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桥梁顶推原理

设备利用“顶”“推”“降”“缩”4个步骤交替进行,先将钢箱梁整体顶升托起,再有顶推平移油缸向前推送一个行程,之后将钢箱梁整体下降置于临时垫梁上,顶推平移油缸再缩缸到底,完成一个行程的顶推,继续进行下一个循环,通过往复顶推步骤,最终将钢箱梁顶推到预定的位置。

步骤一:顶升

开启支撑顶升油缸, 使得支撑顶升油缸同步上升, 直到钢箱梁脱离临时垫梁。


步骤二:平推

开启平推油缸, 使钢箱梁与上部滑移结构整体前移, 直至平推油缸完成一个行程。


步骤三:下降

开启顶升油缸, 使得钢箱梁与上部滑移结构整体下降, 直到下部滑移结构完全脱离钢箱梁。


步骤四:回缩

开启平推油缸, 使上部滑移结构向后回位, 回到初始位置并开始下一个往复行程。


顶推施工流程图:

步履式顶推系统设备的显著特点
1.我们的顶推机构将顶推和侧向调整设计为两个独立的滑移面,这一设计确保顶推设备在X,Y,Z方向均是独立运行,顶升、顶推和纠偏工作均属于独立工作,不会互相产生干涉。因此,多台协同工作下,可以实现桥梁的纵向调坡,左右调坡和水平旋转。可充分满足本项目中箱梁的三向六自由度主动受控调整、顶推过程中的钢箱梁线性主动受控调整。
2.我们的顶推机构考虑到顶升过程的安全,整个构件采用稳定的箱式机构,同时将机构的滑移面布置于机构内4台顶升油缸的上部。因此,顶推工作时,整个顶推机构可保持平稳,竖向顶升油缸不承受侧向力(F推=F阻时,油缸不承受向力。)
3.通过PLC同步控制的使用,有效的解决了顶推过程中的支反力,可大大减少对永久墩的伤害风险以及降低对临时墩的结构要求。
4.我们将顶推机构中的顶升油缸设计为倒置安装。这样设计的优点是:设备在高度标高上线性可以通过便利地填加垫片实现快速调整,可轻松适应桥梁纵向和横向变曲线的工况。
5.设备控制系统采用变频控制,设备运行平稳,阀件损伤低,精度高。

6.液压系统采用70Mpa超高压,液压泵站采取全封闭式框架机构,整个系统通用性高,机构重量适度。

系统组成
整套顶推设备组成:
三维步履式顶推设备;
液压系统;
电器控制系统;

自适应;

顶推滑移板
两侧为顶推油缸,中间为推拉油缸,这样既满足系统大吨位的顶推功能,又可以实现小吨位快速同拉,该方式避免了大吨位推拉的大尺寸链接需求,使系统横向结构最紧凑。


1.顶推油缸  2.推拉油缸  3.侧向机械导向和限位  4.吊装孔  5.顶推滑移底座  6.纠偏油缸  7.顶推滑移底座  8.机械导向和限位  9.纠偏滑移底座  10.机械缩紧机构

顶推设备
顶推设备结构设计的出发点
采用镜面不锈钢和PTFE材料组成的滑动幅,其静摩擦系数为0.06,动摩擦系数为0.03;
采用十字滑移技术,可以实现在顺桥向和横桥向设备顶推的直线性和独立性,系统精度更高;
十字滑移技术,可以保证各组油缸运动时,不会对其余方向的油缸产生侧向力;
更紧凑的机构设计;设备体积小,重量轻;
顶升顶推结构的模块化设计,减少了现场管线连接的工作量,降低系统使用风险;

顶推的几个关键技术:

一、制梁台座和节段的制作。

制梁台座为预制箱梁节段和顶推作业的过渡场地。台座上一般设有可升降的活动底模架和不动的台座滑道。与制梁台座相配套的还有预应力钢束穿束平台、钢筋绑扎平台、测控平台及必要的吊装设备。这些设施使梁段制作具有明显工厂化生产特点, 从而有效地保证了箱梁的施工质。梁体节段的预制周期制约全桥的施工工期。顶推节段长度一般为一, 又以一居多。每联箱梁除首尾两节外, 中间各节段长度均相等。顶推施工进人正常后, 节段作业循环周期一般在一巧。由于节段较长, 这个速度是不慢的。我国预制周期的记录已经达到这要求模板设计时, 外模必须是大块整体式, 内模是可以整体拖出并整体推进的装备化机械化形式, 还必须考虑蒸汽养生条件。

