钢结构桥梁安装顶推工艺施工探讨

钢结构桥梁安装顶推工艺施工探讨

王鹏,龙海

河南新昱鑫桥梁钢构有限责任公司郑州分公司 河南郑州 450000

摘要：顶推法在具体使用的过程中，会使用到千斤顶，形成了梁体水平方向上的作用力，膜路和横梁之间的摩擦力并不是很大，能够在寻求平衡的过程中，节省时间成本，避免强力冲击的问题发生，也可以根据设备功率来灵活地使用顶推法。在组装好的地板或桥柱上放置起重装置，通过端口和桥台的反作用力可以很好地控制梁体打滑时产生的摩擦力，因此在顶推连续梁中多点顶推法得到了广泛使用。

关键词：钢结构；桥梁；顶推工艺；施工

引言

在顶推前进行试顶推，确认顶推设备系统运转正常后进行正式顶推。顶推工作时，竖向千斤顶顶起钢箱主梁至保护墩脱空，水平长行程千斤顶推动竖向千斤顶，带动钢箱主梁在滑座上向前滑移，滑移一个行程后，竖向千斤顶下落至脱空，钢箱主梁支撑于保护墩上，此时水平长行程千斤顶将竖向千斤顶向后拖回至滑道端部，完成一个循环的顶推工作。同理，需要对钢箱主梁进行横向纠偏时，通过竖向千斤顶与横向纠偏千斤顶配合，带动钢箱主梁在滑座上横向滑移。步履式顶推及横向纠偏是一个自平衡的滑移过程。步履式顶推施工过程中，每一个行程的顶推作业，需要通过临时保护墩作为系统的转换支撑。

1.顶推法的概念

顶推法是借助临时滑道推动横梁使其平行移动的施工方法。这种工作方法的好处是，临时滑道可以减少摩擦，横梁不能在并行过程中产生冲击力，从而使梁的位置更合适。钢结构的施工操作很关键，需要注重受力平衡，可根据施工点数量来选择合适的安装方法，最大限度地确保施工安全。

2.工程技术特点

结合桥梁施工工艺及地理位置，主要工程技术特点分析如下:(1)顶推距离长。钢箱梁连续顶推总长度为3816m，单联最大顶推长度为1912m，连续顶推长度及最大顶推长度世界第一。(2)跨度大。为了减小对黄河河床的扰动，钢梁顶推采用主桥墩间不设临时墩的施工方法，因此顶推跨度达到128m。由于该桥具有质量轻的特点，钢梁截面性能较弱，顶推设计难度较大，最大悬臂状态下导梁挠度较大，导梁上墩难度大。(3)同步控制千斤顶数量多。顶推施工过程中，每个主墩配置4台1000t千斤顶，拼装平台上每个支点配置2台1000t千斤顶，单联一台主控最多控制66台千斤顶，同步性要求高，创下顶推施工时同步控制千斤顶数量世界第一。(4)墩身高。主桥水中墩最高99m。顶推过程中一旦发生顶推不同步，墩身受力影响大。(5)地质条件复杂。主桥跨越黄河，两岸地势高差120m。山西侧拼装平台位于黄土残塬区，其上分布的风积黄土和冲积粉土、粉质黏土具有湿陷性。陕西侧拼装平台位于沿黄公路高边坡上。(6)风速大。桥位处风荷载按百年一遇风考虑，按29．6m/s计。由于桥位较高，修正后主梁桥面处横向等效静阵风风速高达48．46m/s，风荷载成为钢梁顶推施工设计重要的控制因素。(7)温差影响大。桥钢梁单联最大顶推长度为1912m，当环境温度变化时，钢梁纵向长度变化较大。

3.钢结构桥梁安装顶推工艺施工探讨

3.1顶推方案

根据设计规定，项目单位需在北侧桥位安设临时桥墩，由北向南分段顶推钢箱梁。同时，项目单位应将钢箱梁的前端设计成嵌补梁段，等其他段的钢箱梁全部被顶推到指定高度之后，借助车辆进行吊装，完成嵌补梁段的施工。项目具体顶推流程如下:①在支墩位置安设导梁、第四段钢梁，向前顶推20m左右的距离;②开始第二段钢梁的拼装工作，完成后继续向前顶推30m;③拼装第三段钢梁，完成后向前顶推30m左右的距离;④完成装置末端最后一节梁端的拼装，向前顶推15m后，即可拆卸掉先前安设的导梁，再向前顶推，直至其高度达到设计标准后，开始落梁。

