單點(diǎn)頂推技術(shù)與多點(diǎn)頂推技術(shù)對(duì)比研究

吳笑雷

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，北京 100081)

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，常見(jiàn)的施工方法[1]有滿(mǎn)堂支架法、懸臂澆筑法、轉(zhuǎn)體施工法、頂推施工法。滿(mǎn)堂支架法[2]技術(shù)成熟，主梁質(zhì)量易于保證，但需占用大量的支架和模板，受橋下施工環(huán)境的限制。懸臂澆筑法使橋梁跨越能力得到了很大的提升，機(jī)械化程度較高，減少了勞動(dòng)力的投入，但不適用于跨越水源保護(hù)區(qū)域或者高速鐵路的橋梁。轉(zhuǎn)體施工法[3]將復(fù)雜的、技術(shù)性強(qiáng)的高空、水上或者跨線(xiàn)作業(yè)變?yōu)榧夹g(shù)成熟的岸邊或陸上作業(yè)，不影響交通，但技術(shù)性要求高，需要達(dá)到“轉(zhuǎn)得動(dòng)、轉(zhuǎn)得穩(wěn)、轉(zhuǎn)得準(zhǔn)”的目標(biāo)。頂推施工法在臺(tái)后或鄰近墩設(shè)置澆筑平臺(tái)，澆筑質(zhì)量易于控制，占用橋下空間時(shí)間較短，但頂推過(guò)程中主梁內(nèi)力連續(xù)變化，對(duì)施工、監(jiān)控技術(shù)水平要求較高。

橋梁在跨越既有線(xiàn)路以及對(duì)環(huán)境有特殊保護(hù)要求的河域時(shí)，傳統(tǒng)的施工方法往往難以滿(mǎn)足線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)和河道正常運(yùn)營(yíng)的要求，而頂推施工方法為此類(lèi)問(wèn)題的解決打開(kāi)了廣闊的空間。隨著此類(lèi)工程實(shí)踐越來(lái)越多，頂推技術(shù)也呈現(xiàn)更多樣化的發(fā)展。按頂推力分類(lèi)可以分為單點(diǎn)頂推與多點(diǎn)頂推;按支撐系統(tǒng)可分為臨時(shí)滑道支撐裝置頂推施工和永久支撐兼用滑道的頂推施工;按頂推方向可以分為單向頂推和雙向(相對(duì))頂推;按動(dòng)力裝置可分為步距式頂推和連續(xù)頂推;按箱梁節(jié)段的成型方式可以分為預(yù)制組拼，分段頂推和逐段預(yù)制，逐段頂推[4-7]。北京軌道交通西郊線(xiàn)頤和園西門(mén)站—南門(mén)站區(qū)間預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(16+24+16)m由于上跨南水北調(diào)明渠，為避免對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響，在2015年采用拖拽式單點(diǎn)頂推的施工方法成功完成橋梁架設(shè)。廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)特大橋(48+48)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁上跨杭深高鐵線(xiàn)，為降低對(duì)既有線(xiàn)運(yùn)營(yíng)的影響，于2018年1月采用步履式多點(diǎn)頂推方式頂推到位。本文結(jié)合2個(gè)工程實(shí)例從多方面把拖拽式單點(diǎn)頂推技術(shù)與步履式多點(diǎn)頂推技術(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，為后期其他類(lèi)似工程提供參考。

1 頂推施工原理

1.1 拖拽式單點(diǎn)頂推

所謂拖拽式單點(diǎn)頂推，即水平頂推力的支撐集中于1個(gè)橋臺(tái)或橋墩上，其他墩臺(tái)上則只設(shè)置滑道支撐。水平千斤頂通過(guò)拉桿將頂推力施加在梁體尾端帶動(dòng)梁體前進(jìn)，在頂推過(guò)程中，只有1個(gè)縱向施力點(diǎn)，見(jiàn)圖1。目前國(guó)內(nèi)在滑道上通過(guò)滑塊的循環(huán)增進(jìn)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的豎向千斤頂作用，極大增加了頂推效率。為減小梁體與滑道之間的摩擦力，通常采用四氟乙烯滑塊，在不銹鋼鋼板和四氟乙烯滑塊間涂抹硅脂油，動(dòng)摩擦因數(shù)一般為0.04～0.06，靜摩擦因數(shù)稍大一些。

