钢桁梁上跨高速公路顶推架设施工技术研讨

陈 坤 上海铁路局合肥铁路枢纽工程建设指挥部

南淝河钢桁梁特大桥是沪汉蓉快速铁路引入合肥枢纽南环线的重点控制工程。该桥跨越合宁高速公路高架桥230 m，与高架桥合宁高速公路夹角 27°。桥主体结构为下承式等高度、连续钢桁梁柔性拱桥（114.75 m+229.50 m+114.75 m），双线铁路，ZK活载。

1 结构特点和连接方式

1.1 结构特点

钢桁梁主要由主桁及拱肋、钢桥面系、纵向连接系、桥门架及横联、支座等组成（见图1）。

图1 钢桁梁桥横截面示意图（单位：m）

(1)钢桁梁采用N型三角桁架，每个节间长度 12.75 m，两边边跨分别为9个节间，中间主跨18个节间；桁高15.0 m，斜腹杆倾角 40.36°；主桁由上、下弦、腹杆组成；两片主桁中心距 15 m，双线铁路间距 4.6 m，道砟槽内宽 9.0 m，两侧人行道宽各1.35 m。

(2)横联或桥门架在每两个节间间设置。其中边支座及拱肋桥面以上的第一个节间处为斜向桥门架，其他位置为横联，边跨上弦及中跨均为半框横联，横向为两格，吊杆中间不设置横撑。

(3)桥面采用与主桁共同受力正交异性板整体面板，正交异性桥面板设计为复合板，在客运专线上首次采用，属新材料，新工艺，新技术。桥面由桥面板、横梁、次横梁、纵向 U肋、I肋等组成，桥面板全桥纵、横向连续，纵向与下弦顶板伸出肢焊接，横向分段焊接。

(4)支座采用 LQZ球型钢支座，中主墩和边墩支座设计吨位分别为 70 000 kN和15 000 kN。

1.2 连接方式

(1)主桁间采用焊接整体节点连接，吊杆与主桁间节点采用四面对接，腹杆与主桁间节点采用插入方式连接，部分受拉较大的腹杆与主桁节点采用三面拼接，少量杆件较长、压力较大的腹杆采用箱型截面，与主桁节点采用四面对接方式连接。上弦及拱肋纵向平联采用 H形截面杆件的交叉式结构，弦杆及拱肋在节点外四面拼接。

(2)主桁与节点间主要采用 M30（35 VB）高强度螺栓拧固，部分用M24和M22（20 MnTiB）高强螺栓拧固。

2 钢桁梁架设综合技术

2.1 架设方案确定

连续钢桁梁架设科技含量多、安全风险高，施工难度大。根据现场地质及周边施工环境等勘查情况，为满足安全、技术及工期的要求，经方案对比分析，确定主跨为（114.75 m+229.50 m+114.75 m）连续钢桁梁架设施工方案为：在高速公路高架桥边缘两侧设两个临时墩（图2中L7#和L8#），钢桁梁采用多点同步顶推施工工艺进行拼装架设。

2.2 顶进施工法及步骤

(1)在 170#～171#主桥墩间设置6个节间连续临时拼装支架，拼装导梁和钢桁梁成整体节间。按照由主桥170#墩向主桥173#墩方向，利用连续水平千斤顶对钢桁梁节间顶推前移，每顶推前进一个轮次，在后部临时拼装支架上继续下一轮次的拼装作业，如此循环直至钢桁梁全部顶推就位。

(2)在钢梁主、边跨墩上利用竖向千斤顶和纠偏千斤顶，通过控制台控制竖横移动，调整钢桁梁至设计要求状态，安装支座。

其主要步骤流程详见表1、图2和图3。

表1 多点顶推法架设钢桁梁主要步骤

图2导梁通过L7＃墩引导钢桁梁跨171＃主桥墩顶推过程示意图

图3钢桁梁通过L7＃～L9＃墩跨171＃～173＃主桥墩顶推完成示意图

2.3 顶推施工辅助设施

2.3.1 主跨临时墩（见图4）

(1)主跨墩间设置临时墩目的是由于主跨 230 m南淝河特大桥27°小角度跨越高速公路，顶推架设跨度较大，需减小钢桁梁顶推过程中的悬臂长度，保证最大悬拼长度不超过12个节间153 m的长度。

