悬臂顶推技术在斜拉桥钢箱梁施工中的应用

悬臂顶推技术在斜拉桥钢箱梁施工中的应用

潘荣耀

潘荣耀

中交隧道工程局有限公司北京市100000

摘要：随着我国桥梁建造水平的不断提高，连续钢箱梁在公路、铁路、市政等领域的桥梁工程中逐步得到应用，施工时多数采用占地少、交通影响小、设备简单。安全可靠、造价低的顶推法，本文以市政斜拉桥超宽超重钢箱梁顶推施工为例，从顶推施工临时设施、梁段顶推、施工监测、质量控制措施等方面，详细介绍了三维步履式悬臂顶推工法，为后续类似项目施工提供参考。

关键词：悬臂顶推；斜拉桥；钢箱梁；施工应用

前言

在桥梁的施工过程中，连续钢箱梁的应用越来越广泛，为了更好的对其进行施工，本文主要对龙湖内环路的施工过程进行了分析，旨在为今后悬臂顶推技术在斜拉桥钢箱梁的应用奠定基础。

一、案例简介及施工方案选择

1.1案例简介

龙湖内环路上跨北引水渠桥全长210m，桥梁采用95m+20m+95m独塔双索面斜拉桥，桥梁全宽53m，采用机动车双向六车道规模，两侧布置非机动车道和人行道。主梁采用双主梁结构加外挑梁的梁格体系，全钢结构，项板宽53m，项面设双向1.5%横坡，外挑梁范围设反向1.5%横坡，桥梁中心线处梁高3m。单个主梁箱室宽5.8m，外挑梁箱室宽9.9m，主梁横隔板标准间距3.0m，双主梁之间及主梁与外挑梁之间用钢横梁连接，标准间距与横隔板一致。机动车道及人非通道的桥面板采用正交异性钢桥面板，顶板厚16mm，近塔处加厚至20m，车行道采用U形加劲肋，行人与非机动车道采用I形肋，箱梁底板厚20~25mm，腹板厚14~30mm。主梁与外挑梁之间设索梁锚固区，索梁锚固区采用中空布置，不设纵向连续的桥面板及底板。主塔由索梁锚固区穿过。在两端和近主塔处将顶底板贯通形成中横梁和端横梁，可进一步增强钢梁整体性。在双主梁的外侧腹板设置钢锚箱，进行索梁锚固，拉索间距12m，与横隔板对齐。主梁节段标准长度6m，采用Q345qd，梁段间采用栓焊连接。

1.2施工方案选择

因本工程钢梁跨径大、总吨位大，且钢梁上跨即有龙湖引水渠，拟采用步履式顶推装置多点顶推法进行施工。主梁采用在岸上逐节预制拼装，再由两岸向河中心同时顶推，在主塔处合拢的施工方案。

二、连续钢箱梁悬臂顶推技术控制要点

2.1梁段施工技术控制

主梁梁段长5.8~12.8m，采用短线法在胎架上预制，拼装胎架按一加二布置，胎架设置在两岸桥台后路基上，距桥台83m。钢箱梁板件或块件从工厂用汽车运到施I现场后，在胎架上拼装、焊接成整节段。

梁段在胎架上预制完成后，沿纵移滑道滑移出胎架至拼接位置，用三向千斤顶调整箱梁节段竖向。纵向、横向位置，按设计要求与前一节段对接。箱梁节段采用钢绞线拖拉纵移到位，纵移滑道位于桥中线两侧各6.2m，主梁内侧腹板下方，由箱梁拼装胎架延伸至A0、A1号桥台，滑道全长140m。箱梁节段滑移到拼接位置后，用4台300吨三向千斤顶托起箱梁，调整其竖向及纵横向位置，与前一-梁段精确对接。三向千斤顶位于主梁外侧腹板下方，其竖向最大调整范围为300mm，水平方向最大调整范围为200mm。梁的截面图如图1。

图1钢箱梁横截面图

2.2顶推设备布置

钢箱梁采用整体多点顶推方式，顶推施工时在每个临时墩上布置一套顶推装置进行顶推，每套装置含一台步履式千斤顶和一台液压泵站，每套装置竖向顶升力为1000t，纵向顶推行程1000m全桥共32个顶推点，最多时有28套顶推设备同时顶推。在顶推装置与钢箱梁梁底之间设钢垫梁，以分散钢箱梁梁底支反力，钢垫梁纵向长度为1.6m。在顶推装置前后设钢垫块做临时支撐，临时支撑纵向间距3.5m，垫块长0.8m，宽0.6m，高度为1.4m和1.3m，钢箱梁与钢垫块接触面积为0.48立方米。

2.3钢箱梁顶推流程

钢箱梁顶推施工采用多点整体顶推法施工，由两岸向河中心主塔方向顶推，具体施工流程如下：

①施工钢箱梁预拼台座，铺设纵移滑道，安装临时墩和墩顶顶推系统；在预拼台座上依次完成TA、W1~W6节段预制，并沿纵移滑道将TA、W1~W6节段向前拖拉至拼接位置，再将6个节段焊接成整体；参照西侧钢箱梁施工完成东侧E1~E6节段箱梁预制、拖拉和焊接；利用W6、E7节段做匹配，在预拼台座上进行W7、W8、E8、E9节段预制。

