基于鋼桁架橋梁的頂推架設(shè)施工技術(shù)研究

摘要 隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼桁架橋梁以其優(yōu)越的力學(xué)性能和較高的施工效率在現(xiàn)代橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。然而，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨度大、施工環(huán)境多樣，鋼桁架橋梁的架設(shè)過程充滿挑戰(zhàn)。該文針對某鋼桁架橋梁工程，研究并分析了頂推架設(shè)施工技術(shù)，結(jié)合實際項目案例，詳細(xì)探討了頂推支架安裝、鋼導(dǎo)梁安裝、頂推設(shè)備選擇與布置、滑靴裝置應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。研究表明：通過科學(xué)合理的頂推施工技術(shù)，可以有效保障鋼桁架橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和施工安全性，為類似工程提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 鋼桁架橋梁；頂推架設(shè)施工；技術(shù)分析；案例研究

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0136-03

0 引言

隨著交通需求的不斷增長，大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛，鋼桁架橋梁因其優(yōu)異的承載性能和靈活的設(shè)計形式，成為大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。然而，鋼桁架橋梁的施工技術(shù)復(fù)雜，尤其是頂推架設(shè)技術(shù)的應(yīng)用，需要克服諸多施工難點和技術(shù)挑戰(zhàn)。頂推架設(shè)施工技術(shù)，即通過頂推設(shè)備將橋梁結(jié)構(gòu)從一端逐步推送至另一端的施工方法，廣泛應(yīng)用于大跨度橋梁的建設(shè)中。該研究旨在系統(tǒng)分析和探討鋼桁架橋梁頂推架設(shè)施工技術(shù)的應(yīng)用，重點介紹頂推滑移系統(tǒng)的設(shè)計與安裝、施工工藝技術(shù)以及在施工過程中采取的管控措施。通過對具體項目的案例分析，總結(jié)和提煉出頂推架設(shè)施工技術(shù)的關(guān)鍵要點和最佳實踐，以期為今后類似工程提供參考和借鑒。

1 項目概況

該橋梁工程采用下承式鋼桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)計總長度為140 m，橋?qū)挾葹?5 m，整體結(jié)構(gòu)分幅布設(shè)。橋梁主桁架為變截面華倫式桁架結(jié)構(gòu)，其跨中部位高度達(dá)到18 m，桁架中心間距為19 m。全橋共包含10個節(jié)間，各節(jié)長度在11 m至14 m之間不等，跨中部位預(yù)拱度達(dá)到80 cm。在主桁架的構(gòu)造中，除節(jié)點位置采用特殊連接方式外，其余所有連接部位均采用焊接方式完成。

由于該橋梁所在河流通航任務(wù)繁重，斷航時間不得超過5 s，并且航道等級為三級標(biāo)準(zhǔn)，最大通航噸位為

1 200 t，導(dǎo)致浮托與浮吊方案在實際施工中無法實施。為不影響河道的正常通航，并最大限度地保證施工安全性，最終確定采用頂推施工方案進(jìn)行鋼桁架架設(shè)施工。

2 頂推滑移系統(tǒng)

在鋼桁架橋梁的施工設(shè)計中，頂推滑移系統(tǒng)的設(shè)計為整個施工項目奠定了安全且高效的施工基礎(chǔ)，頂推滑移系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容如圖1所示。

2.1 頂推支架安裝

支架系統(tǒng)由主支架、輔助支架和臨時支架組成，分別承擔(dān)主要荷載、輔助荷載和臨時荷載的支撐作用。安裝主支架時需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，采用鉆孔灌注樁和承臺結(jié)構(gòu)，確?；A(chǔ)的承載力達(dá)到設(shè)計要求，每個主支架需承受約2 500 t的重量。主支架安裝過程中，需使用高精度的全站儀進(jìn)行定位，以確保支架位置的準(zhǔn)確性[1]。

輔助支架的安裝需與主支架同步進(jìn)行，輔助支架主要用于支撐橋梁頂推過程中產(chǎn)生的附加荷載，采用可調(diào)節(jié)高度的設(shè)計，以便在頂推過程中進(jìn)行微調(diào)，確保橋梁結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)頂推。每個輔助支架需承受約1 200 t的重量，安裝時需與主支架形成穩(wěn)定的三角支撐體系，進(jìn)一步增強(qiáng)整體支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 鋼導(dǎo)梁安裝

