试论大跨度钢桁架桥整体顶推施工方法的应用

试论大跨度钢桁架桥整体顶推施工方法的应用【摘要】大跨度钢桁架桥因为跨越能力较强、造型美观、坚固耐用、有利于观瞻等特点，越来越多地被用于工程建设中。采用何种施工技术是实现大跨度钢桁架桥质量和安全的重要保证，为了大跨度钢桁架桥施工技术的进一步完善，从大跨度钢桁架桥的实际出发，紧紧围绕现代技术对大跨度钢桁架桥施工技术日益提高的质量和安全要求，对整体顶推施工方法进行有特色的科学研究，充分发挥大跨度钢桁架桥为社会、公共事业、经济服务的优势，是摆在每一个大跨度钢桁架桥施工技术人员工面前的重要任务，本文立足于大跨度钢桁架桥整体顶推施工方法的应用现状，针对大跨度钢桁架桥整体顶推施工中应当注意的事项，采用例证分析的方法，结合埃塞俄比亚青尼罗河大桥的施工实际，对大跨度钢桁架桥整体顶推施工方法进行探讨，希望能够为大跨度钢桁架桥施工技术的完善和发展提供可靠的依据。

【关键词】大跨度；钢桁架桥；整体顶推；施工方法；应用。

随着高科技的飞速发展和经济的快速增长，人类对自然环境的改造力度越来越大，跨河大桥等桥梁建设项目纷纷上马，采用何种架桥技术成为衡量桥梁技术水平的标尺，同时，对桥梁架设过程中的质量和安全提出了更高的要求。冯岩在《大跨钢桁架施工方法优选与技术研究》一文中提出：“随着中国经济的迅猛腾飞和现代化程度的不断提高，使得大跨度建筑的应用得到了前所未有的发展，因此也为建造大跨度建筑提出了更高的要求，除了必须解决大跨度结构设计和开发

的理论问题之外，还必须特别关注解决施工组织及其设计的问题。由于科学水平的发展，涌现了越来越多的新思路、新方法、新工艺，对于施工方案的优选，直接影响了工程的成本、质量和进度等重要因素，优选的目的就是运用科学的方法，以最小的劳动消耗取得最大的社会经济效益。因此对该类问题进行研究是十分必要的。”①因此，结合桥梁施工实际，对大跨度钢桁架桥整体顶推施工方法进行研究，从中总结出科学、合理的施工方法既符合客观实际的需要，又有利于桥梁建设的科学发展。

1埃塞俄比亚青尼罗河大桥概况及顶推架设特点概述

1.1 埃塞俄比亚青尼罗河大桥概况

埃塞俄比亚青尼罗河大桥位于BLUE NILE RIVER较为平坦和宽浅的河道处，桥梁西岸(ASSOSA方向)的桥台桩号为KM163+973.5，东岸(GUBA方向)的桥台桩号为KM164+329.30，桥梁全长355.8米。桥梁布局为：2×20M(钢筋混凝土“T”梁)+70M(钢桁架梁)+35M(钢桁架梁)+70M(钢桁架梁) + 7×20M(钢筋混凝土“T”梁) ，桥面宽10.3米，即：7.3米行车道+ 2×1.5米人行道。考虑到175m钢梁顶推施工，为了减小顶推梁运行中的内力，便于顶推运行，简化施工结构，在3#墩和4#墩中间、5#墩和6#墩中间分别设1#和2#临时墩。

1.2埃塞俄比亚青尼罗河大桥顶推架设特点概述

由于钢桁架结构纵桥向坡度为零，顶推设计为平坡顶推。顶推架

设特点如下：一是半悬臂采用70m跨径桥孔内设1个临时支墩，减小钢梁在悬臂顶推过程中的倾覆力矩；二是在滑道设置方面采用纵梁下设连续上滑道，墩顶面设通长下滑道，桥头路基和混凝土桥面上设间断下滑道；三是采用高位顶推的方法，在桥头路基和已完工的钢筋混凝土桥面上设下滑道顶推；四是在顶推方法采用多次顶推就位法，一次整体拼装，多次顶推就位；五是顶推装置使用水平-竖直千斤顶顶推；六、顶推方式采用多点顶推。

