶推机构，所述第二顶推机构与第一顶推机构的结构相同；
52.(6)重复步骤(3)-(5)，直至钢桁梁桥顶推到位，完成合龙。
53.所述顶推机构包括顶升框和顶推单元；顶升框设置在墩旁辅助支架上；钢桁梁由顶升框支撑；所述顶推单元容置于顶升框内，顶升框可随顶推单元实现顶升和水平移位；所述顶推单元包括竖向顶升机构和水平顶推机构，所述水平顶推机构连接于竖向顶升机构上。
54.所述水平顶推机构包括第一顶推电机、顶推油缸和顶推托架；顶推油缸一端固定，另一端与顶推托架固接；墩旁辅助支架上设置有引导槽与顶推托架配合，以便于顶推托架的移动；第一顶推电机控制顶推油缸的运行。
55.在所述步骤(4)中，所述顶推辅助结构牵引顶推机构的过程为：解除顶推机构底部与墩旁辅助支架的固定，之后控制所述顶推辅助结构的连接伸缩臂收缩，从而牵引顶推机构沿纵桥向移动一个顶推距离，待顶推机构到达与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中顶推机构与钢桁梁的相对位置相同后，控制连接伸缩臂伸展，同时顶推机构也恢复到顶推前的原始状态，等待进行下一次顶推作业。
56.所述上临时固结座通过可拆卸箍紧结构临时固定于钢桁梁的节点位置处，并且可拆卸箍紧结构的另一端与所述连接伸缩臂的顶端连接；所述下临时固结座通过可拆卸插卡结构临时固定于顶推机构的顶推托架，并且可拆卸插卡结构的另一端与所述连接伸缩臂的底端连接。
57.所述顶推对准设备为采用激光控制的对准设备。
58.各顶推机构均配置有位移感应单元，其可直接检测顶推机构的顶推进程；通过微控制器控制各顶推机构的顶推速度恒定。
59.通过微控制器控制各顶推机构的电机功率来以达到顶推速度的控制，保证各顶推机构的顶推速度相同。
60.在所述步骤(6)中，第一次重复步骤(3)-(5)时，按步骤(3)-(4)施工时第一和第二顶推机构共同进行顶推作业，按步骤(5)施工时在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第三顶推机构；以此类推。
61.合龙时完成合龙位置处的桁梁与辅助支撑的安装，并预留合龙口，然后缩小合龙口的距离，最终完成精确合龙。
62.此外，为了进一步提高本发明的技术效果，该实施例中，所述顶推对准设备包括激光触发单元和激光接收单元，激光接收单元位于第一跨钢桁梁的前端以及各跨钢桁梁的后端。
63.所述激光接收单元用于辅助调节所述激光触发单元发射激光束的角度，以使所述激光触发单元发射的激光束与钢桁梁的中轴线呈设计角度和线型，保证在顶推施工中的施工误差角度≤1
°
。
64.所述激光触发单元包括发射器和角度调节器，所述激光接收单元包括显示器。所述发射器用于发射激光束，所述显示器安装于激光接收单元的顶部，显示激光接收单元接收到的激光束的位置。所述角度调节器用于调节所述发射器的三维角度，以改变所述发射器发射的激光束的各项角度。
65.在顶推过程中，激光触发单元按设计角度发射激光束，激光接收单元接收激光束并进行显示，由此确定在施工过程中实时控制钢桁梁的角度和线型，即，顶推过程根据顶推对准设备的指引对顶推钢桁梁的移动轨迹进行实时调整以满足钢桁梁桥的线型设计要求。并且通过将激光接收单元设置于第一跨钢桁梁的前端以及各跨钢桁梁的后端，保证了随着顶推施工的不断进行，对各节段和跨度的钢桁梁均能实时监测和指引，更准确地将各钢桁梁准确对准，使整体桥型完全符合设计要求，大大提高了施工精度和质量，并减少了其它辅助纠偏设备的使用，提高了施工便利性和效率。
66.实施例3
67.一种钢桁梁桥的顶推施工方法，包括以下步骤：
68.(1)在架设桥梁位置的两侧同时安装钢桁梁顶推拼装平台，并沿纵桥向安装墩旁辅助支架，并在墩旁辅助支架上于架设桥梁的中心位置设置顶推对准设备；
69.(2)同时在两侧的顶推拼装平台上拼装轨道梁以及一跨长度的钢桁梁，并在钢桁梁的底部安装第一顶推机构；所述第一顶推机构包括与钢桁梁临时固结的顶推辅助结构；所述顶推辅助结构包括上临时固结座、下临时固结座以及连接上、下临时固结座并位于两者之间的连接伸缩臂；
70.(3)同时在桥梁位置的两侧利用第一顶推机构沿纵桥向中间位置顶推所述钢桁梁，使其向前行进一个顶推距离；顶推过程根据顶推对准设备的指引对顶推钢桁梁的移动轨迹进行实时调整以满足钢桁梁桥的线型设计要求；
71.(4)完成一次顶推后，控制所述顶推辅助结构将第一顶推机构沿纵桥向牵引一个顶推距离，使所述第一顶推机构到达的位置与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中第一顶推机构与钢桁梁的相对位置相同；
72.(5)在上述钢桁梁的后部拼接下一跨长度的钢桁梁，并在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第二顶推机构，所述第二顶推机构与第一顶推机构的结构相同；