圖1 單點(diǎn)頂推示意

1.2 步履式多點(diǎn)頂推

所謂步履式多點(diǎn)頂推就是在每個(gè)橋墩上均設(shè)有三向千斤頂，頂推時(shí)通過(guò)豎向頂抬高梁體，通過(guò)水平頂推進(jìn)。豎向頂在固定滑箱內(nèi)前行帶動(dòng)箱梁向前移動(dòng)，完成一個(gè)步距后豎向頂回落，將梁體放置在臨時(shí)支墊上，水平頂回拉將豎向頂歸位，依此循環(huán)。過(guò)程中通過(guò)橫向千斤頂進(jìn)行方向糾偏，每個(gè)步距的循環(huán)包括頂升、頂推、落梁、回拉4個(gè)步驟，見(jiàn)圖2。該方法要求多點(diǎn)頂推同步運(yùn)行，還要求每個(gè)墩上水平頂施力的大小應(yīng)根據(jù)橋墩所受滑動(dòng)摩擦力大小確定。千斤頂施力與摩擦阻力基本平衡，柔性橋墩基本不受水平力或水平力盡可能小，以減小對(duì)橋墩的反復(fù)沖擊。

圖2 多點(diǎn)頂推示意

2 頂推過(guò)程中梁體應(yīng)力對(duì)比分析

頂推施工前一般會(huì)進(jìn)行仿真分析，通過(guò)模擬頂推過(guò)程分析梁體的受力。這樣既可以判斷梁體在頂推過(guò)程中是否處于安全狀態(tài)，為補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)化措施提供依據(jù)，又可以為頂推過(guò)程中結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供安全預(yù)警值。

從有限元角度分析，梁體的前移導(dǎo)致每個(gè)階段需要重新定義結(jié)構(gòu)狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)、單元、預(yù)應(yīng)力束的坐標(biāo)、邊界條件一直在變化。通過(guò)邊界條件的后移來(lái)模擬梁體的前進(jìn)可以減少每個(gè)階段需要改變的信息，約束的后移量值就等于每個(gè)階段梁體前進(jìn)的距離。在頂推過(guò)程中將每個(gè)階段頂推前的支反力反向加在頂推后的結(jié)構(gòu)上就能有效地模擬失去支撐的狀態(tài)，同時(shí)將頂推后節(jié)點(diǎn)強(qiáng)制位移歸零的方式可以有效的模擬獲得支撐的狀態(tài)[8]，見(jiàn)圖3。其余荷載(自重、預(yù)應(yīng)力、收縮徐變、溫度力等)與一般有限元處理方法相同。

圖3 頂推施工結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖

仿真分析可以采用MIDAS/Civil 2015軟件進(jìn)行。由于軟件限制，邊界條件只能施加在節(jié)點(diǎn)位置，可以逐次變換施工階段來(lái)模擬頂推過(guò)程。每個(gè)施工階段代表梁體與鋼導(dǎo)梁的一個(gè)支撐狀態(tài)，同時(shí)邊界條件采用軟件中“變形前”“變形后”切換的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“獲得支撐的地方消除變形，失去支撐的地方消除力”?！白冃吻啊敝冈撨吔缥恢迷诔蓸螂A段模型中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置，“變形后”指該邊界位置在施工階段產(chǎn)生變形后的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置。“變形前”相當(dāng)于把該節(jié)點(diǎn)在之前產(chǎn)生的累計(jì)變形強(qiáng)制消除，移到成橋階段該節(jié)點(diǎn)的位置，如此相當(dāng)于在此處輸入了強(qiáng)制位移，進(jìn)而影響到結(jié)構(gòu)的受力。

