顶推滑移法在钢结构桥梁施工中的应用

夏 辉 刘国峰

（黄冈职业技术学院，湖北 黄冈 438002）

0 引言

随着交通建设的快速发展，大量桥梁工程采用钢结构作为桥梁的承重结构。钢结构桥梁的梁、腿或者墩台组成刚性连接，该类桥梁可分为斜腿刚构桥、T型刚构桥以及连续刚构桥等[1]。该类桥梁在施工过程中，只需对制作完成的单个构件进行拼装即可，可依据设计需求形成不同荷载[2]、不同跨径大小的装配式钢结构桥梁。其在拼装过程中，通常采用吊装法完成施工，但是该施工方法对于施工场地和施工环境有一定要求[3]，需保证场地宽敞，并且没有吊装重量限制；但是在架设过程中钢结构桥梁通常需跨越河流或者既有线路等[4]，此时无法采用吊装法进行钢结构桥梁施工，为保证桥梁的施工效果，顶推技术被大量研究和应用[5]。顶推技术主要用于等高度、直线钢箱梁的安装，如果钢箱梁的安装高度存在变化[6]，则顶推技术的施工效果无法满足施工标准。基于此，在顶推技术理念的指导下研究顶推滑移法进行钢结构桥梁施工有着十分重要的价值[7]。本文以某地区特大桥工程为例，探讨顶推滑移法在钢结构施工中的应用，并分析该方法的施工效果。

1 工程概况

某地区特大桥工程整桥长度为 568m，全桥跨越湖泊，桥梁的上部分结构以连续预制T型梁为主，单幅桥面宽度为20.5m，其横向主要采用9榀T型梁。T 型梁在预制场所进行预制完成后，运输至施工现场。主桥桩基主要采用群桩基础以及高桩承台，三跨变截面连续钢箱梁，其长度为153.5m，主桥采用左右非对称设计，左右两幅间隔距离为22m。钢结构桥梁平面结构如图1所示。

图1 钢结构桥梁平面结构示意图

对施工环境和施工场地进行考察后，选择顶推滑移法进行钢箱梁施工，保证桥梁施工的顺利完成。

2 顶推滑移法在钢结构桥梁施工中的应用

2.1 施工工艺流程

采用顶推滑移法进行连续钢箱梁施工时，主要以滑动装置或者临时支撑结构控制桥梁重量；再利用千斤顶等滑动装置提供推力，以此完成钢结构桥梁施工。

结合工程设计方案、施工环境和施工标准，设计基于顶推滑移法的钢结构桥梁施工工艺，利用该施工工艺完成连续钢箱梁的顶推施工，整个施工工艺流程如图2所示。

图2 基于顶推滑移法的钢结构桥梁整体施工工艺流程

2.2 顶推滑移系统设计

顶推滑移系统主要采用液压顶推器作为滑移驱动装置。该顶推器属于组合结构，主要包含两个部分，一是水平滑移装置，二是滑移顶升装置；两种装置由液压缸进行驱动，顶推滑移系统结构如图3所示。

图3 顶推滑移系统结构

（1）水平滑移装置：该装置主要是为滑移引起的水平摩擦提供驱动力，装置的两端分别连接反力装置和滑移顶升装置，前者的连接采用铰点的方式。

（2）滑移顶升装置：该装置的主要作用是承担滑移时结构的自重荷载。

采用顶推滑移法在进行连续梁施工时，主要采用 顶、推、降、缩四个交替步骤完成，总体来说先将主桥顶起，在该过程中顶升和平移气缸向前推进，推进程度为一个行程；主桥整体下降至临时支撑上，与此同时进行油缸推动，推动完成后再将其收回，完成一个行程的顶推，并进入下一个循环。重复上述顶推过程，直至将主桥架推送至设计位置。

2.3 滑块设计

在顶推滑移施工过程中，主要依据滑道和滑块完成主桥的顶推，滑道安装在滑道梁顶面，主要采用滑道板和热轧不锈钢复合板组成，并采用焊接的方式完成两者之间的连接，以此可有效避免在滑块支点反力较大时发生起皱现象。

