頂推法施工技術(shù)與受力分析

1、頂推法施工技術(shù)與受力分析教學(xué)目的通過本專題的學(xué)習(xí)，要掌握以下內(nèi)容：、了解頂推法的特點(diǎn)及其適用條件；、熟悉頂推法的分類和施工過程；、學(xué)會頂推法施工的過程受力分析及施工驗算內(nèi)容；、頂推法中減少施工內(nèi)力的措施。 在橋頭沿橋縱軸線方向?qū)⒅鸲晤A(yù)制張拉上的梁向前推出使之就位的橋梁施工方法。 須緊靠橋臺后部開辟預(yù)制場地，每預(yù)制一個節(jié)段即用水平液壓千斤頂施力，借助于不銹鋼和聚四氟乙烯模壓板組成的滑動裝置，將梁逐段向?qū)Π俄斖?，待全部頂推就位后，再落梁。更換正式支座，完成橋梁施工。 在水深、橋高等的情況下，可避免大量施工腳手架，可不中斷橋下交通或通航。1、專家定義: 頂推施工法 （Incremental laun

2、ching method) 目前最大頂推重量可達(dá)4萬噸，頂推長度達(dá)一千余米。用此法施工的連續(xù)梁橋，預(yù)應(yīng)力筋合力設(shè)計成基本沿各梁截面重心通過，對梁施加近于中心受壓的預(yù)加力。 中國土木工程百科辭典橋梁工程卷頂推施工要點(diǎn)：要設(shè)置固定的預(yù)制場，頂推由千斤頂完成。要想用有限的頂推力將龐大的梁體頂推到位，必須采用摩阻系數(shù)小的滑移裝置。頂推過程中每個截面要承受最大正彎矩和負(fù)彎矩，要兼顧運(yùn)營階段和施工階段的受力要求。 適用條件：宜在等截面的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中采用，也可用于斜拉橋、拱橋等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。適用于深谷、寬深河道上的橋梁，或高架橋和同曲率的曲線橋和坡橋。2、頂推施工法溯源 頂推施工法源于鋼橋縱向拖拉施工法

3、。以千斤頂代替卷揚(yáng)機(jī)和滑車組， 改善啟動時造成的沖動以滑板、滑道（板式滑動裝置）代替滾筒，避免線接觸，保證薄壁箱式結(jié)構(gòu)的屈折安全，緩沖應(yīng)力集中。聚四氟乙烯塑料高強(qiáng)低摩阻滑道材料的問世是關(guān)鍵。與不銹鋼板的摩擦系數(shù)為0.0150.065。1959年，前聯(lián)邦德國的萊昂哈特（Leonhardt）教授在建造奧地利的阿格爾橋（Ager）時首次使用，四跨連續(xù)梁，最大跨徑85m；1963年委內(nèi)瑞拉卡羅尼河橋(Caroni)頂推施工中引入了鼻梁（導(dǎo)梁）和輔助墩，六跨連續(xù)梁，最大跨徑96m；1964年，頂推法得到近一步改進(jìn)，采用了分段預(yù)制、逐段頂推、逐段接長、連續(xù)施工的工藝；1974年，我國在狄家河鐵路橋施工中，

4、首次采用頂推法?？鐝綖?0+40m。3、頂推法的施工工序預(yù)制：在橋軸線端部設(shè)預(yù)制場制梁頂推：待砼達(dá)到強(qiáng)度后，張束，向前頂推支座安裝：梁就位后，整體頂梁，安裝正式支座4、頂推方法的分類（）按頂推方向分單向頂推雙向頂推或相對頂推橋臺預(yù)制場地預(yù)制梁滑道水平豎直千斤頂輔助墩單向頂推最常用的頂推方法雙向頂推優(yōu)點(diǎn)：、雙向頂推的施工彎矩和成橋彎矩圖比較接近，因此節(jié)省預(yù)應(yīng)力筋。特別對于三跨連續(xù)梁，效果更加明顯。、施工進(jìn)度快。缺點(diǎn)：1、兩個預(yù)制場，兩套設(shè)備，施工費(fèi)用高。2、對于三跨連續(xù)梁，頂推幾段后，要采用臨時支柱或梁后壓重，或增加臨時支點(diǎn)，防止梁傾覆?？缰泻蠑n（）按水平力的施加位置和施加方法分：單點(diǎn)頂推（TL

