浅谈步履式顶推施工过程中同步性分析

吴明山 黄永志

摘要：本文对步履式多点连续顶推施工技术过程中液压同步性、安全性、受力及监测控为研究分析。实例证明，各个阶段的控制是行之有效的。

关键词：步履式顶推;钢箱梁;受力;施工控制;应力监测

1 引言

随着公路桥梁建设不断的深入发展，钢箱梁在公路桥梁过程中的应用越来广泛，对提高公路桥梁的工程质量发挥更大的作用，为此，严格控制钢梁的施工技术要点尤为重要，提高施工质量与效率。

2 工程概况

柳州凤凰岭大桥主桥位于柳州市北部，是规划中横跨柳江，东西向连接柳州市柳北区与河东新区、柳东新区的主要快速通道。本工程范围西起柳江西岸跃进路，跨越柳江，东至东岸河东新区规划路，包含凤凰岭大桥主桥及其接线道路和跃进路交叉口改建，总长1.569km。主桥上部结构为700m风雨桥，跨径布置为96m+124m+3×130m+90m的等高连续组合钢箱梁，主梁采用双箱单室结构。主桥为（96+124+3×130+90）m=700m等高连续组合梁桥，桥面标准断面宽46.6m，中墩墩顶处局部加宽至48.6m，等高双箱组合梁断面，梁高6.5m。

3 步履式顶推结构简介

钢箱梁顶推采用步履式顶推设备，步履式顶推装置包括四大结构三大系统：滑箱结构、顶升千斤顶结构、平移千斤顶结构、纠偏装置结构，液压泵站系统、分控制系统及总控系统。整套步履顶推设将传统的顶推顶、顶举顶、纠偏顶合为一体，具备将顶推、纠偏、落梁功能集于一体。各套步履式顶推装置由一套总控制系统进行集中控制。

3.1控制系统

控制系统采用分布式计算机网络控制系统，由1个主控台（工控机+组态软件）、若干个现场控制器、若干传感器、若干数据线及控制线组成。主控计算机根据各种传感器采集到的位移信号、压力信号，可对每个现场控制器进行远程控制，显示千斤顶顶的油压及位移;显示每个墩两侧顶升的距离;显示箱梁是否发生横向移位。可远程起动、停止泵站，远程调节泵站的流量、压力以及控制泵站完成各种动作。在联机状态下，所有的操作均由主控计算机完成，现场控制器只进行急停操作。系统具有数据保存功能和故障报警功能，在达到预先设定的行程或负载限制时自动停机。

3.2液压泵站

步履式顶推配套液压泵站采用电动机驱动一台负载敏感变量泵，从变量泵输出的油液经过比例多路阀，由比例阀控制进入各个回路的油液的通断及流量大小以调节系统同步。负载敏感变量泵根据比例阀阀芯的开口大小，调节其变量斜盘的角度，从而调节输出流量值与比例阀的开口值相匹配，从而达到节能的目的。

在顶推过程中钢箱梁的受力狀态与成桥时受力状态完全不同，整个顶推过程的监控应以支反力控制为主，标高控制为辅的原则进行。因此每轮顶推前依据监控指令，明确该轮顶推钢加劲梁所经墩台的竖曲线变化范围（即标高变化值）及主梁许用支反力（即墩台的许用压应力）变化范围，以确定该轮顶推的顶举千斤顶的调整范围。

4 顶推过程监测

位移观测：位移观测主要是钢箱梁的中线偏移和支撑架顶的水平、竖向位移，在顶推过程需及时调整。施加顶推力：各支撑架顶推力的大小是根据摩阻力的大小调节，并通过油表来反应，选用精度较高的油表。千斤顶、油表使用之前进行标定。顶推系统使用前应按照操作流程进行调试与试验。每次顶推，必须对顶推的钢箱梁中线进行测量，并控制在允许范围以内;如出现偏差，则需要立即调整。

顶推过程中若发现顶推力骤升，应及时停止并检查原因。顶推时，应派专人检查导梁及钢箱梁，如果导梁构件有变形、导梁与钢箱梁连接处有变形或钢箱梁局部变形等情况发生时，应立即停止顶推，进行分析处理。注意顶推过程中顶升力、平移力、下降力的变化。顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到达设计位置。最后一次顶推时应采用小行程点动，以便纠偏及纵移到位。

5 步履顶推设备纵向水平的同步性

当顶升顶活将顶推滑箱和主梁顶起后，顶推千斤顶伸缸将主梁顶推前移，此过程需进行位移同步控制、横向调节控制。主控台除了控制所有桥墩上顶推千斤顶的统一动作之外，还必须保证所有顶推千斤顶每行程的同步。

