钢桁梁步履式顶推装置及施工方法发明专利

专利名称：钢桁梁步履式顶推装置及施工方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111635461.2

专利申请（专利权）人：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
权利人地址：湖北省武汉市东西湖区金银湖路11号

专利发明（设计）人：薛志武,吴睿,刘益平,周胜利,王继周,张科龙,缪钟毅,王臻

专利摘要：本发明提供一种钢桁梁步履式顶推装置及施工方法，包括上层框架和顶推装置；上层框架包括位于顶部的框架结构和位于两侧框架支座；顶推装置设有顶推支座，顶推滑块与顶推支座的顶部滑动连接，顶推油缸水平布置，顶推油缸的一端与顶推支座连接，顶推油缸的另一端与顶推滑块连接，顶推油缸用于驱动顶推滑块沿着顶推支座往复滑动；顶推滑块位于框架结构下方，在框架结构的底部设有反力挡板；顶推支座的底部固设有顶升油缸；在顶推支座的两端还设有顶推足；框架支座和顶推足用于临时支撑在临时墩纵梁顶部。实现了钢桁架梁的步履式顶推操作，而且在顶推过程中，上层框架始终支承在钢桁架梁的节点位置，确保受力可靠。

主权利要求：
1.一种钢桁梁步履式顶推装置，其特征是：包括上层框架（2）和顶推装置（3）；
上层框架（2）包括位于顶部的框架结构（21）和位于两侧框架支座（23）；
顶推装置（3）设有顶推支座（32），顶推滑块（36）与顶推支座（32）的顶部滑动连接，顶推油缸（31）水平布置，顶推油缸（31）的一端与顶推支座（32）连接，顶推油缸（31）的另一端与顶推滑块（36）连接，顶推油缸（31）用于驱动顶推滑块（36）沿着顶推支座（32）往复滑动；
顶推滑块（36）位于框架结构（21）下方，在框架结构（21）的底部设有反力挡板（22），用于限制顶推滑块（36）的行程，并给顶推滑块（36）提供反力；
顶推支座（32）的底部固设有顶升油缸（33），顶升油缸（33）竖直布置，顶升油缸（33）的另一端用于与位于底部的临时墩纵梁（4）接触并顶升；
在顶推支座（32）的两端还设有顶推足（34）；
框架支座（23）和顶推足（34）用于临时支撑在临时墩纵梁（4）顶部；
还设有转换支墩（7），转换支墩（7）顶部设有可拆卸的切换垫板（8）；
转换支墩（7）和切换垫板（8）的高度被设置为：
转换支墩（7）的高度低于上层框架（2）的高度；
转换支墩（7）和切换垫板（8）的高度高于上层框架（2）的高度；
在顶推足（34）的底部还设有可脱开的轮组箱（5）；
轮组箱（5）的高度被设置为，当顶推装置（3）的顶推足（34）落在轮组箱（5）的顶部时，上层框架（2）的框架支座（23）落在临时墩纵梁（4）上，且顶推滑块（36）的顶部与框架结构（21）的底部脱离；
轮组箱（5）的顶部与顶推足（34）底部之间设有落位垫板（35），落位垫板（35）的高度被设置为，当顶推装置（3）的顶推足（34）落在落位垫板（35）的顶部时，上层框架（2）的框架支座（23）未落在临时墩纵梁（4）上，且上层框架（2）的顶部低于转换支墩（7）顶部的切换垫板（8）的高度；
还设有复位装置（6），复位装置（6）包括卷扬支座（62），在卷扬支座（62）上设有卷扬装置（61），在需要复位时，卷扬装置（61）通过钢丝绳（63）与顶推支座（32）连接；
卷扬支座（62）与转换支墩（7）之间的距离大于钢桁架梁（1）单个节段的距离；