5、）：一對頂推裝置集中在橋臺上或某一橋墩，其它墩臺僅設(shè)滑道。頂推力要求大?？捎盟截Q向千斤頂法和拉桿千斤頂法。多點(diǎn)頂推（SSY）：在每個橋墩、臺（不包括臨時墩）上都設(shè)有一對頂推裝置。要求千斤頂同步運(yùn)行。利用墩頂?shù)乃角Ы镯?，傳給墩頂?shù)姆戳ζ胶饬肆后w滑移時在橋墩產(chǎn)生的水平力，使墩受很小的水平力，適用于柔性墩。常采用拉桿式頂推裝置。也可用水平豎向千斤頂法。（）按頂推裝置的構(gòu)造分：水平豎直千斤頂法：由水平千斤頂和豎向千斤頂交互使用而產(chǎn)生頂推力。拉桿千斤頂法：由固定在墩臺上的水平張拉千斤頂，通過張拉錨固在主梁上的拉桿而使梁體前移?；宥张_豎向千斤頂水平千斤頂梁體支撐墊板粗齒墊板水平豎直千斤頂法第一步：豎

6、向千斤頂上頂水平豎直千斤頂法第二步：水平千斤頂橫頂水平豎直千斤頂法第三步：豎向千斤頂下降水平豎直千斤頂法第四步：水平千斤頂退回水平豎直千斤頂法拉桿千斤頂法墩臺梁體滑板傳力支架錨固器穿心式千斤頂拉桿優(yōu)點(diǎn)：簡化工藝流程，加快頂推速度。5、頂推施工法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)機(jī)具設(shè)備簡便，無需大型起吊設(shè)備節(jié)省施工用地，工廠化制作，能保證構(gòu)件質(zhì)量模板可周轉(zhuǎn)不影響通航施工平穩(wěn)，安全，無噪音，節(jié)約勞力適應(yīng)于連續(xù)梁，疊合梁，簡支梁，拱橋，斜拉橋等等截面結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：不適應(yīng)多跨變高梁，曲率變化的曲線橋和豎向曲率大的橋梁受頂推懸臂彎矩的限制，頂推跨徑大于7080米不經(jīng)濟(jì)頂推過程中的反復(fù)應(yīng)力，使梁高取值大，臨時束多，張拉工序繁瑣隨著

7、橋長的增大，施工進(jìn)度較慢 根據(jù)頂推的施工過程，應(yīng)該進(jìn)行哪些內(nèi)容的計算？6、施工驗算的內(nèi)容：各截面的施工內(nèi)力計算和強(qiáng)度驗算頂推過程中的穩(wěn)定計算（傾覆穩(wěn)定，滑動穩(wěn)定）鋼索引伸量的計算施工中臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算確定頂推設(shè)備、計算頂推力頂推過程中，橋墩臺的施工驗算頂推施工時，梁的撓度計算連續(xù)梁狀態(tài)，上緣受壓，下緣受拉懸臂梁狀態(tài)，上緣受壓，下緣受拉連續(xù)梁狀態(tài)，上緣受壓，下緣受拉最大時預(yù)應(yīng)力筋類型：兼顧營運(yùn)與施工要求所需的力筋為施工階段要求配置的力筋在施工完成之后，為滿足營運(yùn)階段需要而增加的力筋懸臂梁狀態(tài)，上緣受壓，下緣受拉連續(xù)梁狀態(tài)，上緣受壓，下緣受拉最大時臨時結(jié)構(gòu)的受力驗算橋墩臺的受力驗算7、頂推法施

