基于鋼桁架橋梁的頂推架設施工技術研究

摘要 隨著橋梁建設技術的不斷發展，鋼桁架橋梁以其優越的力學性能和較高的施工效率在現代橋梁工程中得到廣泛應用。然而，由于其結構復雜、跨度大、施工環境多樣，鋼桁架橋梁的架設過程充滿挑戰。該文針對某鋼桁架橋梁工程，研究并分析了頂推架設施工技術，結合實際項目案例，詳細探討了頂推支架安裝、鋼導梁安裝、頂推設備選擇與布置、滑靴裝置應用等關鍵技術環節。研究表明：通過科學合理的頂推施工技術，可以有效保障鋼桁架橋梁的結構穩定性和施工安全性，為類似工程提供參考與借鑒。

關鍵詞 鋼桁架橋梁；頂推架設施工；技術分析；案例研究

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0136-03

0 引言

隨著交通需求的不斷增長，大跨度橋梁結構的應用日益廣泛，鋼桁架橋梁因其優異的承載性能和靈活的設計形式，成為大跨度橋梁結構中的重要組成部分。然而，鋼桁架橋梁的施工技術復雜，尤其是頂推架設技術的應用，需要克服諸多施工難點和技術挑戰。頂推架設施工技術，即通過頂推設備將橋梁結構從一端逐步推送至另一端的施工方法，廣泛應用于大跨度橋梁的建設中。該研究旨在系統分析和探討鋼桁架橋梁頂推架設施工技術的應用，重點介紹頂推滑移系統的設計與安裝、施工工藝技術以及在施工過程中采取的管控措施。通過對具體項目的案例分析，總結和提煉出頂推架設施工技術的關鍵要點和最佳實踐，以期為今后類似工程提供參考和借鑒。

1 項目概況

該橋梁工程采用下承式鋼桁架結構，設計總長度為140 m，橋寬度為45 m，整體結構分幅布設。橋梁主桁架為變截面華倫式桁架結構，其跨中部位高度達到18 m，桁架中心間距為19 m。全橋共包含10個節間，各節長度在11 m至14 m之間不等，跨中部位預拱度達到80 cm。在主桁架的構造中，除節點位置采用特殊連接方式外，其余所有連接部位均采用焊接方式完成。

由于該橋梁所在河流通航任務繁重，斷航時間不得超過5 s，并且航道等級為三級標準，最大通航噸位為

1 200 t，導致浮托與浮吊方案在實際施工中無法實施。為不影響河道的正常通航，并最大限度地保證施工安全性，最終確定采用頂推施工方案進行鋼桁架架設施工。

2 頂推滑移系統

在鋼桁架橋梁的施工設計中，頂推滑移系統的設計為整個施工項目奠定了安全且高效的施工基礎，頂推滑移系統設計內容如圖1所示。

2.1 頂推支架安裝

支架系統由主支架、輔助支架和臨時支架組成，分別承擔主要荷載、輔助荷載和臨時荷載的支撐作用。安裝主支架時需要進行詳細的地質勘察，采用鉆孔灌注樁和承臺結構，確保基礎的承載力達到設計要求，每個主支架需承受約2 500 t的重量。主支架安裝過程中，需使用高精度的全站儀進行定位，以確保支架位置的準確性[1]。

輔助支架的安裝需與主支架同步進行，輔助支架主要用于支撐橋梁頂推過程中產生的附加荷載，采用可調節高度的設計，以便在頂推過程中進行微調，確保橋梁結構的平穩頂推。每個輔助支架需承受約1 200 t的重量，安裝時需與主支架形成穩定的三角支撐體系，進一步增強整體支架系統的穩定性。

2.2 鋼導梁安裝

在鋼桁架橋梁的頂推施工過程中，鋼導梁作為頂推過程中力的傳遞和分散構件，其安裝質量直接影響到整個橋梁結構的安全性與穩定性[2]。導梁的設計需充分考慮力學性能和結構穩定性，鋼桁架最前端位置安裝一根長度為42 m的變截面工字鋼導梁，外延部分作為嵌固部位，其節點板外延部分長度范圍為320～550 mm，通過高強度焊接方式與鋼導梁可靠連接，以確保頂推過程中結構的整體剛性和穩定性。

在鋼桁架頂推過程中，由于鋼導梁上、下翼緣板受力較大，其抗剪強度和抗彎強度的設計尤為重要。經過計算和分析，在最不利的受力條件下，鋼導梁的抗剪強度范圍為-3.5～14.0 MPa，而其抗彎強度范圍為-140～

