鋼桁梁步履式頂推鋼墊梁的應用

李忠軍

摘 要：陜西合銅高速公路水蘇溝大橋主橋上承式為3×80m連續鋼桁梁，墩高80m，采用步履式頂推施工。設計使用的鋼墊梁解決了步履頂施工過程中鋼桁梁的受力的問題，并對高墩大噸位鋼墊梁的提升下放及倒運施工進行了研究，對以后同類型鋼桁梁步履式頂推施工有較高的借鑒價值。

關鍵詞：鋼桁梁;步履式頂推;鋼墊梁

1 工程概況

陜西合銅高速公路水蘇溝大橋位于陜西省渭南市白水縣境內，大橋跨越水蘇溝，最大高差80余米，溝寬約500m。主橋為3×80m鋼桁-混凝土組合梁，下部結構為薄壁空心墩，如圖1。

鋼桁梁為上承式三角形無豎桿鋼桁梁，節間長度8m，寬度6.7m，中心高度7.2m，如圖2。采用步履式頂推施工。

2 頂推施工步驟

該橋采用步履式頂推施工，步履千斤頂的單次頂推步距為50cm，鋼桁梁節點間距8m，在頂推過程中鋼桁梁會出現反復的支承點轉換，而鋼桁梁受力僅能在節點位置處，因此設計鋼墊梁來作為步履頂與鋼桁梁之間的受力轉換，保證鋼桁梁的受力安全的情況下，完成鋼橫梁的步履式頂推施工。利用鋼墊梁進行鋼桁梁的步履式頂推步驟如下：

步驟一：鋼墊梁處于初始狀態，通過精軋螺紋鋼與鋼桁梁進行鎖定，保證頂推過程中鋼墊梁與鋼桁梁之間無相對位移。鋼墊梁上安裝鋼墊塊支撐在鋼桁梁節點上，鋼墊梁下方支撐在反力座上。

步驟二：利用步履千斤頂將鋼墊梁頂升，往前頂推，從而帶動鋼桁梁的頂推前進。步履千斤頂單次行程50cm，行程結束后步履頂下落墊梁支撐在反力座上，步履千斤頂回程到初始位置準備下一個行程的頂推。往復循環完成一個節間8m的頂推施工。

步驟三：鋼立柱上豎向千斤頂頂升，分配梁支撐鋼桁梁，解除鋼墊梁與鋼桁梁的鎖定，將鋼墊梁往后倒運8m，回到頂推初始位置。

步驟四：鋼立柱上鋼立柱上豎向千斤頂下落，鋼墊梁支撐鋼桁梁，將鋼墊梁與鋼桁梁鎖定后裝備下一個8m的頂推。頂推施工步驟圖見圖3。

3 鋼墊梁的設計

3.1 鋼墊梁尺寸設計

鋼墊梁應保證頂推過程中鋼桁梁的節點受力及鋼墊梁倒運、鎖定、鋼墊塊及分配梁支撐的需求。鋼桁梁節點長度8m，弦桿寬度0.6m，鋼墊梁設計尺寸為長度11.6m、寬度1m，高度1.1m，見圖4。鋼墊梁采用雙腹板箱型結構，腹板厚度20mm，頂底板厚度30mm，隔板厚度16mm間距500mm。

3.2 鋼墊梁受力計算

根據鋼桁梁步履式頂推施工步驟可知鋼墊梁在施工過程中承擔頂推豎向力，根據鋼桁梁頂推施工全過程模擬計算，頂推過程中鋼桁梁支點反力最大值為3357KN，按照最大支反力的1.3倍（4364.1KN）作為鋼墊梁的設計承載力，計算值取4500KN計算。

鋼墊梁上方以鋼墊塊支撐在鋼桁梁節點下方，下方支撐在反力座上或步履千斤頂起頂支撐。當頂推4m后，步履式千斤頂起頂支撐在鋼墊梁的中間位置此時鋼墊梁受力最不利。利用maids計算軟件對鋼墊梁進行模擬計算。