使用时包括以下步骤：顶升油缸（33）回缩，使上层框架（2）的框架支座（23）接触临时墩纵梁（4），钢桁架梁（1）落在上层框架（2）的框架结构（21）顶部，顶推滑块（36）的顶部脱离上层框架（2）的框架结构（21）底部，顶推足（34）落在轮组箱（5）上；
顶推油缸（31）的活塞杆缩回，顶推滑块（36）与框架结构（21）底部的反力挡板（22）接触，顶推支座（32）、顶推油缸（31）、顶推足（34）和轮组箱（5）在反力作用下向顶推方向行走一个行程；
通过以上步骤，实现钢桁架梁（1）始终在钢桁架梁（1）节点位置的顶推施工；
当顶推装置（3）靠近转换支墩（7），顶升油缸（33）顶升，使钢桁架梁（1）离开转换支墩（7）足够的距离，在转换支墩（7）设置切换垫板（8）；
在顶推足（34）与轮组箱（5）之间设置落位垫板（35）；
顶升油缸（33）缩回，顶推足（34）落在落位垫板（35）上，落位垫板（35）落在轮组箱（5）上，钢桁架梁（1）落在切换垫板（8）和转换支墩（7）上，上层框架（2）脱离钢桁架梁（1）的底部，且框架结构（21）的底部不与临时墩纵梁（4）接触；
卷扬支座（62）上卷扬装置（61）的钢丝绳与顶推支座（32）连接，利用卷扬装置（61）将上层框架（2）、顶推装置（3）和轮组箱（5）拉回一个节段；
拆除钢丝绳（63），顶升油缸（33）顶升，直至钢桁架梁（1）脱离切换垫板（8），顶推足（34）脱离落位垫板（35）；
拆除切换垫板（8）和落位垫板（35）；
通过以上步骤实现上层框架（2）、顶推装置（3）和轮组箱（5）的复位。
2.一种采用权利要求1所述的钢桁梁步履式顶推装置的施工方法，其特征是包括以下步骤：S1、顶升油缸（33）顶升，使顶推足（34）离开轮组箱（5），顶升油缸（33）继续顶升使上层框架（2）的框架支座（23）离开临时墩纵梁（4），顶推油缸（31）的活塞杆伸出，将顶推滑块（36）、上层框架（2）和钢桁架梁（1）顶推一个行程；
S2、顶升油缸（33）回缩，使上层框架（2）的框架支座（23）接触临时墩纵梁（4），钢桁架梁（1）落在上层框架（2）的框架结构（21）顶部，顶推滑块（36）的顶部脱离上层框架（2）的框架结构（21）底部，顶推足（34）落在轮组箱（5）上；
S3、顶推油缸（31）的活塞杆缩回，顶推滑块（36）与框架结构（21）底部的反力挡板（22）接触，顶推支座（32）、顶推油缸（31）、顶推足（34）和轮组箱（5）在反力作用下向顶推方向行走一个行程；
通过以上步骤，实现钢桁架梁（1）始终在钢桁架梁（1）节点位置的顶推施工；
S4、当顶推装置（3）靠近转换支墩（7），顶升油缸（33）顶升，使钢桁架梁（1）离开转换支墩（7）足够的距离，在转换支墩（7）设置切换垫板（8）；
S5、在顶推足（34）与轮组箱（5）之间设置落位垫板（35）；
S6、顶升油缸（33）缩回，顶推足（34）落在落位垫板（35）上，落位垫板（35）落在轮组箱（5）上，钢桁架梁（1）落在切换垫板（8）和转换支墩（7）上，上层框架（2）脱离钢桁架梁（1）的底部，且框架结构（21）的底部不与临时墩纵梁（4）接触；
S7、卷扬支座（62）上卷扬装置（61）的钢丝绳与顶推支座（32）连接，利用卷扬装置（61）将上层框架（2）、顶推装置（3）和轮组箱（5）拉回一个节段；
S8、拆除钢丝绳（63），顶升油缸（33）顶升，直至钢桁架梁（1）脱离切换垫板（8），顶推足（34）脱离落位垫板（35）；
拆除切换垫板（8）和落位垫板（35）；
通过以上步骤实现上层框架（2）、顶推装置（3）和轮组箱（5）的复位。
