蒙华铁路洞庭湖大桥边跨钢梁顶推施工技术

国防交通工程与技术 ２

０１９年１月　１７，（０１） 收稿日期：２０１８－１１－

２９ 作者简介：

张智勇（１９８６—），男，工程师，主要从事桥梁与隧道施工技术管理工作。６４１５８００６３＠ｑｑ

．ｃｏｍ蒙华铁路洞庭湖大桥边跨钢梁顶推施工技术

张智勇

（中国铁路郑州局集团有限公司，河南郑州４５００７５

）摘　要：蒙华铁路洞庭湖大桥主桥为三塔双索面钢箱钢桁结合梁斜拉桥，主桥钢梁采用先架设下弦钢箱梁后安装上部钢桁梁杆件的整体施工方案，

边跨下弦钢箱梁采用三向大行程步履式顶推法架设，顶推由中跨往边跨方向进行。对边跨钢梁顶推架设进行有限元分析，并指导顶推施工中临时墩、导梁等大临结构设计。下弦钢箱底部布置两台步履式顶推器并通过垫梁组成一个顶推支点，

解决了顶推施工中下弦钢箱斜腹板局部受力的问题；利用已有步履式顶推器进行墩顶节间钢梁架设，优化了常规墩顶节间钢梁架设方法；上墩施工中利用大行程步履式顶推器解决了导梁前端位移过大、导梁上墩困难的难题；三向大行程步履式顶推施工技术、实时动态纠偏等技术确保了边跨钢梁顶推的质量和安全。

关键词：斜拉桥；钢箱钢桁结合梁；先箱后桁；步履式顶推；有限元分析ＤＯＩ：１０．１３２１９／ｊ．ｇｊｇｙ

ａｔ．２０１９．０１．００８中图分类号：Ｕ４５５．４６２；Ｕ４４８．３６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２－３９５３（２０１９）０１－００３１－

０５１

工程概况

蒙华铁路洞庭湖大桥主桥为三塔双索面钢箱钢

桁结合梁斜拉桥，孔跨布置为（９８＋１４０＋２×４０６＋１４０＋９８）ｍ，全长１　

２８８ｍ。主塔、边墩、辅助墩均为活动支承，

主塔处纵向设阻尼器及限位装置，横向设抗风支座。主塔采用钢筋混凝土结构，桥面以上为倒Ｙ形，桥面以下塔柱内收为钻石形，塔高１５７ｍ，

洞庭湖大桥主桥总体布置见图１

。图１蒙华铁路洞庭湖大桥总体布置（单位：ｍ）

蒙华铁路洞庭湖大桥作为世界上首座三塔双主跨铁路专用斜拉桥，为解决三塔双主跨双线铁路斜拉桥刚度问题，首次在斜拉桥上采用钢箱钢桁结合梁。主梁主桁下弦杆件及其两侧的风嘴与桥面板组成钢箱结构，钢箱与主桁腹杆、上弦杆组成桁梁结构，有效提高了大桥的纵、横向刚度。主梁标准断面见图２

。结合洞庭湖特大桥新颖的结构形式，主桥钢梁架设采用先架设下弦钢箱梁，再安装上部钢桁梁杆件的整体施工方案，

施工技术难度大，

为世界同类桥图２钢箱钢桁结合梁标准断面示意图（单位：ｍｍ）

３１实例Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｅｘａｍｐ

ｌｅｓ

国防交通工程与技术 ２

０１９年１月　１７，（０１）梁中首次采用，无可借鉴的资料。本文主要讨论边跨下弦钢箱梁顶推施工技术。

２

总体施工方案

洞庭湖大桥边跨钢梁顶推［１］

由主塔向边跨侧进

行，顶推节段包括Ｅ０～Ｅ１９共１９个节段，长２６８．８５ｍ，总重约３　

５６０ｔ。主塔处设墩旁托架，主塔与辅助墩顶间设Ｌ１临时墩，辅助墩与边墩间设Ｌ２临时墩。边跨钢箱梁顶推施工总布置见图３

。

图３岳阳岸边跨钢箱梁顶推施工总布置（单位：ｍｍ）

２．１

主要大临结构

主塔墩旁托架两侧设墩旁托架作为起始节段［

２］

下弦钢箱梁安装平台和边跨钢梁顶推支点。墩旁托架采用倾斜式钢管立柱支承于承台顶面，主塔两侧墩旁托架采用钢绞线对拉。墩顶托架顶部布置４个顶推支点。临时墩采用１．２ｍ钻孔桩基础，其上接１．０ｍ钢管立柱，

单个临时墩顶部布置２个顶推支点。边跨钢梁最大顶推跨度６３ｍ，导梁长４２ｍ。导梁采用箱型截面，导梁根部１．２ｍ截面与下弦钢箱一致，为斜腹板钢箱梁，其后截面转换为直腹板钢箱梁。导梁根部截面高２．３９ｍ，为减轻导梁重量导梁截面渐变为１．０ｍ；两侧导梁间采用钢管连接系；为方便导梁上墩，导梁前端设１．４ｍ高“

鼻梁”。导梁分５段制造，节段间均采用高栓连接［

３］

。２．２

施工步骤

边跨钢梁架设首先采用浮吊散拼墩顶３个节间

钢梁，并逐节往边跨方向顶推至设计位置；浮吊安装钢导梁，并将钢导梁与Ｅ０、Ｅ１节段钢梁连接；浮吊在中跨侧下弦钢箱梁顶部拼装架梁吊机，后续钢箱梁节段均由架梁吊机吊装，每拼装一个节段，往边跨方向顶推一个节段距离，架梁吊机走回吊装位置继

