大跨度箱梁整體長距離頂推滑移施工技術*

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 工程概況

昆山市中環跨越京滬高速公路的跨線橋，位于原有橋梁兩側（B線橋和C線橋），與原有橋梁平行，位于直線段上。B線橋自北側B61墩柱至B64墩柱，樁號自BK16+343.750～BK16+493.750，全長150 m；C線橋自北側C61墩柱至C64墩柱，樁號自CK16+342.793～CK16+492.793，全長150 m。上部結構采用等截面連續鋼箱梁，下部結構采用花瓶墩接承臺及群樁基礎。B線橋第20聯跨越京滬高速，跨徑44 m+70 m+36 m，梁高2.8 m；C線橋第20聯跨越京滬高速，跨徑36 m+70 m+44 m，梁高2.8 m；橋面橫坡2%，通過頂、底板共同傾斜形成。鋼結構總質量約3 600 t（包括鋼箱梁本體+壓重），如圖1所示。

圖1 京滬高速公路跨線橋橋型平面布置

2 整體施工流程

現場臨時支撐架系統的安裝（主要由格構式臨時支架以及軌道梁組成）→頂推設備-自平衡滑移裝置的安裝→分段構件運輸至現場，在胎架上進行拼裝→橋箱梁前端安裝導向梁后整體進行頂推滑移→完成落架

3 整體頂推滑移施工工藝

3.1 臨時支撐架系統

在頂推滑移軸線后方搭設如圖2所示的臨時支撐系統，作為自平衡滑移裝置的支承點和橋箱梁高空拼裝的胎架。

圖2 臨時支撐系統

臨時支架采用格構式鋼管支架組成，單幅橋共布置有6 個高8 m的臨時支架。為了減小鋼箱梁懸臂狀態，在滬寧高速公路兩側，各設置1 個高6 m的臨時支架。單個臨時支架由4 根φ609 mm鋼管構成，截面尺寸3.2 m×6.7 m，水平撐及斜撐采用H型鋼搭設。施工時為減小頂推跨度，依附永久支座設置圖3所示的懸挑支架，擺放恒力自平衡滑移裝置，為保證懸挑支架安全，恒力自平衡裝置在頂推過程中主動加載1 000 kN，荷載超過該值千斤頂下降卸載。

圖3 懸挑支架

3.2 導向梁設計

為了保證橋箱梁在跨越滬寧高速時，懸臂狀態下最大負彎矩不超過設計狀態下的最大負彎矩，故在橋箱梁前端設置導向梁。

導向梁采用空間桁架形式，包括2 榀主桁架、1 榀次桁架。主桁架與鋼箱梁縱向直腹板對齊，并伸入鋼箱梁2 個節間距離，以保證連接性能；次桁架位于2 榀主桁架之間，以保證主桁架面外穩定性。導向梁總長45 m，導向梁總質量約80 t。

3.3 計算機控制自平衡滑移系統

支撐系統搭設好后，在軌道梁頂擺放如圖4所示的自平衡滑移裝置，自平衡滑移裝置為頂推油缸①和頂升油缸②交替作用，頂推油缸①為一組水平千斤頂③和垂直千斤頂④組成，頂升油缸②為一組垂直千斤頂⑤和側向糾偏的小型千斤頂⑥組成，頂推內框采用摩擦因數極小的材料制作，平衡橋箱梁底板和滑移設備底板的摩擦力。

