大半徑曲線鋼箱梁頂推施工關鍵技術研究

摘要 鋼箱梁橋是一種被廣泛應用在跨路工程的橋梁結構，多使用頂推的施工方法進行施工，頂推工藝相對復雜。為進一步研究大半徑曲線鋼箱梁頂推施工關鍵技術，文章以某工程為依托，對鋼箱梁頂推施工的合理分塊、鋼梁拼裝、臨時支架設計、頂推工藝流程分析、合理頂推施工順序等內容進行了研究。總結了頂推施工過程的關鍵工藝，形成了滿足地形要求的頂推施工技術。該研究成果可為類似工程提供參考。

關鍵詞 鋼箱梁；分段拼裝；頂推施工；施工技術

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0071-03

0 引言

鋼箱梁橋結構是一種自重小、跨越能力強的結構形式，且施工靈活多變，因此被廣泛地應用在城市橋梁結構中，尤其是跨越既有道路工程，具有顯著的優勢。

為了降低鋼箱梁橋施工過程對既有道路的影響，頂推施工法作為此類工程施工的首選方法[1]。邱緒山等針對鋼箱梁橋頂推施工開展了較多的研究，相關研究主要集中在頂推施工過程中的受力分析為主[2-3]。姜錫東對頂推過程中鋼梁的局部受力性能進行分析，并對支點等局部構造進行優化[4]。還有研究對頂推過程中鋼導梁、臨時墩等臨時結構的受力狀態進行了分析與研究[5-6]。

此外，韓如林等人對變高度鋼梁在頂推過程中的關鍵技術也有相關研究[7]。對曲線鋼梁頂推過程中的受力特點和跨高速公路頂推施工關鍵工藝的研究也是目前主要研究方向之一。

綜合現有研究技術，主要的研究方向是施工工藝和受力性能，但由于鋼箱梁的頂推施工和結構的自身特點及建設條件密切相關，所以相關研究成果不能直接應用在依托工程中雖有共性問題，但仍和項目的自身特點密切相關，為研究連續跨越既有道路和河道復雜環境下的鋼梁頂推施工技術，該文以后鋼箱梁橋為依托，開展了大半徑曲線鋼梁頂推施工技術的研究。

1 工程概況

1.1 總體概況與建設條件

依托工程為某跨江通道的南引橋，大橋跨越兩條既有通道，采用兩跨連續梁結構形式進行跨越。其中第32聯南引橋跨越G346、現狀河道，橋位處情況復雜，為不影響G346的車輛通行，減少邊坡開挖，擬采用左幅70 m+60 m、右幅67 m+60 m兩孔鋼箱梁連續跨越。

國道車流量較大，不能進行封路施工；橋位處條件復雜，跨越靈青河，天然氣管道周圍10米范圍內不能進行施工，因此不能采取原位吊裝方式進行鋼箱梁的安裝。經過比選后采用頂推法進行鋼梁施工。

1.2 結構特點

上部結構采用全焊單箱雙室截面鋼箱梁，分幅設置。單幅鋼箱梁全寬16.3 m，梁高3.166 m。中支點處鋼梁與路線設計線斜交角度為66.4°，端支點處鋼梁與路線設計線垂直。箱梁腹板采用內外側等高設計，橋面橫坡由箱梁整體繞橋面設計高程點旋轉而成。鋼箱梁的頂板兼做橋面承重結構，按正交異性板設計。鋼梁梁體部位頂、底板采用U形肋加勁，懸臂部位除護欄端部采用板肋加勁，其余頂板采用U形肋加勁。橋梁標準斷面如圖1所示。

2 鋼箱梁拼裝與頂推施工

2.1 總體工藝

跨G346鋼箱梁如采用原位吊裝需封閉道路施工不能滿足通行需求，由于現場施工條件約束，選擇步履式頂推安裝方式。現場利用小里程側相鄰聯位置的場地搭設拼裝頂推支架，在拼裝區將運輸段拼裝成頂推段，每幅鋼箱梁采用步履式千斤頂將梁段分為2個輪次分階段頂推至設計位置并落梁。

鋼箱梁左幅長130 m、右幅長127 m，先進行鋼箱梁吊裝，再進行頂推，左右幅均分2個輪次縱向吊裝及頂推，頂推到位后，拆除導梁，整體同步落梁。主要的施工工序如下：

