一种无推力拱桥钢箱梁的步履式顶推施工控制方法

摘要

本发明公开了一种无推力拱桥钢箱梁的步履式顶推施工控制方法，控制桥面系局部应力及保证拼装的线形。桥面系顶推前，结合已架设完成的桥面系线形，模拟在顶推行进过程中各个支点处标高调整情况，确保其处于理论成桥线形。桥面系顶推结束后，根据线形定位方式，测量前一区段钢箱梁尾端的切线并以此为定位基准，调整吊装过程中吊装机械站位，达到要求后进行焊接固定，后续吊装机械进行其它作业。该方法确保了顶推过程中桥面系内力及线形与设计一致，操作简便实用，在非对称无推力拱桥顶推施工中具有推广价值。

说明书

技术领域

本发明涉及无推力拱桥施工领域，具体是一种无推力拱桥钢箱梁的步履式顶推施工控制方法。

背景技术

随着设计施工水平和施工设备的快速发展，具有一定弧线的桥梁线形或是空间曲线桥梁也完全可以实现顶推施工。因此，可采用步履式顶推施工方法针对自身受力形式无推力且带有一定弧度的拱桥钢箱梁进行顶推施工。

现有的顶推施工方法，都是平移式顶推，无法根据拱桥的线性进行拱桥钢箱梁的顶推施工，无推力拱桥钢箱梁的顶推施工中，为保证支点反力处于计算设计值内，其相对线形动态变化需要随时调整，保证钢箱梁架设的曲度和精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无推力拱桥钢箱梁的步履式顶推施工控制方法，确保钢箱梁的所有区段架设到位，且线性准确，精度高。

本发明的技术方案为：

一种无推力拱桥钢箱梁的步履式顶推施工控制方法，具体包括有以下步骤：

(1)、顶推施工前，依据设计图纸，模拟桥的设计线形，根据桥的设计线形将钢箱梁分成主跨区段和边跨区段，每个区段钢箱梁都根据其顶推的总长度分为多个顶推部分，通过工程模拟软件依次模拟每个区段钢箱梁分部分进行顶推操作的工况，计算出三维千斤顶在顶推过程中抬升桥面系的理论反力值；

(2)、桥面系顶推前，完成顶推支架的安装，并在顶推支架上布置三维千斤顶及临时保护墩，并进行钢箱梁主跨区段的吊装及焊接，顶推前，钢箱梁主跨区段置于临时保护墩之上，并高于三维千斤顶；

(3)、顶推前，根据已架设完成的钢箱梁主跨区段桥面系线形并结合成桥线形，以钢箱梁主跨区段桥面系中各个部分为依据，进行顶推过程中的放样，得出顶推行进过程中钢箱梁主跨区段桥面系标高的调整数值；

(4)、设定钢箱梁主跨区段桥面系中各个部分的理论反力范围值，钢箱梁主跨区段桥面系顶推过程中，当任一部分位于三维千斤顶支点上的实际反力值超出理论反力范围值时，及时调整钢箱梁主跨区段桥面系这一部分支点的标高，然后以放样的标高数值进一步进行调整；其中，理论反力范围值即理论反力值加上设定的正负误差值得到的范围值；

(5)、钢箱梁主跨区段桥面系顶推结束后，测量钢箱梁主跨区段后端部上多个测量点的坐标，计算出每个测量点其切向角度的角度值，最后通过多个测量点的切向角度拟合得出钢箱梁主跨区段尾端的切向角度，然后以钢箱梁主跨区段尾端的切向角度作为定位基准；

(6)、钢箱梁主跨区段桥面系顶推结束后，吊装机械进场，调整机械站位，吊装钢箱梁的边跨区段至顶推支架上，且均依据步骤(3)-(5)进行顶推操作，直至后一区段的钢箱梁均以前一区段钢箱梁尾端的切向角度为定位基准进行顶推到位，后一区段的钢箱梁顶推完成后，后一区段钢箱梁的前端均与前一区段钢箱梁的尾端进行焊接固定即可。

