鋼桁梁橋拼裝頂推施工關鍵技術研究

摘要：

為研究公路大橋鋼桁梁拼裝頂推施工關鍵技術，文章依托某高速公路大橋實際工程，從水平頂推系統、豎向頂升系統、橫向糾偏系統和頂推滑移體系等方面，介紹了多點頂推布置方案，并研究了鋼桁梁拼裝頂推施工方法與注意事項。

關鍵詞：公路大橋；鋼桁梁；頂推施工

中圖分類號：U445.462 A 48 160 4

0 引言

頂推法是目前橋梁施工所用的常見方法之一，一般指在各橋臺間修筑臨時墩，當梁體在橋臺處施工時，可以通過千斤頂等方式使梁體利用臨時墩墩頂完成施工的方法。根據梁體形式的不同，還可以將頂推法分為逐段頂推法和整體頂推法兩種。頂推法在橋梁施工中具有非常顯著的優點，可以限制施工區域，以便設置保護措施，免于施工過程中受到外界影響。目前針對頂推法橋梁施工的研究與應用已取得較多成果。張奉春［1］以水蘇溝大橋實際工程為例，通過步履式千斤頂對鋼桁梁進行頂推法施工，同時設計了配套的組合鋼墊梁及支承梁等結構，保證了桁架節點的受力，降低了對墩身的影響。梁崇雙［2］以濟南黃河公鐵兩用橋的主橋實際工程為例，對多點頂推的關鍵技術進行研究，保證其技術安全可靠。張宏武［3］以湖際中橋實際工程為例，根據橋體的結構特點以及施工的場地條件，通過頂推法進行橋梁施工，制定了頂推施工滑移過程中的糾偏措施。林高山［4］以某特大橋112 m簡支鋼桁梁施工的實際工程為例，研究了跨多層公路的鐵路簡支鋼桁梁頂推施工技術，對頂推全過程進行了受力分析，并基于此進行了系統優化設計。黃慶玲［5］以某大跨鋼桁梁的頂推施工實際工程為例，對其施工流程、技術特點進行了深入分析，對重要的施工環節提出了相應的注意事項，從而提高了頂推施工的安全系數。楊部廷［6］以莆田站頂推鋼桁梁天橋實際工程為例，通過有限元方法，對不同的頂推施工工況進行了數值計算，研究了頂推施工中橋梁斜度對主梁受力的影響規律。

鑒于此，本文依托某高速公路大橋實際工程，介紹了該工程中的鋼桁梁拼裝頂推施工工藝，以期為其他的橋梁工程施工和后續研究提供參考。

1 工程概況

該大橋處于河流較為順直的位置，水流呈由西向東方向，主河槽靠南岸邊，南岸有防護工程，北岸有河灘地帶。橋跨的設計尺寸為96 m×2+112 m×9，即兩側為96 m的橋跨，中間為9個112 m的橋跨，共11跨。主橋全長為96 m×2+112 m×9+1.25 m×2=1 202.5 m。主橋立面如圖1所示。

鋼桁梁拼裝的頂推施工工藝流程大致可分為11步：頂推平臺施工→鋼桁梁拼裝施工→鋼梁頂推施工→導梁拆除→支架拆除→滑道梁拆除、支座就位、整體落梁→公路橋面板安裝及濕縫澆筑→全回轉吊機拆除→支座安裝→鋼梁涂裝→橋面鋪裝及附屬工程。

2 多點頂推布置方案

多點頂推系統集機、電、液壓、計算機控制技術于一體，結合現代施工工藝，實現超大型構件的大跨度、長距離的連續牽引。系統共由四部分組成。

2.1 水平頂推系統

根據對鋼桁梁的結構進行計算分析，得到了需要施加的最大水平頂推力。在1#～11#墩的11個主墩邊桁各設置一臺水平連續千斤頂。

鋼梁采用MGE板-不銹鋼復合板的施工方法，由于兩板間的摩擦影響，摩擦力為鋼板的推力與摩擦系數的乘積，即摩擦系數0.1×鋼板推力43 000 t＝摩擦力4 300 t。根據水平千斤頂布置方案，此時可用33臺350 t的水平千斤頂進行施工。為了保證施工安全，將30根15.24 mm鋼絞線，連接千斤頂空腔及滑塊的后錨上，并固定在后錨上。

2.2 豎向頂升系統

為了使所有鋼桁梁處于水平面，保證行車安全及舒適性，需要調整鋼桁梁兩端的高度，這需要豎向千斤頂提供設計的支撐反力。如圖2所示，每一個墩體的上部都需要布置豎向千斤頂。水平頂推及豎向頂推系統在液壓泵站和控制臺下控制不同頂向的千斤頂。

2.3 橫向糾偏系統

鋼梁在豎向頂升系統作用下，可能會因為受到重心誤差、風力、氣溫差異等因素的影響，導致鋼梁在頂推移動過程中發生水平面的位移誤差。橫向糾偏系統能確保誤差足夠小并及時對位移偏差進行糾正，對鋼梁進行限位處理。橫向糾偏系統針對梁體的兩種不同狀態，有靜態糾偏裝置與動態糾偏裝置。兩個裝置各有優劣，本文方案采取動、靜態糾偏結合的措施。

2.4 頂推滑移體系

頂推滑移體系由滑道及滑塊組成。

2.4.1 滑道

在1#～10#墩的頂部沿縱向鋪設一條長度為17.6 m的滑道梁，為方便支座就位，將滑道梁分為3個節段。滑道梁安裝完成且驗收合格后，再在其頂面上焊接不銹鋼板。

2.4.2 滑塊

1#～10#墩滑塊采用單層箱式結構，頂推千斤頂通過鋼絞線拉滑塊帶動鋼桁梁前移。

3 頂推施工方法

采用單向多點頂推施工方法，即在拼裝平臺逐節間拼裝鋼導梁和鋼桁梁，然后通過1#～11#墩的水平頂推系統將鋼梁向前頂推，直至鋼梁頂推到位。頂推施工工藝流程如圖3所示。