仿真模擬不涉及頂推力的布局問(wèn)題，無(wú)論單點(diǎn)頂推還是多點(diǎn)頂推，均只涉及支撐條件的變化。但單點(diǎn)頂推梁體的狀態(tài)是連續(xù)的，而多點(diǎn)頂推涉及到頂梁與落梁的循環(huán)，千斤頂位置與支墊位置存在一定的距離，支撐位置的反復(fù)變化對(duì)梁體受力更為不利。在頂推過(guò)程中，梁體的應(yīng)力狀態(tài)與以下幾個(gè)方面有關(guān)：

1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件以及梁體相關(guān)參數(shù)(自重等)確定的支撐布局。北京西郊線(xiàn)連續(xù)梁場(chǎng)地條件較好，在預(yù)制平臺(tái)上設(shè)置臨時(shí)墩，共布置13對(duì)滑道，間距只有5 m，可以極大地減小梁尾部的懸臂長(zhǎng)度，減小尾端最不利狀況的應(yīng)力。但由于梁體尾端脫離時(shí)不存在緩沖作用，自重產(chǎn)生的下墜加速度會(huì)增大梁體受力。廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁橋墩較高，跨度較大，在永久墩之間增設(shè)5個(gè)臨時(shí)墩，共采用18個(gè)三向千斤頂進(jìn)行頂推。尾端脫離支撐時(shí)最大懸臂16.35 m，施工過(guò)程中將墊塊設(shè)置在梁體前進(jìn)的后方，通過(guò)豎向頂抬升梁體，前行至脫離該墊塊的位置后，豎向頂緩慢下放至梁尾處于自然撓度狀態(tài)，可以減小梁體的受力。

2)鋼導(dǎo)梁長(zhǎng)度與剛度的合理取值。導(dǎo)梁與主梁長(zhǎng)度比以及導(dǎo)梁的剛度決定了導(dǎo)梁前端到達(dá)支點(diǎn)時(shí)梁體在鄰近支點(diǎn)位置處的負(fù)彎矩。線(xiàn)質(zhì)量比一定的情況下，若導(dǎo)梁太長(zhǎng)，梁體最大負(fù)彎矩產(chǎn)生在導(dǎo)梁接收之后，較為不經(jīng)濟(jì)；若導(dǎo)梁太短，梁體前端懸臂太長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩，不利于梁體受力，導(dǎo)梁作用不能充分發(fā)揮。同理，若導(dǎo)梁剛度取值偏大，則導(dǎo)梁制作不經(jīng)濟(jì);若剛度取值偏小，則導(dǎo)梁減小支點(diǎn)處梁體負(fù)彎矩的作用不明顯。導(dǎo)梁的剛度同樣影響著主梁與導(dǎo)梁結(jié)合部位的正彎矩受力，導(dǎo)梁剛度愈大，結(jié)合部位受力愈大;導(dǎo)梁剛度愈小，結(jié)合部位受力愈小。

3)頂推前預(yù)應(yīng)力束張拉的選擇。預(yù)應(yīng)力混凝土梁在頂推過(guò)程中極易發(fā)生開(kāi)裂，在頂推前張拉一定的預(yù)應(yīng)力可以有效改善在頂推過(guò)程中梁體的應(yīng)力，可以選擇增設(shè)體外臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束來(lái)改善梁體應(yīng)力分布。西郊線(xiàn)連續(xù)梁共16束預(yù)應(yīng)力束，頂推前全部張拉有效地減小了頂推過(guò)程中上下緣的拉應(yīng)力。廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁共29束預(yù)應(yīng)力束，考慮到頂推過(guò)程中懸臂較大，最大懸臂時(shí)支點(diǎn)處截面上緣拉應(yīng)力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致梁體開(kāi)裂，頂推前選擇張拉全部頂板束以及部分腹板束，增加梁體上緣的壓應(yīng)力儲(chǔ)備。

