市政道路钢箱梁桥顶推设计与施工工艺研究

张 凯

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000

1 工程概况

云顶路自行车道示范段工程项目位于厦门，为BRT空中自行车道工程。根据市政要求及使用要求，设计人员决定沿现有BRT桥梁两侧设置高架桥梁，设计标准以一侧单向双车道为主，路宽接近3m且净宽保持在2m左右，并在合并段改为双向四车道，路宽接近5m且净宽大于单侧双车道的净宽距离；全桥采用钢箱梁结构，共分80联箱梁，其中整体式17联，分离式共63联。

2 常见钢箱梁施工方法及其应用特点

钢箱梁施工方法较多，但应用特点不尽相同，具体可根据实际作业条件以及施工要求灵活选择。文章主要研究钢箱梁施工中较为常见的几种方法及其具体应用特点。

2.1 支架法

支架法的应用优势在于技术成熟、施工便捷，但其适用范围较小，易受到施工现场地质条件的限制，在软土地基地质条件中缺乏应用可行性。淤泥层厚度较大时，为了保证支架的稳定性，需要在正式搭设支架前处理地基，由此带来准备工作量增加、成本投入增多的问题。因此，在地质条件较好时，可采用支架法安装钢箱梁，若地质条件较差，则不建议采用该方法。

2.2 悬臂顶推法

悬臂顶推的具体作业形式：（1）提前设计钢箱梁拼装场地，按照施工精度完成钢箱梁节段的拼装作业，待各节段拼装成形且无质量问题后，向前顶推钢箱梁，实现悬臂过跨操作。（2）在拼装场地现场逐段拼装钢箱梁，再进一步向前顶推，直至其被顶推至指定位置为止。该方法在设计工作中无须考虑导梁操作，仅需适配一段顺畅下滑道即可，因此工作量较少。从实际施工情况来看，桥台后方可能存在矩形涵洞，对其有一定的限制作用，加大了箱梁拼装场地的布置难度，导致该施工方法在实际应用中遇到多重阻碍。

2.3 分节段顶推法

通常，在0号台和1号墩间开展分节段顶推安装作业，通过拼装平台的搭建，可以有效地解决施工现场作业空间不足的问题。在钢箱梁节段拼装场地的设计中，需在两侧通长布设下滑道，待节段拼装工作落实到位后，借助该下滑道高效顶推至指定位置，最终将钢箱梁安装到位。

分节段顶推的特点在于占地面积较小，不会对其他工序的施工空间造成侵扰，有利于钢箱梁节段拼装、顶推等相关工作的高效开展，施工效率较高，最终取得的钢箱梁安装效果也普遍较好，在钢箱梁施工中得以广泛应用。

3 下滑道、拼装平台及滑块设计

3.1 下滑道

沿外侧墩柱常规布置，共含有3跨，每侧下滑道由2片工字钢组成，中跨梁、边跨下滑道梁的高度分别为2.0m、1.8m。在下滑道设计中，需充分考虑简支梁的布置情况，做合理设计，保证主体结构的完整性。为了使滑块在下滑道中顺畅滑移，需对下滑道的结构做出优化，例如将下滑道工字梁上翼缘连接于一体，并精细打磨接头部位，使其具有规整性。通常，下滑道顶面距钢箱梁底部约为35～38cm。同时，需考虑下滑道荷载分布的均匀性要求，依据支梁设计法则，经过计算与设计后，有效设定单侧滑动承重值，具体以870t左右较为宜。工字梁可以采用Q345钢为基础材料，根据尺寸要求制作而得。

3.2 拼装平台

从拼装平台的结构组成来看，其包含纵梁、横梁两大部分，因此需对各部分做针对性的设计。（1）纵梁可采用梁高为1000mm的工字梁，考虑到主体结构的稳定性要求，可以将合适尺寸的钢管立柱稳定支撑在承台上。（2）横梁依然可采用工字梁，但高度需调整为600m。为了保证整个拼装平台的稳定性，在设计纵梁和横梁时，需按照简支梁计算，有效控制受力值。在横梁荷载布置中，最大荷载约为195kN。材质方面，纵梁和横梁可以选用Q345钢。

