钢桁梁顶推施工技术探析

沈维成 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

钢桁梁桥的节点及杆件多，节点连接的构造比较复杂，施工难度大。顶推施工法具有经济安全、快速、无干扰、占用场地少等优点，临时辅助结构的设置减小了顶推施工桥梁的跨度，并且使变曲率竖曲线连续梁的无应力线形得到很好控制，但是临时墩的平面布置施工精度以及局部稳定性问题一直是顶推法施工的技术难题。研究大跨度钢桁梁桥顶推施工技术特具有较高的工程应用价值。

1 工程概况

滁州大道钢桁梁是滁州大道跨宁洛高速公路的重要控制工程。规划滁州大道起点接来安侧滁州大道，上跨宁洛高速（桩号K61+200）后，终点与滁州侧滁州大道平交。主桥170m，桥梁上跨高速公路的桥下净空应≥5.5m。主桥为钢桁梁桥，主梁跨径为（50+70+50）m。主梁法线方向与宁洛高速公路中心线夹角为84°，按八车道预留限界空间。宁洛高速公路由主桥一跨跨越，跨径不宜低于70m。主桥标准横断面宽50m，主桥采用双幅布置，桥梁半幅宽度24.5m，每幅桥梁由2片主桁架组成，主桁架中心距为17.5m，5m宽人非混合设置在远离桥梁中心线的主桁架外侧。桥梁总体布置如图1。

图1 桥梁总体布置图

2 施工工序

本项目主桥为钢结构，引桥均为预应力混凝土结构，且主桥上跨高速，考虑成本安全质量因素，施工总体思路是在右幅布置顶推支架，单幅内分三段进行拼装顶推，顶推完成后横向拖拉到左幅，完成左幅钢桁架梁施工，最后同理顶推完成右幅钢梁的顶推，从而完成双幅钢桁架梁的顶推施工。牵引系统由连续千斤顶、反力座、钢绞线、液压泵站、PLC控制系统及锚具夹片等组成。现场顶推布置图如图2。

图2 现场顶推布置图

3 适用范围

项目施工难度大，施工工艺复杂，研究中的创新工艺适用于钢结构桥梁跨越既有线路、河道及深谷等施工，尤其适用于结构底面刚度变化的钢桁架桥梁。

4 工艺原理

顶推工作原理：一台连续千斤顶前后布置两台油缸，其中一台油缸工作时，另一台油缸回缩原来的行程，当工作的油缸行程达到设定的行程时停止工作，同时通过传感器命令另一台油缸工作，循环往复，速度均匀。

顶推梁段梁体总重约4706t，钢导梁总重120t，单幅顶推重量约2473t，滑道采用复合不锈钢板与MGB板组成，滑动面涂抹二硫化钼锂基脂与黄油调和润滑剂，降低摩擦系数，最低至0.04。

千斤顶顶推力不小于计算顶推力的2倍，根据路桥施工计算手册表16-4，MGE板锂基脂-水摩擦系数按0.1考虑，2473×0.1=247t，顶推动力来自4台200t的连续千斤顶，工作压力26MPa。纵向顶推拖拉时布置4台连续顶在C、D临时墩顶滑道梁的尾部。

横向顶推拖拉时布置2台连续顶在10#、11#横移临时墩上的横移滑道梁上。顶推过程中包含两部分纠偏，曲线桥梁的绕中心转动的纠偏和拖拉过程中由于蛙跳等现象引起的小幅度横移纠偏。

4台连续千斤顶配2台泵站及1套PLC同步控制系统，确保同步顶推。

图3 顶推系统图

5 施工工艺

浇筑混凝土基础-在右幅位置进行临时支架制作安装→第一段顶推梁组拼、纵向拖拉→第二、三段顶推梁组拼、纵向拖拉→整幅梁横向拖拉滑移至左幅→横向临时设施拆除→右幅同理进行顶推完成整梁施工。该项目的施工工艺的特点即在单幅作业面制作顶推临时墩，完成单幅顶推后横向拖拉至相邻副段，最后顶推本副梁段钢桁梁，有效的利用现有作业环境，提高施工效率，降低了施工成本。