圖4 自平衡滑移裝置

橋箱梁整體頂推為計算機多支點同步控制，各支點的狀態通過雙向通信將信息反饋到主控PLC，再由PLC協調各個點設備的動作，并將信息實時顯示在狀態界面上。系統有自動和手動模式，可滿足現場不同工況，在手動模式下，可分別控制各個支點的動作，實現各支點微調。頂推設備的工作原理為：圖4中由各個支點的垂直千斤頂④伸缸，待橋梁底面脫離垂直千斤頂⑤后，再由各個支點的水平千斤頂③開始伸缸，使橋梁整體往前移；水平千斤頂③伸缸到位后，各支點垂直千斤頂⑤先開始伸缸，待各個點的支撐力達到平衡后，垂直千斤頂④開始縮缸，脫離橋梁底面后，水平千斤頂③縮缸，完成一個頂推行程。橋箱梁頂推過程中測量人員跟蹤觀測橋箱梁側向偏差，偏差超過30 mm時，利用頂推油缸和頂升油缸置換的間隙進行側向糾偏。側向糾偏的原理為：圖4中垂直千斤頂⑤伸缸頂緊橋底板，垂直千斤頂④縮缸脫開橋底板后，根據偏差方向，選擇使用各點兩側的小型糾偏千斤頂⑥伸缸，進行橋體偏差的矯正，確保橋箱梁整體頂推的直線度。

3.4 最不利工況模擬

如圖5所示，頂推滑移裝置安裝好后使用機械設備（6 000 kN履帶吊）吊裝導梁，與分段橋箱梁在支架系統上進行拼裝焊接成整體。為了確保橋箱梁頂推滑移過程中的安全，經計算機建模、有限元分析計算，得出圖6所示頂推過程中最不利工況，按照圖5中最不利工況時底部頂推裝置的間距及荷載值，通過頂推設備主動加載方式進行圖7所示的施工現場最不利工況模擬，模擬時，監測結構的應力值并同理論值對比，確定安全后進行向前頂推滑移。

圖5 導梁和橋箱梁焊接成整體

圖6 最不利工況狀態

圖7 最不利工況模擬

3.5 整體落架

單幅橋箱梁整體頂推滑移到位后進行整理落架。整個150 m橋箱梁總重約為1 600 t，根據計算得出各個橋墩受力，隨后在橋墩頂面分別布置：2 組2 個1 000 kN千斤頂組合（C61、C64軸）、6 個1 000 kN千斤頂組合與2 個3 000 kN千斤頂（C62、C63軸）。落架千斤頂擺放位置根據橋箱梁內部6.7 m腹板以及橫隔板確定。單個橋墩頂面落架千斤頂布置如圖8（C63軸橋墩為例）所示。

圖8 單個橋墩頂面落架千斤頂布置示意

待所有落架千斤頂、置換鋼板布置完成，鋼墊石與球形支座安裝到位后，開始進行落架動作。以C63軸橋墩為例，首先每個墩頂的2 個3 000 kN落架千斤頂頂住橋面，然后抽取6 000 kN千斤頂組合上面的置換鋼板1 塊（厚32 mm）；隨后2 個3 000 kN千斤頂縮缸，由6 000 kN千斤頂組合頂住橋面，抽取2 個3 000 kN千斤頂上面的置換鋼板1 塊（厚32 mm）；每個橋墩頂面2 組千斤頂同步交替作業，待置換鋼板抽完之后，抽取1 個鋼支墩，再布置千斤頂以及置換鋼板，始終保證千斤頂上面置換鋼板高度最大不超過200 mm。落架過程中當橋底和永久支座接觸后需及時調整橋體位置，然后把荷載轉換到永久支座上，并及時把橋底板和永久支座焊接固定。

4 結語

本次施工過程中，有效地避免了橋箱梁結構跨下部位地形條件特殊對滑移施工造成的影響，且采用自平衡滑移設備對永久橋墩不產生水平推力，同時對頂推間隙進行側向糾偏，確保橋箱梁頂推的精準性和安全性，有效節省了施工成本[1-7]。尤其對結構底部是高速公路或鐵路等重要交通干線，無法進行斷交施工的情況下，本方法保證了在不封路且確保交通暢通的條件下，大跨度橋箱梁長距離頂推施工的精確和安全。本施工技術在實踐中可行，且在類似施工項目中有著指導作用。