在鋼桁架橋梁的頂推施工過程中，鋼導(dǎo)梁作為頂推過程中力的傳遞和分散構(gòu)件，其安裝質(zhì)量直接影響到整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性[2]。導(dǎo)梁的設(shè)計需充分考慮力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，鋼桁架最前端位置安裝一根長度為42 m的變截面工字鋼導(dǎo)梁，外延部分作為嵌固部位，其節(jié)點板外延部分長度范圍為320～550 mm，通過高強(qiáng)度焊接方式與鋼導(dǎo)梁可靠連接，以確保頂推過程中結(jié)構(gòu)的整體剛性和穩(wěn)定性。

在鋼桁架頂推過程中，由于鋼導(dǎo)梁上、下翼緣板受力較大，其抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的設(shè)計尤為重要。經(jīng)過計算和分析，在最不利的受力條件下，鋼導(dǎo)梁的抗剪強(qiáng)度范圍為-3.5～14.0 MPa，而其抗彎強(qiáng)度范圍為-140～

140 MPa。因此，根據(jù)相關(guān)參數(shù)設(shè)計，須確保鋼導(dǎo)梁在頂推過程中能夠承受橋梁結(jié)構(gòu)和施工設(shè)備產(chǎn)生的各種復(fù)雜荷載，符合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。

2.3 頂推設(shè)備

結(jié)合該工程橋梁的規(guī)模與具體施工條件，選擇液壓頂推系統(tǒng)作為主要的頂推設(shè)備。根據(jù)橋梁設(shè)計參數(shù)及頂推施工的需求，選擇總推力為4 000 t的液壓頂推系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個液壓千斤頂，每個千斤頂?shù)念~定推力為500 t，推程為1.5 m，通過多個千斤頂?shù)耐焦ぷ?，確保橋梁結(jié)構(gòu)在頂推過程中的平穩(wěn)移動。

在頂推設(shè)備安裝前，需連接前后錨點。前錨點主要用于固定液壓千斤頂，選用高強(qiáng)度鋼材制作，并通過預(yù)埋螺栓與橋梁基礎(chǔ)連接，以確保其承載能力達(dá)到設(shè)計要求。后錨點用于固定鋼桁架結(jié)構(gòu)，抵抗頂推過程中產(chǎn)生的反作用力，采用加固混凝土結(jié)構(gòu)，通過錨栓與鋼桁架固定，實現(xiàn)力的傳遞和分散[3]。在正式頂推前進(jìn)行設(shè)備調(diào)試和試驗，確保液壓系統(tǒng)的各項參數(shù)符合設(shè)計要求，并進(jìn)行靜載和動載試驗，驗證頂推設(shè)備的工作性能。

頂推力的計算在施工設(shè)計中同樣重要，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的重量和頂推過程中產(chǎn)生的摩擦力、阻力等，頂推力的計算公式如下：

式中，F(xiàn)——單個千斤頂?shù)耐屏Γ∟）；W——橋梁結(jié)構(gòu)的總重量（N）；μ——滑移系統(tǒng)的摩擦系數(shù)；R——頂推過程中的額外阻力（N），包括風(fēng)力、傾斜力等；n——液壓千斤頂?shù)臄?shù)量。

綜上，頂推設(shè)備的選擇、安裝與頂推力的計算是鋼桁架橋梁頂推施工中的重要環(huán)節(jié)，通過合理的設(shè)備選型和科學(xué)的施工組織，能夠確保頂推施工的順利進(jìn)行，為橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性提供保障。

2.4 滑靴裝置

滑靴裝置在橋梁頂推架設(shè)施工中的主要功能是減少橋梁頂推過程中的摩擦阻力，確保結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)移動?；パb置由滑靴本體、固定支架和連接件組成，通常安裝在橋梁桁架的下弦桿與滑道梁之間?；パb置的布置位置需根據(jù)橋梁節(jié)段的重心和力學(xué)特性進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，以確保在頂推過程中受力均勻、穩(wěn)定可靠[4]?；ケ倔w采用高強(qiáng)度聚四氟乙烯（PTFE）材料制作，PTFE的低摩擦系數(shù)能夠顯著減少滑動阻力，從而降低頂推力需求，提高施工效率。為了保證滑靴裝置的穩(wěn)定性，固定支架采用高強(qiáng)度鋼材，通過精密的焊接工藝將滑靴固定在橋梁桁架的下弦桿上。焊接工藝的質(zhì)量直接影響滑靴的牢固性和安全性，因此在施工過程中必須嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，確保焊縫的強(qiáng)度和質(zhì)量。