73.(6)重复步骤(3)-(5)，直至钢桁梁桥顶推到位，完成合龙。
74.所述顶推机构包括顶升框和顶推单元；顶升框设置在墩旁辅助支架上；钢桁梁由顶升框支撑；所述顶推单元容置于顶升框内，顶升框可随顶推单元实现顶升和水平移位；所述顶推单元包括竖向顶升机构和水平顶推机构，所述水平顶推机构连接于竖向顶升机构上。
75.所述水平顶推机构包括第一顶推电机、顶推油缸和顶推托架；顶推油缸一端固定，另一端与顶推托架固接；墩旁辅助支架上设置有引导槽与顶推托架配合，以便于顶推托架的移动；第一顶推电机控制顶推油缸的运行。
76.在所述步骤(4)中，所述顶推辅助结构牵引顶推机构的过程为：解除顶推机构底部与墩旁辅助支架的固定，之后控制所述顶推辅助结构的连接伸缩臂收缩，从而牵引顶推机构沿纵桥向移动一个顶推距离，待顶推机构到达与钢桁梁的相对位置保持与顶推前步骤(2)中顶推机构与钢桁梁的相对位置相同后，控制连接伸缩臂伸展，同时顶推机构也恢复到顶推前的原始状态，等待进行下一次顶推作业。
77.所述上临时固结座通过可拆卸箍紧结构临时固定于钢桁梁的节点位置处，并且可拆卸箍紧结构的另一端与所述连接伸缩臂的顶端连接；所述下临时固结座通过可拆卸插卡结构临时固定于顶推机构的顶推托架，并且可拆卸插卡结构的另一端与所述连接伸缩臂的底端连接。
78.所述顶推对准设备为采用激光控制的对准设备。
79.各顶推机构均配置有位移感应单元，其可直接检测顶推机构的顶推进程；通过微控制器控制各顶推机构的顶推速度恒定。
80.通过微控制器控制各顶推机构的电机功率来以达到顶推速度的控制，保证各顶推机构的顶推速度相同。
81.在所述步骤(6)中，第一次重复步骤(3)-(5)时，按步骤(3)-(4)施工时第一和第二顶推机构共同进行顶推作业，按步骤(5)施工时在下一跨长度的钢桁梁的底部安装第三顶推机构；以此类推。
82.合龙时完成合龙位置处的桁梁与辅助支撑的安装，并预留合龙口，然后缩小合龙口的距离，最终完成精确合龙。
83.此外，为了进一步提高本发明的技术效果，该实施例中，顶升框设置在墩旁辅助支架上，并且顶升框的底部通过可拆卸箍紧结构与墩旁辅助支架临时固定，所述可拆卸箍紧结构与上临时固结座与钢桁梁的节点临时固定时采用的可拆卸箍紧结构相同。在顶推机构进行顶推施工中，顶升框的底部通过可拆卸箍紧结构与墩旁辅助支架临时固定；在顶推辅
助结构牵引顶推机构时，首先解除顶升框与墩旁辅助支架的临时固定，然后再由顶推辅助结构牵引顶推机构，牵引到位后，顶推机构恢复到顶推前的原始状态，是指顶推油缸收缩回初始位置，并将顶升框的底部与墩旁辅助支架临时固定，以进行下一步的顶推施工。
84.顶升框可随顶推单元实现顶升和水平移位是指，顶升框包括顶部单元和底部，两者可在竖向顶升机构的顶升作用下分离，顶部单元可由竖向顶升机构进行顶升。解除顶升框与墩旁辅助支架的临时固定，由顶推辅助结构牵引顶推机构时实现顶升框的水平移位。顶推托架设置于顶部单元的上方；顶推油缸一端与顶部单元固接，另一端与顶推托架固接，在顶推施工过程中顶推托架在顶部单元上进行滑动。
85.所述可拆卸箍紧结构包括：箍圈，具有相同的两个半弧部分，其上分别设置有上下插孔；长度可调节的插接件，例如可伸缩套管，可拆卸地设置于所述箍圈上，所述箍圈通过插接件和插孔配合以限制箍圈相对于钢桁梁节点位置的转动和移动；并能通过插接件的长度调节实现可拆卸箍紧结构对于不同大小尺寸的节点位置的临时固定。可拆卸箍紧结构的设置能够实现对钢桁梁节点位置的均载设置，并满足不同节点的临时固定要求，提升了功能性和适应性；并且只需对少量的零部件进行简单的拆装即可实现，从而便于工作人员进行操作。
86.可拆卸插卡结构为常规结构，例如可通过插销和插孔的配合实现插入卡接形式的固定。
87.由上述实施例可知，本发明的方法操作简单，节省施工成本，缩短了工期，顶推过程平稳，保证了施工安全以及钢桁梁桥的线性合理；全程测量监控，实时反馈数据，有效防止施工误差和偏移。
88.本发明的施工方法省略了现有技术中使用的回退机构，提高施工效率；并且随着顶推施工的进行逐步增加顶推设备，解决了钢桁梁节点分布不均匀的问题，进一步保证了桥梁的线型控制，并且顶推受力合理，显著提高施工进度和质量，并降低施工的复杂程度。
89.本发明在顶推施工中采用顶推辅助结构以及顶推对准设备，实时保证施工过程的桥梁结构准确性，并保证顶推机构对于钢桁梁的稳定牢固顶推，由此可以不使用常规技术中的横向纠偏机构，减少了施工过程中使用较多的机械设备以及纠偏步骤，在保证施工质量的同时也提高了施工效率和安全性。
90.本发明不需要设置顶推反力支架，不会对桥梁墩台结构受力产生不利影响。
91.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。