公路橋梁鋼箱梁頂推施工與質(zhì)量控制

馮瑞俊

在公路建設(shè)過程中，受地形地貌的影響，經(jīng)常需要建設(shè)一些大型橋梁。在公路大型橋梁的施工設(shè)計中，鋼箱梁又是一個不可或缺的重要結(jié)構(gòu)。鋼箱梁的質(zhì)量控制基本要求包括受力要求和線形要求兩個方面。其中，受力要求主要是針對鋼箱梁上的應(yīng)力和臨時墩上的支反力，只有當二者的受力大小符合設(shè)計要求時，才能保證橋體結(jié)構(gòu)充分安全。線形要求則主要是針對鋼箱梁的軸線位置和標高。

一、概述

近年來我國汽車保有量持續(xù)增長，越來越多的人選擇駕車出行，但與此同時，我國現(xiàn)有的公路建設(shè)密度與西方發(fā)達國家仍存在不小的差距，不能充分滿足人們的出行需求。因此，我國的公路建設(shè)在未來相當長一段時間內(nèi)仍將保持快速推進的狀態(tài)。在公路建設(shè)過程中，受地形地貌的影響，經(jīng)常需要建設(shè)一些大型橋梁。在公路大型橋梁的施工設(shè)計中，鋼箱梁又是一個不可或缺的重要結(jié)構(gòu)。

本文結(jié)合橋梁鋼箱梁施工實踐，對公路橋梁鋼箱梁結(jié)構(gòu)中的頂推施工技術(shù)和質(zhì)量控制方法展開探討。該大橋設(shè)計長度為1420m，其中主橋長度為810m，為鋼箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁分為30 節(jié)，每節(jié)平均長度為12m，重225t。鋼箱梁施工采用頂推法，通過智能頂推設(shè)備完成施工，共有15 榀支架，相鄰支架之間的距離為50m。梁段長度為12m。

二、鋼箱梁頂推施工技術(shù)要點

1.頂推施工基本要求

鋼箱梁結(jié)構(gòu)作為本次工程中橋體的主干結(jié)構(gòu)，必須嚴格控制好施工質(zhì)量，防止發(fā)生安全隱患。質(zhì)量控制的基本要求包括受力要求和線形要求兩個方面。其中，受力要求主要是針對鋼箱梁上的應(yīng)力和臨時墩上的支反力，只有當二者的受力大小符合設(shè)計要求時，才能保證橋體結(jié)構(gòu)充分安全。線形要求則主要是針對鋼箱梁的軸線位置和標高。

2.臨時墩施工

鋼箱梁頂推施工的基本原理是從橋的一端開始建造上推平臺，通過上推平臺逐段推進，安裝好整個鋼箱梁。安裝平臺包括臨時墩、滑道、導(dǎo)梁等組成部分。臨時墩可以為鋼箱梁提供拼裝平臺，應(yīng)嚴格按照設(shè)計凸形豎曲線和圓曲線要求進行施工。箱梁頂推施工過程中會產(chǎn)生較大的水平力和豎向荷載，臨時墩應(yīng)具有足夠的承載能力。本項目臨時墩結(jié)構(gòu)設(shè)置4 根鋼管柱，鋼管柱規(guī)格應(yīng)滿足國標要求。為了提高剛度，在鋼管柱間設(shè)置16 槽鋼的剪刀撐。使用頂升千斤頂進行鋼梁的拼裝，并在每組支墩的頂部設(shè)置縱向臨時墩，以提高臨時墩的抗推能力。臨時墩基礎(chǔ)采用擴大基礎(chǔ)，為C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管柱M25 地腳螺栓與基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)。