2埃塞俄比亚青尼罗河大桥整体顶推施工的配置

2.1 整体顶推施工的系统配置

埃塞俄比亚青尼罗河大桥大跨度钢桁架桥整体顶推施工采用ZLD 连续顶推系统，该系统由柳州欧维姆机械股份有限公司生产。ZLD 自动连续顶推系统目前有2000kN 级、1000kN级、200kN 级三个品种，主要特点在于它的连续性和同步性。连续性，就是它能不断的并且匀速地将一大型物件水平顶推几十米甚至几百米的距离或水平转体任意角度；同步性，就是它能多台千斤顶同步工作。这样，不仅克服了多点顶推中由于反复起动、停止而对工程造成的不良影响，而且大大地加快了施工的速度。ZLD 自动连续顶推系统采用柔性墩顶推工艺，该工艺将水平顶推力分散到多个桥台、桥墩上，在所有千斤顶的同步作用下，按照千斤顶出力大小按摩阻力大小变化分为四

级，逐级升压，对梁体施力，两台千斤顶纵向串联再通过自动控制装置来实现交替牵引。牵引的速度连续、不间断。

多点柔性墩顶推的技术关键：每墩上水平千斤顶施力的大小应根据桥墩上所受梁体滑动摩擦阻力大小而确定，也就是说千斤顶施力与磨擦阻力基本平衡，梁体能在四氟板和不锈钢滑道板组成的滑道装置上以较小的摩擦系数向前移动，柔性桥墩承受的水平力合力为零。

ZLD自动连续顶推系统由三部分组成，即自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台，其相互关系如图3.2所示。

图3.2 自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台三者关系示意图

主控台由主控单元、检测单元、显示单元及执行机构等组成。主控单元采用PLC（可编程控制器）控制，检测单元由安装在千斤顶上的接近开关组成，将千斤顶活塞位置信号送到主控单元。每台千斤顶有6个接近开关组成1~6#感应位，1~3#位为后顶行程感应位，4~6#位为前顶行程感应位。显示单元由面板上的指示灯及液晶触摸屏组成，用于显示控制系统的运行状况。执行机构由液压泵站上的电磁换向阀构成、受PLC 的控制。

自动连续顶推泵站分液压系统和控制电路系统两部分。自动连续顶推泵站液压系统原理图如图3.3所示。

2.2 埃塞俄比亚青尼罗河大桥整体顶推施工的准备

在埃塞俄比亚青尼罗河大桥整体顶推施工中，为保证桥梁施工的安全、质量和进度，必须做好实施整体顶推施工的各项准备工作，为桥梁的顺利施工打下坚实的基础。

2.2.1 埃塞俄比亚青尼罗河大桥整体顶推施工的现场准备

在埃塞俄比亚青尼罗河大桥的施工过程中，施工方法的使用的基础是施工场地的准备工作。三跨连续钢桁架桥位于3#墩与6#墩之间，总长为175m，其东端与7跨每跨20m钢筋混凝土桥紧接，西端与2跨每跨20m钢筋混凝土桥连接。由于钢桁架梁夹在两边钢筋混凝土桥之间，利用已经完成的钢筋混凝土桥面作为顶推场地是唯一选择。

在钢桁梁进行顶推施工之前，1#台-3#墩和6#墩-13#台之间的钢筋混凝土桥面已经完成浇筑。钢筋混凝土桥面宽度达11.1m，扣除两侧各40cm的人行道栏杆净宽仅有10.3m，其中双车道宽7.3m，两侧人行道各宽 1.5m。钢桁架梁底部两道下纵梁HE900A的中距为7.95m(>7.3m)。在横桥向勉强可以满足钢桁梁拼装空间的需要，但在桥面上不易调用和运转大型运输、吊装设备如装载机和50t吊车等，而且下滑道必须设于混凝土桥行车道和人行道交接处；在纵桥向，钢桥两端的混凝土桥面长度均不能满足桁架整体拼装所需的拼装场地。因此，为了尽量减少和避免上述顶推架设的不便，为拼装钢梁提供足够的操作空间，初步拟定在与ASSOSA岸桥台相接的路面上拼装钢桁梁，拼装场地顺桥向长175m。结合拼装场地条件，全桥钢梁一次整体拼装175m，多次顶推就位。

钢桁架梁主梁两桁架间的中距为7.95m，而钢筋混凝土梁外侧的两片梁的中距为8.0m，与钢桁架主梁基本吻合，因此可以将桥面中线作为拼装场地的中线。