連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工技術(shù)研究

摘要 文章以某城市快速路拱橋為例，對連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工技術(shù)進行了詳細(xì)分析，根據(jù)項目特點，提出了頂推施工方案，然后對頂推施工技術(shù)要點及質(zhì)量保證措施進行了重點研究，采用步履式千斤頂頂推系統(tǒng)，結(jié)合幾何監(jiān)測和物理監(jiān)測手段，確保施工過程的精確控制與安全管理。研究成果旨在提高鋼箱梁拱橋的施工效率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為類似工程的實施提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 連續(xù)鋼箱梁拱橋；頂推施工；步履式千斤頂；質(zhì)量控制

中圖分類號 U445 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0130-03

0 引言

隨著城市交通需求的不斷增長，橋梁工程中對施工技術(shù)的要求越來越高。連續(xù)鋼箱梁拱橋作為常見的橋梁形式之一，其施工過程復(fù)雜且要求嚴(yán)格[1，2]。頂推施工技術(shù)因其具有減少施工對交通影響、提高施工效率和安全性等優(yōu)點，在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。該文通過對北京路快速化改造工程中運河橋的頂推施工案例進行分析，探討了連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工的技術(shù)要點、質(zhì)量保證措施及監(jiān)測方法，為頂推施工技術(shù)的應(yīng)用提供了實踐經(jīng)驗。

1 工程概況

某城市快速路橋全長300 m，主跨120 m，兩側(cè)引橋各90 m，采用連續(xù)鋼箱梁拱橋設(shè)計，既滿足了大跨度橋梁的剛度要求，也確保了通航凈空，適應(yīng)運河兩岸的交通需求。設(shè)計速度為80 km/h，充分考慮了現(xiàn)代城市快速交通的需求。橋梁的施工方案采用工廠預(yù)制與現(xiàn)場頂推相結(jié)合方式，鋼梁梁段在工廠內(nèi)預(yù)制后通過公路運輸至施工現(xiàn)場，采取原位膺架法和履帶吊進行拼裝。同時，施工過程中采用幾何監(jiān)測與物理監(jiān)測手段，實時監(jiān)控結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力和位移，保障了橋梁在頂推過程中保持設(shè)計狀態(tài)。

2 連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工方案

該工程主橋上部結(jié)構(gòu)施工采用鋼梁梁段廠內(nèi)預(yù)制，公路運輸至橋址，采用原位膺架法+履帶吊吊裝進行拼裝，經(jīng)步履式頂推系統(tǒng)分3次梁帶拱整體頂推至設(shè)計橋位的工法進行施工。鋼梁現(xiàn)場安裝總體施工流程如圖1所示。

該橋頂推總體采用分節(jié)段頂推施工，其中拱肋部分在拼裝支架上與主梁拼裝成整體后頂推，全橋共9組臨時墩。采用18臺1 200 t承載的步履千斤頂，在需要布置頂推設(shè)備的臨時墩上每墩布設(shè)一套，在墩頂?shù)纳舷掠螌ΨQ布置；反力座則分別布置在每套頂推裝置的縱橋向兩側(cè)，具體布置見圖2。臨時墩完成施工后焊接墩頂操作平臺，陸上采用履帶吊、河內(nèi)采用浮吊完成步履千斤頂安裝就位。待頂推完成落梁后，拆除頂推設(shè)備。

步履式頂推機構(gòu)主要包括頂升支撐油缸、頂推縱移油缸、橫向調(diào)節(jié)油缸、縱移滑塊、橫移滑塊、橫移底座等結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)豎向的頂升下降，順橋向的前進后退以及橫向的糾偏[3]。利用頂推機構(gòu)和臨時方木墊梁的交替作用，通過步履式頂推機構(gòu)的起、推、降、縮4個步驟，從而實現(xiàn)鋼梁的間隙式遷移。

