市政道路鋼箱梁橋頂推設(shè)計(jì)與施工工藝研究

張 凱

中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000

1 工程概況

云頂路自行車道示范段工程項(xiàng)目位于廈門，為BRT空中自行車道工程。根據(jù)市政要求及使用要求，設(shè)計(jì)人員決定沿現(xiàn)有BRT橋梁兩側(cè)設(shè)置高架橋梁，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以一側(cè)單向雙車道為主，路寬接近3m且凈寬保持在2m左右，并在合并段改為雙向四車道，路寬接近5m且凈寬大于單側(cè)雙車道的凈寬距離；全橋采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，共分80聯(lián)箱梁，其中整體式17聯(lián)，分離式共63聯(lián)。

2 常見(jiàn)鋼箱梁施工方法及其應(yīng)用特點(diǎn)

鋼箱梁施工方法較多，但應(yīng)用特點(diǎn)不盡相同，具體可根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件以及施工要求靈活選擇。文章主要研究鋼箱梁施工中較為常見(jiàn)的幾種方法及其具體應(yīng)用特點(diǎn)。

2.1 支架法

支架法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)成熟、施工便捷，但其適用范圍較小，易受到施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的限制，在軟土地基地質(zhì)條件中缺乏應(yīng)用可行性。淤泥層厚度較大時(shí)，為了保證支架的穩(wěn)定性，需要在正式搭設(shè)支架前處理地基，由此帶來(lái)準(zhǔn)備工作量增加、成本投入增多的問(wèn)題。因此，在地質(zhì)條件較好時(shí)，可采用支架法安裝鋼箱梁，若地質(zhì)條件較差，則不建議采用該方法。

2.2 懸臂頂推法

懸臂頂推的具體作業(yè)形式：（1）提前設(shè)計(jì)鋼箱梁拼裝場(chǎng)地，按照施工精度完成鋼箱梁節(jié)段的拼裝作業(yè)，待各節(jié)段拼裝成形且無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后，向前頂推鋼箱梁，實(shí)現(xiàn)懸臂過(guò)跨操作。（2）在拼裝場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)逐段拼裝鋼箱梁，再進(jìn)一步向前頂推，直至其被頂推至指定位置為止。該方法在設(shè)計(jì)工作中無(wú)須考慮導(dǎo)梁操作，僅需適配一段順暢下滑道即可，因此工作量較少。從實(shí)際施工情況來(lái)看，橋臺(tái)后方可能存在矩形涵洞，對(duì)其有一定的限制作用，加大了箱梁拼裝場(chǎng)地的布置難度，導(dǎo)致該施工方法在實(shí)際應(yīng)用中遇到多重阻礙。

2.3 分節(jié)段頂推法

通常，在0號(hào)臺(tái)和1號(hào)墩間開(kāi)展分節(jié)段頂推安裝作業(yè)，通過(guò)拼裝平臺(tái)的搭建，可以有效地解決施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間不足的問(wèn)題。在鋼箱梁節(jié)段拼裝場(chǎng)地的設(shè)計(jì)中，需在兩側(cè)通長(zhǎng)布設(shè)下滑道，待節(jié)段拼裝工作落實(shí)到位后，借助該下滑道高效頂推至指定位置，最終將鋼箱梁安裝到位。

分節(jié)段頂推的特點(diǎn)在于占地面積較小，不會(huì)對(duì)其他工序的施工空間造成侵?jǐn)_，有利于鋼箱梁節(jié)段拼裝、頂推等相關(guān)工作的高效開(kāi)展，施工效率較高，最終取得的鋼箱梁安裝效果也普遍較好，在鋼箱梁施工中得以廣泛應(yīng)用。

3 下滑道、拼裝平臺(tái)及滑塊設(shè)計(jì)

