钢箱梁顶推施工中的线形控制

 郭胜伟

 （广东华路交通科技有限公司  广州  510420）

摘要  针对钢箱梁顶推施工，结合博深高速排榜枢纽立交跨线桥钢箱梁架设实例，在简述钢箱梁顶推特点的基础上，提出钢箱梁顶推线形控制要点，并着重阐述了线形控制方法、顶推过程中的监控与纠偏。

关键词  钢箱梁顶推线形控制

 伴随我国高速公路建设的不断加快，公路桥梁的数量与规模都在增多增大。对于桥梁建设而言，钢箱梁顶推技术凭借其操作简单、干扰小、稳定性好与质量有所保证等特点，得到了十分广泛的应用。在顶推施工中，应采取各种控制措施，保证结构安全和成桥状态下的线形，充分发挥顶推技术的应用效果。

1工程概况

 粤湘高速公路博罗至深圳段第九合同段排榜立交主线桥和E，H匝道桥跨越机荷高速公路，主桥左幅17～21号墩台、右幅18～22号墩台设连续钢箱梁。钢箱梁的桥跨形式为左幅33.5 m+50 m+50 m+33.5 m，右幅35.1 m+50 m+50m+35.1 m；排榜立交E匝道钢箱梁桥跨形式为31 m+50 m+50 m+31 m，H匝道为33.5 mJ-50 m+50 m+33.5 m。排榜立交桥与机荷高速公路斜交，交角33。，跨线区域沿机荷高速公路线路方向长度为195 m，钢箱梁在厂内集中加工成板单元后，采用平板车运输至现场进行总拼。由于受地方道路、环境等限制，钢箱梁在盐排高速端头通过新建博深高速公路的平盐铁路跨线桥进入施工现场。钢箱梁存放场设置在主线桥与匝道桥之间，面积约80 m×14 m，主要作为钢箱梁板单元件临时存放场地。

2钢箱梁顶推施工准备

2.1  总拼胎架与滑道布置

 (1)钢箱梁胎架在紧邻深圳侧桥台，设置于台后路基上，长度约90 m，路床处理后，浇筑20cm厚C20混凝土硬化处理，为避免胎架场地被雨水浸泡，场地纵向设置1%纵坡。

 (2)整体滑道按照设计拼装线形布置，满足设计的平整度、轴线、高程要求，拼接处圆顺过渡，滑道纵向不得有死弯。布置滑道过程中，需确保箱梁的底端不发生变形，滑道的前后两端均需要设置成向下弯曲的弧形，为后续施工提供便利。

2.2导梁安装

 (1)导梁长度为50 m，运用工型梁桁架形式，导梁前端高度为Im，后端高度为2m，节间相隔12 m左右，按纵向方式布设桁架，桁架保持平行，间距3.9 m，和钢箱梁腹板基本相同。导梁面板、腹板均和钢箱梁面板、底板与中腹板相连。横梁间相隔6m左右。

 (2)钢箱梁顶推达到最大悬臂状态时，通过计算，导梁变形量最大值为250 mm左右。

 (3)导梁和钢箱梁的连接部位，由于导梁面板宽度增加，所以需使用熔透焊进行焊接，通过计算得知，不利工况条件下的弯矩在1 600 t-m左右，剪力89 t，焊缝应力的最大值为120 MPa。

 (4)为有效消除下挠，便于施工，导梁的前端需要制成带有弧形的向上翘起斜面，以此为导梁上墩提供引导。

2.3顶推系统设定

 本工程顶推系统主要由2部分构成，分别为2台1000 mm行程的150 t水平连续千斤顶及其液压泵站和控制柜。顶推装置安装在待滑移钢箱梁的外腹板处，通过分配梁支撑在钢箱梁的外腹板与底板上。顶推系统验算如下。

梁自重G=14 000 kN

 滑块（不锈钢板）与滑道（聚四氟乙烯板）摩擦系数u=0.1。

顶推装置需要的顶推力为：

式中：摩擦力不均匀系数取r=1.2；G’为导梁和钢梁的总重。

 每个节段顶推力计算：

 

最不利工况下，钢箱梁和导梁应力、应变计算见表1。

4钢箱梁顶推线形控制

4.1线形控制要点

 (1)在拼装支架上拼装钢箱梁时，支架的承载力和预留压缩下沉量应进行受力验算。

 (2)在钢箱梁顶推过程中，由于温度应力和支点起落千斤顶，活动支座会沿桥轴线方向有较大移动，其位移量可能超过其设计最大容许偏移量，施工中应考虑其移动数值。

 (3)临时支墩及墩顶布置，架设前应经过受力验算，架设完成后经验收达到方案要求方能使用，并应在四周采取可靠的围护措施。临时墩顶设置临时水平、中线观测点，随时观测架梁过程中沉降和位移情况，以便及时调整。临时支墩的标高应将钢结构弹性变形和非弹性变形的预留量计算在内。

