本实用新型属于桥梁工程施工技术领域，特别涉及一种桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统。
背景技术：
某大桥出境匝道采用钢筋混凝土连续梁、预应力混凝土连续梁、连续组合梁、简支组合梁、连续钢箱梁和连续组合梁等共五种结构形式；工程范围全长663.5米，桥梁上部结构标准宽度为13.75米，小半径加宽处宽度为16.7米。其中，连续钢箱梁采取顶推法施工，该连续钢箱梁采用跨径组合27m 41.5m 38.5m 30m的连续钢箱梁，平曲线半径60m，桥梁宽16.7m，梁高2.2m，梁底横坡2%。由于工期紧迫，无法中断交通，且场地条件受限，大型机械无法进入施工，而无法采用传统的吊装施工。传统的顶推是直线顶推加横向纠偏实现桥梁前移，这种方法无法满足小曲率桥梁按规划路径前移。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，要解决传统的施工方法无法满足小曲率桥梁按规划路径前移的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
一种桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，钢箱梁由一组钢箱梁段拼接而成；包括用于顶推的临时结构和导梁；所述临时结构包括有第一临时墩、第二临时墩和拼装平台；所述第一临时墩有一组，沿钢箱梁的长轴方向间隔布置；每个第一临时墩沿着钢箱梁的径向支设在相邻的桥墩之间、且与桥墩之间留有间距；在第一临时墩的顶部两侧分别设置有第一临时支垫墩；所述第一临时支垫墩的顶部设置有限制钢箱梁左右移动的限制挡块；所述第一临时墩的顶部两侧还设置有用以顶推钢箱梁的第一步履式顶推设备；所述第一步履式顶推设备布置在前后相邻的第一临时支垫墩之间；所述拼装平台设置有一组，且每个拼装平台设置在靠近桥墩的位置处；所述拼装平台包括有平台架和平台板；
所述导梁呈弧形，并且导梁的中心曲率半径与钢箱梁的中心曲率半径相适应；所述导梁包括有导梁单元和连接梁；所述导梁单元单元有两根，沿着横桥向平行间隔设置；每根导梁单元均为变截面工字梁，且两根导梁单元的腹板分别支设在两侧的第一临时支垫墩上；所述连接梁有一组，沿纵桥向间隔连接在两根导梁单元之间；所述导梁单元的上翼缘板的末端超出导梁单元的腹板，且超出部位高于钢箱梁的顶面，用于与钢箱梁的顶面搭接连接；所述导梁单元的下翼缘板的末端超出导梁单元的腹板，超出部位与钢箱梁的底面平齐，用于与钢箱梁的底面对接焊接。
优选的，所述导梁与钢箱梁段焊接连接。
优选的，所述第一临时墩包括有第一立柱、第一横梁和第一纵梁；所述第一立柱有四根，呈矩形布置；纵向相邻的第一立柱之间的间距为3m~4m；横向相邻的第一立柱之间的间距为10m~12m；所述第一纵梁连接在纵向相邻的第一立柱的顶部之间；所述第一横梁连接在两侧的第一纵梁的顶部之间。
优选的，在钢箱梁的延伸方向上设有匝道；所述匝道的两侧、垂直于钢箱梁的径向支设有第二临时墩；所述第二临时墩包括有第二立柱、第二横梁和第二纵梁；所述第二立柱有四根，呈矩形布置；纵向相邻的第二立柱之间的间距为3m~4m；横向相邻的第二立柱之间的间距为2.5m~3.5m；所述第二横梁连接在横向相邻的第二立柱的顶部之间；所述第二纵梁连接在两侧的第二横梁的顶部之间；在第二纵梁的顶部、位于第二纵梁的前后两端分别设置有第二临时支垫墩；在两个第二临时支垫墩之间设置有用以顶推钢箱梁的第二步履式顶推设备。
优选的，两根导梁单元之间设置有一组连接桁架；每根连接桁架位于相邻的连接梁之间；在连接桁架与连接梁之间设置有剪刀撑；两根导梁单元的末端、位于上翼缘板与下翼缘板之间沿竖向间隔设置有中间连接板。
优选的，所述第一临时支垫墩包括有第一短柱、第一顶板和第一底板；所述第一顶板连接在第一短柱的顶部，第一底板连接在第一短柱的底部；在第一顶板、第一短柱和第一底板之间还设置有第一竖向加强板；所述第二临时支垫墩包括有第二短柱、第二顶板和第二底板；所述第二顶板连接在第二短柱的顶部，第二底板连接在第二短柱的底部；在第二顶板、第二短柱和第二底板之间还设置有第二竖向加强板。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。
