鋼桁架橋整體拖拉滑移橫偏控制技術(shù)研究

袁天駟

（上海隧道工程有限公司，上海 200232）

1 前言

拖拉式頂推是最早出現(xiàn)的橋梁頂推施工工藝。隨著頂推技術(shù)整體的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，拖拉式頂推也在不斷改進。常見的拖拉式頂推根據(jù)拖拉力施加的位置不同包括單點和多點兩種方式。當頂推總重量較小或長度相對較小時可采用單點拖拉。當頂推梁體較長且噸位過大，并具有多個牽引著力點時，可采用多點拖拉頂推。由于這種施工工藝技術(shù)成熟，施工成本較低，對設(shè)備要求不高，但早期的拖拉頂推一般采用滑塊進行滑移，后來改進成拖拉配合載重小車的方式，即將載重小車與梁體箱梁焊接在一起，利用載重小車的滑移滾軸實現(xiàn)縱向滑移。雖然滑移頂推實施起來較為簡單，但這種工藝對橋墩額外提出了承受頂推力的要求，且對梁段的橫向限位較為困難，限位效果也較難保障。因此，橫向偏位控制與糾偏方法是拖拉滑移頂推過程需要重點關(guān)注的施工控制要點。

步履式頂推施工工藝可利用自動控制系統(tǒng)對頂推過程中液壓執(zhí)行機構(gòu)進行同步性高精度控制。但實際使用效果表明，由于受到諸多因素影響，很難完全實現(xiàn)電氣對液壓的同步控制。如要提高同步性控制精度，需要頻繁通斷電磁閥以調(diào)整液壓動作，但因此也將影響施工效率和設(shè)備壽命。因此，在實際頂推施工過程中受到執(zhí)行結(jié)構(gòu)不同步的影響，梁體容易出現(xiàn)橫向偏位。當橫向偏位達到一定程度時，必須進行梁體姿態(tài)糾偏。

綜上，無論采用拖拉式還是步履式滑移頂推，如何有效控制梁體橫向偏位都是關(guān)鍵問題，須根據(jù)實際施工環(huán)境制定合理的糾偏策略，采取有效的糾偏手段。本文以上海龍東大道（羅山路～G1501）改建工程運河大橋項目為依托，開展拖拉式滑移頂推工藝橫向姿態(tài)控制技術(shù)研究，以期為后續(xù)類似工程提供較為可靠有效的控制方法。

2 工程概況

2.1 鋼桁架橋結(jié)構(gòu)特點

浦東運河大橋與現(xiàn)有龍東大道平行，需跨越南北走向的運河?，F(xiàn)狀河口寬約37m，規(guī)劃河道藍線寬度85m。浦東運河橋現(xiàn)存老橋建于1998年，橫向四幅設(shè)置，中間兩幅為雙向6車道機動車道，兩側(cè)為兩幅非機動車及人行道橋。改建后地面橋與高架橋主跨采用整體式鋼桁架結(jié)構(gòu)，為120m雙幅單跨桁架簡支梁，高15m，寬12m，上層作為高架道路，下層作為地面橋道路。單幅桁架橫向間距為13.2m，下弦桿高度為2.6m，上弦桿高度2.4m，弦桿寬度為1.2m。

2.2 鋼桁架橋拖拉頂推的施工方法

本項目施工橋位鄰近平行路線龍東大道，龍東大道車輛通行繁忙，減少施工對車輛通行影響以及確保施工安全是本工程較為關(guān)注的重點。經(jīng)綜合比較，采用鋼桁架整體拖拉頂推方式對航道及周邊交通影響最小，總體布置如圖1所示。

圖1 頂推施工總體布置示意圖（單位：m）

本項目拖拉頂推施工共分5節(jié)段進行操作。鋼桁架拼裝場地設(shè)置在浦東運河東側(cè)，布置34m長拼裝臺座。根據(jù)分節(jié)段先拼裝再拖拉的流程，鋼梁拼裝由西向東依次進行，拼裝完成的節(jié)段進行外表面補涂后拖拉到位，再拼裝下一節(jié)段后繼續(xù)拖拉，待最后一步拖拉工序完成后落梁施工。

3 鋼桁架橋拖拉頂推的橫向糾偏策略研究

3.1 橫向偏位對桁架結(jié)構(gòu)的受力影響性分析

針對本項目的施工特點，鋼桁架的頂推過程需要經(jīng)歷結(jié)構(gòu)均處于東側(cè)滑移平臺、桁架前端處于懸臂狀態(tài)以及桁架前端處于西側(cè)滑移平臺等三個主要狀態(tài)。為分析橫向偏位對桁架結(jié)構(gòu)受力的影響，選擇對應(yīng)三種典型工況進行分析。典型工況1為第4節(jié)段拼裝完成后，整個桁架結(jié)構(gòu)均處于東側(cè)滑移平臺上且前端開始出現(xiàn)偏位并帶動三個斜桿節(jié)點出現(xiàn)偏位。橫向偏位引起的桁架結(jié)構(gòu)最大附加應(yīng)力隨偏位值變化呈線性增加特征，10mm偏位時最大附加應(yīng)力為94MPa。在該狀態(tài)下，以結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力不超過200MPa為前提，其橫向偏位應(yīng)該控制在20mm范圍內(nèi)。