所述的步骤(1)中，使用AutoCAD软件模拟桥的设计线形，通过有限元分析软件依次模拟每个区段钢箱梁分部分进行顶推操作的工况。

所述的每个区段钢箱梁架设顶推完成后均置于临时保护墩之上，随着整个钢箱梁桥面系拼装长度的增长，顶推支架及其临时保护墩、三维千斤顶的数量也同步增加；已架设顶推完成的每个区段钢箱梁的桥面系线形与同区段成桥理论线形相比，两者纵、横坡及里程一致，但实际架设顶推完成后的每个区段钢箱梁桥面系标高比理论同区段成桥标高略高，但每个区段钢箱梁位于各个顶推支架临时保护墩支点处的高度高出理论标高的数值一致，即每个区段钢箱梁桥面系的实际线性和理论线性处于空间平行状态。

所述的钢箱梁主跨区段桥面系前端的主纵梁作为部分顶推导梁，即钢箱梁主跨区段的顶推导梁包括有顺次连接的导梁、变截面箱型过渡梁和钢箱梁主跨区段前端部的纵梁。

所述的顶推支架上三维千斤顶的位移传感器均与PLC控制器连接，PLC控制器实时显示各三维千斤顶上支点的三维坐标，根据放样的标高数值随时调整顶推过程中桥面系的里程及各个三维千斤顶支点的起升高度。

所述的步骤(5)中，后一区段的钢箱梁均以前一区段钢箱梁尾端的切向角度为定位基准进行顶推到位，即后一区段钢箱梁的前端部设置有多个测量点，计算出每个测量点其切向角度的角度值，最后通过多个测量点的切向角度拟合得出后一区段钢箱梁首端的切向角度，当后一区段钢箱梁首端的切向角度与前一区段钢箱梁尾端的切向角度一致，且标高满足设计要求后，即顶推到位。

所述的步骤(5)中，计算出每个测量点其切向角度的角度值后，根据每个测量点其切向角度的角度值复核已顶推结束桥面系的里程和标高测量值，并使用三维千斤顶再次调整支点标高，当复核调整后，以调整后的每个测量点其切向角度拟合得出钢箱梁主跨区段尾端的切向角度。

本发明的优点：

(1)、本发明在顶推施工前，通过工程模拟软件模拟得到三维千斤顶在顶推过程中抬升桥面系的理论反力值，然后在顶推施工时，将三维千斤顶支点上的实际反力值与理论反力范围值比较，及时调整支点的标高，使得钢箱梁在顶推过程中分区段分部分顶推的位移准确性；

(2)、本发明将钢箱梁主跨区段桥面系前端的主纵梁作为部分顶推导梁，从而减小了导梁部分的长度；

(3)、本发明顶推支架上三维千斤顶的位移传感器均与PLC控制器连接，可采用放样的标高数值进行进一步调整，进一步提高顶推过程中钢箱梁顶推的精度；

(4)、本发明采用多个测量点的切向角度拟合实际钢箱梁顶端到位后的曲度，然后根据曲度得出钢箱梁尾端的切向角度，并以此作为后一节区段钢箱梁顶推到位的定位基准，保证多个区段钢箱梁拼接的完整性，同时保证无推力拱桥钢箱梁线性的准确度。

附图说明

图1是本发明顶推施工的结构示意图。

图2是本发明顶推导梁的俯视图。

图3是本发明前一区段钢箱梁的测量点布设图。

图4是本发明后一区段钢箱梁的测量点布设图。

附图标记，1-顶推支架，2-三维千斤顶，3-临时保护墩，4-钢箱梁主跨区段，5-导梁，6-变截面箱型过渡梁，7-钢箱梁主跨区段前端部的纵梁，8-第一测量点，9-第二测量点，10-第三测量点10，11-第四测量点，12-第五测量点，13-第六测量点，14-第七测量点10，15-第八测量点，16-后一区段钢箱梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种无推力拱桥钢箱梁的步履式顶推施工控制方法，具体包括有以下步骤：

