1、顶推施工技术在连续钢箱梁施工中的应用摘要：随着我国桥梁设计与施工技术水平的不断提高，连续钢箱梁在公路、城市交通、铁路等领域桥梁工程中得到广泛采用，而其中顶推法施工又以占地少、对桥下交通无影响、无需大型吊运机具、安全可靠、造价低等优点，在连续钢箱梁施工中得到广泛应用。本文结合工程实例详细阐述了连续钢箱梁顶推施工中的技术要点，并对其施工中的控制重点及监控要点做了说明。 关键词：顶推施工；连续钢箱梁；滑道；钢导梁；落梁 中图分类号：U445.462 文献标识码：A 1.顶推法施工原理及施工方法简介 顶推法施工原理是利用千斤顶对梁体施加水平推力，借助梁底布设的临时滑道或者是墩顶布设的临时滑块，将梁体逐
2、段或者是整段的向前顶推的施工方法，在顶推过程中，其摩擦小，力大且平衡无冲击。按顶推动力装置的数量，顶推施工方法主要可分为单点顶推和多点顶推。 单点顶推法主要应用于一些顶推梁段较短、直线桥梁当中，也适用于桥墩所承受水平荷载较大或后座能提供较高的水平反力的桥梁中。顶推的装置设在紧靠拼装平台的桥台或桥墩上，前方墩各支点上设置滑动支承，顶推施工时，滑块在各个钢板上进行滑动，并在前方滑出，同时不断在滑道后方喂入滑块，以保证梁身平稳前进。 多点顶推法是在每个墩台上设置一对小吨位水平千斤顶，将集中的顶推力分散到各墩上。多点顶推是利用水千斤顶传给墩台的反力来对梁体滑动所产生的摩阻力进行平衡，因此在顶推过程中桥
3、墩所承受的水平作用力较小，所以多点顶推法也可应用于柔性墩上。 与单点顶推法相比，多点顶推法对顶推设备的吨位要求不高，墩身所受的水平推力也较小，各墩施力较为均匀，且对顶推梁的偏离能够进行有效控制，所以在顶推连续梁中应用比较广泛。 2.顶推施工方案的选择 2.1 工程概况 某大桥主线桥钢箱梁为直线段，钢箱梁墩位范围为 ZW211ZW214，梁长 37+62+37 米，桥面宽度为 26 米，高 2.42 米，钢箱梁梁段共有 9 个分段（G1G9） ，总重量为 1800 吨。 2.2 施工方案的选择 因本工程钢梁跨径大、总吨位大，且中跨 62m 钢梁上跨既有高速公路，拟采用步履式顶推装置多点顶推法进行
4、施工。该工法具有以下特点：(1)由于顶推力和摩擦力全部是顶推设备内力，支墩基本不承受水平载荷； (2)可有效解决钢箱梁受力局限性问题，保证施工顺利进行； (3)顶推装置自带竖向千斤顶，可以较好地适应梁体竖向线形的变化，支反力可以随时调节，保证各支点的受力均匀； (4)竖向纵向千斤顶同步性要求高，对同步控制系统的精度和性能要求高。 2.3 顶推施工方案概述 拟将钢箱梁从 ZW214 墩向 ZW211 墩顶推，在现场 ZW213ZW215 墩之间搭设 60 米顶推平台，在 ZW213 和 ZW214 墩位附近平台上各搭设 2 套顶推装置，并在 ZW212ZW213 跨中设置一临时支承墩，临时墩及各
5、墩柱顶设滑道，具体布置如下图 1 所示。钢箱梁厂内制造完毕后在顶推平台上进行节段拼装焊接，先将 G1G3 段整体焊接，前端安装钢导梁，使用顶推装置边顶推边跟进拼装焊接 G4G9，当首节钢梁顶推到达 ZW212 墩位后，将 ZW214 墩位附近的 2 套顶推装置移至 ZW212 墩位附近，然后继续顶推直至整段钢箱梁到位，再使用千斤顶组将整段钢箱梁顶起，拆除顶推装置和滑道，将钢箱梁整体落位，实施钢箱梁段与桥墩上钢支座的定位连接。 图 1 钢箱梁顶推立面示意图 3.连续钢箱梁施工中顶推施工技术要点 3.1 顶推方法 主桥采用步履式整体顶推的方法施工，利用步履式同步液压千斤顶将钢梁顶推到位。全桥采用
6、4 套步履式顶推千斤顶设备同步顶推实现主桥的竖向、顺桥向、横桥向的移动或调整，从而保证主桥顶推安装过程中的位置准确。4 套步履式顶推千斤顶每两台配一个顶推泵站系统，通过顶推控制系统在主控室统一下达指令达到同步作业的目的。 顶推过程中每台千斤顶设备利用“顶” “推” “降” “缩”的四个步骤交替进行，先将主桥整体顶升托起；然后顶推平移油缸向前推送一个行程；之后将主桥整体下降置于临时墩搁置垫梁上；顶推平移油缸再缩缸到底，完成一个行程的顶推，然后进行下一个顶推循环行程。步履式顶推法施工通过往复顶推步骤，以使钢箱梁顶推施工顺利进行，保证钢箱梁在施工过程中安全可靠。 3.2 顶推工艺流程 顶推施工工艺流