此外，滑道梁的設(shè)計表面經(jīng)過光滑處理，并涂覆耐磨涂層，以進(jìn)一步降低摩擦力，保證滑動過程的平穩(wěn)性和持續(xù)性。為了優(yōu)化滑動效果，滑靴與滑道梁的接觸面設(shè)計為弧形，在增加接觸面積提高滑動穩(wěn)定性的同時，還能有效分散壓力，減小局部應(yīng)力集中?；⌒卧O(shè)計的主要優(yōu)點是能夠自動調(diào)節(jié)滑靴與滑道梁之間的間隙，確保接觸面始終保持均勻接觸，從而保證滑動過程的平穩(wěn)順暢。

3 頂推架設(shè)施工工藝技術(shù)

3.1 橫縱向頂推施工技術(shù)

3.1.1 橫向頂推

橫向頂推工藝主要用于將鋼桁架結(jié)構(gòu)從岸邊逐步推移至橋位，確保橋梁的順利架設(shè)。在正式頂推前需要進(jìn)行初始頂推試驗，以檢測滑移系統(tǒng)的穩(wěn)定性和頂推設(shè)備的工作狀態(tài)，初始頂推一般為短距離頂推，確保設(shè)備和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合[5]。頂推過程中要進(jìn)行持續(xù)的力學(xué)監(jiān)測，確保鋼桁架結(jié)構(gòu)受力均勻，避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形或損壞。在頂推至設(shè)計位置附近時，通過微調(diào)液壓千斤頂?shù)捻斖屏?，確保鋼桁架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確就位。鋼桁架結(jié)構(gòu)就位后，采用焊接或螺栓連接方式，將鋼桁架與支撐結(jié)構(gòu)牢固連接。

3.1.2 縱向頂推

縱向頂推施工技術(shù)的核心在于將預(yù)制好的鋼桁架結(jié)構(gòu)平穩(wěn)、精準(zhǔn)地頂推至指定位置。此過程包含了兩個主要步驟。

（1）在鋼桁架初始位置安裝千斤頂，通過千斤頂?shù)捻斖屏χ鸩綄撹旒軓闹Ъ苌享敵觥ｍ斖七^程中，需實時監(jiān)測鋼桁架的受力和變形情況，確保其在懸出過程中保持穩(wěn)定。為防止鋼桁架在懸出過程中的過度變形，可在桁架懸出部位設(shè)置臨時支撐裝置，待鋼桁架完全懸出一節(jié)后，逐步移除臨時支撐，確保鋼桁架在自重作用下平穩(wěn)過渡到下一頂推階段。

（2）在桁架懸出一節(jié)的基礎(chǔ)上，通過千斤頂繼續(xù)頂推鋼桁架，使其逐步向河道對岸移動。頂推過程中需確保桁架的前端始終位于導(dǎo)梁滑道上，以減少摩擦阻力并確保平穩(wěn)推進(jìn)。與此同時，需在鋼桁架的前端設(shè)置導(dǎo)向裝置，確保桁架在頂推過程中保持正確的前進(jìn)方向。在鋼桁架逐步頂推至河道對岸的過程中，需特別注意節(jié)點的位置控制，通過精確的測量和調(diào)節(jié)，將節(jié)點準(zhǔn)確定位于墩滑道梁上。

3.1.3 管控措施

在鋼桁架橋梁頂推施工過程中，管控措施的實施是確保施工安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和位置精度的關(guān)鍵。在頂推施工過程中，為確保鋼桁架橋梁的位置精度，需要在鋼導(dǎo)梁前端及鋼桁架前、后端設(shè)置監(jiān)測點。通過全站儀對上述監(jiān)測點進(jìn)行實時監(jiān)測，獲取鋼導(dǎo)梁和鋼桁架的位移數(shù)據(jù)，實施檢測位置偏差。

