鋼桁梁橋拼裝頂推施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：

為研究公路大橋鋼桁梁拼裝頂推施工關(guān)鍵技術(shù)，文章依托某高速公路大橋?qū)嶋H工程，從水平頂推系統(tǒng)、豎向頂升系統(tǒng)、橫向糾偏系統(tǒng)和頂推滑移體系等方面，介紹了多點頂推布置方案，并研究了鋼桁梁拼裝頂推施工方法與注意事項。

關(guān)鍵詞：公路大橋；鋼桁梁；頂推施工

中圖分類號：U445.462 A 48 160 4

0 引言

頂推法是目前橋梁施工所用的常見方法之一，一般指在各橋臺間修筑臨時墩，當(dāng)梁體在橋臺處施工時，可以通過千斤頂?shù)确绞绞沽后w利用臨時墩墩頂完成施工的方法。根據(jù)梁體形式的不同，還可以將頂推法分為逐段頂推法和整體頂推法兩種。頂推法在橋梁施工中具有非常顯著的優(yōu)點，可以限制施工區(qū)域，以便設(shè)置保護措施，免于施工過程中受到外界影響。目前針對頂推法橋梁施工的研究與應(yīng)用已取得較多成果。張奉春［1］以水蘇溝大橋?qū)嶋H工程為例，通過步履式千斤頂對鋼桁梁進行頂推法施工，同時設(shè)計了配套的組合鋼墊梁及支承梁等結(jié)構(gòu)，保證了桁架節(jié)點的受力，降低了對墩身的影響。梁崇雙［2］以濟南黃河公鐵兩用橋的主橋?qū)嶋H工程為例，對多點頂推的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，保證其技術(shù)安全可靠。張宏武［3］以湖際中橋?qū)嶋H工程為例，根據(jù)橋體的結(jié)構(gòu)特點以及施工的場地條件，通過頂推法進行橋梁施工，制定了頂推施工滑移過程中的糾偏措施。林高山［4］以某特大橋112 m簡支鋼桁梁施工的實際工程為例，研究了跨多層公路的鐵路簡支鋼桁梁頂推施工技術(shù)，對頂推全過程進行了受力分析，并基于此進行了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。黃慶玲［5］以某大跨鋼桁梁的頂推施工實際工程為例，對其施工流程、技術(shù)特點進行了深入分析，對重要的施工環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)的注意事項，從而提高了頂推施工的安全系數(shù)。楊部廷［6］以莆田站頂推鋼桁梁天橋?qū)嶋H工程為例，通過有限元方法，對不同的頂推施工工況進行了數(shù)值計算，研究了頂推施工中橋梁斜度對主梁受力的影響規(guī)律。

鑒于此，本文依托某高速公路大橋?qū)嶋H工程，介紹了該工程中的鋼桁梁拼裝頂推施工工藝，以期為其他的橋梁工程施工和后續(xù)研究提供參考。

1 工程概況

該大橋處于河流較為順直的位置，水流呈由西向東方向，主河槽靠南岸邊，南岸有防護工程，北岸有河灘地帶。橋跨的設(shè)計尺寸為96 m×2+112 m×9，即兩側(cè)為96 m的橋跨，中間為9個112 m的橋跨，共11跨。主橋全長為96 m×2+112 m×9+1.25 m×2=1 202.5 m。主橋立面如圖1所示。

鋼桁梁拼裝的頂推施工工藝流程大致可分為11步：頂推平臺施工→鋼桁梁拼裝施工→鋼梁頂推施工→導(dǎo)梁拆除→支架拆除→滑道梁拆除、支座就位、整體落梁→公路橋面板安裝及濕縫澆筑→全回轉(zhuǎn)吊機拆除→支座安裝→鋼梁涂裝→橋面鋪裝及附屬工程。

2 多點頂推布置方案

多點頂推系統(tǒng)集機、電、液壓、計算機控制技術(shù)于一體，結(jié)合現(xiàn)代施工工藝，實現(xiàn)超大型構(gòu)件的大跨度、長距離的連續(xù)牽引。系統(tǒng)共由四部分組成。

2.1 水平頂推系統(tǒng)

根據(jù)對鋼桁梁的結(jié)構(gòu)進行計算分析，得到了需要施加的最大水平頂推力。在1#～11#墩的11個主墩邊桁各設(shè)置一臺水平連續(xù)千斤頂。

