变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统及施工方法

摘要

本发明涉及一种变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统及施工方法，包括顶推滑移桥箱梁焊接组装平台系统，滑移轨道和安装在滑移轨道上的一组滑靴和一组自锁同步顶推装置，顶推自动控制，其特征在于：所述的自锁同步顶推装置，包括液压顶推油缸和自锁型顶推夹轨器，在所述的滑靴上部设置用于调整桥型拱度的调整垫块，在所述的滑靴前面和侧面分别设置用于防止顶推时滑靴窜动的止推板和侧限位板，在所述的滑靴下部与轨道接触部位两侧设置用于限制滑靴偏移的轨道限位板，桥箱梁置于滑靴上部，在第一段桥箱梁的前端设有桥箱梁过渡段及导梁。采用本发明的变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统施工方法，有效地解决了跨越铁路等复杂环境桥梁架设的问题，安全可靠，效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥箱梁施工设备及其桥梁箱施工方法，特别是一种变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统及施工方法。

背景技术

我国城市快速互通立交桥建设正在全面展开，钢结构桥梁由于其结构轻、强度高，安装快速，造型多样，在国内外大跨度桥梁建设中得到广泛运用，现有的跨交叉路口或铁路等障碍物的桥梁安装时多采用架设临时支架的安装方法，跨铁路桥由于列车要正常运行，就不能支撑胎架安装，只能采用滑移法进行安装，普通滑移法都是采用牵拉法进行安装，该方案的牵引力要通过反力装置传递给临时支柱及桥墩这样加大了临时支柱及基础的设计尺寸，同时使桥墩承受纵向水平载荷，而通常桥墩设计并没有考虑承受很大的水平推力。对于变截面钢桥来说其各支点支反力都不相同，水平拉力也在变化，牵拉方案所使用的穿心千斤顶无法对拉力进行动态调整，桥箱梁将随时有可能偏移，需要靠强力侧顶限位进行纠偏，对桥箱梁侧面造成损伤同时对临时支撑或桥墩来说又额外增加了侧向水平推力。由于桥箱梁截面变化，牵拉点很难设置，牵拉绳索过长将造成绳索下挠，牵拉时行走不平稳。

同时牵拉法要在若干个临时独立支墩上设置滑移支座，桥箱梁在滑移支座上通过不断导入导出的滑板向前滑行，滑板要靠人工不断喂入，这种安装方案的问题有以下几点：

1.牵引力无法自行抵消，将会顺桥向水平作用于临时独立支撑及桥墩上；

2.桥箱梁底板在固定高度的滑移支座上滑行，桥底面由于有拱度而非平  面，滑行过程中滑移支座不能适应标高不断变化的桥底面；

3.滑移支座无法对桥体侧向限位，需外加侧向千斤顶纠偏；

4.滑板的损耗大，重复利用率低，需要人工不断喂入；

5.滑移支座位置布置不灵活，不能适应变截面桥箱梁的安装要求。

以上问题造成滑移的速度缓慢，施工费用大，桥型精度差，桥箱梁在滑移过程中容易偏斜，因此滑移效果不理想。

 

为克服上述已有技术存在的问题，授权公告号为CNI 00503980C 发明名称为《 多点顶推桥箱梁施工工法》 公开的施工方法中运用的顶推装置是，在桥箱梁和导梁腹板设置带齿槽的齿板，利用顶推千斤顶提供顶推力，其中顶推千斤顶的活塞杆设置有滑块，滑块上设有带斜面的棘块及其控制弹簧，其斜面位于顶推千斤顶侧，利用顶推千斤顶推程对桥箱梁和导梁施加顶推力，回程则棘块退出齿槽，进入下一推程。但仍存在以下不足：需要加工带齿槽的齿板和顶推千斤顶活塞杆端部的滑块，顶推结束后要拆除齿板，成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥箱梁安全顶推移动、快速就位，结构设计合理、安全可靠的变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统及施工方法。