1、本实用新型针对小曲率半径顶推，提出了“差速顶推”施工工艺，保证了钢箱梁内外侧运动角速度相同，线速度不同，通过控制内外侧线速度比例，使钢箱梁按照设计线路移动，完美解决了桥梁钢箱梁施工时跨越桥梁、道路的难题。
2、本实用新型的导梁又称鼻梁，顶推施工中，导梁是装于钢箱梁前部的临时辅助结构，保证梁在移动时的纵向抗倾覆稳定性以及减少梁的悬伸长度降低安装应力。导梁长度对顶推的跨度起到了重要的影响。导梁的各个参数对于主梁在顶推施工过程中的受力有很大的影响，适当地选择导梁的各项参数值能够减少主梁在施工过程中的内力，从而节约材料和降低施工成本。
3、本实用新型通过进行有限元分析计算对各个工况进行计算，对施工过程中的风荷载、静力状态、最大悬臂状态受力进行综合考虑；根据结果对钢箱梁和导梁进行加强；施工过程中运用“差速顶推”的施工工艺，对顶推过程进行严格控制，使施工误差在允许范围，自动化、智能化的监控对危险进行及时预警保证了莲花大桥钢箱梁顶推过程的质量与安全。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1是本实用新型中临时结构的立体结构示意图。
图2是本实用新型中临时结构的立面结构示意图。
图3是本实用新型中临时结构的平面结构示意图。
图4是本实用新型中第一临时支垫墩支设在钢箱梁底部的结构示意图。
图5是本实用新型中第二临时支垫墩的结构示意图。
图6是本实用新型中第一临时支垫墩的结构示意图。
图7是本实用新型中拼装平台支设在钢箱梁底部的结构示意图。
图8是本实用新型中拼装平台的布置图。
图9是本实用新型中导梁的立体结构示意图。
图10是本实用新型中导梁的平面结构示意图。
图11是本实用新型中第一步履式顶推设备设置在第一临时墩顶部的结构示意图。
附图标记：1－钢箱梁、2－第一临时墩、2.1－第一立柱、2.2－第一横梁、2.3－第一纵梁、3－第二临时墩、3.1－第二立柱、3.2－第二横梁、3.3－第二纵梁、4－拼装平台、4.1－平台架、4.2－平台板、5－桥墩、6－第一临时支垫墩、6.1－第一短柱、6.2－第一顶板、6.3－第一底板、6.4－第一竖向加强板、7－限制挡块、8－第一步履式顶推设备、9－导梁、9.1－导梁单元、9.2－连接梁、9.3－连接桁架、9.4－剪刀撑、9.5－中间连接板、10－匝道、11－第二临时支垫墩、11.1－第二短柱、11.2－第二顶板、11.3－第二底板、11.4－第二竖向加强板、12－第二步履式顶推设备、13－管桩基础、14－桩帽。
具体实施方式
这种桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，钢箱梁1由一组钢箱梁段拼接而成；包括用于顶推的临时结构和导梁9；所述临时结构包括有第一临时墩2、第二临时墩3和拼装平台4；所述第一临时墩2有一组，沿钢箱梁1的长轴方向间隔布置；每个第一临时墩2沿着钢箱梁1的径向支设在相邻的桥墩5之间、且与桥墩5之间留有间距；在第一临时墩2的顶部两侧分别设置有第一临时支垫墩6；所述第一临时支垫墩6的顶部设置有限制钢箱梁1左右移动的限制挡块7；所述第一临时墩2的顶部两侧还设置有用以顶推钢箱梁1的第一步履式顶推设备8；所述第一步履式顶推设备8布置在前后相邻的第一临时支垫墩6之间；所述拼装平台4设置有一组，且每个拼装平台4设置在靠近桥墩5的位置处；所述拼装平台4包括有平台架4.1和平台板4.2；
所述导梁9呈弧形，并且导梁9的中心曲率半径与钢箱梁1的中心曲率半径相适应；所述导梁9包括有导梁单元9.1和连接梁9.2；所述导梁单元9.1单元有两根，沿着横桥向平行间隔设置；每根导梁单元9.1均为变截面工字梁，且两根导梁单元9.1的腹板分别支设在两侧的第一临时支垫墩6上；所述连接梁9.2有一组，沿纵桥向间隔连接在两根导梁单元9.1之间；所述导梁单元9.1的上翼缘板的末端超出导梁单元9.1的腹板，且超出部位高于钢箱梁1的顶面，用于与钢箱梁1的顶面搭接连接；所述导梁单元9.1的下翼缘板的末端超出导梁单元9.1的腹板，超出部位与钢箱梁1的底面平齐，用于与钢箱梁1的底面对接焊接。