续吊装，直至边跨钢梁整体顶推到位［３］

后，割除导

梁，

安装正式支座，完成顶落梁［４］

施工。３

顶推施工计算分析

３．１

计算模型

采用Ｍｉｄａｓ　

Ｃｉｖｉｌ建立空间模型对边跨钢梁顶推施工过程进行分析，根据钢梁截面特点，两侧下弦杆、桥面板分别采用梁单元模拟，三者之间通过横隔板相连。钢梁顶推施工中荷载包括钢梁及导梁自重、架梁吊机荷载（自重状态、吊装状态）、横桥向风载。钢梁阻风面较小，风载对钢梁顶推整体影响较小，计算时不予考虑。顶推支点约束采用一般竖向支承约束。

为了减少顶推施工计算，通过分析顶推施工过程受力特性，顶推施工计算分析分成整体顶推及最不利单跨顶推两个计算模型。整体顶推计算模型对顶推施工中上墩前、后等关键工况进行计算，得出墩旁托架、临时墩顶推过程中最大反力、导梁前端最大位移等结果；最不利单跨顶推计算模型选取导梁上Ｌ２＃临时墩前至上墩后前行至导梁完全悬臂的施工范围，按每顶推１ｍ建立一个施工阶段，分析顶推过程中钢梁、导梁、临时墩受力，计算顶推过程中导梁、钢梁应力变化。

３２·实例分析· 蒙华铁路洞庭湖大桥边跨钢梁顶推施工技术　张智勇

国防交通工程与技术 ２

０１９年１月　１７，（０１）３．２

顶推过程导梁、钢梁位移分析

导梁前端位移［５］

在导梁上Ｌ１临时墩前最大（见图４），其值为－１　

２１８ｍｍ，此时钢梁前端最大位移为－２７３ｍｍ，为顶推过程中钢梁前端最大位移。由于架梁吊机在空载与吊装两种状态变换，对钢梁末端变形影响较大，影响当前吊装节段安装，钢梁末端位移在吊装Ｅ７－

Ｅ８节段时最大，其值为２１９ｍｍ

。图４

导梁上临时墩Ｌ１前位移图（单位：ｍｍ）

３．３

顶推过程支点反力分析

顶推施工过程中各支点最大反力见表１。

表１各顶推支点最大反力表

编号

单侧支点反力／ｔ

出现工况５＃墩旁

托架

中跨侧支点５７６吊装Ｅ７、Ｅ８边跨侧支点

４２８上６＃墩后Ｌ１＃临时墩６４９吊装Ｅ１５、Ｅ１６６＃辅助墩５４７顶推到位Ｌ２＃临时墩３７４上７＃墩前７＃边墩

１２２

最后一段导

梁割除前

顶推施工中各支点最大反力用于指导顶推设备选型及墩旁托架、临时墩设计，设计时考虑水流力、风荷载，并考虑步履式顶推不同步产生的附加水平力，水平力大小取值竖向荷载的５％；墩旁托架设计考虑其中跨侧支点、单跨侧支点荷载不平衡影响。３．４

顶推过程导梁、钢梁应力分析

在导梁上墩后走行１．０ｍ后出现最大应力，

最大应力值１３８．５ＭＰａ，小于规范允许值１７０ＭＰａ，导梁强度满足要求；在拼装Ｅ１５－Ｅ１６工况，钢梁出现最大应力（见图５），最大应力值１７８．５ＭＰａ，位于前端支点处，小于规范允许值２１０ＭＰａ，钢梁受力满足要求

。

图５钢梁最大组合应力图（单位：ＭＰａ

）３．５

顶推过程抗倾覆分析

钢梁上Ｌ１临时墩之前，

为顶推抗倾覆［６］

最不利工况，此工况下抗倾覆稳定系数２．３＞１．５，顶推过程抗倾覆稳定性满足要求。

４

边跨钢梁顶推施工技术

４．１

墩顶节间钢梁架设

墩顶节间［７］下弦钢箱梁采用浮吊散拼［

８］

。常规墩顶节段钢梁拼装完成后通常由墩旁托架顶滑道梁上反力座拖拉至设计位置，洞庭湖大桥边跨钢梁顶推墩顶节间钢梁架设时，各临时墩、辅助墩墩顶步履式顶推尚未投入使用，因此在墩旁托架顶部布置８个步履式顶推支点（见图６），保证单节段下弦钢箱梁满足步履式顶推条件，墩顶节间钢梁在中跨侧４个步履式顶推支点上拼装，拼装完成后顶推前移至设计位置。墩顶节间钢梁架设完成后，移除中间２个步履式顶推支点倒用至临时墩。墩顶节间钢梁架设充分调配利用现场既有设备，取得了较好的经济效益

。

图６墩顶节间钢梁架设顶推支点布置（单位：ｍｍ）

４．２钢梁顶推支点布置

步履式顶推施工将反复起落梁，钢梁底部将承

受较大的支反力，顶推器常布置在梁体腹板下方。

根据洞庭湖大桥主梁特点，将顶推器布置于下弦钢箱底，鉴于钢箱截面为斜腹板结构，单侧受力较大容易导致腹板局部失稳，且下弦钢箱节段间采用高栓

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