研制变截面钢箱梁步履式顶推系统

东风大道快速化改造工程（三环~四环）小曲率半径变截面钢箱梁步履式顶推系统研制

小曲率半径变截面钢箱梁步履顶推施工研究QC小组

2015.07

小曲率半径变截面钢箱梁步履式顶推系统研制

一、工程概况及背景介绍

本项目位于武汉经济技术开发区境内，工程范围北起三环线汪家咀立交，自东北向西南布置，止于在建四环线。主桥第七联采用（58+89+58）m变高度（（2.12~3.6米）连续钢箱梁（见图1-1），顶、底板设2%双向横坡，纵坡为0.5%。该联89米跨钢箱梁桥正好位于新民河原新民河桥的正上方，原新民河桥为318国道及武汉城市交通主干道，交通流量大，施工期间需保证其正常安全的通行。其中原有新民河桥为简支T形梁桥，桥梁限重20t，经专家评定为四类危桥（见图1-2），不能直接在桥上立支架。

19# 20# 21# 22#

58 89 58

图1-1 第七联整体形象图

图1-2 原新民河桥形象图

东风大道为武汉城市主干道，承担全部的武汉西南出进城的客货运输交通压力。开发区交管部门要求施工期间要保证正常的交通通行，因而安全风险大；另外政府主管部门要求在第七联钢箱梁施工时加快施工速度，尽早还路于民，尽量不影响百姓出行。

二、小组简介

为顺利施工第七联89米跨变截面钢箱梁，达到业主和其他相关主管部门的要求。项目部由总工牵头，副经理等所有技术骨干参与，组成小曲率半径变截面钢箱梁步履式顶施工研究QC小组。

表1 QC小组情况及人员分工

制表人：邹春浪日期：2014年3月20号三、课题选择

（一）课题比选

为了顺利施工第七联89米跨钢箱梁，我们根据实际工作中常用的几种钢箱梁施工办法，选择了几个课题，分别从经济、技术、安全、交通通行等方面进行分析评价如下：

图3-1 汽车吊装方案

由于老新民河桥的限重（20吨），又被评为四类危桥以及资料有限，直接在老桥上架支架、扎吊车安全没法保证，还影响两侧交通的正常通行。

2.满堂支架散拼方案（如图3-2所示）

图3-2 满堂支架散拼方案

由于老新民河桥的限重（20吨），又被评为四类危桥以及资料有限；该工艺需在老桥上设置多排支架，因老桥承载力的问题，须现场板单元拼焊，且存在封路的可能，现场工作量很大，临时结构用量巨大。

采用拖拉法施工时一般沿着滑道需要布置多支架（老桥为危桥，承载力不足，存有安全隐患），且由于钢箱梁底面为弧形，传统拖拉法难以克服箱梁变高度的影响；为满足拖拉法施工，需要布置在钢箱梁底部布置弧形工装，且拖拉时水平力较大，整体临时结构用量较大。

4.研制新型步履式顶推系统方案（如图3-4所示）

图3-4 变截面钢箱梁步履式顶推设备

采用新型钢箱梁步履式顶推系统，逐步顶推、以曲代直思想克服箱梁变高的影响；在右边58米跨处设立拼装平台（见图3-7），只需要在跨中架立一排支架（见图3-5），考虑到老桥承载力不足，在老桥T梁湿接缝缝处开孔，下穿钢管到顶推底座（在河床上硬化一个顶推底座）。这样既克服了老桥承载力不足的问题，又保证了交通的正常通行（见图3-6)。

图3-5 顶推平台支架分布图

图3-6 跨中平台支架分布

图3-7 拼装平台支架分布图拼装平台

跨中平台

表2 课题选择分析表

制表：廷连帅 2014.04.02 （二）课题选择

通过评价分析，我得知4号课题得分最高。同时，全体QC小组成员做了市场调查和查询资料，市场上目前暂无可以克服钢箱梁变截面影响的步履式顶推设备。小组全体成员决定选择4号课题作为本次课题——研制新型步履式顶推设备。

四、确定课题目标

（一）调查分析

为了使制定的目标更具有科学性和关联性，我们分析了新型步履式顶推设备与变截面钢箱梁之间的关系：

一般顶推的钢箱梁为等截面，底面为平直型，顶推一般沿着某一固定线形顶推；第七联89米跨顶推的钢箱梁为变截面，底面为弧形，所以新型步履式顶推设备顶推时需要采用不断变化顶推路线，不断接近成桥线形的方式顶推（如图4-1所示）。

图4-1 不断变化的顶推路线

89米跨钢箱梁底面为弧形，且底板有2%的横坡，因而顶推设备顶面距离钢箱梁底面的高度是变化值，顶推设备需能适应梁底局部的变化，且不影响顶推施工（如图4-2所示）。

图4-2 顶推设备顶面距离钢箱梁底面的高度变化

为适应变截面钢箱梁整个顶推过程，顶推设备需要在高度方向可调节；为克服箱梁底边横坡（百分之二）产生的分力影响，顶推设备需要在笛卡尔空间可以微调（如图4-3所示）。

图4-3 顶推设备顶面距离钢箱梁底面的高度变化

二）目标分析与确定

通过以上调查分析得知，为使研制的新型步履式顶推设备能够满足变截面钢箱梁的顶推施工要求，需具备以下功能：

顶伸、平移；在笛卡尔空间内可以微调以实现主动纠偏功能，保证梁体实时纠偏；顶推设备底座可以升降标高以克服箱梁变高度的影响。

五、提出方案并确定最佳方案

（一）方案的提出

为了加快变截面钢箱梁步履式顶推设备的研制速度，我们考虑一下几种途径：

1.购买国内其他公司的顶推设备加以改造升级

我们对目前国内其他单位现有的顶推设备进行了调查，目前其他公司持有知识产权的顶推设备均不能直接用于变截面钢箱梁的顶推施工（见图5-1），购买需大量资金，设备升级也需要耗费大量资金和时间，考虑同行均为竞争单位，核心技术不可能转让。购买国内其他公司的顶推设备加以改造升级这途径风险大，且不利于公司掌握核心技术。

图5-1 中铁大桥局研发的顶推设备

2.购买国际成熟顶推系统直接运用，然后再做技术消化，实现自产华。

我们对目前国际桥梁施工单位现有的顶推设备进行了网上调查，曾用于法国米约大桥步履式顶推系统（见图5-2）可直接用于变截面钢箱梁的顶推施工（见图5-1），但该系统知识产权持有单位法国埃菲尔建筑集团只同意承包顶推施工作业不同意直接出售设备，更不同意做技术转让。

图5-2 法国米约大桥顶推设备