工程论文--公路桥梁钢箱梁顶推法施工

公路桥梁钢箱梁顶推法施工

[摘要]随着我国城市化建设的不断发展，公路桥梁的建设不断增多，顶推施工技术由于具有施工简易、噪声较低、建设平稳、施工质量有保证的优点而被广泛应用于各种桥梁建设中。本文主要介绍钢箱梁顶推法施工工艺，并以实际工程为例，来说明其技术关键和施工控制的重要性。

[关键词]钢箱梁顶推技术关键施工控制

1 顶推施工

1.1 顶推施工工艺原理

随着我国城市化建设的不断发展，公路桥梁的建设不断增多。顶推施工技术由于具有施工简易、噪声较低、建设平稳、施工质量有保证的优点因而被广泛应用于各种桥梁建设中。

顶推施工方法的思想来源于钢桥，其基本思路是：在桥台后的预制场地预制15~30m的梁单元，并不断预制接长。同时将它通过聚四氟乙烯滑板支座将其顶推至最终位置，从而实现无支架施工。

箱梁顶推施工的一般步骤如下：

图1-1 箱梁顶推施工过程

1.2 顶推施工方法的分类

1) 依顶推施力的方法可分为：

①单点顶推

全桥纵向只设一个或一组顶推装置的施工方法。顶推装置通常集中设置在梁段预制场附近的桥台或桥墩上，而在前方各墩上设置滑移支承。顶推装置的构造又可分为两种：一种是水平一竖向千斤顶法；另一种则是拉杆千斤顶法。

图1-2 单点顶推示意图

②多点顶推

由于单点顶推存在一个严重缺点, 就是在顶推前期和后期, 垂直千斤顶顶部同梁体之间的摩擦力不能带动梁体前移, 必须依靠辅助动力才能完成顶推。此外, 单点顶推施工中, 没有设置水平千斤顶的高墩, 尤其是柔性墩在水平力的作用下会产生较大的墩顶位移, 甚至威胁到结构的安全。为了克服单点顶推的这些缺点, 便产生了多点顶推法。

多点顶推法的优点是任何阶段都能提供必须的顶推动力, 在顶推过程中水平千斤顶对墩台的水平推力同梁体作用在墩台上的摩擦力相平衡, 有利于柔性高墩的安全。但是必须保证多台千斤顶同步工作, 而且可以分级调压, 使作用在墩顶的水平力不超过设计允许值。

多点顶推的动力装置从广北立交桥后, 都采用穿心千斤顶、钢绞线束、自动工具锚体系。其滑道除个别工程利用盆式支座等形式外, 一般采用图1-3所示的方式。

图1-3 普通滑道示意

2) 依支撑系统可分为：

①设置临时滑动支承顶推

顶推施工的滑道是在墩上临时设置的，用于滑移梁体和起支承作用，待主梁顶推就位后，拆除顶推设备，对于预应力混凝土梁，还要进行张拉后期索筋和管道压浆工作，待管道水泥浆达到设计强度后，用数只大吨位竖向千斤顶同步将一联主梁顶起，拆除滑道，安放正式支座。

②使用与永久支座合一的滑动支承顶推

采用施工时的临时滑动支承与竣工后的永久支座兼用的支承进行顶推的方法。它将竣工后的永久支座安置在墩顶的设计位置上，施工时通过改造作为顶推滑道，主梁就位后，稍加改造恢复原支座状态，它不需要拆除临时滑动支承，也不需要用大吨位千斤顶顶梁的作业。

3) 依顶推方向可分为:

①单向顶推

预制场设置在桥梁一侧，从一端逐段预制，逐段顶推，直到对岸的施工方法。

②双向顶推

在桥梁两岸同时设置预制场，由桥梁两端同时分段预制，逐段顶推，最后在跨中合龙的施工方法。对于多跨桥梁，为缩短工期和便于顶推施工，可采用双向顶推。此外当连续梁的中孔是跨径较大而不宜设置临时墩时，可分别从两边孔向中孔进行双向顶推。双向顶推施工需要两个预制场，两套设备，使用的施工场地也多，因而施工费用高些。同时采用双向顶推施工需要注意顶推至悬臂状态时，主梁的稳定问题要有足够的保证，必要时可采用设置临时支承、梁后压重、加临时支点等措施解决。

1.3 顶推施工方法的特点

由1.1节和1.2节可总结出顶推施工方法具有以下特点：

1) 顶推施工的桥梁一般单跨顶推力通常在50—100t之间，远比梁体自重小，所以顶推设备轻型简便，不需大型吊运机具，保养与运输方便，适合特殊场地使用，如水深较小浮吊不能进入的河流或者深谷等；

2) 对桥下地基和净空无要求，不影响通车或通航，由于预制场通常设在岸上，搭建拆除简单，混凝土或者是钢构件运输方便；

3) 对混凝土桥的顶推施工来说，浇筑混凝土仅需一套模板周转，节省材料；施工工厂化，易于质量管理。搭设平台的材料大多为型钢和钢板，便于取材和重复利用；

4) 场地固定集中，便于安全施工，受环境干扰小；

5) 工作条件相对较好，所需劳动力少，劳动强度不高；

6) 顶推法宜在等截面梁上使用，由于顶推悬臂弯矩不能太大，且施工阶段的内力与运营阶段的内力也不能相差太大，所以顶推以中等跨径的多跨梁桥为宜，跨数太少极不经济；

7) 顶推施工时，梁的受力状态变化较大。同时，施工的应力状态与运营的应力状态相差较多，因此在截面设计和配筋时要同时满足施工与运营荷载的要求，在施工时也可采取架设临时墩、设置导梁和其它措施，减少施工应力；

对于跨越高速公路、铁路等特殊场地条件的钢箱梁桥，由于其主梁断面多为等截面，顶推施工方法还是比较有优势的。而斜拉桥、悬索桥一般是在场地、运输条件受限的情况下才选取采取顶推施工法的[1- 3]，和悬臂拼装施工相比，顶推方法施工大量的临时墩和顶推点复杂的局部构造势必造成经济上的浪费，但是顶推施工在一些方面上也是有优势的。

首先，在焊接上，由于顶推施工是在固定的场地上进行焊接，故焊接质量相比吊装现场焊接要更有质量保证；由于主梁顶推就位以后才张拉拉索，锚固处理上施工条件也相对比较好；顶推过程中，主梁的受力比较明确，标高等较容易控制，主梁就位后张拉拉索力学计算模式明确，可以保证成桥的受力和预期设计基本相同，在顶推就位上的主梁进行施工安全更能得到保证，而且不存在合龙的问题。悬臂施工箱梁吊装阶段，由于吊机作用在刚架设好的钢箱梁的横隔板上，其横隔板的变形在桥梁的横向类似于简支在斜拉索上的简支梁。而刚准备架设的钢箱梁在横向的变形相当于一个带悬臂的简支梁，虽然纵向变形可以通过斜拉索的索力调节，但是横向变形却不易调整，只能靠马板夹平。这种横向变形是斜拉桥悬臂施工比较难以解决的一个问题，而在顶推施工中完全不存在这个问题。总之尽管下部临时结构和局部构造成本提高，但是顶推施工过程性能相比悬臂施工还是在一定范围内有优势的。

随着钢材应用的日益广泛，顶推施工方法由于其独特的优点在各种类型钢箱梁桥中都得到了应用。

2 钢箱梁顶推施工应用举例

2.1公路桥梁工程的施工概况[4]