顶推控制策略是以位移控制为主。同一桥墩上水平顶推同步控制：以L1#临时墩上左边的1#千斤顶为主动点及比较基准（伸缸速度一定），L1#临时墩右边的2#千斤顶为随动点并与1#顶比较。2#顶的行程>1#顶时（位移量差设定值为2mm），则减小该顶的比例阀的流量。反之，则增大相应比例阀的流量。同墩两侧顶推同步要求≤5㎜。

不同桥墩上水平顶推同步控制：以L1#临时墩上的1#顶为主动点及比较基准，其余桥墩的千斤顶与之比较。各墩千斤顶顶位移量差超过设定值（3mm）时则减小或增大相应的比例阀的流量。各墩顶推同步要求≤5㎜。

顶推设备调试时可先行按同步精度要求（墩间同步在5mm之内，同墩两侧同步在4mm之内）调整比例阀流量，以确保顶推施工中同步控制。

6 步履顶推设备竖向千斤顶的同步性

竖向顶举顶活塞伸出时顶推滑箱和梁顶起，此过程主控台除了控制集群顶举千斤顶的统一动作之外，还要通过安装在滑道和垫梁之间的位移传感器检测顶升的高度，保证各顶举顶的同步。

顶举控制策略是以位移控制为主，压力控制为辅的同步控制。竖向顶举顶将主梁顶离垫梁、回缩时将主梁下降回落到垫梁时保持同步。每套顶推装置安装4套位移传感器，同一墩台以一侧为基准，位移传感器安装在滑道和垫梁之间以检测顶升的高度，此过程 同步精度控制在4mm之内。

每套顶推装置上安装压力变送器，计算机可监测各受力点的载荷变化情况，准确地协调整个系统的载荷分配。每个受力点的最高压力、同一桥墩上各受力点之间的最大压差可通过现场控制器、主控台设定。当载荷达到设定值时，系统会自动停机，并报警示意。

7 步履顶推设备顶推过程中的纠偏

由于存在荷载分布不均和摩擦力大小不一的客观性，当顶推过程中产生偏移现象，可以通过设置在滑箱侧面的纠偏千斤顶实行纠偏，采取主动限位的方式是最直接有效的方法。顶推时，必须有固定的信号指挥。信号员、顶推人员要密切配合、指挥得当、操作准确，信号员的哨音手势应宏亮、正确、清楚。主控台操作员仅服从总指挥的指令，通过统一的通讯频道，指挥各个顶推设备监护人员，但在现场出现紧急状况下，设备监护人员有权利和责任通知主控台操作员停止相关操作。通过设计优化，在垫块的侧面设置限位装置，利用箱梁的正压力，有效地对滑块进行限位。当轴线偏移较大时（大于5cm），采用步履顶推的纠偏装置进行纠偏。

8 顶推过程中同步性控制措施

试顶时打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制千斤顶同时施力试顶达到同步控制。试顶时，记录试顶时间和速度，根据实测结果与计算结果比对进行调整速度，即应做好三项重要数据的测试工作;第一、每分钟前进速度，应将顶推速度控制在设计要求内;第二、控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次前进距离的数据，以供顶推初步到位后，进行精确定位提供操作依据。试顶过程中，应检查桥体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试顶，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试顶。第三、记录梁体启动时顶力的大小，从而了解每次顶推所需要的最小的顶力。顶推自动运行模式启动后，进行主梁的自动连续顶推。自动顶推过程中，应注意记录提升过程中的油压最大、最小值。

頂推就位顶推中线的控制采用横向纠偏装置来进行左右调整。顶推里程的控制采用点动的方式，并配合全站仪进行控制。就位后允许其中线偏差不大于2cm.顶推就位后采用临时支墩对箱梁支护，保证结构的稳定性。

9 结束语

本文依托工程实例对大跨度钢箱梁顶推施工过程中以及对每个施工阶段的注意事项作了深入分析。同时对多点连续步履顶推同步控制作为重点来研究，实践证明了我们在各个阶段的控制是行之有效的，对同类钢箱梁顶推施工具有一定的参考意义。

参考文献

[1]黄庆玲，邱学良，曹卫军.桥梁施工专项技术手册.人民交通出版社，2005.

[2]中华人民共和国交通部标准.公路工程技术标准（JTJ00l-97），北京：人民交通出版社

[3]中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89），北京：人民交通出版社