西郊線(xiàn)橋梁將頂推系統(tǒng)布置在橋臺(tái)，通過(guò)拉桿將力施加在梁尾帶動(dòng)梁體前移。根據(jù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)左右側(cè)腹板受力較為均勻，但實(shí)測(cè)截面受力規(guī)律與理論計(jì)算結(jié)果存在一定差異，見(jiàn)圖4(選取第三跨跨中截面應(yīng)力變化)，該差異主要與梁體與滑道之間存在脫空有關(guān)。脫空使梁與支墊的面接觸變?yōu)辄c(diǎn)接觸，增大了梁體支撐間跨度。梁體剛度較大，不均勻支撐使得梁體實(shí)際受力狀態(tài)偏離了理論計(jì)算值，這也是單點(diǎn)頂推技術(shù)難點(diǎn)之一。頂推前，滑道標(biāo)高需要嚴(yán)格控制，與設(shè)計(jì)標(biāo)高控制在±1 mm以?xún)?nèi)，同時(shí)保證梁體底板足夠平整，避免梁底局部與滑道單點(diǎn)接觸。

圖4 西郊線(xiàn)跨中截面上下緣應(yīng)變隨行程變化關(guān)系

圖5 聯(lián)絡(luò)線(xiàn)最大懸臂截面上下緣應(yīng)變隨行程變化關(guān)系

廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁在天窗點(diǎn)內(nèi)施工，頂推經(jīng)歷較長(zhǎng)周期。在頂推過(guò)程中，關(guān)鍵點(diǎn)是控制梁體同步頂升與同步落梁。首先將豎向頂升力控制在2 MPa，保證每個(gè)豎向頂與梁底充分接觸，然后將梁體同時(shí)抬升10 cm后水平頂同步頂推，使梁體前移，完成一個(gè)步距后同步落梁，千斤頂回拉。控制系統(tǒng)及頂推千斤頂?shù)男谐陶`差采用超聲波位移傳感器測(cè)試，在各行程中進(jìn)行控制比較，在每個(gè)行程中可以同步進(jìn)行糾偏，誤差在±2 mm以?xún)?nèi)。頂推過(guò)程中應(yīng)力監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)梁體左右側(cè)受力較為不均勻，受力大小也與理論計(jì)算結(jié)果存在一定的差異，見(jiàn)圖5(選取最大懸臂控制截面頂升時(shí)的應(yīng)力變化)。這主要是由于千斤頂頂升位移很難精確控制同步，預(yù)應(yīng)力混凝土梁剛度大，不均勻位移會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)力。另外梁體本身的自重就是不均勻分配到各個(gè)頂，臨時(shí)墩與永久墩的剛度差異較大，也會(huì)產(chǎn)生不均勻的壓縮變形。在頂推過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)當(dāng)受力測(cè)試截面位于千斤頂與梁體接觸位置時(shí)，梁體底板會(huì)突然增加100×10-6左右的壓應(yīng)變，當(dāng)測(cè)試截面離開(kāi)千斤頂或墊塊支撐時(shí)，梁體底板受力恢復(fù)正常，可見(jiàn)多點(diǎn)頂推時(shí)受局部應(yīng)力影響較大。

從梁體受力角度看，單點(diǎn)頂推梁體受力與滑道是否平整有較大的關(guān)系，在頂推過(guò)程中，應(yīng)更加注重對(duì)滑道標(biāo)高的精確控制。梁體的位移軌跡靠滑道布置來(lái)控制，并配合左右的糾偏千斤頂使之到達(dá)設(shè)計(jì)位置。此外，尾端脫離時(shí)較為突然，對(duì)梁體受力較為不利。多點(diǎn)頂推將頂推力分散，可以通過(guò)調(diào)整局部頂力與位移來(lái)控制梁體的內(nèi)力變化。但是控制點(diǎn)較多，比較難以做到聯(lián)動(dòng)與同步性，不均勻位移會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)力。此外，由于頂升與落梁的支點(diǎn)位置轉(zhuǎn)換，梁體受到的是反復(fù)的內(nèi)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的危害更大。

3 頂推過(guò)程中橋墩的受力對(duì)比分析

采用單點(diǎn)頂推的連續(xù)梁，頂推系統(tǒng)布置的橋臺(tái)承受較大的水平力，以此來(lái)提供梁體前移的動(dòng)力。其他支撐位置所承受的水平力主要包括自重的水平分力以及支反力對(duì)應(yīng)的摩擦力，當(dāng)梁體前行方向?yàn)樯掀聲r(shí)兩者同向，當(dāng)梁體前行方向?yàn)橄缕聲r(shí)兩者反向。