（1）鋼梁頂升

頂升前的各項準(zhǔn)備工作到位，步履千斤頂通過控制系統(tǒng)設(shè)定的力值（拼裝平臺每增加一片鋼梁，力值不同）頂升就位，承載梁頂面完全接觸主梁底面。通過控制系統(tǒng)同步控制頂升千斤頂伸缸到設(shè)定活塞行程，將整個鋼梁平穩(wěn)頂起，承載梁底面離開墊梁一段距離。

（2）鋼梁推移

鋼梁推移過程依托步履式千斤頂系統(tǒng)，通過頂升、推移、降落等動作的有序配合，將鋼梁逐步推移至設(shè)計位置。在實際操作中，鋼梁推移過程分為多個階段，每階段的推移長度與速度需根據(jù)現(xiàn)場工況、鋼梁自重以及千斤頂?shù)耐屏M行精確控制。推移過程中，步履式千斤頂通過縱向滑塊在臨時支架上推進，橫向調(diào)節(jié)油缸則用于校正鋼梁的橫向偏差，確保推移路徑的準(zhǔn)確性。為了減少推移過程中鋼梁的受力不均和變形，施工時需采用幾何監(jiān)測手段，對鋼梁的位移、撓度等關(guān)鍵參數(shù)進行實時跟蹤。同時，推移時還需嚴(yán)格控制千斤頂?shù)捻斖屏臀灰扑俣?，確保每個步履動作同步，避免因不均勻推力導(dǎo)致鋼梁的扭曲或結(jié)構(gòu)偏差。此外，鋼梁推移期間應(yīng)考慮外部環(huán)境因素，如溫度變化對鋼材熱脹冷縮的影響，以調(diào)整推移策略[4]。

（3）千斤頂回油落梁

通過控制千斤頂?shù)耐娇s缸，使鋼梁緩慢下降，回歸設(shè)計位置。在操作中，必須精確控制回油速度，避免因不同步或回油過快導(dǎo)致鋼梁傾斜或受力不均。實時監(jiān)測鋼梁的位移和支點受力情況，確保各支撐點均勻受力，避免局部超載。完成落梁后，對鋼梁位置進行微調(diào)，確保其與支座吻合。

3 連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工技術(shù)要點

3.1 導(dǎo)梁上墩

在鋼梁頂推過程中，導(dǎo)梁越墩時可能出現(xiàn)較大的下?lián)希绕湓谧畲髴冶酃r下，建模計算表明：導(dǎo)梁的最大撓度達到426 mm，對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致導(dǎo)梁和鋼梁在頂推過程中的結(jié)構(gòu)偏差或損壞，影響施工精度和整體安全性。為解決這一問題，在導(dǎo)梁越墩前，對下一個墩頂進行超墊，預(yù)先抬高導(dǎo)梁，使其在頂推過程中克服下?lián)蠋淼奈灰谱兓瑥亩鴮崿F(xiàn)自然上墩。實時監(jiān)控導(dǎo)梁的撓度和位移情況，及時調(diào)整支墊高度，確保導(dǎo)梁在整個頂推過程中保持穩(wěn)定和精確，避免過大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和偏差。

對頂推過程中11種工況進行建模計算：工況1：拼裝初階段的起吊梁；工況2：往前頂推18.5 m，尾部最大懸臂；工況3：繼續(xù)頂推35 m，尾部最大懸臂；工況4：繼續(xù)頂推25.5 m，頭部最大懸臂48 m；工況5：拼裝

126 m主梁和拱肋，頭部48 m懸臂；工況6：頂推25 m，尾部最大懸臂40 m；工況7：頂推40 m，頭部最大懸臂65 m，尾部最大懸臂40 m；工況8：繼續(xù)頂推35 m，頂推到位后，拼裝35.6 m鋼梁；工況9：頂推30 m，頭部懸臂65 m；工況10：繼續(xù)頂推2 m，8#臨時墩最大支反力；工況11：全橋頂推到位，拆除導(dǎo)梁，進行落梁施工。計算結(jié)果如下表1所示。