（1）在施工現場處理好的地基基礎上搭設臨時支架，在拼裝臨時支架頂面測量鋼箱梁梁底標高。

（2）鋼梁塊體運輸至現場，在拼裝支架上進行鋼梁塊體拼裝。

（3）對梁段接口進行焊接及檢驗，完成后對環口位置進行油漆補涂，并涂裝最后一道面漆。

（4）涂裝完成后，進行頂推作業。

（5）施工完畢拆除導梁、頂推設備及臨時支架。

2.2 鋼梁拼裝

該橋的橋位處不具備水運條件，鋼箱梁需要通過陸運的方式運輸至橋位處進行拼裝后再進行頂推施工。根據鋼梁的結構特點和運輸通行能力，對鋼梁縱橫向進行分段加工。鋼箱梁吊裝縱向劃分為7個節段，橫向分為5個大段，如圖2所示，每道腹板及鄰近頂底板作為一個塊體，兩側懸臂作為單獨塊體，塊體寬度為3.2～3.52 m不等，共計70個吊裝節段。節段劃分后最大重量為64.2 t。

頂推臨時支架設置：1～8#頂推臨時支架采用排架支架形式，結構形式分為A類、B類、C類、D類、E類。根據不同的平面位置和功能需求略有不同，用作頂推過程的臨時墩功能。

支架鋼材采用?529×10 mm或?610×10 mm的鋼管，立柱間橫向聯系采用Ф219×6 mm的鋼管，剪刀撐采用20 a槽鋼，鋼立柱頂端采用雙拼HM588×300 mm或HN700×300 mm的H型鋼作為主縱梁，四或五拼HM588×300 mm、HN700×30 mm的H型鋼作為設備橫梁。設備橫梁前后設置墊墩，墊墩上設置雙拼HM588×300 mm、HN700×300 mm的H型鋼作為擱置橫梁，之間采用螺栓連接。支架之間也采用Ф219×6 mm鋼管、20 a槽鋼進行連接。支架頂面設置臨時施工平臺。鋼管與連接系連接處焊縫均需達到要求

鋼梁拼裝用臨時支架為F類支架，拼裝支架采用鋼管搭設，每個接口對接位置搭設一組臨時支架，支架的主管采用8根Ф325×8 mm的圓管組成，橫斜腹桿采用Ф89×5 mm、Ф76×5 mm、[14a的型鋼組成，分配梁采用兩根焊接H428×407×20×35 mm，支架底座、頂座采用HM488×300×11×18 mm的型鋼焊接而成，調節圓管采用Ф299×12 mm的圓管，拼裝支架結構形式如圖3所示。

臨時支架采用高強螺栓連接，法蘭之間采用M22高強螺栓連接，其他節點均采用M20高強螺栓連接。臨時墩基礎采用混凝土擴大基礎，基礎尺寸為3.5 m×3.5 m。

鋼箱梁的縱向分段及拼裝先后順序如圖4所示。采用多輪次拼裝與頂推相結合的方式完成鋼梁的安裝施工。其中左幅鋼梁的拼裝順序為：左幅G段吊裝→左幅F段吊裝→左幅E段吊裝→左幅D段吊裝→導梁吊裝→頂推→左幅C段吊裝→左幅B段吊裝→左幅A吊裝→頂推。

右幅鋼梁的拼裝順序為：右幅G段吊裝→右幅F段吊裝→右幅E段吊裝→右幅D段吊裝→導梁吊裝→頂推→右幅C段吊裝→右幅B段吊裝→右幅A段吊裝→頂推。

兩幅橋梁共進行18輪次完成所有鋼梁塊體及導梁的拼裝。

3 鋼箱梁頂推施工

3.1 臨時結構設計

大橋施工總體采用先左幅后右幅的順序進行頂推施工，頂推方向為從小樁號側向大樁號側頂推。左右兩幅鋼箱梁頂推曲線均為圓曲線，頂推過程理論上不會出現軸線偏差，如在實際中出現了偏差則及時進行糾偏。由于左右兩幅鋼箱梁間距為450 mm，在頂推過程不會出現干涉現象。頂推設備采用16臺600 t的步履式千斤頂進行頂推，每個臨時墩頂設置2臺。