本发明的目的是这样实现的。    

本发明的变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统，包括设置在跨铁路一侧的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台系统，所述的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台系统由临时支撑桥墩，设置在临时支撑桥墩上的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台，设置在所述的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台上的滑移轨道所组成，在所述的滑移轨道上安装一组滑靴和一组自锁同步顶推装置，所述的一组自锁同步顶推装置与顶推自动控制系统电连接，其特征在于：

所述的自锁同步顶推装置，包括液压顶推油缸和自锁型顶推夹轨器，所述的液压顶推油缸一端通过销轴与设置在滑靴侧面的耳板铰接，另一端与通过锁型顶推夹轨器上的销轴与自锁型顶推夹轨器铰接，在所述的液压顶推油缸上设有测距传感器及压力传感器，

在所述的滑靴上部设置用于调整桥型拱度的调整垫块，在所述的滑靴前面和侧面分别设置用于防止顶推时滑靴窜动的止推板和侧限位板，在所述的滑靴下部与轨道接触部位两侧设置用于限制滑靴偏移的轨道限位板，桥箱梁置于滑靴上部， 在第一段桥箱梁的前端设有桥箱梁过渡段及导梁。

所述的自锁型顶推夹轨器由左右两个楔形块及弹簧装置组成。

所述的滑移轨道为三条以上的滑移轨道。

所述的滑靴对应设置在每一桥段后部的滑移轨道上。

所述的导梁重量为桥体的0.7倍。

本发明的变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推施工方法，其特征在于：在滑移组装平台上铺设轨道，滑靴和顶推装置依据桥箱梁截面的变化情况设置在轨道上，桥箱梁分段安装于滑靴上，自锁同步顶推装置顶推滑靴，分段循环对悬臂跨铁路的桥箱梁进行吊装、组对焊接、顶推，实现整个桥箱梁的顶推平移就位到达目的位置，具体步骤如下：  

A）架设临时支撑桥墩，设置顶推滑移桥箱梁焊接组装平台，依据变截面桥段的横截面桥型的变化，在顶推滑移桥箱梁焊接组装平台上设置三根以上的滑移轨道，所述的滑移轨道安装精度满足下列条件：

    1.轨道间距     d<±5mm

    2.轨道标高     t<±10mm

    3.轨道直线度   s<2mm/10m,且全长<8mm

    4.轨道间高差   △<5mm ；

B）在顶推滑移桥箱梁焊接组装平台的滑移轨道上依据桥箱梁段的截面状况设置支撑桥箱梁重量及调节桥箱梁安装桥型的滑靴和自锁同步顶推装置，使桥体安装后重心保持平衡；

C）将桥箱梁分段吊装于顶推滑移桥箱梁焊接组装平台的滑靴上，并在第一段桥箱梁的前端设有桥箱梁过渡段及导梁；

D）启动自锁同步顶推装置的液压顶推油缸，自锁型顶推夹轨器自动夹紧滑移轨道，液压顶推油缸推动滑靴在滑移轨道上向前移动至设定好的行程位置，桥箱梁随滑靴前移一段距离； 

E）然后液压顶推油缸活塞缩缸回程，拉动自锁型顶推夹轨器前移一个行程，自锁型顶推夹轨器中侧向楔块在弹簧的推动下始终与轨道紧贴，防止下次顶推夹紧时向后窜动，在顶推过程中,顶推自动控制系统通过测距传感器和压力传感器的反馈信号，对多点多台自锁同步顶推装置的顶推力及移动距离进行实时动态监控和调整，保证变截面桥箱梁自锁同步顶推逐段向前推进；

F）一次顶推后再安装滑靴、桥箱梁，组对焊接并进行下一次顶推，循环往复，每次顶推到位后拆除即将脱离滑移轨道的滑靴，每次顶推步距满足下列条件：

Mk/Mz>1.5

 其中：Mk ---滑移平台上剩余桥箱梁的抗倾覆力矩

       Mz ---悬臂段桥箱梁的倾覆力矩；

G）随着安装桥箱梁段数量的增加和截面形状的变化调整顶推装置的位置和数量，使桥箱梁重心两侧顶推力矩接近平衡，循环反复吊装、焊接、顶推，并通过导梁顶推到位，实现整个桥箱梁的顶推平移就位到达目的位置。