鋼梁采用MGE板-不銹鋼復(fù)合板的施工方法，由于兩板間的摩擦影響，摩擦力為鋼板的推力與摩擦系數(shù)的乘積，即摩擦系數(shù)0.1×鋼板推力43 000 t＝摩擦力4 300 t。根據(jù)水平千斤頂布置方案，此時可用33臺350 t的水平千斤頂進行施工。為了保證施工安全，將30根15.24 mm鋼絞線，連接千斤頂空腔及滑塊的后錨上，并固定在后錨上。

2.2 豎向頂升系統(tǒng)

為了使所有鋼桁梁處于水平面，保證行車安全及舒適性，需要調(diào)整鋼桁梁兩端的高度，這需要豎向千斤頂提供設(shè)計的支撐反力。如圖2所示，每一個墩體的上部都需要布置豎向千斤頂。水平頂推及豎向頂推系統(tǒng)在液壓泵站和控制臺下控制不同頂向的千斤頂。

2.3 橫向糾偏系統(tǒng)

鋼梁在豎向頂升系統(tǒng)作用下，可能會因為受到重心誤差、風(fēng)力、氣溫差異等因素的影響，導(dǎo)致鋼梁在頂推移動過程中發(fā)生水平面的位移誤差。橫向糾偏系統(tǒng)能確保誤差足夠小并及時對位移偏差進行糾正，對鋼梁進行限位處理。橫向糾偏系統(tǒng)針對梁體的兩種不同狀態(tài)，有靜態(tài)糾偏裝置與動態(tài)糾偏裝置。兩個裝置各有優(yōu)劣，本文方案采取動、靜態(tài)糾偏結(jié)合的措施。

2.4 頂推滑移體系

頂推滑移體系由滑道及滑塊組成。

2.4.1 滑道

在1#～10#墩的頂部沿縱向鋪設(shè)一條長度為17.6 m的滑道梁，為方便支座就位，將滑道梁分為3個節(jié)段?；懒喊惭b完成且驗收合格后，再在其頂面上焊接不銹鋼板。

2.4.2 滑塊

1#～10#墩滑塊采用單層箱式結(jié)構(gòu)，頂推千斤頂通過鋼絞線拉滑塊帶動鋼桁梁前移。

3 頂推施工方法

采用單向多點頂推施工方法，即在拼裝平臺逐節(jié)間拼裝鋼導(dǎo)梁和鋼桁梁，然后通過1#～11#墩的水平頂推系統(tǒng)將鋼梁向前頂推，直至鋼梁頂推到位。頂推施工工藝流程如圖3所示。

3.1 頂推墩頂布置

3.1.1 1#～10#墩墩頂布置

為確保鋼梁底部混凝土橋墩在頂推施工過程中不被破壞，在中間10個橋墩墩頂?shù)拿恳粭l滑道上布置2個滑塊，每個滑道梁前后端各布置2臺豎向千斤頂。為確保豎向千斤頂布置在設(shè)計位置，需在上方墊塊，其尺寸為700 mm×800 mm。1#～10#墩墩頂布置如圖4所示。

3.1.2 拼裝平臺頂推布置

在頂推滑移過程中，由于在11＃墩處墩頂支反力較小，因此邊桁只需在每個滑道梁前端布置2臺豎向千斤頂，中桁需在滑塊前后端各布置2臺豎向千斤頂，其中中桁為800 t、邊桁為900 t。在起頂梁體時，確保千斤頂縱向設(shè)置在下弦橫隔板位置；千斤頂橫向均布于鋼梁下弦腹板位置處。

在拼裝平臺每個中、邊桁滑道梁后端各布置2臺300 t豎向千斤頂，用于拼裝時鋼梁調(diào)節(jié)標(biāo)高。倒換滑靴時，平臺上每個滑靴均配備2臺200 t級豎向千斤頂，用于整體頂升拼裝平臺梁體，以達到整體起頂梁體后再倒換滑靴的目的。

3.2 頂推施工步驟

頂推施工的每個周期分為15個步驟，不斷對這15個步驟進行重復(fù)，從而完成整個頂推施工的全過程。施工步驟如圖5所示。

3.3 導(dǎo)梁上墩施工步驟

導(dǎo)梁上墩的施工分為6個步驟，如圖6所示。頂推過程中，導(dǎo)梁端部標(biāo)高是不斷變化的，為了保證導(dǎo)梁順利過墩，在導(dǎo)梁接近混凝土托梁前端時，應(yīng)對其標(biāo)高進行監(jiān)測。如導(dǎo)梁標(biāo)高不滿足施工要求，則要通過調(diào)整后支點高程來使導(dǎo)梁上墩施工滿足要求。同時為了盡量減少鋼桁梁的懸臂長度，當(dāng)導(dǎo)梁鼻梁剛剛上墩時就應(yīng)及時進行相應(yīng)的抄墊。