7、程见图 2。 图 2 顶推施工工艺流程图 3.3 顶推步骤 顶推装置集中在后台（顶推平台上，共四台） ，前方各支撑点上设置滑动支撑滑块在不锈钢板上滑动并在前方滑出，在滑道后方不断喂入滑块（聚四氟乙烯板） ，带动钢梁移动。 步履式顶推设备主要工作步骤如下： (1)步骤一顶升：开启支撑顶升油缸，使得支撑顶升油缸同步上升，直到钢箱梁脱离临时垫梁，如图 3 所示。 图 3 步骤一顶升示意图 (2)步骤二平推：开启平推油缸，使钢箱梁与上部滑移结构整体前移，直至平推油缸完成一个行程，如图 4 所示。 图 4 步骤二平推示意图 (3)步骤三下降：开启顶升油缸，使得钢箱梁与上部滑移结构整体下降，直到下部滑移结
8、构完全脱离钢箱梁，如图 5 所示。 图 5 步骤三下降示意图 (4)步骤四回缩：开启平推油缸，使上部滑移结构向后回位，回到初始位置，并开始下一个往复行程，如图 6 所示。 图 6 步骤四回缩示意图 3.4 顶推系统的主要技术参数 桥梁顶推为多点顶推工况，多点顶推时，在顶推平台上设置顶推装置 4 套，在临时支撑墩和墩柱顶设置滑动装置，将集中的顶推力分散到各个点上。 多点分散顶推的动力学原理之数学表达式如下： 当 Fi(fiai)Ni 时，梁体才能被推动，式中： Fi第 i 个桥墩处的顶推动力装置的顶推力； Ni第 i 个桥墩处的支点瞬时（最大）支反力； fi第 i 个桥墩处的支点装置的相应摩擦系
9、数； ai桥墩纵坡率， “”为上坡顶推， “”为下坡顶推； 总牵引力按总顶推重最大静摩擦力的 8%计算，水平推力为 144 吨。根据滑道摩擦系数及最大轴力，选用 70 吨水平千斤顶，每套步履式顶推千斤顶设备最大顶推力 70 吨，最大顶升力 700 吨，最大横向纠偏顶推力70 吨。 步履式液压千斤顶推平移油缸向前推送一个行程约 30cm，顶推速度在 1520cm/min 之间，按 16 米作为一次顶推阶段，约需 80110min。 3.5 滑道布设 滑道设置在桥墩上的临时垫块上，为使在顶推过程中，梁体能在滑道上以较小的摩擦系数向前移动，本工程采用由光滑的不锈钢钢板与组合的聚四氟乙烯滑块组成滑道，
10、其中的滑块由四氟板与具有加劲钢板的橡胶块构成，聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的摩擦系数一般为0.040.06，静摩擦系数比动摩擦系数大些。顶推时，组合的聚四氟乙烯滑块在不锈钢板上滑动，并在前方滑出，通过在滑道后方不断喂入滑块，带动梁段前进，如图 7 所示。 图 7 顶推滑道纵向结构示意图 3.6 纠偏技术措施 顶推过程中总会由于各种原因造成箱梁的横向偏位，为了保证梁按设计轴线滑动，所以纠偏及导向工作是必不可少的，而且是非常重要的工作。 利用顶推行进状态中，导向纠偏力不是很大的这一特点，在顶推平台两侧及临时支墩设置（利用三点成一线原理，分别在三处设置）纠偏装置，直接利用钢箱梁两个侧面进行纠偏，以控制
11、梁段尾端的横向偏移。纠偏装置采用下图 8 所示的平滚式纠偏滚轮导向装置（滚轮外侧为橡胶包裹） ，纠偏滚轮与钢箱梁的间隙调整到箱梁横向的允许误差的上下限，所以在顶推过程中箱梁的横向偏移始终被限制误差允许范围内。 图 8 纠偏装置示意图 3.7 设置钢导梁 本工程桥梁跨度大，为了解决钢箱梁在顶推施工过程中的过墩问题，以及减小钢梁最大悬臂状态的负弯矩，需要在钢箱梁前端设导梁。主要遵循以下原则： (1)在满足稳定和强度的条件下，选用较小刚度及变刚度的导梁，将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩，一般导梁刚度控制在主梁刚度的1/51/8 之间，变刚度导梁由根部向端部逐渐减小，采用双斜腹工字形梁结构，工字形梁导梁与顶推滑道布置位置一致； (2)较长的导梁可以减小主梁的负弯矩，但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加，合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近，一般导梁长度为顶推跨径的 0.60.7 倍。为减小自重，同时又要满足顶推要求，在桥墩ZW212ZW213 跨中设置临时墩，本工程钢导梁长度设为 20m，重量 45t； (3)为方便导梁过临时墩或桥墩，导梁端部设计成弧形状，方便缓慢向前运行过程中导梁前端逐渐向上而过墩顶；
