超重超长钢桁梁起落梁施工技术郭进军

超重超长钢桁梁起落梁施工技术郭进军

郭进军方继张时利

（中铁四局集团钢结构有限公司安徽合肥230023）

【摘要】以济南黄河公铁两用桥（128+3×180+128）m刚性悬索加劲连续钢桁梁起落梁施工为技术背景，介绍采用顶推法架设施工的超重超长钢桁梁起落梁施工技术，阐述起落梁施工工艺流程，起顶装置（同步顶升控制系统、千斤顶、抄垫板）和墩顶布置的设计。利用midascivil软件对起落梁施工过程中不同受力状态分别建立工况计算模型，计算分析结果验证各工况杆件应力、纵横移装置强度满足要求。

【关键词】超重超长钢桁梁；起落梁施工；墩顶布置；同步顶升控制系统；施工监测

Constructiontechnologyofsuperlongsteeltrussbeamlandingbeam

GuoJin-junFangJiZhangShi-li

【Abstract】ThepapersetsrigidsuspensionsteeltrussbeamloweringofJinanYellowRiverBridgeasthebackground.Inthispaper,methodofoverweightandoverlengthsteeltrussbeamloweringisintroduced,includingbeamloweringtechnologicalprocess,designingofliftingequipment(synchronizationliftingsystem,jack,subplate),arrangementofpiertop.Thespacefiniteelementmodelsareestablishedfordifferentworkingconditionsofbeamlowering.Theresultshowsthat,thestressofmemberbarsandthestrengthofequipmentmeetrequirementsineachworkingcondition.

【Keywords】Overweightandoverlengthsteeltrussbeam;Loweringtechnological;Arrangementofpiertop;Synchronousliftingcontrolsystem;Constructionmonitoring

【中图分类号】U445.4【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）20-0087-03

1.工程概况

新建石家庄至济南铁路客运专线济南黄河公铁两用桥为我国首次建造的大跨度公铁两用桥，主桥部分采用（128+3×180+128）m刚性悬索加劲连续钢桁梁跨越黄河主槽，采用三片主桁，桁中心距14.65m，桁高15m，全长798.3m,共计62个节间，总重37000t。桥梁科技含量高，桥址地形复杂，架设施工难度大，结合现场实际情况，桥梁架设采用跨中无临时墩钢桁梁带加劲弦多点顶推施工。

2.辅助设施和施工工况

起落梁施工是在全桥全部顶推到位后将钢梁安置到桥梁支座上的一个重要步骤，主要辅助设施包括616#墩拼装支架、中墩（617#、618#、619#、620#）墩旁托架和621＃墩旁支架。616#～617#墩之间设置7个节间拼装支架（编号①～⑦），617#～620#墩均设置2个节间的墩旁托架（编号⑧～），621#墩北侧设置2个节间的墩旁支架（编号～）

钢梁架设顶推施工循环进行，最后轮次在拼装支架上完成钢桁梁架设，进行钢桁梁最后一次顶推施工，全桥顶推就位后，进行线形纠偏，架设最后一个节间钢梁实现全桥封闭。全桥落梁工况见图1所示。

图1全桥落梁工况示意图

3.施工技术重难点

（1）钢梁自重达37000t，落梁高度高，循环落梁轮次多，历时时间长，施工难度大，安全风险高，合理的起落梁顺序及每轮次落梁高度是本工程的重难点。

（2）起落梁过程中，单片桁最大支点反力大，且钢梁较易产生纵横向偏位，竖向起顶装置和纵横向纠偏装置的设计及合理布置是本工程重难点。

（3）全桥落梁过程中千斤顶数量多、起顶力大，竖向千斤顶的同步性控制是重点。

4.施工工艺流程

全桥架设施工完成后，自边跨向中跨同步进行竖向起顶，将钢梁支撑在竖向千斤顶上，拆除各墩支座垫石上的滑道梁，在垫石上布置永久支座及抄垫块，然后将钢梁支撑在支座上方，完成支撑体系转换，拆除剩余滑道梁及临时支架，进行墩顶布置，开始进行全桥起落梁。根据顶推工艺设计，全桥各支点落梁高度均为1640mm，落顺序为先将617#、618#墩落梁150mm，转至619#、620#墩落梁150mm，最后将616#、621#落梁150mm。首先落梁9个轮次，然后进行全桥最后一次纵横向位置调整，然后再落梁2个轮次，每个轮次落梁高度为150mm，依次循环落梁11个轮次，累计落梁1640mm直至全桥落至球形支座顶部，安装连接锚栓完成全桥起落梁施工。