二、临时墩。

由于支点负弯矩的增加与跨度的平方成正比在箱梁截面和预应力钢束强度有限的情况下, 当跨度增加到一定限度时, 预应力钢束就没法布置了, 所以此梁采用顶推法施工有个“ 适用跨度”的问题。提高适用跨度的途径之一是设里临时墩。在连续梁的跨度大于顶推跨度时, 宜设置中间临时墩, 在不设临时墩时, 为满足安装钢导梁和连续梁前期顶推抗倾砚的要求, 在制梁台座前和连续梁第一跨内设临时墩, 作为顶推施工的过渡段, 保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致, 避免大梁从制梁台座上顶推出去以后, 与接灌的下一梁段出现大的转角。临时墩应能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形。在此原则前提下, 尽可能降低造价, 便于拆装。为提高临时墩的稳定性, 防止临时墩在箱梁顶推过程中产生较大的水平位移, 保证顶推安全, 将临时支墩与相邻的主桥墩和制梁台座进行撑拉连接, 用水平或斜拉钢绞线束临时加固。

三、导梁。

导梁设在主梁前端, 可为等截面或变截面钢板梁, 导梁结构必须通过设计计算, 从受力状态分析, 导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩和下冀缘的最大支点反力。国内外的施工经验表明导梁长度一般为顶推跨径的一倍, 较长的导梁可以减小主梁的负弯矩, 但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加, 合理的导梁长度应是主梁最大器臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近。导梁的刚度宜选主梁刚度的,它对主梁内力的影响较其长度对主梁内力的影响为小。导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下, 选用较小的刚度及变刚度的导梁将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩, 使负弯矩的个峰值比较接近。此外, 在设计中要考虑动力系数,使结构有足够的安全储备。为减轻自重最好采用从根部至前端为变刚度的或分段变刚度的导梁。导梁和主梁端部的连接, 一般是在主梁端的顶板、底板内预埋厚钢板或型钢伸出梁端, 再与拼装成型后的导梁连接, 埋人长度由计算决定, 一般不宜小于导梁高度, 主梁端部一般设有横隔板, 并在主梁内腹板加宽成异形段, 为了防止主梁端部接头混凝土在承受最大正负弯矩时产生过大拉应变而产生裂缝, 必须在接头附近施加预应力, 导梁与箱梁用预应力筋进行锚接。连接的预应力筋应注意在箱梁内错位锚固, 宜采用无粘结筋, 避免压浆管道占用空间影响混凝土的浇注质。导梁底缘与梁体底缘应在同一平面上, 顶推时, 导梁前端将要达到桥墩时, 会产生很大的挠度, 无法爬上滑道, 导梁前端设一上悬的缺口, 当导梁“ 鼻子”走到滑道上方时, 用事先等在滑道上的千斤顶将导梁顶起, 并带动千斤顶下方的滑块一起向前滑行待导梁下缘升到滑块高度后, 再落下千斤顶, 使导梁就位正常运行。或将导梁前端底缘设计成呈向上圆弧形, 以便导梁上墩时,能起过渡作用。

四、滑动装工。

墩顶滑道一般采用单滑道板形式, 滑道板为一块整钢板, 置于滑道垫块钢架之上, 该种形式的滑道, 能很好地承受各向作用力, 而且标高容易控制, 拆除也非常方便。台座滑道采用了一种连续梁式的整体滑道, 它是通过在滑道梁上铺设滑道板形成的。整体滑道构造为活动底模板滑块滑道板滑道梁重轨支座。如在支座上设里滑道顶推,其永久支座需在厂家做特殊处理, 即施工时上、下部临时固定, 以承受顶推的水平摩阻力。再在永久支座纵向两边设里垫块, 上面盖一块厚钢板做盖板, 再设里滑道。箱梁顶推到位后, 将梁顶起, 拆开盖板及滑道, 解除支座上临时约束, 恢复支座设计功能, 完成落梁工序。

五、顶推导向及纠偏。

为了控制梁体在顶推过程中的中线始终处于设计范围内, 横向导向装里是必须设里的, 尤其在圆曲线上顶推, 横向导向装显得更加重要。纠偏器装在预制台座前临时墩的两旁, 且固定一对, 以控制每段梁尾端的横向位, 保证梁尾与预制模板正位接头, 在梁的前进方向设里纠偏装置, 纠偏装置可视梁的行进交替前移。顶推时,应做好横向偏差观测, 主要观侧主梁和永久墩的弹性横向位移。

六、箱梁起落和支反力调整。

落梁工作是全梁顶推到位后将梁安工在设计支座上的工作。施工时应按营运阶段内力将全部未张拉的预应力束穿人孔道进行张拉和压浆, 拆除部分临时预应力束, 并进行压浆填孔, 再用竖向千斤顶举梁, 取出垫块和滑道, 安装永久支座, 最后松千斤顶, 将全梁落在设计支座上。为使落梁后梁的受力状态符合自重弯矩和反力,落梁时应以控制支座反力为主, 适当考虑梁底标高。


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