钢桁梁步履式顶推钢垫梁的应用

李忠军

摘 要：陕西合铜高速公路水苏沟大桥主桥上承式为3×80m连续钢桁梁，墩高80m，采用步履式顶推施工。设计使用的钢垫梁解决了步履顶施工过程中钢桁梁的受力的问题，并对高墩大吨位钢垫梁的提升下放及倒运施工进行了研究，对以后同类型钢桁梁步履式顶推施工有较高的借鉴价值。

关键词：钢桁梁;步履式顶推;钢垫梁

1 工程概况

陕西合铜高速公路水苏沟大桥位于陕西省渭南市白水县境内，大桥跨越水苏沟，最大高差80余米，沟宽约500m。主桥为3×80m钢桁-混凝土组合梁，下部结构为薄壁空心墩，如图1。

钢桁梁为上承式三角形无竖杆钢桁梁，节间长度8m，宽度6.7m，中心高度7.2m，如图2。采用步履式顶推施工。

2 顶推施工步骤

该桥采用步履式顶推施工，步履千斤顶的单次顶推步距为50cm，钢桁梁节点间距8m，在顶推过程中钢桁梁会出现反复的支承点转换，而钢桁梁受力仅能在节点位置处，因此设计钢垫梁来作为步履顶与钢桁梁之间的受力转换，保证钢桁梁的受力安全的情况下，完成钢横梁的步履式顶推施工。利用钢垫梁进行钢桁梁的步履式顶推步骤如下：

步骤一：钢垫梁处于初始状态，通过精轧螺纹钢与钢桁梁进行锁定，保证顶推过程中钢垫梁与钢桁梁之间无相对位移。钢垫梁上安装钢垫块支撑在钢桁梁节点上，钢垫梁下方支撑在反力座上。

步骤二：利用步履千斤顶将钢垫梁顶升，往前顶推，从而带动钢桁梁的顶推前进。步履千斤顶单次行程50cm，行程结束后步履顶下落垫梁支撑在反力座上，步履千斤顶回程到初始位置准备下一个行程的顶推。往复循环完成一个节间8m的顶推施工。

步骤三：钢立柱上竖向千斤顶顶升，分配梁支撑钢桁梁，解除钢垫梁与钢桁梁的锁定，将钢垫梁往后倒运8m，回到顶推初始位置。

步骤四：钢立柱上钢立柱上竖向千斤顶下落，钢垫梁支撑钢桁梁，将钢垫梁与钢桁梁锁定后装备下一个8m的顶推。顶推施工步骤图见图3。

3 钢垫梁的设计

3.1 钢垫梁尺寸设计

钢垫梁应保证顶推过程中钢桁梁的节点受力及钢垫梁倒运、锁定、钢垫块及分配梁支撑的需求。钢桁梁节点长度8m，弦杆宽度0.6m，钢垫梁设计尺寸为长度11.6m、宽度1m，高度1.1m，见图4。钢垫梁采用双腹板箱型结构，腹板厚度20mm，顶底板厚度30mm，隔板厚度16mm间距500mm。

3.2 钢垫梁受力计算

根据钢桁梁步履式顶推施工步骤可知钢垫梁在施工过程中承担顶推竖向力，根据钢桁梁顶推施工全过程模拟计算，顶推过程中钢桁梁支点反力最大值为3357KN，按照最大支反力的1.3倍（4364.1KN）作为钢垫梁的设计承载力，计算值取4500KN计算。

钢垫梁上方以钢垫块支撑在钢桁梁节点下方，下方支撑在反力座上或步履千斤顶起顶支撑。当顶推4m后，步履式千斤顶起顶支撑在钢垫梁的中间位置此时钢垫梁受力最不利。利用maids计算软件对钢垫梁进行模拟计算。

根据模拟计算结果，钢垫梁最不利工况下最大应力为152.53MPa，最大变形14mm，顶推过程中钢垫梁结构安全。

4 钢垫梁的提升与下放

钢垫梁单个重量12t，空心墩墩高在40-80m之间，无法用起吊设备直接提升安装。在顶推中导梁上墩后，利用钢导梁将钢垫梁提升安装到位。

4.1 钢垫梁提升平台

钢垫梁提升通过安装在钢导梁上方的25t提升千斤顶进行提升，千斤顶安放在提升平台上，并在平台上设置千斤顶的控制柜、泵站及钢绞线收放绞盘。提升平台设置可纵向移动的滑道及轨道，用于钢垫梁提升安装过程中的位置移动。

4.2 钢垫梁提升步骤

钢垫梁提升方式如下：

步骤一：利用提升千斤顶将钢绞线放下，安装吊具，将钢垫梁提升略高于反力座顶部。

步骤二：将钢垫梁翻转至顺桥向方向，利用钢立柱上的竖向千斤顶起升钢桁梁，使钢垫梁顶低于分配梁底部，钢垫梁底高于反力座顶部。

步骤三：利用提升平台上设置好的水平移动装置，将提升设备整体往前移动，使钢垫梁往前移动。

步骤四：当提升设备不能在向前移动时，将钢垫梁的支撑切换至钢桁梁下弦杆上，利用设置好的钢垫梁移动装置将钢垫梁移动至设计位置并锁定。

在鋼垫梁提升过程中应注意①两个钢垫梁应同时提升，避免单侧提升所产生的偏载对钢梁的影响;②提升及安装锁定应在一天内完成，且应选择无风天气提升;③钢垫梁的提升、移动均应有专人指挥，做好安全保障措施。

钢垫梁的下放同样使用钢垫梁的提升设备进行下放，下放过程与提升相反。

5 钢垫梁的倒运

钢垫梁每顶推8m都需要将钢垫梁向后倒运8m回到顶推初始位置进行下一次顶推，钢垫梁倒运步骤如下：

步骤一：顶推到位后将钢垫梁最前端的锁定装置移位至钢垫梁的中部，并安装移动小车。

步骤二：用步履千斤顶将钢导梁顶升，顶部不接触分配梁，底部不与反力座接触时，将钢垫梁锁定在钢桁梁上。利用倒运小车及手拉葫芦将钢垫梁往后倒运，直至后端小车走到钢桁梁节点位置。

步骤三：钢垫梁支撑在反力座上，并将钢桁梁后端的锁定及小车移动至中部，钢垫梁的前方的锁定及小车移动至钢垫梁的最前端。

步骤四：将钢垫梁往后倒运直至钢垫梁到达顶推初始位置后，拆除移动小车并将后端的锁定装置移动到设计位置。

6 结语

钢垫梁在钢桁梁步履式顶推中的成功应用，解决了钢桁梁步履式顶推的结构受力问题;移动式钢垫梁提升（下放）平台，成功的将大吨位钢垫梁安全提升至80m高墩之上;利用精轧螺纹钢锁定钢垫梁及钢桁梁，保证了顶推过程总钢桁梁与钢垫梁之间无相对错动，同时利用锁定装置及移动小车，平稳安全的在高空将钢垫梁倒运会顶推初始位置。该工程中钢垫梁的应用为以后同类型的高墩钢桁梁步履式顶推提供了成功的经验。

参考文献

[1]白文虎，王超.大跨径钢桁梁步履式多点同步顶推施工技术[J].中国港湾建设，2016，36（9）：58-61.

[2]张奉春.双线铁路超大跨度连续钢桁梁多点同步顶推施工技术研究[J].铁道建筑技术，2016，（4）：10-14.

[3]阎永风.步履式顶推跨铁路钢箱梁施工技术[J].铁道建筑技术，2014，（1）：58-62.