5.墩顶布置

墩顶布置包括纵横移装置和起顶装置，纵横移装置包括水平千斤顶、纵横移装置底座、垫梁，垫梁与底座之间布置不锈钢板摩擦副形成滑动面，以减少纵横移时的摩擦力；起顶装置包括竖向千斤顶、抄垫板、焊接滑块、铸钢滑块及铸钢垫块。墩顶中桁和边桁的起顶装置分别为8台竖向千斤顶，各墩纵横移装置均设置3台水平千斤顶。墩顶平面布置见图2、3、4、5。

利用midasfea有限元分析软件建立垫梁一、垫梁二模型，荷载组合采用1.2恒载+1.4活载，其中恒载为结构自重，活载包括竖向千斤顶压力及水平向纠偏反力。模型计算分别为各个落梁工况下横向纠偏及纵向纠偏应力值和位移值计算，应力云图和位移云图见图7、8、9和10。通过计算，垫梁一和垫梁二最大应力小于规范要求Q345B钢材强度设计值，最大位移小于1mm，满足施工中受力面平整规范要求。

8.同步顶升控制系统

起落梁施工过程中梁体为连续体系，全桥共布置108台竖向千斤顶，18台水平纠偏千斤顶，墩顶施加的竖向力的任何不均匀值都将在梁内产生附加内力，对钢梁结构造成永久性损坏，保证墩顶竖向起顶同步均衡，起顶高度严格控制在允许的范围内至关重要。同一墩顶的所有竖向千斤顶利用一套同步顶升控制系统集中控制，以确保钢梁起顶的同步性。同步顶升系统主要由油泵、油缸、计算机控制系统等部分组成。液压系统由计算机控制，可实现位置同步调节和压力均衡调节。

（1）位置同步调节：中央控制室控制集群千斤顶统一动作并保证每行程同步，在千斤顶每行程的伸缸过程中，各千斤顶的位移量之差控制在设定值以内，若单台顶伸缸较快，则切断该顶进油路或减小相应驱动电机的频率从而减小流量，反之，则切断较快顶的进油路或增大相应电机的频率从而增大流量。

（2）压力均衡调节：每台千斤顶都布置油压传感器，计算机通过压力传感器监测载荷变化情况，准确地协调整个系统的载荷分配。如果单台千斤顶的载荷有异常的突变，计算机会自动停机，并报警示意。

9.施工监测

施工监测旨在通过技术监测手段，对起落梁施工过程中钢梁实际结构内力和变形进行掌控，从而跟踪、指导施工进程和发展。施工监测包括应力监测、线形及变形监测、永久支座反力监测。

（1）应力监测采用表面式钢弦应变计附以千斤顶油压表数据作为控制依据。钢弦式应变计具有灵敏度高、读数方便、长期使用稳定性好等优点，通过外贴在钢桁梁主桁、拼装支架、墩旁托架及滑道梁等关键构件上可以量测相应应变或频率值，进而求得构件截面的应力。

（2）线形及变形监测项目有钢梁节点标高、中线偏位和腹杆立柱垂直度。根据监测项目精度要求，水准仪负责钢桁梁竖向变形的测量，全站仪用于钢桁梁竖向变形的复核测量、中线测量以及其它所有变形监测项目的测量。测量以施工单位为主，监测单位与施工单位共用监测网，平行或复核测量。

（3）永久支座反力监测指的是钢桁梁落梁后，测试各个支座的实际反力。在受测支座附近安装位移传感器（百分表）、千斤顶，千斤顶通过分级施加顶力，记录在每一级顶力作用下支座垂直位移量，绘制出顶力与位移之间关系图，通过分析比较，即可得出支座实际反力值。

10.结语

针对我国首次建造的超长超重刚性悬索加劲连续钢桁梁公铁两用桥起落梁施工，本文从施工工艺流程、墩顶布置、纵横移装置设计、同步顶升控制系统和施工监测方面分别进行了简要的阐述。采用midascivil软件对全桥落梁工况杆件应力计算分析、midasfea有限元分析软件对纵横移装置的应力和位移进行了分析及验证，计算结果和施工监测记录数据证明该施工方法技术可行，对类似工程有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]赵新宇.石济客专济南黄河公铁两用桥主桥钢桁梁架设方案研究[J].铁道建筑.2016年08期.

[2]张时利，方继，邢文彬.大跨度柔性拱架设及合龙施工新技术[J].安徽建筑.2015年2期.