3.3 滑块

在市政道路钢箱梁桥的滑块设计中，需重点考虑箱形垫块。设计滑块时，在其顶部镶嵌方木，利用该装置稳定顶托钢箱梁底部，以维持钢箱梁的稳定性。尺寸方面，滑块底部钢板厚度按40mm控制，此时能够与下滑道紧密接触。为了便于施工，应将滑块受力集中在竖向力上，消除力的干扰。单个顶推节段包含多个滑块，在安装时需要将钢箱梁顶起，此时滑块容易出现两点受力的情况，因此需根据具体工况设计滑块受力。正常情况下，最大钢箱梁节段的重量应在1∶2范围内。此外，需做好抗压强度的核算工作，原因在于滑块包含2种材料，其力学特性存在差异，需详细分析其受力情况。

4 钢箱梁安装技术的应用要点

4.1 分节段组拼施工

（1）以钢筋梁的结构尺寸为准，划分为多个节段，确定最适宜吊装的节段外形尺寸。在该工程中，尺寸控制在14.5m×6.1m×1.5m，重约41t，适配200t的汽车式起重机。

（2）在0号台后方的路基上安排200t汽车式起重机，由专员操作设备，分节段有序吊装钢箱梁。吊装全程均采取先中间、后两侧的方式，即从中间开始向两侧对称吊装，分别将节段置于平台横梁上。在选择无缝钢管的支撑时，要求其规格为φ200mm。在实际操作中，可以适配40t液压千斤顶，用于辅助作业，以便根据实际情况灵活调整标高。此外，需在平面上利用螺旋顶做微调操作，进一步对节段做纵缝焊接操作，使钢箱梁节段可以共同组成完整且稳定的整体。

4.2 钢箱梁节段顶推施工

在适配顶推千斤顶时，需充分考虑钢箱梁最大节段的重量。实际重量为241t，滑块与下滑道间存在接触关系（钢与钢接触），滑动摩擦系数为0.05～0.10。

（1）具体至实际施工中，最大静摩擦系数为0.2，随着阻力系数的增加，待其达到3时，滑块和下滑道间所形成的最大摩擦力可超过1000kN。为了便于施工，应采用2台150t的千斤顶联合作业。

（2）顶推反力架是钢箱梁顶推施工中的关键装置，包含反力架、调节形成方管等结构。其中，反力架可利用螺栓做锚固处理，确保其能够与下滑道工字梁上翼缘稳定连接。在调节形成方管时，则要求其可以随时向外抽出，并且不会对千斤顶的正常使用造成任何不良影响。

（3）钢箱梁节段顶推施工中，可在梁底下滑道工字梁上安装滑块。为了减小滑块与滑道间的摩擦力，可以在两者间涂抹适量的黄油。此外，需在钢箱梁节段尾部对称部位设置顶推千斤顶。随着顶推千斤顶的逐步运行，待其实际行程达到极限后，再次执行顶推操作，使钢箱梁两侧移动速度得到有效控制。考虑到钢箱梁顶推时的安全性要求，必须在顶推期间加强对移动速度和节段偏差的检测与控制，尤其是钢箱梁节段的前部和尾部，若实测结果表明某项指标不满足要求，则需及时予以纠正，确保顶推位置的准确性。

4.3 钢箱梁节段组拼及支座安装

（1）在临时支承和固定钢箱梁节段时，需重点考虑节段的平面位置和标高，对其加强检测与调整，并且需根据实际情况调整支座端。工作人员可在支座端的两侧布设液压千斤顶，以作为梁面标高调整时的作业工具。对于非支座端的调整，则可以在下滑道间布设液压千斤顶。

（2）在调整钢箱梁节段接缝时，应有效控制接缝的高差，使其满足相关要求。待所有组拼工作均落实到位后，应采取嵌补措施，尤其是支点的设计，必须对支座予以固定处理，以保证后续各支座的安装作业均可有效落实到位。

（3）支座下座板灌浆施工采用灌浆法，可以提高钢箱梁节段组拼的施工质量。

5 结束语

综上所述，现阶段钢箱梁施工的可选方法较多，其中可行性最高的为分阶段顶推施工工艺。该工艺方法具有一套逻辑清晰的施工流程，各环节施工的可控性较高，有利于提高钢箱梁的施工精度，同时施工全程的安全状况良好，不会过度受到现场作业条件的影响，兼顾安全、质量、效率、效益多重要求。基于此，文章阐述了钢箱梁桥顶推的设计思路以及各关键环节的作业要点，可以为相关人员提供一定的参考。