本实施例中，所述导梁9与钢箱梁段焊接连接。
本实施例中，所述第一临时墩2包括有第一立柱2.1、第一横梁2.2和第一纵梁2.3；所述第一立柱2.1有四根，呈矩形布置；纵向相邻的第一立柱2.1之间的间距为3m~4m；横向相邻的第一立柱2.1之间的间距为10m~12m；所述第一纵梁2.3连接在纵向相邻的第一立柱2.1的顶部之间；所述第一横梁2.2连接在两侧的第一纵梁2.3的顶部之间。
本实施例中，在钢箱梁1的延伸方向上设有匝道10；所述匝道10的两侧、垂直于钢箱梁1的径向支设有第二临时墩3；所述第二临时墩3包括有第二立柱3.1、第二横梁3.2和第二纵梁3.3；所述第二立柱3.1有四根，呈矩形布置；纵向相邻的第二立柱3.1之间的间距为3m~4m；横向相邻的第二立柱3.1之间的间距为2.5m~3.5m；所述第二横梁3.2连接在横向相邻的第二立柱3.1的顶部之间；所述第二纵梁3.3连接在两侧的第二横梁3.2的顶部之间；在第二纵梁3.3的顶部、位于第二纵梁3.3的前后两端分别设置有第二临时支垫墩11；在两个第二临时支垫墩11之间设置有用以顶推钢箱梁1的第二步履式顶推设备12。
本实施例中，所述第一临时支垫墩6的顶面标高和第二临时支垫墩11的顶面标高均低于成桥线型60mm。
本实施例中，所述第一临时支垫墩6包括有第一短柱6.1、第一顶板6.2和第一底板6.3；所述第一顶板6.2连接在第一短柱6.1的顶部，第一底板6.3连接在第一短柱6.1的底部；在第一顶板6.2、第一短柱6.1和第一底板6.3之间还设置有第一竖向加强板6.4；所述第二临时支垫墩11包括有第二短柱11.1、第二顶板11.2和第二底板11.3；所述第二顶板11.2连接在第二短柱11.1的顶部，第二底板11.3连接在第二短柱11.1的底部；在第二顶板11.2、第二短柱11.1和第二底板11.3之间还设置有第二竖向加强板11.4。
本实施例中，两根导梁单元9.1之间设置有一组连接桁架9.3；每根连接桁架9.3位于相邻的连接梁9.2之间；在连接桁架9.3与连接梁9.2之间设置有剪刀撑9.4；两根导梁单元9.1的末端、位于上翼缘板与下翼缘板之间沿竖向间隔设置有中间连接板9.5，中间连接板9.5与钢箱梁1焊接连接；导梁单元9.1的下翼板与钢箱梁1的下底板水平相连，导梁单元9.1的上翼板高于钢箱梁1的上面板、并带导梁单元9.1的腹板一同向纵桥向延伸一定长度焊接；内侧的导梁单元9.1的中线弧长小于外侧的导梁单元9.1的中线弧长；钢箱梁1的上下表面分别设有4%、2%的横坡，故导梁单元9.1的下翼缘板设计为与钢箱梁1下表面相应2%的横坡，以方便导梁单元9.1与钢箱梁1的焊接和顶推设备的安放于支顶。
本实施例中，所述导梁单元9.1由导梁单元段拼接而成，导梁单元段的最大重量为5.8t，长度为9.74m。
本实施例中，所述导梁9的长度根据钢箱梁1的最大悬臂长度而确定，作用时避免钢箱梁1的顶推过程悬臂过大情况，第一临时墩2和在顶推过程中承受全桥荷载，第一临时墩2和第二临时墩3的基础均为管桩基础13；所述管桩基础13采用phc-ab600预应力混凝土管桩，采用液压锤击进行沉桩，保证预应力混凝土管桩的位置和垂直度，桩底进入完整稳定的持力层深度不小于43m；预应力混凝土管桩的纵桥向和横桥向均采用c20a槽钢连成整体，以保证预应力混凝土管桩的稳定性；在预应力混凝土管桩的顶面采用δ20mm的钢板做桩帽14；当步履式顶推设备顶升运行时，第一临时墩2和第二临时墩3承受全桥荷载；拼装平台4的承载能力弱于第一临时墩2和第二临时墩3的承载能力；拼装平台4的基础为普通的混凝土承台，顶推全过程是钢箱梁1的拼装与顶推不断循环的过程，拼装平台4就是用作钢箱梁段的吊装焊接的一个平台。
