頂推滑移法在鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)中的應(yīng)用——以衡陽湘江人行鋼橋頂推滑移方案為例

蔣洪發(fā)

（衡陽市湘江水利投資開發(fā)有限公司，湖南 衡陽 421000）

1 工程概況

為了加強(qiáng)湘江東岸與東洲島的通達(dá)性和便利性，滿足市民上島需求，現(xiàn)修建連接湘江東岸防洪大堤與東洲島上集散廣場(chǎng)的人行聯(lián)絡(luò)景觀橋。

橋梁標(biāo)準(zhǔn)橋面寬6m，其橫斷面組成如下：0.8m（欄桿）+4.4m（人行道）+0.8m（欄桿）。橋型采用等高度變寬截面連續(xù)梁橋，全橋孔跨布置為5×45.4m=227m。鋼梁為全焊箱梁結(jié)構(gòu)，單箱單室截面。

2 方案簡(jiǎn)述

2.1 工況分析

鋼箱梁的安裝環(huán)境特殊，結(jié)構(gòu)自重較大。若采用常規(guī)的分塊散裝，需要建立大量的腳手架和臨時(shí)支撐，存在構(gòu)件組裝復(fù)雜、焊接工作量大、施工難度大等問題，對(duì)工程工期產(chǎn)生較大影響。若將鋼箱梁在路基一端分段拼裝成整體，利用液壓爬行器縱向滑移至設(shè)計(jì)軸線，用超大型構(gòu)件液壓同步滑移施工技術(shù)將鋼箱梁頂推滑移至設(shè)計(jì)位置，再利用液壓千斤頂將結(jié)構(gòu)落位至橋臺(tái)支墩，這種安裝工藝會(huì)減少安裝難度，降低風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 方案思路

根據(jù)以往類似工程的成功經(jīng)驗(yàn)，若在橋墩上設(shè)置臨時(shí)頂推支撐體系，安裝滑移頂推器可將鋼箱梁結(jié)構(gòu)滑移到設(shè)計(jì)位置。在橋臺(tái)上設(shè)置頂推支撐體系并布置滑移頂推器（頂推支撐中心與鋼箱梁橋體腹板對(duì)齊），鋼箱梁分段在拼裝區(qū)域拼裝（靠近P5橋臺(tái)側(cè)），分為若干階段實(shí)施頂推滑移作業(yè)，每階段頂推鋼箱梁為15m（具體以鋼箱梁加工廠分段長(zhǎng)度、路途運(yùn)輸條件為準(zhǔn)，前三階段的45m分三次頂推完成），利用同步頂推滑移施工技術(shù)將鋼箱梁逐步滑移至設(shè)計(jì)位置。采用步履式頂推法工藝安裝鋼箱梁，施工過程中由于結(jié)構(gòu)受力與設(shè)計(jì)狀態(tài)有一定差異，頂推過程中前端存在懸臂情況，考慮到鋼箱梁結(jié)構(gòu)自重較大，為減小鋼箱梁滑移時(shí)的傾覆力矩，在結(jié)構(gòu)前端設(shè)置自重較輕的前導(dǎo)梁，然后，利用液壓同步滑移施工技術(shù)將其滑移到位后，利用液壓千斤頂將橋體同步落位至設(shè)計(jì)位置。

3 液壓頂推原理

液壓同步滑移技術(shù)采用液壓頂推器作為滑移驅(qū)動(dòng)裝置。該液壓頂推器為組合式結(jié)構(gòu)，一部分為水平滑移裝置，為滑移引起的水平摩擦提供驅(qū)動(dòng)力，一端以鉸點(diǎn)的形式連接反力裝置，另一端連接滑移頂升裝置。另一部分是滑移頂升裝置，承擔(dān)結(jié)構(gòu)滑移時(shí)的自重荷載。水平滑移裝置和滑移頂升裝置均采用液壓缸驅(qū)動(dòng)頂推和驅(qū)動(dòng)頂升。

圖1 頂推器布置圖

該設(shè)備采用“頂”“推”“降”“縮”四個(gè)交替步驟：首先，將主橋的整體頂起；頂升和平移氣缸向前推進(jìn)一個(gè)行程；主橋整體下降置于臨時(shí)支撐上；推動(dòng)油缸，再收回油缸，完成一個(gè)行程的頂推。進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，通過往復(fù)頂推，最后將主橋架頂推至預(yù)定位置。

4 頂推方案

4.1 臨時(shí)支撐體系的布置

步履式頂推法安裝鋼箱梁橋體，頂推過程中橋體的承載體系在不停轉(zhuǎn)換，液壓千斤頂頂起該結(jié)構(gòu)，通過臨時(shí)支撐體系傳至橋墩，但鋼箱梁橋體與橋臺(tái)之間沒有足夠空間放置頂推器，故設(shè)置頂推器需借助臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，借助橋墩設(shè)置臨時(shí)支撐體系保證頂推時(shí)的承載要求。橋體落位至原結(jié)構(gòu)支座時(shí)載荷通過墊梁（原結(jié)構(gòu)支座）傳至橋臺(tái)。頂推過程中臨時(shí)支撐布置如圖2、圖3所示。