3.根据权利要求2所述的一种采用钢桁梁步履式顶推装置的施工方法，其特征是：在顶推滑块（36）两侧的顶推支座（32）上设有纠偏油缸安装位（37），当需要纠偏时，在纠偏油缸安装位（37）安装纠偏油缸，拆卸顶推油缸（31）与顶推滑块（36）之间的连接，操作纠偏油缸完成纠偏操作。 说明书 : 钢桁梁步履式顶推装置及施工方法技术领域[0001] 本发明涉及桥梁基础施工技术领域，特别是一种钢桁梁步履式顶推装置及施工方法。背景技术[0002] 步履式顶推法施工是实现普通及复杂空间结构梁体空间位置移动或调整的顶推施工技术。随着钢桁梁桥型越来越广泛的应用，对施工安全及施工效率有了更高的要求。在钢桁梁顶推施工过程中，钢桁梁由于其弦杆截面较小，弦杆不承受集中荷载，顶推时须保证钢桁梁节点承受集中荷载，着力点只能位于节点处。然而传统的顶推系统一般只适用于连续箱梁，无法满足钢桁梁节点分布不连续的要求；且现适用于钢桁梁的顶推系统，其顶推设备跟随钢桁节点自动前移时所受反力较大，效率相对较低。中国专利文献CN105088959A记载了一种钢桁梁节点自适应连续顶推系统，即存在所受反力较大，顶推设备移动较为困难的技术问题，在载荷转换装置需要设置额外的千斤顶，增加了控制难度。而且施工效率较低。在中国专利文献CN103205935A中采用了额外设置支撑系统的方案，这增加了整个顶推系统的结构复杂程度。发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种钢桁梁步履式顶推装置及施工方法，能够在顶推过程中，实现始终由钢桁架梁的节点位置受力支撑，而且顶推系统的移动顺畅，整体结构简化，控制难度降低，而且施工效率高。[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种钢桁梁步履式顶推装置，包括上层框架和顶推装置；[0005] 上层框架包括位于顶部的框架结构和位于两侧框架支座；[0006] 顶推装置设有顶推支座，顶推滑块与顶推支座的顶部滑动连接，顶推油缸水平布置，顶推油缸的一端与顶推支座连接，顶推油缸的另一端与顶推滑块连接，顶推油缸用于驱动顶推滑块沿着顶推支座往复滑动；[0007] 顶推滑块位于框架结构下方，在框架结构的底部设有反力挡板，用于限制顶推滑块的行程，并给顶推滑块提供反力；[0008] 顶推支座的底部固设有顶升油缸，顶升油缸竖直布置，顶升油缸的另一端用于与位于底部的临时墩纵梁接触并顶升；[0009] 在顶推支座的两端还设有顶推足；[0010] 框架支座和顶推足用于临时支撑在临时墩纵梁顶部。[0011] 优选的方案中，还设有转换支墩，转换支墩顶部设有可拆卸的切换垫板。[0012] 优选的方案中，转换支墩和切换垫板的高度被设置为：[0013] 转换支墩的高度低于上层框架的高度；[0014] 转换支墩和切换垫板的高度高于上层框架的高度。[0015] 优选的方案中，在顶推足的底部还设有可脱开的轮组箱。[0016] 优选的方案中，轮组箱的高度被设置为，当顶推装置的顶推足落在轮组箱的顶部时，上层框架的框架支座落在临时墩纵梁上，且顶推滑块的顶部与框架结构的底部脱离。[0017] 优选的方案中，轮组箱的顶部与顶推足底部之间设有落位垫板，落位垫板的高度被设置为，当顶推装置的顶推足落在落位垫板的顶部时，上层框架的框架支座未落在临时墩纵梁上，且上层框架的顶部低于转换支墩顶部的切换垫板的高度。[0018] 优选的方案中，还设有复位装置，复位装置包括卷扬支座，在卷扬支座上设有卷扬装置，在需要复位时，卷扬装置通过钢丝绳与顶推支座连接。