對(duì)于多點(diǎn)頂推的連續(xù)梁，頂推時(shí)各墩臺(tái)所承受的水平力較為分散，主要包括自重的水平分力、支反力對(duì)應(yīng)的摩擦力以及縱向千斤頂?shù)捻斖屏?。通過(guò)分析與控制，可以將摩擦力與頂推力平衡，使各墩臺(tái)不受水平力或水平力盡可能小。

西郊線(xiàn)連續(xù)梁頂推設(shè)備布置在鄰近預(yù)制場(chǎng)的橋臺(tái)處，梁體總重按 9 000 kN 考慮，靜摩擦因數(shù)按0.17考慮，則頂推點(diǎn)需提供 1 500 kN 的反力。通過(guò)仿真計(jì)算可以得到其他墩的最大支反力為 4 526 kN,動(dòng)摩擦因數(shù)按0.1計(jì)，承受的最大縱向水平力約為453 kN。該橋豎向曲率半徑較大，自重的水平分力可以忽略不計(jì)。在實(shí)際頂推過(guò)程中，考慮到中間墩承受較大的水平力，為防止墩柱產(chǎn)生較大的水平位移導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或梁體發(fā)生傾覆現(xiàn)象，在中間墩與承載能力較大的橋臺(tái)之間設(shè)置臨時(shí)鋼管，將水平力傳遞到橋臺(tái)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明中間墩最大縱向偏位為2 mm，而且在整個(gè)過(guò)程中呈現(xiàn)縱向的反復(fù)變形，頂推到位后墩柱變形基本恢復(fù)到初始狀態(tài)，見(jiàn)圖6?？梢?jiàn)，墩柱間建立連接效果較好。

圖6 中間墩縱向偏位隨行程變化關(guān)系

廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁通過(guò)頂舉與試頂推試驗(yàn)測(cè)得梁重 23 324 kN，動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.025 4，全橋水平頂推力總共約600 kN。在頂推過(guò)程中控制梁體保持水平頂推，可以將自重的水平分力忽略不計(jì)，由于梁體是勻速前進(jìn)，縱向頂推力與動(dòng)摩擦力相互抵消，墩柱理論上不受力。在實(shí)際工程中將主墩與臨時(shí)墩縱向串聯(lián)桁架梁鋼管焊接在一起，極大地增加了墩柱的縱向剛度，實(shí)測(cè)的墩柱底部在整個(gè)頂推過(guò)程中產(chǎn)生的最大拉應(yīng)變?yōu)?6×10-6。

從墩柱受力上看，單點(diǎn)頂推各墩柱均會(huì)承受較大的水平力，尤其是布置頂推設(shè)備的墩臺(tái)，需要提供較大的頂推反力，可以通過(guò)剛性連接或設(shè)置臨時(shí)拉索的方式將水平力重新分配。多點(diǎn)頂推方式在頂推過(guò)程中產(chǎn)生的水平力較小，在每個(gè)步距頂推開(kāi)始時(shí)克服靜摩擦力產(chǎn)生的水平力由所有的墩柱分配。

4 頂推過(guò)程中鋼導(dǎo)梁受力對(duì)比研究

鋼導(dǎo)梁作為頂推過(guò)程中改善梁體受力的重要元件，其強(qiáng)度與穩(wěn)定性對(duì)保證頂推施工安全十分重要。鋼導(dǎo)梁在頂推過(guò)程中受到極大的彎矩與剪力作用，當(dāng)導(dǎo)梁前端到達(dá)接收墩時(shí)，需要通過(guò)千斤頂將前端抬升至設(shè)計(jì)高度以通過(guò)墊塊。在之后的過(guò)程中，隨著梁體的前移，導(dǎo)梁支撐的反力逐漸增大，導(dǎo)梁根部的彎矩及剪力逐漸增大。當(dāng)支撐到達(dá)導(dǎo)梁中部左右時(shí)，導(dǎo)梁根部的彎矩達(dá)到最大，當(dāng)支撐到達(dá)導(dǎo)梁根部時(shí)，剪力達(dá)到最大。在頂推前一般根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果模擬最不利工況對(duì)鋼導(dǎo)梁進(jìn)行加載試驗(yàn)，考慮到頂推過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鋼導(dǎo)梁兩側(cè)受力不均勻的現(xiàn)象，加載試驗(yàn)時(shí)將荷載值適當(dāng)增大。