導梁的作用減少頂推過程中鋼箱梁的施工內力，加大頂推跨度，并起到導向作用。導梁為非直線導梁，距導梁端部14 m左右設置一個折角為178.77°。導梁材質為Q355鋼材，由2片變高工字形梁組成，左右幅橫向中心距8 m，導梁長45 m。導梁長度方向分為5段制作。節段之間頂板、腹板采用M24高強螺栓連接，底板采用熔透焊接連接。

導梁兩片主梁之間采用桁架與剪刀撐橫向連接，桁架由164 mm×6 mm、120 mm×4 mm的方管組焊構成，剪刀撐由?219×6 mm的鋼管構成，材質均為Q235b。導梁根部高度與鋼箱梁相對應腹板等高，前端底板抬高，便于導梁上墩。導梁采用兩節分段安裝的方式進行拼裝，如圖5所示。

3.2 頂推施工工藝

以左幅鋼梁為例，鋼梁的主要頂推流程如下：

（1）在左1～8號支架上安裝8套頂推設備，共計16臺。利用汽車吊在JS106～JS110#墩之間拼裝場地拼裝G～D#節段；完成45 m鋼導梁安裝，并完成頂推系統調試，完成試頂推，如圖6所示。

（2）第一輪頂推52 m（累計52 m），頂推至2#臨時墩，上墩時注意兩肢導梁同時頂起，頂推過程確保頂推線形和頂推同步，同時監測鋼梁及導梁的結構受力

（3）第二輪頂推前行21 m（累計73 m），安裝A～C#節段，安裝A～C#節段，頂推過程確保頂推線形和頂推同步。

（4）第三輪頂推35 m（累計108 m），頂推至1#臨時墩，上墩時注意兩肢導梁同時頂起，頂推過程確保頂推線形和頂推同步。

（5）第四輪頂推34.5 m（累計142.5 m），拆除前兩節導梁，頂推過程確保頂推線形和頂推同步。

（6）第五輪頂推20.5 m（累計163 m），鋼箱梁到達設計位置，拆除剩余導梁，轉運至梁段拼裝場地，頂推過程確保頂推線形和頂推同步。

（7）調整鋼梁整體線形及標高，體系轉換，逐步完成落梁，拆除臨時支撐及臨時措施，鋼箱梁安裝完成，倒運頂推設備至右幅使用。

4 結束語

為探究復雜條件下大半徑曲線鋼箱梁橋頂推施工的關鍵技術，該文特以某跨江橋引橋為依托，對鋼箱梁的臨時墩設計、拼裝、頂推等關鍵工藝進行了研究，得到了以下結論：

（1）結合環境和結構特點對基于陸運的鋼箱梁進行了合理分塊，滿足運輸與拼裝的要求。

（2）進行了頂推施工合理順序及臨時結構設計，形成了合理的頂推及拼裝臨時直接結構，滿足頂推施工的要求。

（3）總結了頂推施工過程的關鍵工藝，形成了滿足地形要求的頂推施工技術。可為類似工程提供參考。

參考文獻

[1]劉實旺，孫熒藝，劉帥.基于BIM技術的曲線鋼箱梁橋制作和施工控制技術[J].交通世界，2023（35）：140-142.

[2]邱緒山.曲線鋼箱梁頂推施工臨時設施力學特征分析[J].價值工程，2024 （2）： 151-153.

[3]葉洪波.大跨徑鋼箱梁頂推施工關鍵技術研究[J].建筑技術開發，2023（12）：82-84.

[4]姜錫東，傅中秋，楊波，等.斜交鋼箱梁橋頂推施工非對稱受力的局部構造優化[J].水利與建筑工程學報，2023（6）：63-68+77.

[5]范鵬，李志成.鋼箱梁頂推施工中導梁結構受力分析[J].科技資訊，2023（22）：125-128.

[6]劉瑞，姜榮劍，韓亨通.上跨高速公路鋼箱梁頂推施工支架設計與檢算[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2023（4）：10-14.

[7]韓如林，趙振華，焦明東.變高度鋼箱梁橋頂推施工關鍵技術研究[J].低溫建筑技術，2023（11）：138-142.

收稿日期：2024-01-25

作者簡介：任梓綺（1991—）女，本科，工程師，研究方向：公路與橋梁工程。