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橋梁頂推原理

設備利用“頂”“推”“降”“縮”4個步驟交替進行,先將鋼箱梁整體頂升托起,再有頂推平移油缸向前推送一個行程,之后將鋼箱梁整體下降置于臨時墊梁上,頂推平移油缸再縮缸到底,完成一個行程的頂推,繼續進行下一個循環,通過往復頂推步驟,最終將鋼箱梁頂推到預定的位置。

步驟一:頂升

開啟支撐頂升油缸, 使得支撐頂升油缸同步上升, 直到鋼箱梁脫離臨時墊梁。


步驟二:平推

開啟平推油缸, 使鋼箱梁與上部滑移結構整體前移, 直至平推油缸完成一個行程。


步驟三:下降

開啟頂升油缸, 使得鋼箱梁與上部滑移結構整體下降, 直到下部滑移結構完全脫離鋼箱梁。


步驟四:回縮

開啟平推油缸, 使上部滑移結構向后回位, 回到初始位置并開始下一個往復行程。


頂推施工流程圖:

步履式頂推系統設備的顯著特點
1.我們的頂推機構將頂推和側向調整設計為兩個獨立的滑移面,這一設計確保頂推設備在X,Y,Z方向均是獨立運行,頂升、頂推和糾偏工作均屬于獨立工作,不會互相產生干涉。因此,多臺協同工作下,可以實現橋梁的縱向調坡,左右調坡和水平旋轉。可充分滿足本項目中箱梁的三向六自由度主動受控調整、頂推過程中的鋼箱梁線性主動受控調整。
2.我們的頂推機構考慮到頂升過程的安全,整個構件采用穩定的箱式機構,同時將機構的滑移面布置于機構內4臺頂升油缸的上部。因此,頂推工作時,整個頂推機構可保持平穩,豎向頂升油缸不承受側向力(F推=F阻時,油缸不承受向力。)
3.通過PLC同步控制的使用,有效的解決了頂推過程中的支反力,可大大減少對永久墩的傷害風險以及降低對臨時墩的結構要求。
4.我們將頂推機構中的頂升油缸設計為倒置安裝。這樣設計的優點是:設備在高度標高上線性可以通過便利地填加墊片實現快速調整,可輕松適應橋梁縱向和橫向變曲線的工況。
5.設備控制系統采用變頻控制,設備運行平穩,閥件損傷低,精度高。

6.液壓系統采用70Mpa超高壓,液壓泵站采取全封閉式框架機構,整個系統通用性高,機構重量適度。

系統組成
整套頂推設備組成:
三維步履式頂推設備;
液壓系統;
電器控制系統;

自適應;

頂推滑移板
兩側為頂推油缸,中間為推拉油缸,這樣既滿足系統大噸位的頂推功能,又可以實現小噸位快速同拉,該方式避免了大噸位推拉的大尺寸鏈接需求,使系統橫向結構最緊湊。


1.頂推油缸  2.推拉油缸  3.側向機械導向和限位  4.吊裝孔  5.頂推滑移底座  6.糾偏油缸  7.頂推滑移底座  8.機械導向和限位  9.糾偏滑移底座  10.機械縮緊機構

頂推設備
頂推設備結構設計的出發點
采用鏡面不銹鋼和PTFE材料組成的滑動幅,其靜摩擦系數為0.06,動摩擦系數為0.03;
采用十字滑移技術,可以實現在順橋向和橫橋向設備頂推的直線性和獨立性,系統精度更高;
十字滑移技術,可以保證各組油缸運動時,不會對其余方向的油缸產生側向力;
更緊湊的機構設計;設備體積小,重量輕;
頂升頂推結構的模塊化設計,減少了現場管線連接的工作量,降低系統使用風險;

頂推的幾個關鍵技術:

一、制梁臺座和節段的制作。

制梁臺座為預制箱梁節段和頂推作業的過渡場地。臺座上一般設有可升降的活動底模架和不動的臺座滑道。與制梁臺座相配套的還有預應力鋼束穿束平臺、鋼筋綁扎平臺、測控平臺及必要的吊裝設備。這些設施使梁段制作具有明顯工廠化生產特點, 從而有效地保證了箱梁的施工質。梁體節段的預制周期制約全橋的施工工期。頂推節段長度一般為一, 又以一居多。每聯箱梁除首尾兩節外, 中間各節段長度均相等。頂推施工進人正常后, 節段作業循環周期一般在一巧。由于節段較長, 這個速度是不慢的。我國預制周期的記錄已經達到這要求模板設計時, 外模必須是大塊整體式, 內模是可以整體拖出并整體推進的裝備化機械化形式, 還必須考慮蒸汽養生條件。

