钢箱梁桥顶推施工技术风险及防范措施

钢箱梁桥顶推施工技术风险及防范措施

摘要：顶推施工在钢箱梁中应用越来越多。本文从钢箱梁顶推施工风险和施工控制两个方面介绍了顶推施工在钢桥中的应用。

关键词：顶推法；钢箱梁；顶推; 施工控制

顶推法是出现于20世纪60年代，最早应用于钢桥，但由于其并不比直接架设方便，因而未得到广泛的应用。但在20世纪末其在混凝土梁桥中得到了广泛的应用，因而获得了新的生命力，并使顶推技术不断成熟。目前，在国内国际上又出现了将顶推法应用于钢桥的趋势，但对于钢桥顶推法的设计工艺研究较少见。

一、顶推施工方法的分类及特点

1.1 依顶推施力的方法可分为：①多点顶推。在每个墩台上均设置一对小吨位的水平千斤顶，将集中顶推力分散到各墩上，并在各墩上及临时墩上设置滑移支承。所有顶推千斤顶通过控制室统一控制其出力等级，同步前进。②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。

1.2 顶推施工方法的主要特点有：①顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁，施工费用较低，施工平稳、无噪声，可在水深、山谷和高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用；②桥梁节段固定在同一个场地预制，便于施工管理，改善施工条件，避免高空作业。同时，模板与设备可多次周转使用，在正常情况下节段预制的周期为7-10天；③主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；由于不需大型起重设备，所以施工节段的长度可根据预制场条件及分段的合理位置选用，一般可取用10-20m；④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；

⑤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；⑥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；

⑦对于多孔长桥，因工作面所限，顶推过长，施工工期相对较长。

二、钢箱梁顶推施工的风险特性

钢箱梁施工中，箱梁及导梁在桥面进行焊接拼装，如果焊接施工控制不合理，产生焊接质量问题，各梁段及导梁连接处存在强度缺陷，则有可能为此后的顶推施工工作埋下隐患;如果箱梁底部预制不够平整，滑道顶面不够光洁，滑道及支

座存在标高误差，则可能造成箱梁底板应力集中，增加顶推的摩阻力，影响顶推的顺利进行;顶推施工时如不能保证钢箱梁运动的连续性，造成箱梁的“爬行”运动现象，对临时墩会造成反复冲击，而如果顶推不同步，还会产生负载集中的现象，加重先启动千斤顶的负担，墩水平受力异常增大，钢箱梁横向偏移、都会使墩发生过大偏移，甚至超出其允许值，造成危险;并使相应顶推过程导致梁中线偏差、各墩顶的偏位超出设计要求范围，而未及时发现调整，都将会导致顶推施工风险。

顶推过程中，桥梁的边界条件和荷载条件在各施工阶段均在发生变化，各施工阶段的结构体系与成桥阶段的结构体系是完全不同的，每一截面的内力为正负弯矩交叉出现。因此使用顶推法施工的钢箱梁必须做施工阶段分析，在施工阶段分析中需要考虑不同施工阶段边界条件和工况的变化等。

三、钢箱梁顶推施工桥设计理念及风险控制

如果对钢梁设计不考虑顶推施工中的施工荷载的影响，而采用传统的设计方法设计钢梁的截面，再根据其采取顶推法，而在局部部位进行补强，一般采用采用施工方案的调整或局问加大构件尺寸以达到顶推施工的要求，这样的设计往往过程复杂，且设计出来的梁截面形式不经济。目前广泛认同的方法为在钢梁截面初始设计时，即将顶推的施工荷载考虑进来，然后再根据成桥阶段的受力特点和施工的特点，对钢梁的局部进行加强设计，这样不仅能保证在成桥阶段和顶推施工过程受力合理，且能确定主梁在顶推过程以及成桥阶段具有良好稳定性和受力性能。

3.1施工控制原则

施工控制是以确保施工过程中以及成桥后结构受力状态和主梁线形满足设计要求为目标，在施工过程中对各种影响成桥目标的参数进行修正，合理的设计成桥状态为目的。在对本桥钢箱梁顶推施工控制中，要以结构的应力和主梁线形作为双控指标，并以线形控制为主，而应力控制为辅。

3.1.1受力

反映顶推施工中结构受力的因素为钢箱梁的应力以及临时墩的支反力，在钢箱梁顶推施工中，要保证主梁的应力以及临时墩支反力在容许范围之内，这样，才能确保结构的安全。

3.1.2线形

线形主要是主梁的轴线和标高偏位，钢箱梁项推施工完成后，主梁轴线偏位也要控制在允许范围之内，主梁的标高要满足设计标高的要求。

3.2顶推力的控制

在多点分散顶推施工中，单个千斤顶所施加的顶推力需大于顶推过程中的摩擦力，梁体才会被推动，因此，临时墩顶推力大小受临时墩支撑力的控制，在施工过程中对纵向支撑力进行时实监测。对于支撑力恒定的临时墩，顶推力也为恒定的，其大小应根据以前记录数据来确定。在顶推施工过程中，要确保支墩的顶推力与摩擦力相对应，防止支墩上出现较大的水平顶推力的不利情况。

3.3合龙段的控制

合龙段的施工是钢梁顶推施工过程中最为关键的工序。钢梁合龙，对气候的要求较高，需选择低温或温度均匀、日照不强烈时段内进行合龙安装，在合拢施工中时实进行高程、平面位置测量，并在所选定时间内，一次完成顶推施工。

合龙口的宽度测量为合龙段测量工作的重点，在合龙前要对其进行实时监测。高程测量并不起控制作用，其利用索塔位置处的控制点进行。合龙过程是一个连接匹配过程，只要将两边的钢梁对齐连接即可。

3.4钢箱梁轴线控制

为了保证钢梁在顶推过程中的横向偏移量小于±l0mm，在每个临时墩上，需设置可调节的导向限位块，并且通过各个临时墩两侧千斤顶的顶力变化进行钢梁的纠偏与导向。

在顶推施工过程中，测量人员要采用全站仪实时监测各墩的梁体中心线的偏位情况，当发现钢梁中心出现线偏移时，应采用临时墩两侧的千斤顶及时调整，调整目标为各墩顶偏位均在设计要求范围之内。钢梁的纠偏必须在顶推过程中进行，在钢梁就位后不可进行纠偏工作。临时墩顶的水平偏位测量要连续进行，需做到第一时间发生钢箱梁出现“爬行”现象或位移过大情况，当遇到这种情况应停止顶推作业，重新设计各墩顶力分布。

四、小结

实践证明，钢箱梁斜拉桥采用顶推法施工时，不需大型浮吊等起吊设备，占用场地小，钢箱梁顶推、边跨支架梁段安装和塔柱的施工可同时进行，提高施工效率，节约成本，充分显示了该施工方法的合理性、先进性与独创性。

参考文献：

[1] 苏魁.钢箱梁斜拉桥顶推施工关键问题研究[M].上海：同济大学,2006.

[2] 李炜.浅析桥梁钢箱梁顶推施工技术探讨[J].中外建筑，2008

[3] 张庆.大桥钢箱梁顶推关键技术研究[D].成都：西南交通大学，2008.