大跨度钢箱桁梁斜拉桥步履式顶推施工关键技术

大跨度钢箱桁梁斜拉桥步履式顶推施工关键技术

员利军

中铁三局集团有限公司安徽芜湖241000

摘要：项目依托背景为商合杭铁路裕溪河特大桥（60+120+324+120+60）m双塔钢箱桁梁斜拉桥，该桥边跨钢箱桁梁架设采用顶推法施工，顶推设备采用新型的步履式顶推器，在钢梁顶推施工过程中，顶推临时支墩结构设计、集成式步履式顶推器同步控制、顶推及落梁纠偏控制，是步履式顶推施工的关键技术。

关键词：大跨度钢箱桁梁斜拉桥、顶推施工技术、步履式设备。

商合杭铁路裕溪河特大桥（60+120+324+120+60）m双塔钢箱桁梁斜拉桥施工过程中，钢梁架设技术是工程的难点和重点，与传统的悬拼架设、拖拉式顶推架设相比，采用步履式顶推架设施工能更好的缩短工期、节约成本，有利于梁体线型的准确控制。

一、工程概况

商合杭铁路裕溪河特大桥（60+120+324+120+60）m双塔钢箱桁梁斜拉桥，主梁为钢箱梁桁梁结构，主塔为钢筋混凝土结构，斜拉索为空间双索面，立面上每塔两侧共13条对索，全桥104根斜拉索。主梁在所有桥墩上均设竖向和横向约束，主塔与梁间使用带限位功能的无泄漏阻尼器，其立面布置图见图1-1。

2、集成式步履式顶推器同步控制

钢梁顶推采用步履式顶推器单向多点顶推方案，步履式顶推器为集成设备，集竖向起顶、纵向位移及横向纠偏功能为一体，采用计算机同步控制技术，保持各个设备的同步性。

当顶升千斤顶活塞伸出将钢梁顶起后，顶推千斤顶活塞伸出将梁顶推前移，此过程需进行位移同步控制、压力均衡控制、横向调节控制。主控台除了控制所有墩上顶推千斤顶的统一动作之外，还必须保证所有顶推千斤顶每行程的同步。其控制策略为：同一墩上的水平顶推千斤顶中以其中一台顶为主动点，以一定速度伸缸，其余水平顶为随动点并与其比较，每台顶与其的位移量差控制在设定值以内，若哪台顶伸缸较快，则减小相应的比例阀的流量，反之，则增大相应比例阀的流量。不同墩上水平顶推千斤顶的同步控制方式为：以某一墩上的其中一台顶为主动点，其余墩的同一纵轴线上的顶与之比较，若哪台顶伸缸较快，则减小相应的比例阀的流量，反之，则增大相应比例阀的流量，从而实现所有水平顶推顶的同步。此过程同步精度各墩之间可控制在5mm之内，同墩两侧可控制在1mm之内。

由于每台顶推千斤顶上安装一个用于监视载荷变化压力变送器，通过现场控制器或主控台上的面板可设定每台顶的最高压力及同一墩上几台顶的最大压差，计算机通过监测每台顶的载荷变化情况，准确地协调整个系统的载荷分配。如果某台顶的载荷达到设定的最高压力或同一墩上几台顶的最大压差大于设定值时，系统会自动停机，并报警示意。

3、顶推及落梁过程纠偏控制

①竖向顶升控制

当竖向顶升千斤顶活塞伸出时顶推楔块和钢梁顶起，此过程主控台除了控制集群顶升千斤顶的统一动作之外，还要通过安装在滑道和滑箱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。

当竖向顶升千斤顶回缩时顶推楔块和钢梁下降并再次落到两侧垫梁上。此过程主控台除了控制集群顶升千斤顶的统一动作之外，还要通过安装在滑道和滑箱之间的位移变送器检测顶升的高度，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，则增大该侧比例阀的流量，反之，则减小该侧比例阀的流量。斤顶每行程的同步。此过程同步精度可控制在4mm之内。

由于每个受力点（4台竖向顶升千斤顶）上安装1个压力传感器用于监控每个受力点的荷载。通过现场控制器或主控台上的面板可设定每个受力点的最高压力及同一墩上各受力点之间的最大压差，计算机通过监测各受力点的载荷变化情况，准确地协调整个系统的载荷分配。如果某个受力点的载荷达到设定的最高压力或同一墩上各受力点之间的最大压差大于设定值时，系统会自动停机，并报警示意。

②平衡度的控制

由于每个墩的滑箱上安装有1个用于检测钢梁在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，即可控制钢梁的平衡度。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。

在每个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（钢梁的中轴线用通长黑色标识线示出）。通过色差的检测，从而实现对钢梁中轴线的检测。在水平顶推千斤顶伸缸，钢梁平移过程中，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累计误差的控制

在钢梁平移过程中，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

伴随着铁路建设的高速发展，顶推设备也在逐步改进，步履式顶推器取代拖拉式油顶，步履式顶推施工技术在大跨度钢梁斜拉桥施工中的优势越来越明显，经济效益和社会效益显著，具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]姚发海《大跨长联钢桁梁顶推关键技术》桥梁建设2011

[2]廖万辉，李炎，肖涛《钢桁梁斜拉桥顶推施工支架设计》黑龙江交通科技2016

[3]王伟宁，张利英《钢梁施工多点顶推技术及质量安全控制》铁道工程学报2010