为满足桥梁变高情况下的钢结构桥梁施工效果，文中主要设计两种滑块用于进行不同需求的顶推施工，分别为支架箱型滑块和墩旁托架滑块。

2.3.1 支架箱型滑块

结合经济性、施工便捷性，滑块主要以Q345B钢板为主，采用焊接的方式连接，其主要是采用上下两个高度相等的箱形滑块组合的方式，并利用螺栓完成两者之间的连接，其结构如图4所示。

图4 支架箱型滑块结构

2.3.2 墩旁托架滑块

该滑块在设计过程中，由于支点反力较大，因此采用铸钢铰接方式，将铸钢抄垫布置在滑块上方，布置方式为纵横交错；滑块和抄垫使用的材料均为ZC275-485H，并将钢绞线嵌入滑块内，采用厚橡胶垫布置在滑块顶部，以此实现断面三桁抄垫高差的协调补偿；除此之外，在滑块底部设置MGB滑板，以此和复合板之间形成摩擦副。墩旁托架滑块结构如图5所示。

图5 墩旁托架滑块结构

2.4 连续钢箱梁滑移施工

完成滑道和滑块的设计和安装后，进行钢箱梁滑移施工，采用吊装运输将钢箱梁节段吊装置滑到梁位置上，并沿着滑移轨道进行钢箱梁滑移，重复上述过程，直到完成左右两幅边跨的钢箱梁安装，在滑移过程中需对滑移速度和泵站压力进行控制，如表1所示。

表1 滑移速度和泵站压力控制

左幅边跨钢箱梁节段全部顶推滑移施工后，将左幅中跨临时支墩作为承重梁，并移动浮吊船将左幅中跨其他钢箱梁节段吊至承重梁上，并采用依次交替的方式完成两侧梁端施工。完成两侧施工后，进行钢箱梁节段合龙以此完成整桥的滑移拼装。按照表2的要求检验钢结构桥梁各个构件的施工效果。

表2 钢结构桥梁施工检验标准

3 性能计算与测试分析

3.1 性能计算

完成钢结构桥梁施工后，对施工后的桥梁性能进行计算，文中主要针对桥梁承压情况（采用受压面积衡量承载力使用率）Z、抗弯强度δ以及挠度∇Y进行计算，其计算公式分别为：

式中：

Z——承压面积；

Y——桥梁压力标准值；

U——荷载计入冲击系数；

E——钢材料的弹性模量；

I——截面惯性矩；

q——均匀荷载；

l——钢箱梁长度；

Mmax——最大弯矩结果；

p——钢材重力；

M——弯矩；

Wmax——挠度强度倒数。

3.2 测试分析

为分析钢结构桥梁施工后的性能，对成桥后钢箱梁承载能力和稳定性进行分析，主要分析不同荷载作用下，钢箱梁的承载力使用率、钢箱梁截面的最大和最小弯矩结果，如表3和表4所示。

表3 承载力使用率测试结果

表4 钢箱梁截面的最大正、负弯矩结果

从表3和表4可知：采用顶推滑移法进行钢结构桥梁施工后，钢箱梁在均衡荷载和不均衡荷载下的承载力较好，承载力使用率均在70%以上，表示钢箱梁施工后，能够充分利用自身的承载能力，施工效果较好；钢箱梁截面的最大正、负弯矩结果均在允许的标准范围内，成桥后稳定性较高。

4 结束语

桥梁工程施工时，如果施工环境以及施工场地具有显著的局限性，则无法采用吊装法完成桥梁施工。因此，为保证钢结构桥梁的施工效率和质量，本文以某钢结构桥梁工程为例，研究基于顶推滑移法的钢结构桥梁施工技术，并对该技术的施工效果进行相关测试。测试结果显示：该施工方法具有较好的应用效果，能够在局限性的施工场地下完成钢结构桥梁施工；并且，施工较为便捷，可极大程度保证钢结构桥梁的施工效果，确保成桥后的稳定性和承载性，为相关工程施工提供参考。