3.4 頂推同步性控制

頂推系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)及控制系統(tǒng)軟件組成，其中軟件系統(tǒng)包括上位機軟件及下位機軟件。系統(tǒng)軟件的組成如圖7所示。

4 頂推施工注意事項

根據(jù)前文介紹的頂推施工步驟，結(jié)合相關(guān)的施工經(jīng)驗，本節(jié)提出如下頂推施工注意事項：

（1）保證設(shè)備正常，保證鋼絞線質(zhì)量、焊接質(zhì)量和鋼絞線擠壓頭連接質(zhì)量。

（2）注意千斤頂在頂推前后的移動距離，給每套千斤頂設(shè)備配備傳感器，嚴格控制位移，并且時刻進行檢測。

（3）時刻注意鋼梁兩端的位移，設(shè)立位移測量點。

（4）防止液壓泵內(nèi)部的壓力過大，設(shè)置壓力傳感器，起到安全保護作用。

（5）在進行頂推施工時，需要保證鋼板兩側(cè)同步運動，及時檢測和跟蹤，便于發(fā)生大誤差時可以迅速做出調(diào)整，停止頂推施工。

（6）鋼絞線不允許有折彎、打絞現(xiàn)象。

（7）頂推系統(tǒng)要由專人保管和維護。使用人員應(yīng)熟悉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其動作程序。

（8）千斤頂經(jīng)過使用，如發(fā)現(xiàn)泄漏或聲音不正常，則應(yīng)與制造廠家聯(lián)系或送專業(yè)廠家維修。

（9）系統(tǒng)完成頂推施工后，需要先進行卸壓，不可帶壓拔管。油管拆下后需要保持干凈，用塑料袋或者專門的蓋子進行密封。

（10）保證設(shè)備存儲環(huán)境的干燥及密封完好。當(dāng)替換系統(tǒng)中有易損部件時，需要注意操作步驟及相關(guān)注意事項。

5 結(jié)語

本文依托某高速公路大橋?qū)嶋H工程，介紹了該工程中的鋼桁梁拼裝頂推施工工藝，得到如下結(jié)論：

（1）鋼桁梁拼裝的頂推施工工藝流程大致可分為11步：頂推平臺施工→鋼桁梁拼裝施工→鋼梁頂推施工→導(dǎo)梁拆除→支架拆除→滑道梁拆除、支座就位、整體落梁→公路橋面板安裝及濕縫澆筑→全回轉(zhuǎn)吊機拆除→支座安裝→鋼梁涂裝→橋面鋪裝及附屬工程。

（2）多點頂推系統(tǒng)可實現(xiàn)超大型構(gòu)件的大跨度、長距離連續(xù)牽引，該系統(tǒng)由四部分組成：水平頂推系統(tǒng)、豎向頂升系統(tǒng)、橫向糾偏系統(tǒng)和頂推滑移體系。

（3）頂推施工的每個周期分為15個步驟，不斷對這15個步驟進行重復(fù)，從而完成整個頂推施工的全過程。

參考文獻

［1］張奉春.柔性高墩大跨度鋼桁梁頂推施工技術(shù)研究［J］.公路，2021，66（3）：148-152.

［2］梁崇雙.公鐵兩用三主桁連續(xù)鋼桁梁頂推施工新技術(shù)［J］.鐵道工程學(xué)報，2021，38（3）：41-47.

［3］張宏武.跨越既有鐵路線鋼桁架橋快速頂推施工技術(shù)［J］.中國住宅設(shè)施，2022（3）：121-123.

［4］林高山.鐵路112 m簡支鋼桁梁跨多層公路頂推施工技術(shù)［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2022，49（9）：35-39.

［5］黃慶玲.鋼桁梁頂推施工技術(shù)分析［J］.大眾科技，2022，24（9）：31-34.

［6］楊部廷.空間雙向折線鋼桁梁頂推施工過程受力分析［J］.鐵道建筑技術(shù)，2022（9）：150-154，159.

收稿日期：2023-01-20