变截面桥梁顶推施工技术研究

郑四卿

随着城市建设步伐的加快，钢结构桥梁因其施工工期短，对主要交通影响较小且环保、施工方便，正越来越多地运用于公路桥梁的设计中；但由于受现场施工环境条件的影响，正常吊装法常常不能满足现场施工需求，此时顶推法是一个很好的选择。同时随着人们对桥梁跨越能力要求的提高，欲提高梁的跨越能力，就需要设法降低梁的弯曲应力，其中增大桥梁的截面高度是一个很好的办法。本文以重庆郁江大桥拆除重建工程为例，介绍变截面钢箱梁顶推施工技术的研究。

一、工程概况

郁江大桥位于彭水县汉葭街道文庙社区。范围为K0+000～K0+229，全长229m。跨径布置为22m简支钢箱梁引桥+（62+73+62）m变截面连续钢箱梁主桥，其中引桥桥宽为9m，主桥宽度为9m～14.5m。主梁采用单箱单室断面，主桥桥宽为9m和14.5m两种，采用变截面箱梁，梁高为2m～3.5m，梁高按照圆曲线渐变。

郁江大桥立面布置图

二、施工难点分析

1.郁江大桥为钢箱梁桥，且横跨郁江，若采取常用法吊装法安装施工费用成本及施工难度较大，且对桥下路面的正常交通影响较大，因此选用顶推施工法。但根据现场的实际工况，顶推施工场地及桥梁限重20t的限制，全桥采取步履顶推的方法不可取。经研究设计决定采取引桥与主桥一端步履式顶推，主桥尾端2节钢箱梁滑移顶推的方法将桥梁顶推至设计位置的顶推方法。钢箱梁总体顶进长度约为150m，同时由于钢箱梁拼装区域较小，顶推时采用前端顶推、尾端拼装的组合方式。

2.郁江大桥为跨径分布62+73+62 m的连续钢箱梁桥，作为简支梁桥型来看，跨径较大，需要考虑降低桥梁的弯曲应力；同时考虑连续钢结构桥的受力特性，需要保证箱梁的构造与结构实际受力状态偏差降到最低。该桥在桥墩处的受力较大且复杂，通过提高桥墩处钢箱梁的截面高度，可解决该点处的受力问题，同时也可提高全桥的安全性能。至此，涉及到变截面桥的顶推施工，施工难度较大为本工程的施工难点。

三、变截面桥调平托架设计

此次顶推钢箱梁为变截面钢箱梁，钢箱梁最薄弱处与支座处最大高度相差1.5m，为了顶推施工的安全，需将梁体底部调平，然后再进行顶推施工作业。调平托架与钢箱梁之间采用焊缝连接，调平托架采取“倒T字形”截面，下板厚为20mm，腹板厚度20mm，腹板加劲肋为16mm，与箱梁腹板对应；中部水平撑与斜撑采用∅165×5.5的钢管连接；托架腹板两侧横向加劲肋与钢箱梁横隔板对应，并在两横向加劲肋中部再加一道加劲肋，水平撑为每3m一道，斜撑为每6m一道；调平托架腹板底部两侧需布置加劲肋，加劲肋交错布置，每30cm一道，在无调平托架处，钢箱梁底部需设置加劲肋，加劲肋分布于钢箱梁腹板内侧，每30cm一道。调平后顶推整体重量增加约146t。其调平措施如下：

调平托架部分立面示意图

四、顶推施工方案

此次顶推涉及到步履顶推及滑移顶推，因此存在步履式顶推的支架布置和另外装设滑移顶推支架布置。

1.步履式顶推支架布置图

根据现场情况及步履机性能，拟布置12台步履机，对应布置12组步履机支架。其中3#、4#顶推支架立柱采用四根Φ529×8mm的钢管，钢管柱之间用Φ325×6mm的钢管和I22b工字钢连接。其余顶推支架采用两根Φ630×10mm的钢管，钢管柱之间用Φ325×6mm的钢管与I22b工字钢连接。其具体结构如下图：

2.滑移顶推支架布置图

为满足吊装空间，滑移滑道总长为25m。考虑到拼装场地的限制，滑移顶推的部分支架与拼装支架转换使用，部分拼装支架立柱通过法兰盘接高后用于滑移顶推，滑移顶推结束后，拆除接高部分立柱，安装钢梁现场拼装平台。

顶推滑移支架主体结构采用∅529×8mm的钢管，纵向连接系与横向连接系采用∅325×6mm的钢管，支架上部滑道梁采用双拼I45b的工字钢。其结构示意图如下：

滑移顶推支架立面图

3.顶推施工流程

（1）钢箱梁节段在工厂制造完成后，经特殊的运输车辆运至现场，通过起吊设备按相应节段顺序架设至临时支架上（临时吊点和临时支点的位置必须设在纵向腹板和横隔板的交叉处）。调整各节段高程、平面线形及节段间距，并确认无误后，在现场焊接钢箱梁节段，然后进行外涂装防护，调试步履式千斤顶。

（2）临时胎架施工前先进行场地平整，施工临时胎架扩大基础，安装胎架立柱及顶推设备，顶推设备必须安装钢箱梁加强肋的下方。

（3）拼装引桥与主桥钢箱梁顶推节段，将拼装好的钢箱梁节段向前顶推，顶推设备必须同步，顶推过程中必须控制好顶推方向及高程，确保箱梁在顶推过程中钢箱梁定位准确及顶推设备均匀受力，并随时检查钢箱梁是否存在局部变形问题。

（4）前方钢箱梁节段顶推至适当位置后，再在尾端拼接钢箱梁节段，以保证钢箱梁在顶推工程中的抗倾覆稳定性满足要求。

（5）依次顶推、依次拼装，直至将钢箱梁顶推至指定位置，然后拼装剩余节段钢箱梁。

（6）拼装主桥尾端两个节段，滑移顶推至设计位置。

（7）钢箱梁顶推施工完毕后，拆除临时支架。最后在钢箱梁顶面铺设桥面铺装层，施工防撞护栏，安装伸缩缝等附属结构工程。

五、结语

通过应用调平胎架进行梁底调平、步履式和滑移式顶推的施工工艺，重庆郁江大桥变截面钢箱梁的安装施工在4个月内顺利完工，保证了整个项目的施工工期，大桥于2019年2月建成通车，极大地方便了当地交通。变截面桥梁无论在外观设计美观度方面还是桥梁力学设计结构要求方面都有很好的优势，通过上述技术可以有效地克服施工过程中的疑难点，使变截面桥梁在现代桥梁的建设中得到广泛应用。