本发明的优点是：

1）采用本发明的变截面桥箱梁悬臂自锁同步顶推系统，分段循环对悬臂跨铁路钢桥进行吊装、组对、焊接、顶推，保证倾覆系数基础上使安装滑移平台长度达到最小，尤其适用于城市中施工场地小且无法使用大吨位吊车吊装的工程；

2）本发明中依据钢桥变截面状况设置轨道和滑靴的数量和位置，保证钢桥的横向稳定且使桥型标高和拱度可调，滑靴即传递推力又替代桥箱梁体在轨道上滑行，循环使用，防止桥底面直接摩擦轨道而损坏；

3）由本发明的自锁型液压顶推装置中采用了自锁型顶推夹轨器，能自动夹紧轨道形成反力，从而保证桥箱梁被推进时自锁型顶推夹轨器不打滑，推移过程中滑靴与轨道的摩擦力与自锁型顶推夹轨器夹紧力二力平衡，而且夹紧力会随推移力的增大而自动增加。即形成自锁又无水平推力传递给滑移平台，从而抛弃常用的反力装置，省去了滑移平台支撑及桥墩的加固问题；

4）本发明中变截面钢桥段的重量在不断变化，顶推控制系统能通过传感器的反馈信号对多点顶推油缸的行程和顶推力进行动态调整，确保桥箱梁的各顶推点自锁同步顶推，从而使变截面桥箱梁滑移过程中不偏斜；

5）采用本发明的施工方法有效地解决了跨越铁路、公路、河流复杂环境桥梁架设的问题，对下层道路通行影响小，安全平稳，操作方便，工程综合成本低，效率高，保证顶推施工的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统图。

图2为图1的A部放大图。

图3为滑靴的结构示意图。

图4为图1的俯视图。

具体实施方式

   下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1-4所示，本发明的变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推系统，包括设置在跨铁路一侧的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台系统，所述的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台系统由临时支撑桥墩2，设置在临时支撑桥墩2上的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3，设置在所述的顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3上的滑移轨道4所组成，在所述的滑移轨道4上安装一组滑靴6和一组自锁同步顶推装置5，所述的一组自锁同步顶推装置5与顶推自动控制系统电连接，其特征在于：

所述的自锁同步顶推装置5，包括液压顶推油缸5-3和自锁型顶推夹轨器5-1，所述的液压顶推油缸5-3一端通过销轴5-5与设置在滑靴侧面的耳板5-6铰接，另一端与通过锁型顶推夹轨器上的销轴5-2与自锁型顶推夹轨器5-1铰接，在所述的液压顶推油缸5-3上设有测距传感器5-4及压力传感器，顶推自动控制系统能通过的反馈信号对多点顶推油缸的行程和顶推力进行动态调整，适应变截面钢桥段重量的不断变化，确保桥体的各顶推点自锁同步顶推，从而使变截面钢桥滑移过程中不偏斜。其顶推自动控制系统采用现有的自动控制装置。

如图2、图3所示，本发明在所述的滑靴6上部设置用于调整桥型拱度的调整垫块6-2，在所述的滑靴6前面和侧面分别设置用于防止顶推时滑靴窜动的止推板6-3和侧限位板6-1，在所述的滑靴6下部与轨道接触部位两侧设置限制滑靴相对轨道偏移的轨道限位板6-4，桥箱梁7置于滑靴6上部， 在第一段桥箱梁7的前端设有桥箱梁过渡段8及导梁9。

在第一段桥钢箱梁7的前部安装的桥箱梁过渡段8，使导梁9下挠引起的变形作用于桥箱梁过渡段而非桥体上；过渡段前部焊装的导梁，导梁重量为桥体的0.7倍，在搭接到对面桥墩11前降低倾覆风险。