3.1 下滑道

沿外側(cè)墩柱常規(guī)布置，共含有3跨，每側(cè)下滑道由2片工字鋼組成，中跨梁、邊跨下滑道梁的高度分別為2.0m、1.8m。在下滑道設(shè)計(jì)中，需充分考慮簡(jiǎn)支梁的布置情況，做合理設(shè)計(jì)，保證主體結(jié)構(gòu)的完整性。為了使滑塊在下滑道中順暢滑移，需對(duì)下滑道的結(jié)構(gòu)做出優(yōu)化，例如將下滑道工字梁上翼緣連接于一體，并精細(xì)打磨接頭部位，使其具有規(guī)整性。通常，下滑道頂面距鋼箱梁底部約為35～38cm。同時(shí)，需考慮下滑道荷載分布的均勻性要求，依據(jù)支梁設(shè)計(jì)法則，經(jīng)過(guò)計(jì)算與設(shè)計(jì)后，有效設(shè)定單側(cè)滑動(dòng)承重值，具體以870t左右較為宜。工字梁可以采用Q345鋼為基礎(chǔ)材料，根據(jù)尺寸要求制作而得。

3.2 拼裝平臺(tái)

從拼裝平臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成來(lái)看，其包含縱梁、橫梁兩大部分，因此需對(duì)各部分做針對(duì)性的設(shè)計(jì)。（1）縱梁可采用梁高為1000mm的工字梁，考慮到主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求，可以將合適尺寸的鋼管立柱穩(wěn)定支撐在承臺(tái)上。（2）橫梁依然可采用工字梁，但高度需調(diào)整為600m。為了保證整個(gè)拼裝平臺(tái)的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)縱梁和橫梁時(shí)，需按照簡(jiǎn)支梁計(jì)算，有效控制受力值。在橫梁荷載布置中，最大荷載約為195kN。材質(zhì)方面，縱梁和橫梁可以選用Q345鋼。

3.3 滑塊

在市政道路鋼箱梁橋的滑塊設(shè)計(jì)中，需重點(diǎn)考慮箱形墊塊。設(shè)計(jì)滑塊時(shí)，在其頂部鑲嵌方木，利用該裝置穩(wěn)定頂托鋼箱梁底部，以維持鋼箱梁的穩(wěn)定性。尺寸方面，滑塊底部鋼板厚度按40mm控制，此時(shí)能夠與下滑道緊密接觸。為了便于施工，應(yīng)將滑塊受力集中在豎向力上，消除力的干擾。單個(gè)頂推節(jié)段包含多個(gè)滑塊，在安裝時(shí)需要將鋼箱梁頂起，此時(shí)滑塊容易出現(xiàn)兩點(diǎn)受力的情況，因此需根據(jù)具體工況設(shè)計(jì)滑塊受力。正常情況下，最大鋼箱梁節(jié)段的重量應(yīng)在1∶2范圍內(nèi)。此外，需做好抗壓強(qiáng)度的核算工作，原因在于滑塊包含2種材料，其力學(xué)特性存在差異，需詳細(xì)分析其受力情況。

4 鋼箱梁安裝技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 分節(jié)段組拼施工

（1）以鋼筋梁的結(jié)構(gòu)尺寸為準(zhǔn)，劃分為多個(gè)節(jié)段，確定最適宜吊裝的節(jié)段外形尺寸。在該工程中，尺寸控制在14.5m×6.1m×1.5m，重約41t，適配200t的汽車式起重機(jī)。

（2）在0號(hào)臺(tái)后方的路基上安排200t汽車式起重機(jī)，由專員操作設(shè)備，分節(jié)段有序吊裝鋼箱梁。吊裝全程均采取先中間、后兩側(cè)的方式，即從中間開(kāi)始向兩側(cè)對(duì)稱吊裝，分別將節(jié)段置于平臺(tái)橫梁上。在選擇無(wú)縫鋼管的支撐時(shí)，要求其規(guī)格為φ200mm。在實(shí)際操作中，可以適配40t液壓千斤頂，用于輔助作業(yè)，以便根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整標(biāo)高。此外，需在平面上利用螺旋頂做微調(diào)操作，進(jìn)一步對(duì)節(jié)段做縱縫焊接操作，使鋼箱梁節(jié)段可以共同組成完整且穩(wěn)定的整體。