本实施例中，所述拼装平台4的纵向长度为约28m~32m，横向宽度约34m~38m，考虑到拼接缝在拼装平台4的前方、且靠近拼装平台4，拼装平台4上最多满足两个钢箱梁段拼装顶推，和一个钢箱梁段的临时搁置；拼装平台4的顶面无坡度为平直，局部根据垫板调整适应钢箱梁1的坡度变化；拼装平台4的底部设置有钢筋混凝土承台基础；钢管桩基础的垂直荷载按钢箱梁1顶推时最大支反力、结构自重及受力不均匀性情况设计；
本实施例中，平台架4.1采用φ609×16mm钢管立柱，钢管立柱之间的联系和柱顶分配梁构成；立柱沿顺桥向最大间距为7m；横桥向为2排，间距为11.4m。拼装平台桩位的布置，考虑平曲线影响沿圆曲线布置，拼装平台4的基础为钢筋混凝土承台基础。
本实施例中，在钢箱梁1顶推时，第一步履式顶推设备8和第二步履式顶推设备12承受顶推时全部重量，在第一步履式顶推设备8和第二步履式顶推设备12回落时，由第一临时支垫墩6和第二临时支垫墩11承受顶推的全部重量，安装时需确认高度，“宁低勿高”的原则非常重要。
这种桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，用于顶推的临时结构的施工。
步骤二，钢箱梁1的导梁9的制作。
步骤三，在拼装平台4的顶部拼装钢箱梁段。
步骤四，将导梁9与钢箱梁段焊接连接，并且使导梁9的腹板支撑在对应一侧的第一临时支垫墩6上。
步骤五，钢箱梁段的顶推施工；钢箱梁段沿设计平曲线方向整体向前顶推，外侧的第一步履式顶推设备8的顶推速度与内侧的第一步履式顶推设备8的顶推速度比为线速度之比，线速度v=2πr/t；可知线速度之比等于半径之比，顶推设备所在内外半径之比就是线速度的比。
步骤六，重复步骤三和步骤四的过程，直至所有钢箱梁段顶推到位。
步骤七，拆除导梁9，整体落梁。
步骤八，拆除临时结构、第一步履式顶推设备8，至此施工结束。
本实施例中，步骤四中，在钢箱梁段的顶推施工过程中对钢箱梁段的位置进行实时监控；实时监控的内容为：钢箱梁1的整体姿态监测和施工位移监测。
钢箱梁1的整体姿态监测主要是对每次顶推完一个行程后，钢箱梁1的前后左右的标高进行监测，然后根据测量数据对各个第一临时支垫墩6和第二临时支垫墩11的垫高进行调整，从而保证设备及第一临时墩2和第二临时墩3受力均匀；在每个第一临时墩2和第二临时墩3位置的钢箱梁1的底面设四个坐标观测点，每次顶推完一个行程后监控方将进行测量并收集数据，并通过计算确定钢箱梁1不需要调整垫板的最大允许高度差，如果发现钢箱梁1前后左右高差超出允许范围就要立即停止施工，进行垫板调整。
施工位移监测即对每次施工过程中钢箱梁1的顶升位移、顶推位移及纠偏位移，钢箱梁1及导梁9的中线位置的偏移等进行监测；中顶升、顶推、纠偏位移是通过设备上三个方向的位移传感器直接测量得到的，它们不仅直接反应了钢箱梁1的位移，同时也反应了各个顶推点动作的同步误差，施工过程中测量值由传感器测量之后实时显示到主控制台人机交互界面，操作人员根据反馈的数据判断各个点的同步情况。
本实施例中，在顶推过程中保证导梁单元9.1的腹板始终在对应一侧的第一步履式顶推设备8的纵向中心线±50mm范围内，每顶推三个行程修正一次钢箱梁段的横向位置。
1.一种桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，钢箱梁（1）由一组钢箱梁段拼接而成；其特征在于：包括用于顶推的临时结构和导梁（9）；所述临时结构包括有第一临时墩（2）、第二临时墩（3）和拼装平台（4）；所述第一临时墩（2）有一组，沿钢箱梁（1）的长轴方向间隔布置；每个第一临时墩（2）沿着钢箱梁（1）的径向支设在相邻的桥墩（5）之间、且与桥墩（5）之间留有间距；在第一临时墩（2）的顶部两侧分别设置有第一临时支垫墩（6）；所述第一临时支垫墩（6）的顶部设置有限制钢箱梁（1）左右移动的限制挡块（7）；所述第一临时墩（2）的顶部两侧还设置有用以顶推钢箱梁（1）的第一步履式顶推设备（8）；所述第一步履式顶推设备（8）布置在前后相邻的第一临时支垫墩（6）之间；所述拼装平台（4）设置有一组，且每个拼装平台（4）设置在靠近桥墩（5）的位置处；所述拼装平台（4）包括有平台架（4.1）和平台板（4.2）；
