基于橋梁頂推施工的導梁控制技術分析

汪立龍

摘要：在橋梁工程中，頂推施工是一種常見的技術方案，其中導梁結構的設置是否合理，直接影響整個施工進程。本文結合工程案例，首先

指出頂推施工技術特點，然后分析了導梁偏移的原因，最后總結了導梁控制技術要點，以供參考。

關鍵詞：橋梁;頂推施工;導梁控制;技術要點

頂推施工法，就是先對梁體進行澆筑或拼裝，然后利用頂推設備實現縱向移動，最終促使梁體就位。近年來，國家在基礎設施建設上的投入力度加大，頂推施工在橋梁工程中的應用更加普遍。現場施工中，如何精準控制導梁的移動方向和速度，成為技術人員關注的要點，也是影響施工成敗的關鍵[1]。以下結合實踐，探討了基于有限元建模條件下的導梁控制技術。

1 工程概況

以國內某鐵路橋梁工程為例，在鐵路樁號為K1005+227處，采用3×32m的預應力混凝土連續箱梁實現跨越，主墩編號為85#、86#，橋梁和鐵路的交叉角度約為85°。該橋梁工程建設采用頂推施工法，鋼導梁材質選用Q345D鋼板，截面形式是雙工字型格構，總長度為20m，頂板、底板厚度均為24mm，腹板厚度為36mm。導梁和主梁的連接處，有5.9m采用等截面，高度為2.8m;其余14.1m采用變截面，高度為1.3m～2.8m。在導梁端部設置支座橫梁，方便千斤頂進行頂升作業，邊推移邊抬高，促使梁體接觸墩頂滑道。此外，導梁頂推過程中，對底部進行絕緣處理，能避免對已有線路造成影響。

2 橋梁頂推施工技術特點

2.1 適用范圍

頂推施工法的施工節段一般在10m～30m之間，每個節段施工周期為7～10天，適用于[2]：1中等跨徑的簡支梁、連續梁、等截面梁、拱橋縱梁、斜拉橋主梁等。2跨越河谷、公路、鐵路情況下，跨度在40m～80m的橋梁工程，孔跨數量一般不低于4 跨，單向頂推總長度在300m;雙向頂推最長達到1000m。3 施工場地狹窄，工期緊張，大型架橋機等設備難以進入現場，或者周邊交通不便的工程。4既有鐵路鋼梁結構更換時，不再使用鋼結構梁體的工程。

2.2 技術優勢

頂推施工法的應用，技術優勢如下：1施工用地小，梁體的生產制作可以在工廠內完成，提高構件質量。2 預制梁體節段，能避免高空作業，方便現場施工管理，提高施工安全性。3機械設備簡單，不需要大量的起吊機、腳手架，施工期間不會影響正常的交通。4設備、模板等可以循環使用，整個施工期間基本不會出現噪聲，滿足文明施工、節能環保的要求。

2.3 技術缺點

頂推施工法的應用，其技術缺點如下：1對橋梁結構的幾何外形有限制，其中曲線型梁軸、變截面梁段、變坡度橋梁不適用。2頂推作業期間，橋跨結構的受力不斷變化，以預應力鋼筋為代表的原材料用量增多。3頂推施工最多有兩個工作面，會限制施工速度，橋梁長度越大，施工進度越慢。4臨時束多，張拉工序繁瑣，跨徑超過70m施工經濟性差。

3 導梁偏移的原因分析

3.1 牽引力因素

頂推施工中，張拉牽引力要求梁體兩側同步進行，且張拉方向和力度大小保持一致。然而在實際作業中，受到參數設計、環境、設備、技術等因素的影響，張拉牽引力可能出現偏差[3]。如果梁體左側牽引力大于右側，那么導梁會向左偏移;如果梁體左側牽引力小于右側，那么導梁會向右偏移。

3.2 撓度因素

頂推施工中，導梁需要跨越一定跨度，本工程中為20m。導梁在頂推前移過程中，其懸臂長度會不斷增加，在重力作用下會導致前端撓度過大。如此一來，導梁和另一側滑道的對接不準確，從而引起偏移現象。