3.2同步顶推保证措施

在顶推过程中，难以控制产生同样的摩擦力，但通过千斤顶同步可以做到同样的位移，避免了结构发生偏移的不利局面。当顶升千斤活塞伸出顶起箱梁时，活塞伸出向外推动箱梁顶部前进。主控台控制桥墩上顶推千斤顶的动作保持相同，每一次顶推行程也需要保证全部千斤顶同步进行。控制采用的方法如下：位于同一桥墩上的水平顶推千斤顶，设置1#顶为主动点，进行伸缸，其余设置成随动点，与1#顶相比，位移量的差值小于设定值，如果出现伸缸较快的现象，就需要降低对应比例阀的流量，反之同理。压力变送器布置于各台顶推千斤顶上面，利用此装置来监测负荷变动，因此能够利用现场控制台及主控台上的面板设置各台顶部的最高压力和相邻该桥上数部顶的最高压差，负荷的变化能够利用计算机加以监测，借此来精确分配整个体系的负荷。当某台顶的荷载超过最高限度或相邻该桥上的数部顶压差最大值超过限度时，控制系统将实施停机并报警的保护措施。

3.3分段拼装及顶推

1)拼装G2、G5梁段，共4个梁段和导梁。用1台250t汽车吊，依次将C2、C5梁段吊于同一支撑上，适当调节钢箱板高度、线形，随后开始焊接。装配前导梁并对梁段补涂装。2)由施工人员向前顶推G2、G5梁端，顶推长度控制在20m左右为宜。在顶推的同时，工作人员可操纵两个螺旋千斤顶向上抬起钢箱梁，随后缓慢向前顶推。整个操作过程中，应密切关注施工状态，若发现其出现脱空问题，应立即暂停施工，并在滑板、梁底中间安设加垫钢板。待最前端的滑板整个滑出后，立即从尾部塞入新的滑板［2－3］。3)拼装G6、G7梁段。用上述相同的方法吊装施工G6、G7梁段，先调整钢箱梁高度、线形，并严格参照设计标准处理焊缝部位，然后装配G6、G7梁段的翼缘板和钢栏杆，并完成涂装。4)第二次顶推距离控制在30m左右为宜。在向前顶推钢箱梁时，应先把导梁顶推至距滑道40cm左右的距离，随后暂停施工，借助竖向螺旋千斤顶将其高度抬升至设计规定的标准，随后继续向前顶进0.5～1m后即可暂停。导梁下方需安设滑板，将原先导梁上墩中的螺旋千斤顶拆除掉，再次向前移动导梁30m左右。5)吊装G8、G10梁段，并顶推30m。方法同前。6)吊装施工G11梁段，将其向前顶推20m左右，随后借助专业设备向上吊装G11梁段，待其高度达到制定位置之后，接着往前顶推进15m，并逐段拆卸导梁。尾梁施工完成后，接着顶推入前5m，进而确保钢箱板的施工能够达到设计要求高度。

3.4钢结构桥梁的顶推工程控制

项目中采用的是单向顶推，施工过程为直线段—弧线段—直线段，所以施工难度很大，必须考虑后续施工的效率，针对这一问题，方案施工采用以下方法：一是起始直线段，如果采用顶推操作，那么就需要确保拼装平台和梁体始终维持在平行状态；二是中间弧线段梁体拼装末端线和拼装平台要相互交叉，逐渐形成夹角；三是要对临时支点高程进行合理调节，使钢结构桥梁顶推施工过程中各平台高度符合工程需要。

结束语

钢梁顶推关键技术应用，有效解决大吨位钢梁在河谷两侧陡峭地形顶推的施工控制难点。现场顶推过程，钢梁、导梁、导梁与钢梁接头处以及临时墩应力数据，导梁末端竖向位移数据均满足要求；现场管理、监测、监控工作细致严谨，顶推施工过程中未出现任何质量安全问题。现场钢梁顶推情况验证了该桥顶推关键技术的可行性，为以后大桥顶推建设提供参考。

参考文献

[1]徐骥鹏.桥梁工程中钢箱梁步距式多点顶推施工技术研究[J].科学技术创新,2022(20):87-92.

[2]刘霄.苏州剑科路桥梁顶推施工关键技术分析与研究[D].东南大学, 2020.000848.

[3]曹樟海.钢箱梁桥顶推施工安全分析与控制研究[D].湖南大学,2018.

[4]王冰玉.桥梁顶推施工过程仿真分析[D].烟台大学,2017.

[5]王顺福.上承式梁拱组合钢结构桥梁（田安大桥）施工研究[D].华侨大学,2014.