140 MPa。因此，根據相關參數設計，須確保鋼導梁在頂推過程中能夠承受橋梁結構和施工設備產生的各種復雜荷載，符合相關設計標準和規范要求。

2.3 頂推設備

結合該工程橋梁的規模與具體施工條件，選擇液壓頂推系統作為主要的頂推設備。根據橋梁設計參數及頂推施工的需求，選擇總推力為4 000 t的液壓頂推系統，該系統包括多個液壓千斤頂，每個千斤頂的額定推力為500 t，推程為1.5 m，通過多個千斤頂的同步工作，確保橋梁結構在頂推過程中的平穩移動。

在頂推設備安裝前，需連接前后錨點。前錨點主要用于固定液壓千斤頂，選用高強度鋼材制作，并通過預埋螺栓與橋梁基礎連接，以確保其承載能力達到設計要求。后錨點用于固定鋼桁架結構，抵抗頂推過程中產生的反作用力，采用加固混凝土結構，通過錨栓與鋼桁架固定，實現力的傳遞和分散[3]。在正式頂推前進行設備調試和試驗，確保液壓系統的各項參數符合設計要求，并進行靜載和動載試驗，驗證頂推設備的工作性能。

頂推力的計算在施工設計中同樣重要，根據橋梁結構的重量和頂推過程中產生的摩擦力、阻力等，頂推力的計算公式如下：

式中，F——單個千斤頂的推力（N）；W——橋梁結構的總重量（N）；μ——滑移系統的摩擦系數；R——頂推過程中的額外阻力（N），包括風力、傾斜力等；n——液壓千斤頂的數量。

綜上，頂推設備的選擇、安裝與頂推力的計算是鋼桁架橋梁頂推施工中的重要環節，通過合理的設備選型和科學的施工組織，能夠確保頂推施工的順利進行，為橋梁結構的穩定性和安全性提供保障。

2.4 滑靴裝置

滑靴裝置在橋梁頂推架設施工中的主要功能是減少橋梁頂推過程中的摩擦阻力，確保結構的平穩移動?；パb置由滑靴本體、固定支架和連接件組成，通常安裝在橋梁桁架的下弦桿與滑道梁之間?；パb置的布置位置需根據橋梁節段的重心和力學特性進行科學設計，以確保在頂推過程中受力均勻、穩定可靠[4]?；ケ倔w采用高強度聚四氟乙烯（PTFE）材料制作，PTFE的低摩擦系數能夠顯著減少滑動阻力，從而降低頂推力需求，提高施工效率。為了保證滑靴裝置的穩定性，固定支架采用高強度鋼材，通過精密的焊接工藝將滑靴固定在橋梁桁架的下弦桿上。焊接工藝的質量直接影響滑靴的牢固性和安全性，因此在施工過程中必須嚴格控制焊接參數，確保焊縫的強度和質量。

此外，滑道梁的設計表面經過光滑處理，并涂覆耐磨涂層，以進一步降低摩擦力，保證滑動過程的平穩性和持續性。為了優化滑動效果，滑靴與滑道梁的接觸面設計為弧形，在增加接觸面積提高滑動穩定性的同時，還能有效分散壓力，減小局部應力集中。弧形設計的主要優點是能夠自動調節滑靴與滑道梁之間的間隙，確保接觸面始終保持均勻接觸，從而保證滑動過程的平穩順暢。

3 頂推架設施工工藝技術

3.1 橫縱向頂推施工技術

3.1.1 橫向頂推

橫向頂推工藝主要用于將鋼桁架結構從岸邊逐步推移至橋位，確保橋梁的順利架設。在正式頂推前需要進行初始頂推試驗，以檢測滑移系統的穩定性和頂推設備的工作狀態，初始頂推一般為短距離頂推，確保設備和系統的協調配合[5]。頂推過程中要進行持續的力學監測，確保鋼桁架結構受力均勻，避免局部應力集中導致結構變形或損壞。在頂推至設計位置附近時，通過微調液壓千斤頂的頂推力，確保鋼桁架結構準確就位。鋼桁架結構就位后，采用焊接或螺栓連接方式，將鋼桁架與支撐結構牢固連接。

3.1.2 縱向頂推

縱向頂推施工技術的核心在于將預制好的鋼桁架結構平穩、精準地頂推至指定位置。此過程包含了兩個主要步驟。

（1）在鋼桁架初始位置安裝千斤頂，通過千斤頂的頂推力逐步將鋼桁架從支架上頂出。頂推過程中，需實時監測鋼桁架的受力和變形情況，確保其在懸出過程中保持穩定。為防止鋼桁架在懸出過程中的過度變形，可在桁架懸出部位設置臨時支撐裝置，待鋼桁架完全懸出一節后，逐步移除臨時支撐，確保鋼桁架在自重作用下平穩過渡到下一頂推階段。