图4 第一段顶推梁组拼、纵向拖拉

图5 第二段顶推梁组拼、纵向拖拉

图6 第三段顶推梁组拼、纵向拖拉

图7 整梁施工落架完成

6 钢桁梁顶推架设中总体定位控制

①钢桁梁顶推架设前的测量，由于钢梁在工厂加工组拼后解散，因此，在钢桁梁顶推架设施工中桥轴线是不通视的，这就需要施工前做好后续施工测量的准备工作，即在保证测量精度的前提下，将桥轴线平移至墩顶通视位置，将高程传递至墩顶。

②主桥贯通测量，另外，在每个滑道梁两侧挡板上做相应沉降观测点，在钢桁梁顶推前，测量其初始高程，在钢桁梁顶推过程中，根据顶推节点要求，测量钢桁梁在各个顶推阶段，滑道梁的竖向变形，作为梁体预抬的参考。

③钢桁梁拼装测量，钢桁梁拼装开始前，应在横梁顶部和底部中点做出观测标志，用以测量钢桁梁中心线与桥梁中心线的偏差；为使钢桁梁拼装后各节点挠度和整跨拱度符合设计要求，需选择横梁两端顶部对称中心点做出观测标志，点位与下弦杆中轴线或下弦节点中心高差在钢梁设计图上查定或直接测定，用作拼装施工高程控制点。

7 顶推验算分析

采用Midas Civil软件对钢桁梁顶推过程划分为25个顶推工况，钢桁梁顶推过程中顶推支架支反力最大值为600.1MPa，出现在工况13。顶推过程中钢桁梁最大下挠为84.6mm、最大组合应力为163.3MPa，导梁前端最大下挠251.2mm、最大组合应力为114.4MPa，满足钢结构设计规范。顶推下挠及主梁组合应力最大值均出现在工况9(最大前悬臂58m)。由此验证按此工况划分逐步顶推的过程中钢桁梁受力和位移变形都在规范允许范围值内，从理论上提供了顶推施工的安全支持。

图8 工况9位移变形图（mm)

图9 工况9应力图（MPa)

8 顶推监测总结

顶推过程中所有技术工作均是顶推安全的有力保障，特别是支架沉降观测和导梁挠度监测为钢桁梁顶推防倾覆提供了保障，指导着整个顶推过程有条不紊安全进行。过程中根据不同工况，严格按照技术方案落实导梁挠度监测、顶推过程横向纠偏及拖拉顶力和竖向顶力监管，由实际数据与理论对比指导下一步施工。

整个顶推过程均在可控范围之内：①拖拉顶力从双顶53t到双顶46t，摩擦系数为0.046-0.04；②导梁挠度监测过程变化平稳，最大下挠40cm，大于理论25cm，考虑顶推过程中支点倾角影响，而且挠度渐变平稳，在强度满足要求的情况下，视为安全下挠；③临时支架沉降实时观测，累计沉降值均在10mm以内且趋于平稳，视为支架安全；④拖拉过程中钢桁梁横向纠偏通过拖拉千斤顶及横向纠偏千斤顶配合完成，整个顶推过程中横向纠偏次数较少且纠偏时间较短，最后顶推至10#D临时墩前采取横向实时纠偏，最终按照既定线形成功落梁。

顶推监测记录表

9 结语

本技术确定了钢桁架梁多点牵引式顶推临时支架。本项目钢桁架梁架桥位于平曲线上，顶推支架及其它临时设施布设直接影响到顶推落梁到设计位置的精准度。牵引顶推过程中，支架系统会受到较大水平力，因此顶推支架系统设计必须要很好地解决支架系统受水平力失稳问题，确保支架满足承载力要求的同时充分考虑支架体系稳定性。采用多点牵引式顶推使钢桁架梁跨越高速公路，无需封闭或导改高速公路交通流，节约了高速保通维护大量的人力和设备投入。同时可以避免因高速封闭造成的交通堵塞、交通事故，提升了人民对交通通行的满意度和获得感。此类型钢结构桥梁跨越高速公路施工采用该顶推施工技术具有显著的优势，值得广泛推广，对企业技术的补充和对行业的多样性发展具有很好的推动作用。