3.滑動和導(dǎo)向裝置施工

頂推滑道安裝在底板上部，并在腹板上設(shè)置三角形加勁肋提高剛度。為了防止剛箱梁產(chǎn)生較大的變形，可采用加設(shè)高肋板的方式穩(wěn)定滑道?；纼?nèi)部用聚四氟乙烯材料制成滑塊，滑塊上涂有潤滑油，以減小摩擦力。本項目上滑塊采用450×225×25 的橡膠板，內(nèi)部設(shè)置兩層鋼板。在上下模板摩擦力和千斤頂作用力的配合作用下進行鋼箱梁的頂推施工。下滑道安裝完成后，再鋼管頂部的支座上安裝吊車，并對滑道頂面高程進行調(diào)整。

4.導(dǎo)梁施工

導(dǎo)梁長度通常為頂推跨徑0.6 ～0.7 倍，本項目采用的導(dǎo)梁截面為工字型，外側(cè)長度為22m，內(nèi)測長度為20m。頂板和地板的厚度為20mm，腹板厚度為16～12mm。導(dǎo)梁的高度、線形英語鋼箱梁保持一致，并與鋼箱梁的腹板栓接固定牢固。導(dǎo)梁安裝在梁段前端，對梁段起到穩(wěn)定作用。在整個鋼箱梁梁體安裝完成后，還需拆除導(dǎo)梁和臨時墩。

5)綜合木墊板對錨桿預(yù)緊力損失、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化效率、預(yù)應(yīng)力擴散效果影響的研究結(jié)論，建議在井下錨桿托盤下盡量不使用木墊板，以免大幅度降低支護效果。

5.梁段的頂推

在充分掌握箱梁平曲線與豎曲線頂推因素的情況下，施工中采用多點拉桿進行頂推施工。在進行頂推施工時，工作人員首先應(yīng)當充分熟悉現(xiàn)場施工環(huán)境，特別是要根據(jù)上推平臺的具體情況，確定合理的施工操作方法。施工開始后，必須進行全面檢查，確認梁段已經(jīng)吊持至指定位置，然后才可進行焊接安裝操作?，F(xiàn)場工作人員應(yīng)具備一定的技術(shù)水平，判斷梁段位置是否符合受力平衡狀態(tài)。在施工時，用液壓穿心千斤頂?shù)跗痄撓淞毫憾危⑼ㄟ^鋼絞線對千斤頂上的鋼箱梁進行張拉，使其在滑道上滑動，最終將其推出，并完成焊接安裝。

三、預(yù)制階段的質(zhì)量控制方法

1.上推平臺的質(zhì)量控制

要想順利完成頂推施工，就需要建立良好的上推平臺。首先應(yīng)當對上推平臺進行合理選址，使之適應(yīng)施工需要。上推平臺的質(zhì)量要求主要包括平整性和穩(wěn)定性兩個方面。上推平臺又包括臨時墩和滑道兩個部分，其中臨時墩的標高只需符合大致要求即可?；绖t需要進行精確控制，利用負重斷續(xù)焊接等技術(shù)手段使之充分平整，避免鋼板大面積受熱產(chǎn)生變形。若實在不能避免焊接變形，可采用專門的平整設(shè)備使之恢復(fù)平整。

2.導(dǎo)梁的質(zhì)量控制

導(dǎo)梁的長度和重量取決于梁體的頂推跨度，若導(dǎo)梁過重，容易造成前傾；過輕則容易發(fā)生斷裂、坍塌。在施工前要對導(dǎo)梁進行嚴格的質(zhì)量檢查，確保所有零件都符合現(xiàn)場施工要求。在安裝導(dǎo)梁時，要保證拼裝點足夠牢固。

首先技術(shù)人員對鋼箱梁進行詳細檢查，確保合格后運送至施工現(xiàn)場。在現(xiàn)場留出空地安置鋼箱梁并進行拼裝，以便直接吊裝焊接成型。

四、頂推階段的質(zhì)量控制方法

1.標高的控制

本次工程中，主橋的鋼箱梁設(shè)計采用豎曲線形態(tài)；施工完成后，鋼箱梁在理論上應(yīng)當在無應(yīng)力狀態(tài)下保持施工設(shè)計所要求的曲線形態(tài)。但實際上，頂推施工后受到重力影響，末端的梁段會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動；同時，臨時墩鋼管受到主梁的壓力，也可能產(chǎn)生變形。二者共同作用，將導(dǎo)致末端梁段無法保持在設(shè)計曲線所規(guī)定的位置上。