（2）在桁架懸出一節的基礎上，通過千斤頂繼續頂推鋼桁架，使其逐步向河道對岸移動。頂推過程中需確保桁架的前端始終位于導梁滑道上，以減少摩擦阻力并確保平穩推進。與此同時，需在鋼桁架的前端設置導向裝置，確保桁架在頂推過程中保持正確的前進方向。在鋼桁架逐步頂推至河道對岸的過程中，需特別注意節點的位置控制，通過精確的測量和調節，將節點準確定位于墩滑道梁上。

3.1.3 管控措施

在鋼桁架橋梁頂推施工過程中，管控措施的實施是確保施工安全、結構穩定和位置精度的關鍵。在頂推施工過程中，為確保鋼桁架橋梁的位置精度，需要在鋼導梁前端及鋼桁架前、后端設置監測點。通過全站儀對上述監測點進行實時監測，獲取鋼導梁和鋼桁架的位移數據，實施檢測位置偏差。

當監測到鋼桁架或鋼導梁的軸線偏差小于5 cm時，根據偏差的方向和程度，適當調整對應位置的液壓千斤頂的推力。對于橫向偏差，可以通過增加或減少兩側千斤頂的推力來實現；對于縱向偏差，可以通過前后千斤頂推力的同步調整來糾正。當監測到鋼桁架或鋼導梁的軸線偏差大于5 cm時，需要立即停止頂推施工，在滑道梁上方設置反力架，以提供額外的支撐力，減少結構的偏移。并通過調整滑靴裝置與滑道梁的接觸位置和角度，改變鋼桁架的滑移方向，從而糾正偏差，調整完成后，重新進行頂推施工。

3.2 落梁就位施工技術

落梁就位施工技術直接關系到橋梁結構的最終穩定性和使用性能，需要在鋼桁架頂推至設計位置后，將其安全、準確地落在橋墩或支撐結構上，確保結構的整體穩定性。

在鋼桁架橋梁頂推到設計位置2 m范圍內后，通過千斤頂微調將鋼桁架精確頂推至最終設計位置。此時，節點應準確落在預設的滑道梁上。通過液壓千斤頂將鋼桁架結構緩慢、均勻地下移至距離橋墩或支撐結構頂部約10cm的位置，停止下降并進行精確定位操作。利用全站儀和激光測距儀等高精度測量設備，確保鋼桁架結構的各個關鍵節點與支撐結構完全對齊。確認定位準確后，繼續通過液壓千斤頂緩慢、均勻地下移鋼桁架結構，直至其完全落在橋墩或支撐結構上。在鋼桁架結構完全落梁后，根據設計要求，采用高強度螺栓或焊接方式將鋼桁架結構與橋墩或支撐結構牢固連接。重點檢查節點和其他關鍵節點的連接情況，確保無松動或缺陷。同時采用高強度鋼板和加固螺栓對連接部位進行加固處理，增強節點的承載能力和抗變形能力。

4 結論

該文通過對鋼桁架橋梁頂推架設施工技術的深入研究與分析，不僅驗證了該技術在實際工程應用中的可行性與高效性，同時也揭示了其在解決復雜施工條件和提升工程質量方面的獨特優勢。該研究詳細闡述了頂推滑移系統的設計與安裝，并進一步探討了橫縱向頂推施工技術及落梁就位施工技術的實施過程與管控措施，提供了詳盡的施工技術和方法指南，為類似工程的設計和施工提供了有價值的參考和借鑒。隨著橋梁工程技術的不斷發展和創新，頂推架設技術必將得到更加廣泛地應用和推廣，從而實現更加安全、高效和環保的橋梁施工。

參考文獻

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[3]何明輝，胡雄偉.杭紹臺鐵路椒江特大橋主橋鋼桁梁架設關鍵技術[J].世界橋梁， 2023（4）：36-42.

[4]歷大偉.申張線90 m鋼桁梁架浮托頂推架設浮墩設計與應用[J].工程技術研究， 2022（24）：140-142.

[5]耿樹成.孟加拉帕德瑪大橋鐵路連接線簡支鋼桁梁頂推架設技術[J].世界橋梁， 2022（5）：27-33.

收稿日期：2024-08-22

作者簡介：周悅悅（1990—），女，本科，工程師，研究方向：公路工程。