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桥梁顶推法施工研究现状及发展趋势!

顶推法施工发展概况

顶推法施工的构思来自于早期钢桥结构的纵向拖拉法,现代顶推法施工中的千斤顶取代了传统的卷扬机滑车组,用板式滑动装置取代滚筒,无论是从顶推精度上还是顶推能力上都得到了很大的提高,从而将这一方法科学地应用于现代桥梁施工。拖拉法顶推施工的前期准备工作是在梁体纵轴方向的一端预先开辟顶推平台,将预制成型的梁体按设计标高连成整体,然后借助滑动装置并通过水平方向的液压千斤顶施力将梁体推向另一端,按此方法分段预制,连续顶推,待整个梁体顶推就位落梁后,即完成施工。严格来讲,拖拉法并不属于顶推法,但是为了描述方便,一般将拖拉法和近几年发展起来的步履式施工法统称为顶推施工法。

国外发展概况

顶推施工法于1959年在一座PC连续梁结构(Ager桥)上成功应用,该方法的首创者为前联邦德国的莱昂哈特博士和鲍尔教授,从此该方法在世界建桥史上得到了迅速发展。1963年,顶推法再次成功地在委内瑞拉的卡罗尼河桥得到应用,该桥的中孔跨径为96m,并首次使用了钢导梁和临时墩,此桥被认为是第1座真正意义上采用顶推法施工的桥梁。此后,欧洲许多国家和日本等相继采用顶推法建造了多座桥梁,其中最大跨径桥梁是主跨168m的前联邦德国的Worth桥;南非象河铁路桥(全长1 035m)、德国的Aichtai桥(1 161m)和瑞士捷拉东斯桥(1 370m)均是顶推长度超过1 000m 的大型桥梁。可见,顶推法早期在混凝土梁桥上应用的较多,但在钢结构桥梁上应用较少。随着顶推施工技术和箱型薄壁结构有限元仿真技术的发展,顶推法也越来越多地应用在大跨度钢箱梁桥中。2003年底建成通车的墨西哥恰帕斯(Chiapas)桥是世界上采用顶推法架设的长大桥梁之一,该桥的架设创造了该类桥梁的新纪录。2004年竣工通车的法国米约大桥,采用多点柔性正交顶推法施工,且为双向顶推,跨中合龙,顶推跨度达到171m,最大跨径为342m,代表了世界顶推技术的先进水平。

顶推施工导梁参数确定方法

顶推法施工桥梁从1967年西德维纳河桥(最大顶推跨径31.5m)到2005年的米约大桥(最大顶推跨径171m)实现了质的飞跃,随着顶推跨径的增加,前端支点处的梁体由于所受负弯矩(PC连续梁)和反力过大(钢箱梁),并且梁体在顶推过程中结构体系不断变换,各截面均要承受正负弯矩的交替,针对此种情况,临时导梁的运用有效缓解了主梁的受力状况并逐渐成为桥梁顶推施工的技术标准,顶推法施工钢导梁的首次运用是1963年莱昂哈特博士为了减少混凝土主梁的最大悬臂长度而在卡罗尼桥中设计的,并且取得了很好的效果。导梁的长度、刚度和延米质量等参数都对主梁的受力有着很大的影响。导梁配置不合理将使主梁在顶推过程中受力过大,严重时产生横向裂缝,因此,导梁各参数的合理选择能够有效减小主梁的施工内力,并且可以达到节约材料和降低施工成本的效果的挠度,进而反推导梁和主梁的刚度比,王卫锋等则在此基础上,通过位移法建立墩梁接触点的平衡方程,总结出梁体顶推过程中各部位的内力变化规律,提出计算导梁参数的优化方法,并得出了最佳匹配解,其同时分析得出:导梁参数的选取受主梁正弯矩的影响较小,其主要由首个主梁支点处的最

大负弯矩决定。

田启军等对桁架导梁和工字形变截面实腹钢板导梁进行了对比分析,由于桁架梁节点受力性能薄弱,工字形梁各方面更占优,已在岳阳洞庭湖大桥和湘阴湘江大桥中使用,并且在设计过程中优化了导梁和主梁之间的锚固措施,有效地解决了锚固区局部开裂问题。田仲初等对导梁的合理配置问题进行了探讨,并给出了导梁与主梁刚度、长度及质量的关系。顶推法施工常见于多跨、等截面连续梁中,并且在计算分析时可把主梁和导梁视为连续梁结构,为了简化计算,董创文等基于一次落梁思想和力法建立了等截面等跨的连续梁三弯矩方程,得到了顶推梁体中间支点弯矩和支点反力的解析解,并根据主梁截面受力的变化规律,推导出了导梁合理参数的计算方法。


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