8、工中的幾個問題（1）預(yù)制場地 預(yù)制場地是預(yù)制梁體和頂推過渡的場地，包括主梁節(jié)段的澆筑平臺和模板、鋼筋和鋼索的加工場地，混凝土攪拌站以及砂、石、水泥的堆放和運(yùn)輸路線用地。 橋梁的上部結(jié)構(gòu)在預(yù)制場地完成，場地長度至少為預(yù)制節(jié)段長度的三倍。涉及因素有： 主梁節(jié)段分段長 每節(jié)段為全斷面或分次澆筑拼裝導(dǎo)梁的場地第一跨頂出時，梁體的傾覆穩(wěn)定安全 根據(jù)氣候的情況，預(yù)制場也可設(shè)在帳篷內(nèi)。一個 階段從預(yù)制養(yǎng)護(hù)到頂推大約需要一周。 預(yù)制梁段的技術(shù)要求 底板平整度，要有一定的剛度和硬度。梁底的平整度將影響頂推時梁的內(nèi)力，所以預(yù)制平臺的平整度要嚴(yán)格控制。 嚴(yán)格控制鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋孔道、預(yù)埋件的位置 嚴(yán)格控制混凝土的澆筑

9、質(zhì)量 盡可能采用機(jī)械化裝拆模板模板工作是保證預(yù)制質(zhì)量的關(guān)鍵。 預(yù)制周期是加快施工速度的關(guān)鍵。預(yù)制工作應(yīng)采用流水作業(yè)，培養(yǎng)專業(yè)化的施工隊伍，還可采用加入添加劑的方法提高混凝土的早期強(qiáng)度。 （2）頂推設(shè)備頂推裝置集中在主梁預(yù)制場附近的橋臺或橋墩上，前方各支點(diǎn)上設(shè)置滑動支承。頂推裝置分為兩種，一種是由水平千斤頂通過于箱梁兩側(cè)的牽動鋼桿給預(yù)制梁一個頂推力；另一種是由水平千斤頂與豎直千斤頂梁聯(lián)和使用，頂推預(yù)制梁前進(jìn)。 根據(jù)頂推方法的不同，采用不同的千斤頂。單點(diǎn)頂推可以采用水平千斤頂與豎直千斤頂連用；多點(diǎn)頂推可采用穿心式千斤頂。 （3）頂推施工中的橫向?qū)蚰康模菏鬼斖普_就位必不可少。位置：在預(yù)制梁段剛離

10、開預(yù)制場的部位； 在頂推施工最前端的橋墩上8、減少頂推施工時內(nèi)力的措施主梁前端設(shè)導(dǎo)梁跨中設(shè)臨時墩，縮小頂推跨徑（至4060米）主梁前端設(shè)臨時塔架，以斜纜索系于梁上錨固當(dāng)中孔跨徑較大，又無法設(shè)臨時墩，則變單向頂推為雙向頂推減小頂推時墩頂?shù)哪Σ亮Γ?）導(dǎo)梁（鼻梁）導(dǎo)梁設(shè)置在主梁的前端，為鋼桁梁或鋼板梁，主梁前端裝有預(yù)埋構(gòu)件與鋼導(dǎo)梁栓接。導(dǎo)梁的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行受力狀態(tài)分析和內(nèi)力計算，導(dǎo)梁的控制內(nèi)力位于導(dǎo)梁與箱梁連接處的最大正、負(fù)彎距和下弦桿承受的最大支點(diǎn)反力。 導(dǎo)梁長度一般為頂推跨徑的0.60.7倍。 導(dǎo)梁長，可減少主梁懸臂負(fù)彎矩，但過長則會導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁接頭處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加。 導(dǎo)梁過短，則增