根據模擬計算結果，鋼墊梁最不利工況下最大應力為152.53MPa，最大變形14mm，頂推過程中鋼墊梁結構安全。

4 鋼墊梁的提升與下放

鋼墊梁單個重量12t，空心墩墩高在40-80m之間，無法用起吊設備直接提升安裝。在頂推中導梁上墩后，利用鋼導梁將鋼墊梁提升安裝到位。

4.1 鋼墊梁提升平臺

鋼墊梁提升通過安裝在鋼導梁上方的25t提升千斤頂進行提升，千斤頂安放在提升平臺上，并在平臺上設置千斤頂的控制柜、泵站及鋼絞線收放絞盤。提升平臺設置可縱向移動的滑道及軌道，用于鋼墊梁提升安裝過程中的位置移動。

4.2 鋼墊梁提升步驟

鋼墊梁提升方式如下：

步驟一：利用提升千斤頂將鋼絞線放下，安裝吊具，將鋼墊梁提升略高于反力座頂部。

步驟二：將鋼墊梁翻轉至順橋向方向，利用鋼立柱上的豎向千斤頂起升鋼桁梁，使鋼墊梁頂低于分配梁底部，鋼墊梁底高于反力座頂部。

步驟三：利用提升平臺上設置好的水平移動裝置，將提升設備整體往前移動，使鋼墊梁往前移動。

步驟四：當提升設備不能在向前移動時，將鋼墊梁的支撐切換至鋼桁梁下弦桿上，利用設置好的鋼墊梁移動裝置將鋼墊梁移動至設計位置并鎖定。

在鋼墊梁提升過程中應注意①兩個鋼墊梁應同時提升，避免單側提升所產生的偏載對鋼梁的影響;②提升及安裝鎖定應在一天內完成，且應選擇無風天氣提升;③鋼墊梁的提升、移動均應有專人指揮，做好安全保障措施。

鋼墊梁的下放同樣使用鋼墊梁的提升設備進行下放，下放過程與提升相反。

5 鋼墊梁的倒運

鋼墊梁每頂推8m都需要將鋼墊梁向后倒運8m回到頂推初始位置進行下一次頂推，鋼墊梁倒運步驟如下：

步驟一：頂推到位后將鋼墊梁最前端的鎖定裝置移位至鋼墊梁的中部，并安裝移動小車。

步驟二：用步履千斤頂將鋼導梁頂升，頂部不接觸分配梁，底部不與反力座接觸時，將鋼墊梁鎖定在鋼桁梁上。利用倒運小車及手拉葫蘆將鋼墊梁往后倒運，直至后端小車走到鋼桁梁節點位置。

步驟三：鋼墊梁支撐在反力座上，并將鋼桁梁后端的鎖定及小車移動至中部，鋼墊梁的前方的鎖定及小車移動至鋼墊梁的最前端。

步驟四：將鋼墊梁往后倒運直至鋼墊梁到達頂推初始位置后，拆除移動小車并將后端的鎖定裝置移動到設計位置。

6 結語

鋼墊梁在鋼桁梁步履式頂推中的成功應用，解決了鋼桁梁步履式頂推的結構受力問題;移動式鋼墊梁提升（下放）平臺，成功的將大噸位鋼墊梁安全提升至80m高墩之上;利用精軋螺紋鋼鎖定鋼墊梁及鋼桁梁，保證了頂推過程總鋼桁梁與鋼墊梁之間無相對錯動，同時利用鎖定裝置及移動小車，平穩安全的在高空將鋼墊梁倒運會頂推初始位置。該工程中鋼墊梁的應用為以后同類型的高墩鋼桁梁步履式頂推提供了成功的經驗。

參考文獻

[1]白文虎，王超.大跨徑鋼桁梁步履式多點同步頂推施工技術[J].中國港灣建設，2016，36（9）：58-61.

[2]張奉春.雙線鐵路超大跨度連續鋼桁梁多點同步頂推施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2016，（4）：10-14.

[3]閻永風.步履式頂推跨鐵路鋼箱梁施工技術[J].鐵道建筑技術，2014，（1）：58-62.