所述导梁（9）呈弧形，并且导梁（9）的中心曲率半径与钢箱梁（1）的中心曲率半径相适应；所述导梁（9）包括有导梁单元（9.1）和连接梁（9.2）；所述导梁单元（9.1）单元有两根，沿着横桥向平行间隔设置；每根导梁单元（9.1）均为变截面工字梁，且两根导梁单元（9.1）的腹板分别支设在两侧的第一临时支垫墩（6）上；所述连接梁（9.2）有一组，沿纵桥向间隔连接在两根导梁单元（9.1）之间；所述导梁单元（9.1）的上翼缘板的末端超出导梁单元（9.1）的腹板，且超出部位高于钢箱梁（1）的顶面，用于与钢箱梁（1）的顶面搭接连接；所述导梁单元（9.1）的下翼缘板的末端超出导梁单元（9.1）的腹板，超出部位与钢箱梁（1）的底面平齐，用于与钢箱梁（1）的底面对接焊接。
2.根据权利要求1所述的桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，其特征在于：所述导梁（9）与钢箱梁段焊接连接。
3.根据权利要求1所述的桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，其特征在于：所述第一临时墩（2）包括有第一立柱（2.1）、第一横梁（2.2）和第一纵梁（2.3）；所述第一立柱（2.1）有四根，呈矩形布置；纵向相邻的第一立柱（2.1）之间的间距为3m~4m；横向相邻的第一立柱（2.1）之间的间距为10m~12m；所述第一纵梁（2.3）连接在纵向相邻的第一立柱（2.1）的顶部之间；所述第一横梁（2.2）连接在两侧的第一纵梁（2.3）的顶部之间。
4.根据权利要求1所述的桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，其特征在于：在钢箱梁（1）的延伸方向上设有匝道（10）；所述匝道（10）的两侧、垂直于钢箱梁（1）的径向支设有第二临时墩（3）；所述第二临时墩（3）包括有第二立柱（3.1）、第二横梁（3.2）和第二纵梁（3.3）；所述第二立柱（3.1）有四根，呈矩形布置；纵向相邻的第二立柱（3.1）之间的间距为3m~4m；横向相邻的第二立柱（3.1）之间的间距为2.5m~3.5m；所述第二横梁（3.2）连接在横向相邻的第二立柱（3.1）的顶部之间；所述第二纵梁（3.3）连接在两侧的第二横梁（3.2）的顶部之间；在第二纵梁（3.3）的顶部、位于第二纵梁（3.3）的前后两端分别设置有第二临时支垫墩（11）；在两个第二临时支垫墩（11）之间设置有用以顶推钢箱梁（1）的第二步履式顶推设备（12）。
5.根据权利要求1所述的桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，其特征在于：两根导梁单元（9.1）之间设置有一组连接桁架（9.3）；每根连接桁架（9.3）位于相邻的连接梁（9.2）之间；在连接桁架（9.3）与连接梁（9.2）之间设置有剪刀撑（9.4）；两根导梁单元（9.1）的末端、位于上翼缘板与下翼缘板之间沿竖向间隔设置有中间连接板（9.5）。
6.根据权利要求4所述的桥梁钢箱梁小曲率半径的顶推系统，其特征在于：所述第一临时支垫墩（6）包括有第一短柱（6.1）、第一顶板（6.2）和第一底板（6.3）；所述第一顶板（6.2）连接在第一短柱（6.1）的顶部，第一底板（6.3）连接在第一短柱（6.1）的底部；在第一顶板（6.2）、第一短柱（6.1）和第一底板（6.3）之间还设置有第一竖向加强板（6.4）；所述第二临时支垫墩（11）包括有第二短柱（11.1）、第二顶板（11.2）和第二底板（11.3）；所述第二顶板（11.2）连接在第二短柱（11.1）的顶部，第二底板（11.3）连接在第二短柱（11.1）的底部；在第二顶板（11.2）、第二短柱（11.1）和第二底板（11.3）之间还设置有第二竖向加强板（11.4）。
技术总结