3.1 頂推墩頂布置

3.1.1 1#～10#墩墩頂布置

為確保鋼梁底部混凝土橋墩在頂推施工過程中不被破壞，在中間10個橋墩墩頂的每一條滑道上布置2個滑塊，每個滑道梁前后端各布置2臺豎向千斤頂。為確保豎向千斤頂布置在設計位置，需在上方墊塊，其尺寸為700 mm×800 mm。1#～10#墩墩頂布置如圖4所示。

3.1.2 拼裝平臺頂推布置

在頂推滑移過程中，由于在11＃墩處墩頂支反力較小，因此邊桁只需在每個滑道梁前端布置2臺豎向千斤頂，中桁需在滑塊前后端各布置2臺豎向千斤頂，其中中桁為800 t、邊桁為900 t。在起頂梁體時，確保千斤頂縱向設置在下弦橫隔板位置；千斤頂橫向均布于鋼梁下弦腹板位置處。

在拼裝平臺每個中、邊桁滑道梁后端各布置2臺300 t豎向千斤頂，用于拼裝時鋼梁調節標高。倒換滑靴時，平臺上每個滑靴均配備2臺200 t級豎向千斤頂，用于整體頂升拼裝平臺梁體，以達到整體起頂梁體后再倒換滑靴的目的。

3.2 頂推施工步驟

頂推施工的每個周期分為15個步驟，不斷對這15個步驟進行重復，從而完成整個頂推施工的全過程。施工步驟如圖5所示。

3.3 導梁上墩施工步驟

導梁上墩的施工分為6個步驟，如圖6所示。頂推過程中，導梁端部標高是不斷變化的，為了保證導梁順利過墩，在導梁接近混凝土托梁前端時，應對其標高進行監測。如導梁標高不滿足施工要求，則要通過調整后支點高程來使導梁上墩施工滿足要求。同時為了盡量減少鋼桁梁的懸臂長度，當導梁鼻梁剛剛上墩時就應及時進行相應的抄墊。

3.4 頂推同步性控制

頂推系統主要由主控系統及控制系統軟件組成，其中軟件系統包括上位機軟件及下位機軟件。系統軟件的組成如圖7所示。

4 頂推施工注意事項

根據前文介紹的頂推施工步驟，結合相關的施工經驗，本節提出如下頂推施工注意事項：

（1）保證設備正常，保證鋼絞線質量、焊接質量和鋼絞線擠壓頭連接質量。

（2）注意千斤頂在頂推前后的移動距離，給每套千斤頂設備配備傳感器，嚴格控制位移，并且時刻進行檢測。

（3）時刻注意鋼梁兩端的位移，設立位移測量點。

（4）防止液壓泵內部的壓力過大，設置壓力傳感器，起到安全保護作用。

（5）在進行頂推施工時，需要保證鋼板兩側同步運動，及時檢測和跟蹤，便于發生大誤差時可以迅速做出調整，停止頂推施工。

（6）鋼絞線不允許有折彎、打絞現象。

（7）頂推系統要由專人保管和維護。使用人員應熟悉系統結構及其動作程序。

（8）千斤頂經過使用，如發現泄漏或聲音不正常，則應與制造廠家聯系或送專業廠家維修。

（9）系統完成頂推施工后，需要先進行卸壓，不可帶壓拔管。油管拆下后需要保持干凈，用塑料袋或者專門的蓋子進行密封。

（10）保證設備存儲環境的干燥及密封完好。當替換系統中有易損部件時，需要注意操作步驟及相關注意事項。

5 結語

本文依托某高速公路大橋實際工程，介紹了該工程中的鋼桁梁拼裝頂推施工工藝，得到如下結論：

（1）鋼桁梁拼裝的頂推施工工藝流程大致可分為11步：頂推平臺施工→鋼桁梁拼裝施工→鋼梁頂推施工→導梁拆除→支架拆除→滑道梁拆除、支座就位、整體落梁→公路橋面板安裝及濕縫澆筑→全回轉吊機拆除→支座安裝→鋼梁涂裝→橋面鋪裝及附屬工程。

（2）多點頂推系統可實現超大型構件的大跨度、長距離連續牽引，該系統由四部分組成：水平頂推系統、豎向頂升系統、橫向糾偏系統和頂推滑移體系。

（3）頂推施工的每個周期分為15個步驟，不斷對這15個步驟進行重復，從而完成整個頂推施工的全過程。

參考文獻

［1］張奉春.柔性高墩大跨度鋼桁梁頂推施工技術研究［J］.公路，2021，66（3）：148-152.

［2］梁崇雙.公鐵兩用三主桁連續鋼桁梁頂推施工新技術［J］.鐵道工程學報，2021，38（3）：41-47.

［3］張宏武.跨越既有鐵路線鋼桁架橋快速頂推施工技術［J］.中國住宅設施，2022（3）：121-123.

［4］林高山.鐵路112 m簡支鋼桁梁跨多層公路頂推施工技術［J］.建筑技術開發，2022，49（9）：35-39.

［5］黃慶玲.鋼桁梁頂推施工技術分析［J］.大眾科技，2022，24（9）：31-34.

［6］楊部廷.空間雙向折線鋼桁梁頂推施工過程受力分析［J］.鐵道建筑技術，2022（9）：150-154，159.

收稿日期：2023-01-20