11、加主梁的施工負(fù)彎矩。 合理的導(dǎo)梁長度應(yīng)使主梁最大懸臂負(fù)彎矩和營運(yùn)階段的支點(diǎn)負(fù)彎矩基本相近。 導(dǎo)梁在施工中，正負(fù)彎距反復(fù)出現(xiàn)，連接螺栓易松動，在頂推中每經(jīng)歷一次反復(fù)均需檢查和重新擰緊。 （2）輔助墩輔助墩僅在施工中使用，在符合要求的前提下要造價底，便于拆裝。鋼制輔助墩在荷載作用下和溫度變化下變形較大而較少采用。目前用的較多的是用滑升模板澆筑的混凝土薄壁空心墩、混凝土預(yù)制板或預(yù)制板拼砌的空心墩或混凝土板和輕便鋼架組成的框架臨時墩。一般不在其上設(shè)頂推裝置。 （2）輔助墩 施工時是否設(shè)置輔助墩在總體設(shè)計中考慮，要確定橋梁跨徑與頂推跨徑之間的關(guān)系。也有研究認(rèn)為當(dāng)頂推跨度大于15倍的梁高時要設(shè)置輔助墩。（

12、3）拉索、托架及斜拉索目的：用拉索加勁主梁，用以抵消頂推時的懸臂彎矩。設(shè)計錯誤導(dǎo)致頂推梁橋倒塌全橋長360m，橋面寬10.5m，等截面梁高2.5m施工方法：前5孔采用常規(guī)的鋼導(dǎo)梁法（跨徑48m）； 第6孔采用塔架法事故：當(dāng)主梁前端進(jìn)入最后一孔時，塔架進(jìn)入主孔7m時，主 梁下方因承受剪力過大，引起倒塌。分析認(rèn)為，如果在主孔通過后，立即撤除臨時纜索塔架，倒塌就不會發(fā)生；塔架使梁體承受的剪力增加一倍。（）滑動支座設(shè)置在墩上的混凝土臨時墊塊上，由光滑的不銹鋼板與組合的聚四氟乙烯滑塊組成，其中的滑塊由四氟板與具有加勁鋼板的橡膠塊構(gòu)成。 頂推時，組合的聚四氟乙烯滑塊在不銹鋼板上滑動，并在前方滑出，通過在滑

13、道后方不斷喂入滑塊，帶動梁身前進(jìn)。 墩臺鉻鋼板（光潔度7七級）梁體滑塊：上層橡膠，下層聚四氟乙烯板喂滑板頂推千斤頂豎頂挪動滑板豎頂下降鉻鋼板（光潔度7七級）梁體滑塊國內(nèi)常用如下方法：優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省豎頂?shù)牟僮鞴ば颍涌祉斶M(jìn)速度9、實例介紹9.1國外頂推的橋梁卡羅尼河橋（委內(nèi)瑞拉 1962-1964）第一座頂推施工的橋梁，兩車道，橋?qū)?0米，比橋面稍底處兩側(cè)各有2.8米的人行道；邊跨48米，主跨96米。箱梁高5.6米，是主跨的1/17。 上部結(jié)構(gòu)由預(yù)制階段拼裝，每節(jié)斷9.2米，全長500米，對稱張拉；頂推時在跨中使用了輔助墩,上部結(jié)構(gòu)頂推重力約為98100KN，采用兩臺2934KN水平千斤頂單點(diǎn)頂推，

14、最大頂推力為3924KN；1977-78年，通過在旁邊頂推施工另一座姐妹橋，擴(kuò)大了橋梁的通行能力。 洛伊薩赫高架橋（德國1970-1972） 位于德國巴伐利亞，公路橋，橋?qū)? x 15.25=30.5米； 共11跨，跨徑從41米到52米不等，全長586米；梁高3米，是最大跨徑的1/17，平面彎橋； RESTEL山谷橋（意大利1970-1972） 公路橋高架橋，橋?qū)?米，總跨度10 x32=320米 平面彎橋；彎曲半徑150米，對應(yīng)圓心角122度；內(nèi)卡橋（德國1976-1977） 六車道高速公路橋，總寬度2x15=30米，橋下山谷深95米； 邊跨30米，主跨拱形154米，拱高50米，拱上立柱間距