(2)临时墩主要由桩基础，承重立柱，纵横联，斜撑杆，柱腹杆，柱顶横联及滑道梁组成。主跨临时墩上部结构应满足顶推施工设备安装和操作，下部墩身制作成"V"型结构，以避免与高速公路发生干涉而影响交通畅通。

(3)滑道梁采用箱型截面形式，滑道梁与临时墩连接成整体，其顶面设顶推设施。

图4临时墩侧面、立面结构和滑道梁连接示意图（单位：㎜）

2.3.2 边跨拼装支架

在边墩 1～6节间之间设拼装支架拼装钢桁梁，钢桁梁形成封闭的三角稳定结构体系高栓终拧后，焊接桥面正交异形板，按照顶进步骤逐节顶推。

2.3.3 导梁

导梁是为顶推需要而设计的，全长 102 m，前端梁高 8.5 m，后端梁高15 m，节间间距 12.75 m，横向垂直布置两片桁，间距为15 m，与主桥钢梁一致。

2.3.4 滑道与滑块

(1)钢桁梁主桁节点支承在滑道上，为保证顶推过程中始终有一个节点支承在滑道上，滑道梁纵向长度设置为大于1.25倍节间即16 m长度；滑道装置布置于临时墩和边跨拼装支架的柱顶部，与柱顶板焊接。一个临时墩旁设两片滑道梁，与下弦杆中心对应。

(2)顶推过程中钢桁架每个节点均要设滑块抄垫。滑道从上至下的构造为：滑块＋不锈钢板＋20 mm底部钢板＋滑道梁。滑道梁顶端焊接整块不锈钢板以减少滑动时摩擦力，钢桁梁与滑道梁之间设MGB滑块。MGB（上层）+不锈钢板摩擦副，介质为黄油掺机油。

(3)滑块采用 MGB板，MGB高分子摩擦材料是通过特殊的合成工艺制造而成的均质聚合物。既有较高的承载力，又有较好的塑性，抗压承载力可达 25～30 MPa，抗剪能力＞30 MPa。

2.3.5 顶推设备系统

(1)ZLD250-200型顶推设备系统由三部分组成，即 ZLDK-2控制系统、ZLDB23-28液压泵站和ZLD250-200型自动连续千斤顶，其相互间关系见图5。

(2)其控制过程是：用行程开关作为 ZLD自动连续顶推系统的动作传感元件，它将自动连续顶推千斤顶活塞的位置信号传递给主控制台；主控制台将获取的信号进行逻辑组合后，再将控制信号传递给自动连续泵站，泵站通过电磁换向阀去控制相应自动连续千斤顶的各种动作；该系统的主控制台以PLC可编程控制器为核心，通过增加或修改程序即可达到连续性和同步性控制功能。

图5控制系统、液压泵站与自动连续千斤顶关系图

2.4 顶推过程纠偏

钢桁梁多点同步连续水平顶推系统由ZLD250-200型顶推设备系统三部分组成，具有两侧同步、单侧单动、单点单动及点动限位功能；通过调整液压油缸两组千斤顶不同的行程，一组千斤顶多走一段行程，另一组暂停来达到纠偏目的。调整同步后再同时多点顶推，使被顶推的钢桁梁在允许误差范围内架设就位。

3 结束语

南淝河钢桁梁特大桥中间跨度达230 m，且横跨合宁高速公路；同时受高速公路边界条件限制，连续钢桁梁架设所需的辅助临时墩紧邻高速公路高架桥边缘施工，架设钢桁梁要穿越高速公路上方施工，施工作业难度大，安全防护要求高。安全控制重点要确保高速公路既有的高架桥墩稳固和高速公路安全畅通。采用多点顶进法进行连续钢桁梁拼装架设是本工程的关键控制性作业。南淝河连续钢桁梁特大桥顶推法架设的成功实践应用，为类似桥梁施工起到指导和借鉴作用。