二、臨時墩。

由于支點負彎矩的增加與跨度的平方成正比在箱梁截面和預應力鋼束強度有限的情況下, 當跨度增加到一定限度時, 預應力鋼束就沒法布置了, 所以此梁采用頂推法施工有個“ 適用跨度”的問題。提高適用跨度的途徑之一是設里臨時墩。在連續梁的跨度大于頂推跨度時, 宜設置中間臨時墩, 在不設臨時墩時, 為滿足安裝鋼導梁和連續梁前期頂推抗傾硯的要求, 在制梁臺座前和連續梁第一跨內設臨時墩, 作為頂推施工的過渡段, 保證梁體線形與已經頂推出去的梁體完全一致, 避免大梁從制梁臺座上頂推出去以后, 與接灌的下一梁段出現大的轉角。臨時墩應能承受頂推時的最大豎向荷載和最大水平摩阻力引發的變形。在此原則前提下, 盡可能降低造價, 便于拆裝。為提高臨時墩的穩定性, 防止臨時墩在箱梁頂推過程中產生較大的水平位移, 保證頂推安全, 將臨時支墩與相鄰的主橋墩和制梁臺座進行撐拉連接, 用水平或斜拉鋼絞線束臨時加固。

三、導梁。

導梁設在主梁前端, 可為等截面或變截面鋼板梁, 導梁結構必須通過設計計算, 從受力狀態分析, 導梁的控制內力是導梁與箱梁連接的最大正、負彎矩和下冀緣的最大支點反力。國內外的施工經驗表明導梁長度一般為頂推跨徑的一倍, 較長的導梁可以減小主梁的負彎矩, 但過長的導梁也會導致導梁與箱梁連接處負彎矩和支反力的相應增加, 合理的導梁長度應是主梁最大器臂負彎矩與使用狀態支點負彎矩基本接近。導梁的剛度宜選主梁剛度的,它對主梁內力的影響較其長度對主梁內力的影響為小。導梁的剛度在滿足穩定和強度的條件下, 選用較小的剛度及變剛度的導梁將在頂推時減小最大懸臂狀態的負彎矩, 使負彎矩的個峰值比較接近。此外, 在設計中要考慮動力系數,使結構有足夠的安全儲備。為減輕自重最好采用從根部至前端為變剛度的或分段變剛度的導梁。導梁和主梁端部的連接, 一般是在主梁端的頂板、底板內預埋厚鋼板或型鋼伸出梁端, 再與拼裝成型后的導梁連接, 埋人長度由計算決定, 一般不宜小于導梁高度, 主梁端部一般設有橫隔板, 并在主梁內腹板加寬成異形段, 為了防止主梁端部接頭混凝土在承受最大正負彎矩時產生過大拉應變而產生裂縫, 必須在接頭附近施加預應力, 導梁與箱梁用預應力筋進行錨接。連接的預應力筋應注意在箱梁內錯位錨固, 宜采用無粘結筋, 避免壓漿管道占用空間影響混凝土的澆注質。導梁底緣與梁體底緣應在同一平面上, 頂推時, 導梁前端將要達到橋墩時, 會產生很大的撓度, 無法爬上滑道, 導梁前端設一上懸的缺口, 當導梁“ 鼻子”走到滑道上方時, 用事先等在滑道上的千斤頂將導梁頂起, 并帶動千斤頂下方的滑塊一起向前滑行待導梁下緣升到滑塊高度后, 再落下千斤頂, 使導梁就位正常運行。或將導梁前端底緣設計成呈向上圓弧形, 以便導梁上墩時,能起過渡作用。

四、滑動裝工。

墩頂滑道一般采用單滑道板形式, 滑道板為一塊整鋼板, 置于滑道墊塊鋼架之上, 該種形式的滑道, 能很好地承受各向作用力, 而且標高容易控制, 拆除也非常方便。臺座滑道采用了一種連續梁式的整體滑道, 它是通過在滑道梁上鋪設滑道板形成的。整體滑道構造為活動底模板滑塊滑道板滑道梁重軌支座。如在支座上設里滑道頂推,其永久支座需在廠家做特殊處理, 即施工時上、下部臨時固定, 以承受頂推的水平摩阻力。再在永久支座縱向兩邊設里墊塊, 上面蓋一塊厚鋼板做蓋板, 再設里滑道。箱梁頂推到位后, 將梁頂起, 拆開蓋板及滑道, 解除支座上臨時約束, 恢復支座設計功能, 完成落梁工序。

五、頂推導向及糾偏。

為了控制梁體在頂推過程中的中線始終處于設計范圍內, 橫向導向裝里是必須設里的, 尤其在圓曲線上頂推, 橫向導向裝顯得更加重要。糾偏器裝在預制臺座前臨時墩的兩旁, 且固定一對, 以控制每段梁尾端的橫向位, 保證梁尾與預制模板正位接頭, 在梁的前進方向設里糾偏裝置, 糾偏裝置可視梁的行進交替前移。頂推時,應做好橫向偏差觀測, 主要觀側主梁和永久墩的彈性橫向位移。

六、箱梁起落和支反力調整。

落梁工作是全梁頂推到位后將梁安工在設計支座上的工作。施工時應按營運階段內力將全部未張拉的預應力束穿人孔道進行張拉和壓漿, 拆除部分臨時預應力束, 并進行壓漿填孔, 再用豎向千斤頂舉梁, 取出墊塊和滑道, 安裝永久支座, 最后松千斤頂, 將全梁落在設計支座上。為使落梁后梁的受力狀態符合自重彎矩和反力,落梁時應以控制支座反力為主, 適當考慮梁底標高。


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