15、33米；主拱圈采用雙箱梁，寬6.5米，高3米； 拱上主梁采用箱梁，高2.3米，寬度從5.1米到7 .1米不等主拱圈通過輔助纜懸臂施工，主拱圈施工完畢后，上部頂推施工 六車道高速公路橋，總寬度2x19.5=39米，分體建筑； 跨徑組合74+133+74，主跨是頂推施工中較長的。梁高3米 -4.8米，是主跨的1/441/28； 施工期間，主跨部分不能影響通航，盡管如此，還是決定由兩邊頂推，并使用了輔助纜。美因（MAIN）河橋（德國 1977-1978） 9.2國內(nèi)頂推的橋梁西延線狄家河橋 （陜西1977） 狄家河橋是西安至延安跨越狄家河的單線鐵路橋，4 x 40m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋;主梁為等截

16、面單箱單室，梁高3m，系中國首次采用頂推法施工的連續(xù)梁橋; 全梁分41塊預(yù)制，分階段膠結(jié)拼裝;頂推采用水平-垂直千斤頂單點(diǎn)頂推，梁端設(shè)置30m長鋼導(dǎo)梁;平順橋（山西1990） 3孔等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)彎梁橋；主梁采用單室箱梁，高2.7m，橋?qū)挒閮?+2x0.5(m)； 橋中軸線曲率半徑90m，是彎橋設(shè)計與施工技術(shù)研究的試驗橋；也是中國首次在連續(xù)彎梁橋中采用頂推法施工 。沅陵沅水橋 （湖南1991） 沅陵沅水橋跨越沅水，橋址處于五強(qiáng)溪水電站庫容區(qū)內(nèi);主橋采用4跨不對稱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)橋。最高橋墩達(dá)52.4m，為雙肢薄壁柔形墩;引橋為9孔42m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁;該橋主要特點(diǎn)：橋高水深，為

17、解決現(xiàn)澆施工邊跨搭設(shè)支架的困難，選用不對稱分孔，并用頂推法施工邊段； 引橋及邊段多點(diǎn)頂推選用特置新型盆式橡膠支座，施工時滑道與永久支座合一；頂推施工中改進(jìn)水平千斤頂裝置，并用微機(jī)控制頂推全過程，兩邊頂推，并使用了輔助纜。尤溪丘墩橋（福建1992） 丘墩橋是當(dāng)時中國頂推法施工中最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，橋總長250m，寬2x1.0+7(m)； 主橋在頂推施工階段為60+76+60(m)撐架式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，運(yùn)營階段體系轉(zhuǎn)換為撐架式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)-剛構(gòu)橋；主橋墩由撐架、上墩、中墩和基礎(chǔ)組成，兼有施工和運(yùn)營不同階段的受力性能。南海九江橋（廣東1988） 南海九江大橋是廣湛公路上一座特大型公

18、路橋梁，全長1682m；主橋由兩孔160m獨(dú)塔混凝土斜拉橋與21孔50m連續(xù)箱梁組成，引橋由20孔16m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板組成； 該橋主要技術(shù)特點(diǎn)：采用H型斷面、帶有水平隔板的塔柱結(jié)構(gòu)；主梁施工采用浮吊逐段直接懸臂拼裝；長達(dá)690m的連續(xù)箱梁，采用在柔性墩上多點(diǎn)頂推法施工；采用伸縮量達(dá)56cm的大位移伸縮縫裝置。 杭州江東大橋第一合同段通航孔橋為三跨空間纜索自錨式懸索橋，寓意“錢江帆影” 杭州江東大橋（錢江九橋）（正在施工）主梁長度426，橋?qū)?7。主梁單向多點(diǎn)頂推。水平向拉桿千斤頂豎向千斤頂調(diào)標(biāo)高橫向千斤頂導(dǎo)向糾偏42鋼導(dǎo)梁35預(yù)制場最大懸臂時可能脫空豎頂調(diào)整成橋狀態(tài)主梁彎矩圖某頂推階段主梁彎矩圖頂推到位后主梁彎矩圖小結(jié)頂推法是在岸臺預(yù)制場上逐