單點(diǎn)頂推導(dǎo)梁前端滑道的標(biāo)高一般是確定不變的，在頂推過(guò)程中導(dǎo)梁兩側(cè)的剛度差異以及滑道橫向的高差會(huì)導(dǎo)致鋼導(dǎo)梁兩側(cè)受力不均勻。西郊線(xiàn)連續(xù)梁頂推過(guò)程中通過(guò)應(yīng)力監(jiān)控發(fā)現(xiàn)左右側(cè)鋼導(dǎo)梁受力整體趨勢(shì)一致但受力不均衡。實(shí)測(cè)受力較大側(cè)鋼導(dǎo)梁根部下緣最大拉應(yīng)變?yōu)?95×10-6，換算鋼材應(yīng)力為99 MPa，接近理論計(jì)算的110 MPa最不利受力狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)在另一側(cè)鋼導(dǎo)梁底部加塞墊板，增加標(biāo)高，增大了支撐的反力，使導(dǎo)梁根部?jī)蓚?cè)的彎矩重新分配，受力趨于均勻，確保了鋼導(dǎo)梁處于平衡狀態(tài)。

多點(diǎn)頂推將導(dǎo)梁前端的頂升千斤頂納入頂推系統(tǒng)，在頂推過(guò)程中，結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以隨時(shí)調(diào)整導(dǎo)梁前端千斤頂?shù)捻斏Αｍ斏Φ拇笮∮啥喾矫婵刂?，頂升力在支點(diǎn)處產(chǎn)生的負(fù)彎矩要能抵消梁體前端懸臂時(shí)自重產(chǎn)生的正彎矩，從而避免梁體開(kāi)裂。但頂升力不能太大，提供的負(fù)彎矩一般不超過(guò)鋼導(dǎo)梁試驗(yàn)最不利狀況下達(dá)到的最大彎矩。此外，導(dǎo)梁前端的抬升高度要使鋼導(dǎo)梁能順利通過(guò)墊塊，當(dāng)前端下?lián)线^(guò)多時(shí)可以通過(guò)抬升其他位置的千斤頂來(lái)減小前端需要施加的頂力。廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁在頂推過(guò)程中，實(shí)測(cè)鋼導(dǎo)梁根部下緣最大拉應(yīng)變?yōu)?73×10-6，換算鋼材應(yīng)力198 MPa，超過(guò)理論計(jì)算的177 MPa，但小于鋼導(dǎo)梁試驗(yàn)時(shí)最不利狀態(tài)的212 MPa。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得最不利時(shí)兩側(cè)鋼導(dǎo)梁應(yīng)變相差256×10-6，通過(guò)及時(shí)調(diào)整千斤頂?shù)捻斄κ箖蓚?cè)達(dá)到平衡狀態(tài)。

5 導(dǎo)梁與主梁錨固方式對(duì)比研究

鋼導(dǎo)梁與混凝土梁的連接部位一直是頂推施工過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)梁前端接收之后，受力主要由彎矩與剪力控制。在過(guò)去的頂推過(guò)程中，“十頂九裂”也基本始于這個(gè)部位。實(shí)踐證明，針對(duì)鋼導(dǎo)梁與箱梁的連接采取一些優(yōu)化加固措施可以有效改善開(kāi)裂問(wèn)題。例如將鋼導(dǎo)梁上、下翼緣部分埋入箱梁內(nèi)，下翼板與箱梁利用縱向預(yù)應(yīng)力連接，形成鋼導(dǎo)梁內(nèi)的隱形連接。頂、底板預(yù)應(yīng)力盡量靠近腹板布設(shè)，使預(yù)應(yīng)力較為均勻地分布，同時(shí)該處普通鋼筋可以加密布置。設(shè)置精軋螺紋鋼筋將導(dǎo)梁與混凝土梁通過(guò)預(yù)施應(yīng)力加強(qiáng)連接，在寬度和長(zhǎng)度方面均考慮錯(cuò)位錨固，避免同一斷面預(yù)應(yīng)力集中。因錨固區(qū)空間構(gòu)造復(fù)雜，精軋螺紋鋼筋一般采用無(wú)黏結(jié)筋，取消壓漿管，保證錨固區(qū)混凝土澆筑密實(shí)。待預(yù)應(yīng)力張拉以后，在錨固斷面加焊水平加勁鋼板，將應(yīng)力擴(kuò)散到導(dǎo)梁的腹板上。加強(qiáng)連接區(qū)混凝土振搗，保證混凝土密實(shí)。按要求嚴(yán)格控制連接精軋螺紋鋼的張拉，減少預(yù)應(yīng)力損失，保證了實(shí)際預(yù)應(yīng)力效果[9-10]。

