跨越铁路繁忙干线钢箱梁顶推施工技术控制要点

跨越铁路繁忙干线钢箱梁顶推施工技术

控制要点

摘要：铁路作为我国经济基础性、战略性产业，承载了相当大一部分的货物运输和人员出行，是国民经济的大动脉，繁忙干线铁路作为主干运输线路，保证其安全运行更成为重中之重，钢箱梁顶推施工技术能够在不中断铁路安全运输的前提下跨越铁路，在上跨铁路桥梁施工中得到广泛应用。本文结合郑州彩虹桥上跨京广铁路钢箱梁顶推施工，深入分析了顶推施工过程中的控制要点，为类似工程提供借鉴。

关键词：繁忙干线；钢箱梁顶推；控制要点

1.工程概况

郑州彩虹桥上跨京广铁路桥自西向东依次跨越4线、京广上行线、渡线、京广下行线，道路与京广下行线交叉角度75°。跨线桥采用单箱七室钢箱梁结构，桥面宽39.5m，桥长106m，桥跨布局为30m+46m+30m（见图1），采用步履式顶推施工工艺，由东侧向西侧顶推跨越铁路。

图1 桥梁平面布置图

2.总体施工方案

钢箱梁采取工厂总拼后分割成小箱体梁运输到现场进行架设。钢箱梁纵向均

划分为9个节段。首先在BP36#~BP42#墩之间搭设拼顶推支架1#至8#（见图2），采用300t履带吊先拼装导梁及纵向1-7节段共计81.18m顶推段，采用步履式顶

推系统同步使钢箱梁由东侧向西侧顶推跨越铁路，循环作业使钢箱梁到达设计位置。顶推过程应确保顶推设备在梁体腹板和顶推加劲板下方，顶推过程中产生偏

移时应利用横向千斤顶将箱梁纠偏至设计线形上来。顶推到位后利用300t履带

吊在原位拼装纵向8-9节共计24.66m ，全桥施工完成后落梁至桥梁永久支座上

完成体系转换。

图2 顶推支架布置图

3.施工技术控制要点

3.1建模计算

根据顶推施工过程中不同受力条件选取以下最不利工况建立midas模型进行

建模计算（见图3-5），得出计算结果（见表1）。

工况一：顶推行程44.15m，前导梁即将到达7#顶推设备，此时3-6#共计4

排顶推支架支撑钢箱梁前导梁组合体，组合体最大悬臂为46m位于前端（此时组

合体处于最大悬挑状态）。

工况二：顶推行程89.87m，钢箱梁尾部离开5#顶推设备，此时6-8#共计3

排顶推支架支撑钢箱梁前导梁组合体（此时顶推支架受竖向荷载最大），组合体

最大悬臂为19.26m位于后端。

工况三：顶推行程104.1m，钢箱梁到达设计位置，此时6-8#共计3排顶推

支架支撑钢箱梁前导梁组合体（此时顶推支架受竖向荷载最大），组合体最大悬

臂为30m位于前端。

图3 顶推支架反力图

图4 组合体位移图

图5 组合体位应力图

表1 组合体及支架受力数据统计表

3.2顶推设备选型

根据建模计算分析结果，钢箱梁离开5#支墩时6#支墩所受支反力为最大值480.7t。故顶推设备选用600t步履式顶推设备，分别布设在1#~8#顶推支架上，

主顶升力600t，纵向及横向顶的推力100t，满足工况要求。

钢梁顶推时墩顶单侧最大反力N取480.7t，顶推设备水平动动摩擦系数μ

取0.05，顶推力计算如下：

顶升力F=1.2×N=1.2×480.7=576.8t<600t满足要求。

顺桥向水平顶推力F＝μ×N =0.05×480.7=24t<100t满足要求。

横桥向水平纠偏力F＝μ×N =0.05×480.7=24t<100t满足要求。

3.3前导梁构造措施

根据建模计算分析结果，前导梁即将到达7#顶推设备时，导梁前端下挠量最

大达到268.9mm,故顶推前将导梁前端预挑300mm，同时可将导梁前端设置一凹形

槽口，以避免上顶推支架时下挠量过大与顶推设备干涉影响顶推施工。

图6 导梁凹形槽口示意图

3.4顶推控制系统

本工程采用集中控制系统严格控制顶推施工同步性，主要包括实时控制系统

硬件模块，实时控制系统软件模块，实时控制网络，泵站电子控制单元（ECU），传感器控制单元（SCU）。

在每个桥墩上设有一个分控制器，分控制器主要的作用是采集传感器的反馈

数据，接收主控制器的指令驱动液压电磁阀，分控制器通过CAN总线与1套主控

制器连接；并在主控室设置主控制器实现对整个系统的集中控制，包括：顶升、

顶推、纠偏装置的控制，压力数据、位移数据的计算处理以及各种故障的报警，确保个支架上顶推设备的同步运行。

3.5顶推过程纠偏控制

确保同步顶推：每次顶推前，应仔细检查中央控制系统和各支点处顶推设备的性能，顶推过程中同顶推位移和顶推力进行双控，以顶推位移控制为主，确保钢梁左右侧前行位移量协调统一。

顶推时动态纠偏措施：顶推过程中连续观测当发现中线偏位时，利用顶推设备横向调节顶可对梁段位置进行横向调节，随时纠正顶推过程中出现的偏差。在钢梁的端部中心的顶板和底板上用红漆画有断面中心线，在钢箱梁顶推过程中，用设置于地面上的经纬仪对断面中心线进行观察，当发现中线偏位时，调整顶推设备竖向顶程及时纠偏。

限位措施：钢梁顶推时通过各种导向装置限位，防止钢梁横向偏移。

3.6顶推过程监测

位移监测：在钢箱梁上布设监测点，顶推过程中利用全站仪对钢箱梁的中线偏移进行连续监测。

挠度监测：在钢箱梁尾部及前导梁前端两侧布设监测点，顶推过程中利用全站仪进行挠度监测，并与建模计算数据进行对比分析；

应力监控：在钢箱梁底部、前导梁顶部及结合部位安装应力计，对应力进行实时监测，并与建模计算数据进行对比分析；

顶推支架监测：在支架基础两侧顶部和顶推支架立柱上下布设观测点对支架基础沉降顶推和支架的水平、竖向位移对进行监测预警，确保支架的安全性。

3.7确保铁路营业线安全控制措施