3.2 橫向糾偏

由于鋼梁推移過程中可能受到不對稱荷載、支點不均或施工誤差的影響，出現(xiàn)橫向偏移，若不及時糾正，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布異常、構(gòu)件變形或支座位置偏差，影響整體結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定[5]。為此，施工中需采用步履式千斤頂系統(tǒng)中的橫向調(diào)節(jié)油缸進行糾偏，通過實時監(jiān)測鋼梁的橫向位移，精確控制千斤頂?shù)臋M向力，確保鋼梁推移始終沿設(shè)計軌跡進行。

首先，設(shè)立精密的監(jiān)測系統(tǒng)，通過激光測距儀、全站儀等設(shè)備對鋼梁的橫向位移進行實時測量，確保在推移過程中及時發(fā)現(xiàn)偏差。其次，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，施工人員可通過控制系統(tǒng)對橫向調(diào)節(jié)油缸進行微調(diào)，施加必要的橫向推力，將鋼梁推回至正確位置。糾偏過程中，控制橫向推力的大小和作用時間尤為關(guān)鍵，需避免過度糾偏，防止產(chǎn)生新的橫向偏移或結(jié)構(gòu)扭曲。因此，糾偏操作應(yīng)與縱向頂推同步進行，確保整個頂推過程中的橫縱平衡。

在頂推過程中，外界環(huán)境因素如風(fēng)力、溫度變化等也可能對鋼梁的橫向穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此，糾偏措施需靈活應(yīng)對外部條件的變化。通過加強施工現(xiàn)場的監(jiān)測和應(yīng)急預(yù)案，確保在發(fā)現(xiàn)橫向偏移時能夠快速、精準(zhǔn)地采取糾偏措施，從而避免更大的結(jié)構(gòu)風(fēng)險。

3.3 整體落梁

為了確保鋼梁的平穩(wěn)、安全落梁，需要在落梁前進行充分的準(zhǔn)備工作，并在實際操作過程中嚴(yán)格按照規(guī)范步驟執(zhí)行。落梁具體步驟如下：

首先，通過控制系統(tǒng)同步控制頂升千斤頂，將鋼梁整體頂起，使其底部離開支撐墊梁一段距離，頂升過程中需確保鋼梁的平衡和穩(wěn)定，防止出現(xiàn)傾斜或晃動。在鋼梁被頂升至預(yù)定高度后，開始拆除反力座和千斤頂位置的所有臨時支撐和支墊，拆除過程中要小心謹(jǐn)慎，防止因支撐移除不當(dāng)導(dǎo)致鋼梁失穩(wěn)。其次，通過控制系統(tǒng)逐步縮缸，使鋼梁緩慢下放至永久支座上，下放過程中需時刻監(jiān)控鋼梁的位移和受力情況，確保各個支點的受力均勻，防止局部過載。在鋼梁接觸永久支座后，通過控制系統(tǒng)進行位置微調(diào)，確保鋼梁完全就位，并滿足設(shè)計要求，必要時，可以通過千斤頂進行微調(diào)，直至鋼梁與永久支座完全吻合。鋼梁完全落梁后，需對落梁效果進行檢查和確認(rèn)，確保所有連接點和支座均處于設(shè)計位置，并對施工過程中的數(shù)據(jù)進行記錄和分析。最后，落梁完成后，開始拆除頂推臨時結(jié)構(gòu)，并進行必要的后續(xù)施工工作，如鋼梁的連接和加固、橋面的鋪設(shè)等，確保施工過程中的每個環(huán)節(jié)都符合質(zhì)量和安全要求。