[0019] 卷扬支座与转换支墩之间的距离大于钢桁架梁单个节段的距离。[0020] 一种采用上述钢桁梁步履式顶推装置的施工方法，包括以下步骤：[0021] S1、顶升油缸顶升，使顶推足离开轮组箱，顶升油缸继续顶升使上层框架的框架支座离开临时墩纵梁，顶推油缸的活塞杆伸出，将顶推滑块、上层框架和钢桁架梁顶推一个行程；[0022] S2、顶升油缸回缩，使上层框架的框架支座接触临时墩纵梁，钢桁架梁落在上层框架的框架结构顶部，顶推滑块的顶部脱离上层框架的框架结构底部，顶推足落在轮组箱上；[0023] S3、顶推油缸的活塞杆缩回，顶推滑块与框架结构底部的反力挡板接触，顶推支座、顶推油缸、顶推足和轮组箱在反力作用下向顶推方向行走一个行程；[0024] 通过以上步骤，实现钢桁架梁始终在钢桁架梁节点位置的顶推施工。[0025] 优选的方案中，S4、当顶推装置靠近转换支墩，顶升油缸顶升，使钢桁架梁离开转换支墩足够的距离，在转换支墩设置切换垫板；[0026] S5、在顶推足与轮组箱之间设置落位垫板；[0027] S6、顶升油缸缩回，顶推足落在落位垫板上，落位垫板落在轮组箱上，钢桁架梁落在切换垫板和转换支墩上，上层框架脱离钢桁架梁的底部，且框架结构的底部不与临时墩纵梁接触；[0028] S7、卷扬支座上卷扬装置的钢丝绳与顶推支座连接，利用卷扬装置将上层框架、顶推装置和轮组箱拉回一个节段；[0029] S8、拆除钢丝绳，顶升油缸顶升，直至钢桁架梁脱离切换垫板，顶推足脱离落位垫板；[0030] 拆除切换垫板和落位垫板；[0031] 通过以上步骤实现上层框架、顶推装置和轮组箱的复位。[0032] 优选的方案中，在顶推滑块两侧的顶推支座上设有纠偏油缸安装位，当需要纠偏时，在纠偏油缸安装位安装纠偏油缸，拆卸顶推油缸与顶推滑块之间的连接，操作纠偏油缸完成纠偏操作。[0033] 本发明提供了一种钢桁梁步履式顶推装置及施工方法，通过上层框架和顶推装置结合顶推油缸和顶升油缸的组合，实现了钢桁架梁的步履式顶推操作，而且在顶推过程中，上层框架始终支承在钢桁架梁的节点位置，确保受力可靠，设置的轮组箱结构，能够大幅降低在顶推复位过程中上层框架和顶推装置的反力阻力，操作更为顺畅。在优选的方案中，到达一个节段的顶点位置，通过设置的轮组箱、落位垫板、切换垫板和复位装置，能够实现上层框架和顶推装置的复位操作，而且简化结构，降低控制难度，提高施工效率。采用取消纠偏滑块的结构，降低了设备整体高度，进一步简化了结构。附图说明[0034] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：[0035] 图1为本发明的整体结构的主视示意图。[0036] 图2为本发明的整体结构的侧视示意图。[0037] 图3为本发明步履式顶推时的主视示意图。[0038] 图4为本发明的上层框架和顶推装置复位时的结构示意图。[0039] 图中：钢桁架梁1，上层框架2，框架结构21，反力挡板22，框架支座23，顶推装置3，顶推油缸31，顶推支座32，顶升油缸33，顶推足34，落位垫板35，顶推滑块36，纠偏油缸安装位37，临时墩纵梁4，轮组箱5，复位装置6，卷扬装置61，卷扬支座62，钢丝绳63，转换支墩7，切换垫板8。