 (4)墩顶分配梁、钢垫块、千斤顶等接触面凡无螺栓固定或限位处，为加大支点摩擦，在固定支点需加垫石棉板。

 (5)运用各种方法对整个施工过程进行监控量测，根据监控量测数据，对顶推过程进行不断的优化调整。

4.2平面线形控制

 在主线桥的右半幅，H匝道与E匝道同时处在直线上，实施顶推时应注意纠偏，顶推至设计位置以后，应采取横向调整的方法满足线形控制要求。主线左半幅桥钢梁由博罗侧梁端起24.1 m位于R=1 500 m，L。-240 m的缓和曲线尾端。通过计算得知，曲线段梁体的偏距总量为6.5mm，不会对顶推受力造成影响，在加工与预拼的过程中，应严格按照设计偏角进行组拼，顶推操作完成后实施最终调整。

4.3纵断面线形控制

 梁单元于滑梁尾部实施拼装。拼装过程中，按照设计要求设置相应的预拱度，滑梁保持水平，运用加设钢板垫片的方法进行调整。为避免在顶推时产生较大的挠变，可适当延长拼段的实际长度。通过计算得知，当滑梁的长度为18 m时，悬臂端对预拱度造成的实际影响可忽略不计。

4.4横断面线形控制

 (1)除主线桥左半幅以外的所有横断面都需设置坡度为2%的横坡，顶推过程中保证梁体始终处在水平状态，顶推完成后，通过对落梁的有效调整，使桥梁横坡满足设计要求。

 (2)主线桥左幅博罗端梁端至深圳侧24.1m梁体位于R-1 500 m，L，=240 m的缓和曲线尾端。桥面横坡由最初的1. 46%逐渐变化到2%，滑块位置的最大高差约2.1 cm，总拼过程中，按照设计线形要求对横坡进行调整，滑道与滑块的布置方向不发生变化，仍然为横断水平方向，在梁体滑移到滑道之后，梁体受到自身重量的作用产生一定弹性变形，抵消变形会消除横坡的实际变化，需在箱梁就位之后的落梁过程中，将其调整到设计横坡。

4.5顶推过程中的监测

 主线桥及匝道梁纵向线形均为预设拱度二次抛物线和桥梁成桥线形的叠加。为保证钢箱梁线形顺直，拱度满足设计要求，节段总拼胎架应设置预拱值，节段纵向以一端为基准对线进行拼装，另一端再根据线形进行配切，横向按系统线对位。为了及时发现偏差与纠正，在钢箱梁安装及顶推作业过程中同步进行监测工作，并据此分析是否需要使用纠偏设备对箱梁进行横移，同时测定分块的实际应力大小并和计算值进行对比，为后续分析工作提供依据，以免发生超应力等问题。监测内容如下。

 (1)纵向中心线的监测，每拼装1个节段测量1次，每完成一个轮次顶推作业测量1次。

 (2)钢箱梁挠度监测，每完成1个轮次顶推作业测量1次。

 (3)横断面监测，每孔跨中测1断面。

 (4)支点高程监测，包括桥墩上正式支座和临时支座，膺架支点高程等。

 (5)钢箱梁每架完一孔，应及时对所有已架完各节段拱度进行监测。

4.6顶推过程中的纠偏

 钢箱梁2点同步顶推系统由液压泵站、千斤顶和控制柜3部分组成，具备两侧同步、单侧单动、单点单动及点动限位功能。通过控制液压油缸2组千斤顶不同的行程，采用一组千斤顶多走，另一组暂停，来达到纠偏目的，调整同步后再同时顶推。

 (1)第一种形式适用于盖梁墩，在盖梁上预埋铁件反力架，将千斤顶作用于梁体侧面，对梁体进行限位或纠偏。

 (2)第二种形式适用于无盖梁双圆柱墩，在支架横梁梁端设置挡块，作为纠偏千斤顶受反力座，用以调整钢箱梁的横向位移。

5结语

 钢箱梁采用工厂化板单元加工，在现场进行主要的组装与焊接，提高了施工质量和降低了风险隐患，并能兼顾道路运输条件、施工场地的限制等因素。顶推施工技术是当前较为常用的施工方法，其借助千斤顶可持续施加水平方向的推力，而且通过滑道等可实现桥段整体顶推，顶推到位以后进行落梁，然后对支座体系进行更换，进而达到固定滑动底座的目的。钢箱梁顶推过程中应重视线形控制，及时修正由温度、钢箱梁焊接制作与拼装、临时墩压缩变形、段节梁末端转动等因素所引起的偏差，从而确保钢箱梁顶推线形满足设计要求。