3.3 線形因素

對導梁進行頂推時，如果定位有誤差，或者千斤頂控制有誤差，梁體的縱向位置就會偏離原來的設計方向，促使導梁出現縱向偏差。張拉作業中，兩側千斤頂的參數設置有誤，或者張拉不同步、方向或大小不一致，導梁在移動過程中就會出現橫向偏移。

4 頂推施工中導梁控制技術要點

4.1 有限元建模

利用MidasCivil有限元軟件，以施工圖紙為準對整個橋梁結構進行建模，分析結構特征、受力特點、計算精度等，建成空間桿系模型。其中，主梁和導梁均采用空間梁單元，將主梁劃分為47個單元，長度為1m，使用強度等級為C50的混凝土;導梁劃分為22 個單元，使用強度等級為Q345的鋼材。

為了分析導梁頂推施工中的偏移情況，選取不利狀態下的工況進行比較。依據建立的有限元模型，對導梁頂推過程進行模擬，分析導梁和支架的受力變形特點，避免和實際情況出現偏差，提高現場施工的安全性。在不同工況下，計算導梁在頂推過程中的受力，考慮到臨時支架失效的受力特點，以保證計算結果的全面性[4]。結果顯示，臨時支架、滑道的強度和變形情況，導梁的強度等指標，均滿足規范標準和安全要求。

4.2 長度控制

依據以往施工經驗，頂推施工時導梁的長度，一般按照頂推跨度的60%～80%進行控制[5]。本工程中，為了保證主梁安全受力，減少對下方鐵路通行的干擾，導梁長度按照頂推跨徑的1 倍進行控制。該橋梁頂推跨徑為19.7m，分別選擇12m、16m、20m三種長度方案進行比選，觀察導梁、主梁在不利工況下的應力和變形情況。利用有限元軟件，建立主梁、導梁有限元模型，計算最大懸臂時的工況。結果顯示，導梁的應力較低，變形處于允許范圍內，采用長度為20m的導梁，能保證頂推施工的安全性，避免出現偏差問題。

4.3 橫向限位控制

在主梁前端設置導梁，隨著千斤頂的拖拉作用，導梁、主梁會相應滑移。如果導梁發生偏移，那么主梁也會跟著偏移，因此必須對導梁進行限位控制。本工程中，結合現場實際情況，選用2 種橫向限位裝置，在施工中交替使用。第1 種限位鋼板的厚度為20mm，由雙工字鋼組成，可對擋板進行橫向加固，第2 種鋼板擋板的厚度為20mm，是由φ28mm的圓鋼、厚度為62mm的鋼墊塊組成。相比于第1 種，最大的優點是可減少導梁和限位裝置之間的摩擦力，而且布置簡單、成本更低。

4.4 結論

利用有限元軟件建立導梁的力學模型，分析不利工況下臨時墩的受力、主梁和導梁的變形等情況，可以為實際施工提供科學依據。計算主梁和導梁的應力比，能避免施工過程中結構出現損壞，提高頂推施工的精準度。

結語

綜上所述，在橋梁工程中，頂推施工法應用普遍，雖然具有諸多技術優勢，但也存在一些工藝缺點。本文結合實際案例，分析了導梁偏移的原因，主要是牽引力、撓度、線形三個因素的影響。利用有限元分析軟件，對導梁進行建模，模擬頂推施工中的受力情況，能實現控制目標，提高施工安全性。

參考文獻

[1]劉亞帥.基于橋梁頂推施工的導梁控制技術研究與應用[J].建筑技術開發，2018，（14）：52-53.

[2]姚發海.大跨長聯鋼桁梁頂推關鍵技術[J].橋梁建設，2011，（2）：1-4.

[3]封曉平.橋梁頂推法施工的現狀及發展趨勢[J].交通世界（下旬刊），2018，（9）：122-123.

[4]高雷雷.多滑道頂推技術在大寬高比橋梁施工中的應用[J].施工技術，2018，（4）：85-88.

[5]王晶.關于橋梁施工中頂推施工技術要點的思考[J].價值工程，2017，（26）：131-132.