4.2 鋼箱梁節(jié)段頂推施工

在適配頂推千斤頂時(shí)，需充分考慮鋼箱梁最大節(jié)段的重量。實(shí)際重量為241t，滑塊與下滑道間存在接觸關(guān)系（鋼與鋼接觸），滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.05～0.10。

（1）具體至實(shí)際施工中，最大靜摩擦系數(shù)為0.2，隨著阻力系數(shù)的增加，待其達(dá)到3時(shí)，滑塊和下滑道間所形成的最大摩擦力可超過(guò)1000kN。為了便于施工，應(yīng)采用2臺(tái)150t的千斤頂聯(lián)合作業(yè)。

（2）頂推反力架是鋼箱梁頂推施工中的關(guān)鍵裝置，包含反力架、調(diào)節(jié)形成方管等結(jié)構(gòu)。其中，反力架可利用螺栓做錨固處理，確保其能夠與下滑道工字梁上翼緣穩(wěn)定連接。在調(diào)節(jié)形成方管時(shí)，則要求其可以隨時(shí)向外抽出，并且不會(huì)對(duì)千斤頂?shù)恼Ｊ褂迷斐扇魏尾涣加绊憽?/p>

（3）鋼箱梁節(jié)段頂推施工中，可在梁底下滑道工字梁上安裝滑塊。為了減小滑塊與滑道間的摩擦力，可以在兩者間涂抹適量的黃油。此外，需在鋼箱梁節(jié)段尾部對(duì)稱部位設(shè)置頂推千斤頂。隨著頂推千斤頂?shù)闹鸩竭\(yùn)行，待其實(shí)際行程達(dá)到極限后，再次執(zhí)行頂推操作，使鋼箱梁兩側(cè)移動(dòng)速度得到有效控制。考慮到鋼箱梁頂推時(shí)的安全性要求，必須在頂推期間加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)速度和節(jié)段偏差的檢測(cè)與控制，尤其是鋼箱梁節(jié)段的前部和尾部，若實(shí)測(cè)結(jié)果表明某項(xiàng)指標(biāo)不滿足要求，則需及時(shí)予以糾正，確保頂推位置的準(zhǔn)確性。

4.3 鋼箱梁節(jié)段組拼及支座安裝

（1）在臨時(shí)支承和固定鋼箱梁節(jié)段時(shí)，需重點(diǎn)考慮節(jié)段的平面位置和標(biāo)高，對(duì)其加強(qiáng)檢測(cè)與調(diào)整，并且需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整支座端。工作人員可在支座端的兩側(cè)布設(shè)液壓千斤頂，以作為梁面標(biāo)高調(diào)整時(shí)的作業(yè)工具。對(duì)于非支座端的調(diào)整，則可以在下滑道間布設(shè)液壓千斤頂。

（2）在調(diào)整鋼箱梁節(jié)段接縫時(shí)，應(yīng)有效控制接縫的高差，使其滿足相關(guān)要求。待所有組拼工作均落實(shí)到位后，應(yīng)采取嵌補(bǔ)措施，尤其是支點(diǎn)的設(shè)計(jì)，必須對(duì)支座予以固定處理，以保證后續(xù)各支座的安裝作業(yè)均可有效落實(shí)到位。

（3）支座下座板灌漿施工采用灌漿法，可以提高鋼箱梁節(jié)段組拼的施工質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段鋼箱梁施工的可選方法較多，其中可行性最高的為分階段頂推施工工藝。該工藝方法具有一套邏輯清晰的施工流程，各環(huán)節(jié)施工的可控性較高，有利于提高鋼箱梁的施工精度，同時(shí)施工全程的安全狀況良好，不會(huì)過(guò)度受到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件的影響，兼顧安全、質(zhì)量、效率、效益多重要求。基于此，文章闡述了鋼箱梁橋頂推的設(shè)計(jì)思路以及各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的作業(yè)要點(diǎn)，可以為相關(guān)人員提供一定的參考。