②利用步履式顶推设备将东、西两侧钢箱梁分别向前顶推6m，然后将W6、E7节段箱梁沿滑道拖拉至拼接位置，分别与W5、E6节段后端焊接；再利用步履式顶推设备将东、西两侧钢箱梁分别向前顶推6m，然后将W7、E8节段箱梁沿滑道拖拉至拼接位置，分别与W6、E7节段后端焊接；利用W8、E9节段做匹配，在预制台座上进行W9、W10、E10、E11节段预制；按上述步骤依次完成其余钢箱梁节段的预制、拖拉.焊接和顶推。

③两侧钢箱梁项推到位后，施工箱梁合拢段；在支架上拼装、焊接主塔处外挑梁：安装支座、挂设斜拉索；拆除临时墩和墩顶顶推系统。

三、顶推施工质量及安全控制措施

3.1顶推施工的质量控制措施

为了确保钢箱梁最终成桥后符合设计的线型要求和应力状态，需要对拼装顶推过程在动态和静态下各种工况，在风力、温度、日照等环境影响下进行施工过程分析，找出不利状态、最大变形值并进行详细观测和有效的控制，具体包括以下内容：

①拼装平台的沉降和变形；

②钢箱梁节段运输及起吊就位后的变形；

③因温度影响、日照不均匀、焊接累积误差而产生纵向长度变化风的作用力对顶推影响，主纵梁平面点标高，横向位置（坐标）变化；

④垫梁顶面标高的变化：沉降和压缩变形、温度升降的变化、所有垫梁施力墩顶推时纵向位移及标高变化；

⑤钢箱梁挠度观测，每跨尾部接头端面竖向转角挠度测量，关键截面的应力测试；

⑥钢箱梁底板在垫梁上接触情况观测，钢箱梁内腹板、底板最不利受力状态内力检测。

3.2顶推施工的安全控制措施

①当竖向顶升千斤顶活塞伸出时将箱梁顶起，或当竖向顶升千斤顶回缩时顶推楔块和梁下降并再次落到顶推装置支架上。此过程主控台除了控制集群顶升千斤顶的统一动作之外，还要通过安装在箱梁和垫梁之间的位移传感器检测顶升的高度，保证两侧顶升千斤顶的同步。控制策略为以其中一侧为基准，两侧位移差控制在设定范围内，若跟随侧顶升高度较大，则减小该侧比例阀的流量，反之，则增大该侧比例阀的流量。此过程同步精度可控制在4mm之内。

②由于每个桥墩的垫梁上安装有1个用于检测箱梁在X轴、Y轴方向的倾斜角度的倾角传感器，因此通过设定每个倾角传感器在X轴、Y轴方向的的最大倾斜角度，即可控制箱梁的平衡度。若哪个倾角传感器在在X轴、Y轴方向的倾斜角度超出设定值，系统即停机报警。平衡度的检测及控制贯穿在整个顶推过程中。

③在每个桥墩上适当的位置安装1~2个光电开关，检测中轴线是否与设计中轴线一致（箱梁的中轴线用通长黑色标识线示出）。通过色差的检测，从而实现对箱梁中轴线的检测。在水平顶推千斤顶伸缸，箱梁平移过程中，若哪个光电开关检测不到中轴线，则发出一个信号趋动相应的横向调节千斤顶动作直到光电开关检测到中轴线后停止动作，从而实现横向纠偏。

④在箱梁平移过程中，主控台通过计算每个受力点水平顶推千斤顶移动的总位移，并用最大位移量减去最小位移量得出累计误差，若累计误差超出要求时则停止“自动”模式进入“手动"模式，单独调节某一侧油缸动作以纠正误差。若通过全站仪监测到累计误差超出要求时亦停止”自动”模式进入"手动"模式，单独调节某一侧油缸动作以纠正误差。

四、结束语

在龙湖内环路跨北引水渠桥施工中，利用滑道、临时支墩、采用步履式对点顶推的方案圆满完成了19个节段共计5890t钢箱梁的顶推安装。此方法既能平稳安全地架设钢箱梁，又能保证其不产生变形，满足拱度需要，具有较高的推广价值。通过步履式千斤顶同步顶推施工，解决了在地理环境不满足其他施工方法、投入较大、超宽、超重钢箱梁安装的难题，加快了施工进度，为类似钢箱梁施工提供了宝贵的经验。

参考文献

[1]阎永风.步履式顶推跨铁路钢箱梁施工技术[J].铁道建筑技术，2014（1）：58-62.

[2]邵厚坤，周以诚，罗西园.用顶推法施工的狄家河桥[J].铁道学报，1979（2）.

[3]李承君.顶推施工的曲线连续粱施工过程的动态仿真与控制01.兰州：兰州铁道学院，2003.