具体实施方式[0040] 实施例1：[0041] 如图1 4中，一种钢桁梁步履式顶推装置，包括上层框架2和顶推装置3；~[0042] 上层框架2包括位于顶部的框架结构21和位于两侧框架支座23，框架支座23用于临时支撑在临时墩纵梁4的顶部，给钢桁架梁1提供临时支撑；[0043] 顶推装置3设有顶推支座32，顶推滑块36与顶推支座32的顶部滑动连接，顶推油缸31水平布置，顶推油缸31的一端与顶推支座32连接，顶推油缸31的另一端与顶推滑块36连接，顶推油缸31用于驱动顶推滑块36沿着顶推支座32往复滑动；[0044] 如图3中所示，顶推滑块36位于框架结构21下方，在框架结构21的底部设有反力挡板22，用于限制顶推滑块36的行程，并给顶推滑块36提供反力；即便顶推滑块36的顶部脱离框架结构21的底部，反力挡板22仍能够限制顶推滑块36的行程。[0045] 顶推支座32的底部固设有顶升油缸33，顶升油缸33竖直布置，顶升油缸33的另一端用于与位于底部的临时墩纵梁4接触并顶升；本例中，顶升油缸33的缸体与顶推支座32的底部固定连接，如图4中所示，顶升油缸33的活塞杆缩回后能够离开临时墩纵梁4的顶部。[0046] 在顶推支座32的两端还设有顶推足34；[0047] 框架支座23和顶推足34用于临时支撑在临时墩纵梁4顶部。[0048] 优选的方案如图4中，还设有转换支墩7，转换支墩7顶部设有可拆卸的切换垫板8。由此结构，用于临时支撑钢桁架梁1，当设置切换垫板8时，转换支墩7用于在顶推装置3复位过程中对钢桁架梁1提供临时支撑。[0049] 优选的方案中，转换支墩7和切换垫板8的高度被设置为：[0050] 转换支墩7的高度低于上层框架2的高度；由此结构，避免在步履式顶推过程中影响上层框架2临时支承钢桁架梁1。[0051] 转换支墩7和切换垫板8的高度高于上层框架2的高度。由此结构，用于在顶推装置3复位一个节段过程中对钢桁架梁1提供临时支撑。[0052] 优选的方案如图1、3中，在顶推足34的底部还设有可脱开的轮组箱5。由此结构，当顶推装置3受反力复位时，轮组箱5能够大幅减少顶推装置3与临时墩纵梁4之间的滑动阻力。当顶推装置3和上层框架2复位一个节段过程中，轮组箱5也能够大幅减少滑动阻力。而当顶升油缸33将顶推支座32顶升后，顶升油缸33与临时墩纵梁4接触，而顶推足34与轮组箱5脱离，从而在顶推施工过程中由顶升油缸33为顶推支座32提供足够的反向推力。[0053] 优选的方案如图3中，轮组箱5的高度被设置为，当顶推装置3的顶推足34落在轮组箱5的顶部时，上层框架2的框架支座23落在临时墩纵梁4上，且顶推滑块36的顶部与框架结构21的底部脱离。由此结构，便于通过顶推油缸31和反力挡板22提供的反力驱动顶推支座32跟进一个行程，使顶推滑块36复位。[0054] 优选的方案如图4中，轮组箱5的顶部与顶推足34底部之间设有落位垫板35，落位垫板35的高度被设置为，当顶推装置3的顶推足34落在落位垫板35的顶部时，上层框架2的框架支座23未落在临时墩纵梁4上，且上层框架2的顶部低于转换支墩7顶部的切换垫板8的高度。由此结构，使上层框架2和顶推装置3在复位装置6的辅助下实现与一个节段的复位，即上层框架2和顶推装置3从钢桁架梁1的当前节段，移动到下一个节段，确保上层框架2和顶推装置3始终支承在钢桁架梁1的节段位置。[0055] 优选的方案如图4中，还设有复位装置6，复位装置6包括卷扬支座62，在卷扬支座62上设有卷扬装置61，在需要复位时，卷扬装置61通过钢丝绳63与顶推支座32连接。通过卷扬装置61的牵引使上层框架2和顶推装置3复位。优选的，本例中的卷扬装置61可以是手动卷扬机、电动卷扬机、手动葫芦或电动葫芦。