圖2 滑移臨時(shí)支撐體系平面布置圖

圖3 滑移臨時(shí)支撐體系立面布置圖

4.2 支撐體系設(shè)計(jì)

4.2.1 河岸頂推支撐體系

鋼箱梁橋頂推臨時(shí)支撐縱向共16組，大致分為兩大類，其中有10組位于河道（橋體橋臺(tái)之間：3#、4#、5#、6#、7#處），其他6組頂推支撐在邊岸（拼裝區(qū)域位置：0#、1#、2#處）。由于邊岸6組頂推支撐設(shè)置在路基上，所以，頂推支撐基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土來擴(kuò)大基礎(chǔ)，混凝土承載平臺(tái)需滿足頂推滑移時(shí)的承載要求。鋼箱梁橋體載荷通過四支鋼管柱傳遞至基礎(chǔ)，樁頂采用分配梁橫向布置，其上再鋪設(shè)頂推底板箱型梁（或厚鋼板）。河岸頂推支撐體系如圖4所示。

圖4 河岸頂推支撐體系示意圖（拼裝區(qū)域6組）

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，當(dāng)基礎(chǔ)頂面與箱梁底部?jī)艨蛰^小時(shí)，標(biāo)高調(diào)節(jié)柱和分配梁均可以取消，頂推設(shè)備底部鋼箱體直接布置在鋼筋混凝土承臺(tái)上，與預(yù)埋件簡(jiǎn)單固定即可。

4.2.2 過渡梁的設(shè)置

液壓頂推器頂升千斤頂需承受的荷載較大，若千斤頂活塞桿與滑移結(jié)構(gòu)直接接觸傳力，兩者接觸面極小，千斤頂和橋體均可能無法承受其結(jié)構(gòu)自重，造成設(shè)備或橋體本身的局部損壞。為增加其接觸面積，千斤頂活塞缸上方應(yīng)設(shè)置頂板，頂板通過沉頭螺栓與千斤頂連接固定。同時(shí)，頂板上需依據(jù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)的線形，增設(shè)墊梁或墊塊調(diào)整其標(biāo)高，墊梁或墊板上鋪設(shè)橡膠墊來增大摩擦，同時(shí)，避免墊梁或墊板與地面線接觸；在頂推過程中適時(shí)增減墊梁或墊塊的高度。為保護(hù)千斤頂，頂推時(shí)千斤頂活塞桿伸出長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，約50mm為宜。圖5為過渡梁立面示意圖。

圖5 過渡梁立面示意圖

4.3 滑移限位裝置

鋼箱梁頂推過程中，由于結(jié)構(gòu)拼裝的精度、頂推支撐體系布置的直線軌跡、滑移同步控制等原因，鋼箱梁難免存在左右偏移，故需要在滑移過程中進(jìn)行限位、糾偏。本案例采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，利用單點(diǎn)（單組）控制液壓頂推器水平調(diào)整結(jié)構(gòu)。也可以利用液壓頂推器進(jìn)行手動(dòng)糾偏，方法為：在滑槽中設(shè)置糾偏擋塊，每個(gè)滑移行程300mm，每個(gè)行程中，可糾偏20mm。

4.4 結(jié)構(gòu)導(dǎo)梁的設(shè)計(jì)

滑移過程中由于存在懸臂端，隨著懸挑長(zhǎng)度的增加，懸挑端的傾覆力矩逐漸加大，后端橋體自重形成抗傾覆力矩減小。因此，后端抗傾覆力矩必須要遠(yuǎn)大于前端的傾覆力矩才能保證滑移方案可行。故在鋼箱梁前后端設(shè)置自重較輕的前、后導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)，減小傾覆力矩和橋體變形。在滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，宜選用重量較輕的變截面導(dǎo)梁。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)梁長(zhǎng)度宜取最大懸臂長(zhǎng)度的0.7～ 0.8倍，且應(yīng)保證抗傾覆力矩為傾覆力矩的2倍以上。

5 結(jié)語

衡陽湘江人行鋼橋采用頂推滑移施工方案，利用頂推滑移設(shè)備完成了鋼拱梁整體頂推施工，成功跨越鐵路咽喉區(qū)，整個(gè)施工過程安全可控。通過工程實(shí)例證明，在路橋建設(shè)中采用頂推施工方案及施工工藝，不僅能順利完成施工，而且可以保證工程施工質(zhì)量、施工效果，對(duì)提高工程施工效益與社會(huì)效益具有重要的作用和價(jià)值。