要控制末端梁段的標高誤差，通常采用的方法是在頂推施工過程中，對頂推平臺上需要安裝的梁段的線形進行調(diào)整。由于每個梁段在無應(yīng)力狀態(tài)下的長度和曲率只能在安裝時進行設(shè)置和調(diào)整，不會受外力影響發(fā)生變化，因此在安裝梁段時，可以比較方便地控制梁段的標高。

在頂推施工過程中，新安裝梁段的轉(zhuǎn)角和標高往往不符合施工設(shè)計要求中的豎曲線形態(tài)。而隨著安裝過程的逐步推進，后續(xù)安裝的其他梁段也會受到之前安裝的梁段的影響，造成同一方向上的誤差逐漸累積。為避免這一現(xiàn)象，在安裝每一梁段時，可以對該梁段中的局部設(shè)計曲線進行剛體轉(zhuǎn)動與平動，使其與之前安裝的梁段之間的夾角滿足設(shè)計要求中的豎曲線形態(tài)。同時參考之前安裝的梁段，確定合理的標高。

2.軸線位置的控制

由于頂推施工過程中，橋體兩側(cè)的頂推過程不可能完全同步，因此在各種不平衡受力的影響下，可能導(dǎo)致鋼箱梁的軸線逐漸偏離設(shè)計軸線，導(dǎo)致橋體發(fā)生水平位移。

要避免這一問題，首先應(yīng)當加強橋體兩側(cè)施工過程的同步性，盡可能減少軸線的偏移。由于本次施工采用的是智能頂推設(shè)備，因此只需要盡可能精確地設(shè)定兩側(cè)千斤頂?shù)氖┝Υ笮。涂梢杂行Ь徑馐芰Σ黄胶獾膯栴}。但即便如此，受理不平衡和軸線偏移的問題也只能得到緩解，不可能被根除。頂推過程中仍然需要不斷觀測軸線偏移情況，并對其進行校正，使之回到設(shè)計軸線上來。除此之外，在梁段安裝時，也要對每個梁段的軸線位置進行詳細測量，將梁段軸線誤差控制在合理范圍內(nèi)。

3.應(yīng)力的控制

鋼箱梁截面上受到的應(yīng)力直接反映著鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性，隨著頂推施工的不斷進行，每一個梁段、每一個位置上的應(yīng)力情況都會發(fā)生持續(xù)變化。在現(xiàn)場施工時，應(yīng)當注意實時監(jiān)測梁段上的應(yīng)力，并與設(shè)計理論值進行比較，若相差太大，則應(yīng)當立即停工，排除安全隱患后再進行施工。

4.溫度的控制

鋼結(jié)構(gòu)在不同溫度下容易產(chǎn)生變形。鋼箱梁作為一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在不同溫度下更容易產(chǎn)生極大的受力差異。為保證工程順利進行，在施工過程中應(yīng)當盡可能減少溫差造成的影響。例如，在晝夜溫差較大的地區(qū)，應(yīng)當盡可能避免夜間施工，以免夜間氣溫下降造成施工環(huán)境發(fā)生改變。而在季節(jié)溫差較大的地區(qū)，則要盡可能將施工過程集中在某一個季節(jié)內(nèi)。

五、結(jié)語

鋼箱梁頂推施工的技術(shù)要求較高，在施工前，工作人員應(yīng)當充分熟悉現(xiàn)場施工環(huán)境。施工過程中必須嚴格控制好施工質(zhì)量，防止發(fā)生安全隱患。安裝每一梁段時，可以對該梁段中的局部設(shè)計曲線進行剛體轉(zhuǎn)動與平動，同時參考之前安裝的梁段，確定合理的標高。頂推過程中需要不斷觀測軸線偏移情況，并對其進行校正。此外，施工過程中還要控制好應(yīng)力和溫度，防止異常情況危及建筑安全。