作为优选，本发明所述的自锁型顶推夹轨器5-1由左右两个楔形块及弹簧装置组成。

自锁型顶推夹轨器5-1的反力使楔形块将轨道自动夹紧，夹轨器下部两个调整螺栓能将夹轨器楔形块拉开解除夹紧力，安全拆除。

作为优选，本发明所述的滑移轨道4为三条以上的滑移轨道，可根据架设变截面钢桥的实际情况设置多条滑移轨道，多组自锁同步顶推装置5安装于滑移轨道上，所述的滑靴对应设置在每一桥段后部的滑移轨道上，方便变截面钢桥分段在滑移轨道一侧的滑靴上组对焊接，向另一侧顶推。 

本发明的一种变截面悬臂桥箱梁自锁同步顶推施工方法，其特征在于：采用变截面悬臂桥箱梁的自锁同步顶推装置5，通过导梁9顶推到位的方法，分段对悬臂跨铁路的桥箱梁7进行吊装、组对和焊接，实现整个桥箱梁的顶推平移就位到达目的位置，具体步骤如下： 

A）架设临时支撑桥墩，设置顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3，顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3的长度取决于钢桥将到达对面桥墩时的最大倾覆力矩，并依据变截面桥段的横截面桥型的变化，在顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3上设置三根以上的滑移轨道4，所述的滑移轨道4安装精度满足下列条件：

    1.轨道间距     d<±5mm

    2.轨道标高     t<±10mm

    3.轨道直线度   s<2mm/10m,且全长<8mm

    4.轨道间高差   △<5mm ；

滑移轨道的数量及间距取决于变截面状况，并保证拼装滑移过程中桥体重心接近落于最外侧两轨道的横向中心线位置；

B）在顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3的滑移轨道4上设置支撑桥箱梁重量及调节桥箱梁安装桥型的滑靴6和自锁同步顶推装置5，

C）将桥箱梁7分步段、周期性吊装于顶推滑移桥箱梁焊接组装平台3的滑靴4上，并在第一段桥箱梁7的前端设有桥箱梁过渡段8及导梁9，

D）启动自锁同步顶推装置5的液压顶推油缸5-3，自锁型顶推夹轨器5-1自动夹紧滑移轨道4，液压顶推油缸5-3推动滑靴6在滑移轨道4上向前移动至设定好的行程位置，桥箱梁7随滑靴6前移一段距离； 

E）然后液压顶推油缸5-3活塞缩缸回程，拉动自锁型顶推夹轨器5-1前移一个行程，自锁型顶推夹轨器5-1中侧向楔块在弹簧的推动下始终与轨道紧贴，防止下次顶推夹紧时向后窜动，在顶推过程中,顶推自动控制系统通过测距传感器5-4和压力传感器的反馈信号，对多点多台自锁同步顶推装置5的顶推力及移动距离进行实时动态监控和调整，保证变截面桥箱梁自锁同步顶推逐段向前推进，

F）每次顶推到位后拆除即将脱离滑移轨道4的滑靴6，每次顶推歩距满足下列条件：

Mk/Mz>1.5

 其中Mk ---滑移平台上剩余桥箱梁的抗倾覆力矩

  Mz ---悬臂段桥箱梁的倾覆力矩，

顶推歩距取决于每一次的抗倾覆系数，

在顶推过程中，由于在桥箱梁桥段前部的导梁一般为两个重量相对较轻的钢导梁，其导梁重量仅为桥体的0.7倍，在达到最大倾覆力矩前导梁9先到达对面桥墩，从而有效地解决跨铁路钢桥悬臂顶推的抗倾覆问题，现整个桥箱梁7的顶推平移就位到达目的位置，循环反复吊装、焊接、顶推，完成整个变截面悬臂钢桥箱的架设。

图中1铁路另一侧桥墩，10为铁路线，12为桥箱梁间的焊缝。