當(dāng)監(jiān)測到鋼桁架或鋼導(dǎo)梁的軸線偏差小于5 cm時，根據(jù)偏差的方向和程度，適當(dāng)調(diào)整對應(yīng)位置的液壓千斤頂?shù)耐屏Ατ跈M向偏差，可以通過增加或減少兩側(cè)千斤頂?shù)耐屏韺崿F(xiàn)；對于縱向偏差，可以通過前后千斤頂推力的同步調(diào)整來糾正。當(dāng)監(jiān)測到鋼桁架或鋼導(dǎo)梁的軸線偏差大于5 cm時，需要立即停止頂推施工，在滑道梁上方設(shè)置反力架，以提供額外的支撐力，減少結(jié)構(gòu)的偏移。并通過調(diào)整滑靴裝置與滑道梁的接觸位置和角度，改變鋼桁架的滑移方向，從而糾正偏差，調(diào)整完成后，重新進(jìn)行頂推施工。

3.2 落梁就位施工技術(shù)

落梁就位施工技術(shù)直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的最終穩(wěn)定性和使用性能，需要在鋼桁架頂推至設(shè)計位置后，將其安全、準(zhǔn)確地落在橋墩或支撐結(jié)構(gòu)上，確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

在鋼桁架橋梁頂推到設(shè)計位置2 m范圍內(nèi)后，通過千斤頂微調(diào)將鋼桁架精確頂推至最終設(shè)計位置。此時，節(jié)點應(yīng)準(zhǔn)確落在預(yù)設(shè)的滑道梁上。通過液壓千斤頂將鋼桁架結(jié)構(gòu)緩慢、均勻地下移至距離橋墩或支撐結(jié)構(gòu)頂部約10cm的位置，停止下降并進(jìn)行精確定位操作。利用全站儀和激光測距儀等高精度測量設(shè)備，確保鋼桁架結(jié)構(gòu)的各個關(guān)鍵節(jié)點與支撐結(jié)構(gòu)完全對齊。確認(rèn)定位準(zhǔn)確后，繼續(xù)通過液壓千斤頂緩慢、均勻地下移鋼桁架結(jié)構(gòu)，直至其完全落在橋墩或支撐結(jié)構(gòu)上。在鋼桁架結(jié)構(gòu)完全落梁后，根據(jù)設(shè)計要求，采用高強(qiáng)度螺栓或焊接方式將鋼桁架結(jié)構(gòu)與橋墩或支撐結(jié)構(gòu)牢固連接。重點檢查節(jié)點和其他關(guān)鍵節(jié)點的連接情況，確保無松動或缺陷。同時采用高強(qiáng)度鋼板和加固螺栓對連接部位進(jìn)行加固處理，增強(qiáng)節(jié)點的承載能力和抗變形能力。

4 結(jié)論

該文通過對鋼桁架橋梁頂推架設(shè)施工技術(shù)的深入研究與分析，不僅驗證了該技術(shù)在實際工程應(yīng)用中的可行性與高效性，同時也揭示了其在解決復(fù)雜施工條件和提升工程質(zhì)量方面的獨特優(yōu)勢。該研究詳細(xì)闡述了頂推滑移系統(tǒng)的設(shè)計與安裝，并進(jìn)一步探討了橫縱向頂推施工技術(shù)及落梁就位施工技術(shù)的實施過程與管控措施，提供了詳盡的施工技術(shù)和方法指南，為類似工程的設(shè)計和施工提供了有價值的參考和借鑒。隨著橋梁工程技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，頂推架設(shè)技術(shù)必將得到更加廣泛地應(yīng)用和推廣，從而實現(xiàn)更加安全、高效和環(huán)保的橋梁施工。

參考文獻(xiàn)

[1]李敬能.大跨度鋼桁梁浮托頂推法架設(shè)施工技術(shù)研究[J].交通世界， 2023（29）：138-140.

[2]柴廣.鋼桁架橋梁工程頂推架設(shè)施工技術(shù)探析[J].交通世界， 2023（28）：160-162.

[3]何明輝，胡雄偉.杭紹臺鐵路椒江特大橋主橋鋼桁梁架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)[J].世界橋梁， 2023（4）：36-42.

[4]歷大偉.申張線90 m鋼桁梁架浮托頂推架設(shè)浮墩設(shè)計與應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究， 2022（24）：140-142.

[5]耿樹成.孟加拉帕德瑪大橋鐵路連接線簡支鋼桁梁頂推架設(shè)技術(shù)[J].世界橋梁， 2022（5）：27-33.

收稿日期：2024-08-22

作者簡介：周悅悅（1990—），女，本科，工程師，研究方向：公路工程。