[0056] 卷扬支座62与转换支墩7之间的距离大于钢桁架梁1单个节段的距离。由此结构，使上层框架2和顶推装置3能够一次复位一个节段的距离。[0057] 优选的，本例中的顶推装置3取消了纠偏滑座的结构，而是在顶推滑块36两侧的顶推支座32上设有纠偏油缸安装位37，当需要纠偏时再安装纠偏油缸。或者提前安装纠偏油缸，当需要纠偏时，取下顶推油缸31与顶推滑块36之间的连接销之后再启动纠偏油缸进行纠偏操作。[0058] 实施例2：[0059] 如图1中，一种采用上述钢桁梁步履式顶推装置的施工方法，包括以下步骤：[0060] S1、顶升油缸33顶升，顶升油缸33的活塞杆顶住临时墩纵梁4，使顶推足34离开轮组箱5，顶升油缸33继续顶升使上层框架2的框架支座23离开临时墩纵梁4，钢桁架梁1落在框架结构21的顶部，顶推油缸31的活塞杆伸出，将顶推滑块36、上层框架2和钢桁架梁1顶推一个行程；[0061] S2、顶升油缸33回缩，使上层框架2的框架支座23接触临时墩纵梁4，钢桁架梁1落在上层框架2的框架结构21顶部，顶推滑块36的顶部脱离上层框架2的框架结构21底部，顶推足34落在轮组箱5上；[0062] S3、顶推油缸31的活塞杆缩回，离开临时墩纵梁4的顶部，顶推油缸31带动顶推滑块36与框架结构21底部的反力挡板22接触，顶推支座32、顶推油缸31、顶推足34和轮组箱5在反力作用下向顶推方向行走一个行程；[0063] 通过以上步骤，实现钢桁架梁1始终在钢桁架梁1节点位置的顶推施工。通过重复步骤S1 S3，逐步将钢桁架梁1向顶推方向顶推前进。~[0064] 优选的方案如图4中，S4、当顶推装置3靠近转换支墩7，顶升油缸33顶升，使钢桁架梁1离开转换支墩7足够的距离，在转换支墩7的顶部设置切换垫板8；[0065] S5、在顶推足34与轮组箱5之间设置落位垫板35；[0066] S6、顶升油缸33缩回，离开临时墩纵梁4的顶部，顶推足34落在落位垫板35上，落位垫板35落在轮组箱5上，钢桁架梁1落在切换垫板8和转换支墩7上，上层框架2脱离钢桁架梁1的底部，且框架结构21的底部悬空，不与临时墩纵梁4接触，上层框架2的框架结构21落在顶推滑块36的顶部；[0067] S7、卷扬支座62上设有卷扬装置61，卷扬装置61的钢丝绳与顶推支座32连接，利用卷扬装置61将上层框架2、顶推装置3和轮组箱5拉回一个节段；即将上层框架2、顶推装置3和轮组箱5从当前节段拉回到下一个节段。[0068] S8、拆除钢丝绳63，顶升油缸33顶升，直至钢桁架梁1脱离切换垫板8，顶推足34脱离落位垫板35；[0069] 拆除切换垫板8和落位垫板35；[0070] 通过以上步骤实现上层框架2、顶推装置3和轮组箱5的复位。[0071] 优选的方案中，在顶推滑块36两侧的顶推支座32上设有纠偏油缸安装位37，当需要纠偏时，在纠偏油缸安装位37安装纠偏油缸，拆卸顶推油缸31与顶推滑块36之间的连接销，操作纠偏油缸完成纠偏操作，纠偏操作完成后，再利用步履式顶推的方式使顶推滑块36复位，将顶推滑块36与顶推油缸31之间重新连接。取消纠偏滑块的结构，大幅简化了结构，也降低了顶推装置3的自重。[0072] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

专利地区：湖北

专利申请日期：2021-12-29

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114319146B