西郊線(xiàn)連續(xù)梁在混凝土內(nèi)預(yù)埋工字型鋼導(dǎo)梁構(gòu)件，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將精軋螺紋鋼筋張拉至306 kN，加強(qiáng)鋼構(gòu)件與混凝土主梁的連接，并在端橫隔板內(nèi)形成預(yù)壓應(yīng)力。在實(shí)際頂推過(guò)程中，應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果表明該部位所受應(yīng)力較小，最大拉應(yīng)變?yōu)?×10-6，頂推就位后未發(fā)現(xiàn)裂縫，鋼混連接狀況較好，預(yù)壓應(yīng)力儲(chǔ)備充足。

廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁鋼導(dǎo)梁錨固深度為2.6 m。澆筑前對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行精確定位，澆筑后初凝前對(duì)鋼導(dǎo)梁進(jìn)行復(fù)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)偏差過(guò)大，采用千斤頂進(jìn)行調(diào)整，避免兩側(cè)的高差造成梁體受力不均衡。澆筑后張拉預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，保證銷(xiāo)子、保險(xiǎn)卡、螺栓全部安裝到位，加強(qiáng)導(dǎo)梁與主梁的連接。在實(shí)際頂推過(guò)程中，由于頂梁與落梁的循環(huán)，該連接部位受到的反復(fù)應(yīng)力較小，梁體未出現(xiàn)裂縫。

6 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)西郊線(xiàn)連續(xù)梁拖拽式單點(diǎn)頂推施工與廈汕右聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連續(xù)梁步履式多點(diǎn)頂推施工進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比研究。主要結(jié)論如下：

1)梁體頂推施工過(guò)程仿真模擬均只涉及支撐條件的變化，但單點(diǎn)頂推過(guò)程是連續(xù)的，多點(diǎn)頂推涉及頂梁與落梁的循環(huán)引起的支撐位置變化，梁體受到反復(fù)的內(nèi)力；梁體所受內(nèi)力與支撐的布局、鋼導(dǎo)梁的長(zhǎng)度和剛度以及預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉有關(guān)，單點(diǎn)頂推時(shí)滑道的不均勻高差對(duì)梁體受力不利，梁體尾端脫離較為突然；多點(diǎn)頂推時(shí)千斤頂?shù)耐叫杂绊懥后w的受力。

2)單點(diǎn)頂推墩臺(tái)承受較大水平力，尤其是提供頂推反力的墩臺(tái)，在施工過(guò)程中可以通過(guò)縱向剛性連接等措施減小墩臺(tái)的水平位移；多點(diǎn)頂推產(chǎn)生的水平力較小，適用于高墩與柔性墩上梁體的頂推。

3)頂推施工時(shí)均存在鋼導(dǎo)梁受力不均勻的現(xiàn)象，單點(diǎn)頂推施工時(shí)通過(guò)加塞墊塊予以調(diào)整，多點(diǎn)頂推通過(guò)調(diào)整頂升力的大小來(lái)平衡鋼導(dǎo)梁受力。

4)頂推施工均可通過(guò)優(yōu)化加固措施改善鋼導(dǎo)梁與主梁連接部位的受力狀況，有效解決開(kāi)裂的問(wèn)題。