(1)、顶推施工前，依据设计图纸，使用AutoCAD软件模拟桥的设计线形，根据桥的设计线形将钢箱梁分成多个区段，每个区段钢箱梁都根据其顶推的总长度分为多个顶推部分，通过有限元分析软件依次模拟每个区段钢箱梁分部分进行顶推操作的工况，计算出三维千斤顶在顶推过程中抬升桥面系的理论反力值；

(2)、见图1，桥面系顶推前，完成顶推支架1的安装，并在顶推支架1上布置三维千斤顶2及临时保护墩3，并进行钢箱梁主跨区段4的吊装及焊接，顶推前，钢箱梁主跨区段4置于临时保护墩3之上，并高于三维千斤顶5-10cm；

(3)、顶推前，根据已架设完成的第一区段钢箱,桥面系线形并结合成桥线形，以钢箱梁主跨区段桥面系中各个部分为依据，进行顶推过程中的放样，得出顶推行进过程中钢箱梁主跨区段桥面系标高的调整数值；

(4)、设定钢箱梁主跨区段桥面系中各个部分的理论反力范围值，钢箱梁主跨区段桥面系顶推过程中，当任一部分位于三维千斤顶支点2上的实际反力值超出理论反力范围值时，及时调整钢箱梁主跨区段桥面系这一部分支点的标高；顶推支架上三维千斤顶2的位移传感器均与PLC控制器连接，PLC控制器实时显示各三维千斤顶2上支点的三维坐标，然后根据放样的标高数值随时调整顶推过程中桥面系的里程及各个三维千斤顶2支点的起升高度；其中，理论反力范围值即理论反力值加上设定的正负误差值得到的范围值；见图2，钢箱梁主跨区段桥面系前端的主纵梁作为部分顶推导梁，即钢箱梁主跨区段的顶推导梁包括有顺次连接的导梁5、变截面箱型过渡梁6和钢箱梁主跨区段前端部的纵梁7，减小导梁5部分的长度。

(5)、见图3，钢箱梁主跨区段4桥面系顶推结束后，测量钢箱梁主跨区段4后端部上四个测量点(第一测量点8、第二测量点9、第三测量点10和第四测量点11)的坐标，计算出每个测量点其切向角度的角度值，根据每个测量点其切向角度的角度值复核已顶推结束桥面系的里程和标高测量值，并使用三维千斤顶再次调整支点标高，当复核调整后，以调整后的每个测量点其切向角度拟合得出钢箱梁主跨区段尾端的切向角度，然后以钢箱梁主跨区段尾端的切向角度作为定位基准；

(6)、见图4，钢箱梁主跨区段桥面系顶推结束后，吊装机械进场，调整机械站位，吊装钢箱梁的边跨区段至顶推支架1上，且均依据步骤(3)-(5)进行顶推操作，后一区段的钢箱梁16均以前一区段钢箱梁尾端的切向角度为定位基准进行顶推到位，即后一区段钢箱梁16的前端部设置有四个测量点(第五测量点12、第六测量点13、第七测量点14和第八测量点15)，计算出每个测量点其切向角度的角度值，最后通过四个测量点的切向角度拟合得出后一区段钢箱梁16首端的切向角度，当后一区段钢箱梁16首端的切向角度与前一区段钢箱梁尾端的切向角度一致，且标高满足设计要求后，即顶推到位；后一区段的钢箱梁16顶推完成后，后一区段钢箱梁16的前端均与前一区段钢箱梁的尾端进行焊接固定即可。

其中，每个区段钢箱梁架设顶推完成后均置于临时保护墩3之上，随着整个钢箱梁桥面系拼装长度的增长，顶推支架1及其临时保护墩3、三维千斤顶2的数量也同步增加；已架设顶推完成的每个区段钢箱梁的桥面系线形与同区段成桥理论线形相比，两者纵、横坡及里程一致，但实际架设顶推完成后的每个区段钢箱梁桥面系标高比理论同区段成桥标高略高，但每个区段钢箱梁位于各个顶推支架临时保护墩3支点处的高度高出理论标高的数值一致，即每个区段钢箱梁桥面系的实际线性和理论线性处于空间平行状态。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。