典型工況2為桁架前端處于懸臂狀態(tài)并帶動四個弦桿節(jié)點一起發(fā)生偏位。桁架前端出現(xiàn)偏位引起最大附加應(yīng)力變化趨勢與工況1反應(yīng)的情況一致。10mm偏位時結(jié)構(gòu)最大附加應(yīng)力為128MPa，因此，在此種狀態(tài)下，橫向偏位應(yīng)控制在17mm范圍內(nèi)。

典型工況3為所有節(jié)段拼裝完成后，桁架前端進入對岸的滑移平臺，尾部節(jié)段處于東側(cè)滑移平臺上的狀態(tài)。此時，桁架前端出現(xiàn)偏位，帶動桁架兩個弦桿節(jié)點出現(xiàn)偏位。桁架在河道西側(cè)墩頂處位置處于限位狀態(tài)，其主河道范圍段為自由狀態(tài)。同樣，橫向偏位引起的桁架結(jié)構(gòu)最大附加應(yīng)力變化情況與工況1和工況2類似。當出現(xiàn)10mm偏位時最大附加應(yīng)力為181MPa。在此種狀態(tài)下，橫向偏位應(yīng)該控制在10mm范圍內(nèi)為宜。

3.2 橫向偏位的糾偏策略

在施工過程中，可以滑道為基準進行糾偏與調(diào)整。當載物小車處于滑移軌道范圍內(nèi)時，可利用載重滑移器與軌道的相對位置進行被動糾偏調(diào)整。當桁架小幅偏位時，可利用楔形墊塊調(diào)整糾偏導向輪與滑移軌道之間的間隙。

在橋梁頂推跨越河道后進入對岸的第一個臨時墩是決定橋梁在河對岸姿態(tài)的關(guān)鍵，也是主動糾偏位置。在桁架下弦桿前端通過該位置前，回縮糾偏千斤頂，帶動糾偏滾輪拉開與主梁之間的橫向間隙。在下弦桿進入該區(qū)域再通過伸出糾偏千斤頂活塞桿，將桁架前端調(diào)整至與其橫向理論位置偏差在8mm的范圍內(nèi)，使得桁架前端的1#載重車能夠順利進入滑移軌道。在梁體繼續(xù)拖拉的過程中，緩慢調(diào)整糾偏千斤頂，當兩側(cè)糾偏滾輪與梁體側(cè)面理論位置的間隙控制在5mm范圍內(nèi)后，鎖定調(diào)整千斤頂，持續(xù)限位。

此外，當監(jiān)測結(jié)果表明梁體前端的橫向偏位超過20mm時，可利用兩側(cè)拖拉力的差異化調(diào)整，對其前端的橫向偏位進行輔助控制。最終本橋的橫向糾偏采用滑道梁限位導向、桁架前端跨越臨時墩后主動糾偏與牽引力輔助調(diào)整相結(jié)合的方式，不同等級偏差對應(yīng)的調(diào)整策略如表1所示。

表1 橫向糾偏控制指標與糾偏策略

4 鋼桁架頂推過程中橫向姿態(tài)控制成果

在頂推過程中，對載重車的與滑道的相對位置關(guān)系進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明，當載物小車處于滑移軌道范圍內(nèi)時，在導向輪的合理限制狀態(tài)下梁體的橫向偏位均在可控的范圍內(nèi)。整體上，橫向相對位置偏差基本控制在5mm以內(nèi)。在滑移前行48m時，桁架前端橫向偏位達到6mm。此時，利用糾偏楔形塊進行一次糾偏，糾偏后相對偏位減小。在桁架前端剛進入懸臂式時橫向偏位僅為3mm。在桁架前端進入懸臂狀態(tài)后橫向偏位有所增大，最大橫向偏位達12mm。在前端跨越臨時墩時，采取主動糾偏措施，橫向偏位顯著下降。桁架頂推就位時，前端的橫向偏位僅為3mm。

5 結(jié)語

本文通過對大跨度鋼桁架橋整體拖拉頂推施工工藝進行闡述，梳理了整個施工過程中桁架結(jié)構(gòu)面臨的三種狀態(tài)，并通過典型工況結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)說明了桁架偏位對其附加應(yīng)力的規(guī)律性影響，并給出了橫向偏位的控制范圍。通過設(shè)計被動和主動糾偏方法并結(jié)合差異化拖拉力糾偏方案，給出相應(yīng)的糾偏策略，最終基于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)證明了該方案的有效性。