3.4 導(dǎo)梁拆除

導(dǎo)梁在完成頂推施工任務(wù)后，需在確保橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全的前提下進行拆除。在導(dǎo)梁上Pyhz24#墩后，采用吊車進行分節(jié)拆除操作。東岸的1聯(lián)引橋由于暫未施工，提供了充足的操作空間，便于導(dǎo)梁的逐節(jié)段拆除。根據(jù)施工方案，導(dǎo)梁的節(jié)段最大長度為10 m，充分考慮了吊車的起吊能力和操作靈活性，確保拆除過程的安全性和高效性。具體拆除步驟如下：

首先，吊車將導(dǎo)梁提升至合適高度，確保其與已完成的橋梁結(jié)構(gòu)無干涉。其次，施工人員對導(dǎo)梁進行切割，將其分為多個符合吊裝要求的節(jié)段。每個節(jié)段切割完成后，吊車將其逐一吊離橋位，并運送至指定位置進行堆放或回收處理。在拆除過程中，需特別注意導(dǎo)梁與橋梁其他結(jié)構(gòu)的連接點，確保切割和吊裝操作不會對橋梁主體結(jié)構(gòu)造成影響。同時，施工人員需嚴(yán)格遵循安全操作規(guī)程，確保在高空作業(yè)時的個人防護措施到位。

4 連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工質(zhì)量保證措施

為了確保連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工的質(zhì)量，必須采取一系列嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施。首先，在千斤頂操作方面，需確保每臺千斤頂?shù)耐讲僮?，以避免頂推過程中由于不同步而引起的結(jié)構(gòu)偏移。通過中央控制系統(tǒng)實時監(jiān)控千斤頂?shù)捻斏叨群晚斖屏χ?，確保各千斤頂同步作業(yè)，維持結(jié)構(gòu)的平衡和穩(wěn)定。其次，導(dǎo)向設(shè)施的使用是保證頂推過程精度的重要手段。設(shè)置合理的導(dǎo)向滑軌和限位裝置，確保鋼箱梁在頂推過程中始終沿著設(shè)計軌跡前進，避免因?qū)蚴д`導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)偏差。在施工監(jiān)測方面，采取多層次的監(jiān)測措施，包括幾何監(jiān)測和物理監(jiān)測[6]。幾何監(jiān)測通過全站儀、激光測距儀等設(shè)備實時監(jiān)控結(jié)構(gòu)的位移和變形情況，確保橋梁各部分在頂推過程中保持在設(shè)計范圍內(nèi)。物理監(jiān)測則通過布置應(yīng)變計、溫度傳感器等裝置，實時獲取結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變和溫度變化數(shù)據(jù)，確保結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和環(huán)境條件的可控。施工過程中，定期進行質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)和糾正施工中的問題。通過制定詳細(xì)的施工方案和應(yīng)急預(yù)案，培訓(xùn)施工人員的操作技能和安全意識，嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而確保頂推施工的整體質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上，該文通過對北京路快速化改造工程中連續(xù)鋼箱梁拱橋頂推施工的詳細(xì)分析，全面探討了施工方案、技術(shù)要點和質(zhì)量保證措施。研究表明：采用步履式千斤頂頂推系統(tǒng)能夠有效提高施工精度和效率，通過幾何和物理監(jiān)測手段，確保了施工過程中的安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，特別是在導(dǎo)梁上墩、橫向糾偏和整體落梁等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，嚴(yán)格的施工控制和質(zhì)量監(jiān)測措施起到了至關(guān)重要的作用。通過對不同工況下的建模計算和實際施工數(shù)據(jù)的分析，驗證了頂推施工技術(shù)的可行性和優(yōu)越性，為該項目的順利實施提供了技術(shù)支持，也推進了頂推施工技術(shù)在橋梁工程中的廣泛應(yīng)用。

參考文獻

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[6]曾經(jīng)緯.某鋼箱提籃拱橋頂推施工過程中靜力分析及成橋狀態(tài)動力分析[D].長沙：長沙理工大學(xué)， 2022.

收稿日期：2024-09-12

作者簡介：張擎（1987—），男，本科，工程師，研究方向：公路工程道路橋梁。