步履式顶推系统及施工关键技术研究

步履式顶推系统及施工关键技术研究

发表时间：2016-05-27T15:25:40.727Z 来源：《基层建设》2016年3期作者：刘显晖张毅李海峰伍柳毅邓年春

[导读] 柳州欧维姆机械股份有限公司组合结构桥梁因其合理的结构受力特性，已越来越多地应用于大跨径桥梁。

刘显晖张毅李海峰伍柳毅邓年春

(柳州欧维姆机械股份有限公司广西柳州 545006)

摘要：由于组合结构桥梁具有高综合性能，近几年来在我国桥梁建设中得到了广泛的应用,然而组合结构桥梁钢结构部分多为薄壁结构，其局部刚度较混凝土箱梁和闭口钢箱梁都要小得多，传统的拖拉式多点连续顶推设备已无法满足该类桥梁的顶推施工。通过研究和分析，研制出一种新型的适合于组合结构桥梁顶推的设备——步履式顶推系统，文中重点介绍了该顶推系统及其施工关键技术的研究。

关键词：组合结构桥梁；步履式；顶推系统；关键技术

前言

组合结构桥梁因其合理的结构受力特性，已越来越多地应用于大跨径桥梁。顶推法施工自1959年在奥地利 Ager桥首次应用以来，已在国内外成功架设许多桥梁，应用广泛且工艺成熟，但对大跨径组合结构桥梁顶推施工技术应用较少。因组合结构桥梁钢结构部分多为薄壁结构，局部刚度较小，顶推过程中结构应力和线形控制难度大，传统顶推方式已无法满足施工要求。为确保顶推施工时结构安全和线形控制满足设计要求，需对大跨径组合结构桥梁顶推施工设备及施工技术进行深入系统的研究。

1 对顶推设备及工艺的要求

组合结构桥梁整体顶推施工，结构受力复杂，施工控制要求高，因此顶推过程中需要顶推设备及顶推工艺满足以下要求：

(1)顶推系统需具有竖向顶升、水平顶推及横向调位三项调整系统，以适应梁的变形要求。

(2)顶推为自平衡多点顶推工艺，不得给墩身产生过大顶推反力。

(3)顶推不能直接在梁底部滑移，只能在设备内部相对滑动。梁底部需设置垫梁进行应力扩散。

(4)顶推施工可设置临时墩和导梁，但不得在桥梁结构上焊设临时锚固件，结构只允许腹板受力。

(5)顶推装置需采用模块化设计，以便适应不同桥墩尺寸和桥梁的施工。

(6)顶推系统同桥墩两侧顶升和顶推同步精度为4㎜，各桥墩顶升和顶推同步精度为5㎜。

2 现有顶推施工设备介绍

拖拉式多点连续顶推是国内外最常用的顶推工艺，它是沿桥轴线方向的桥台后设置预制场，同时设置钢导梁、临时墩、滑道和水平千斤顶施力装置，然后分节段预制混凝土梁段（或焊接钢梁段），用纵向预应力筋连成整体，将梁逐段顶出去（或拖出去），再在空出的制梁台座上继续下一梁段预制，这样反复循环施工桥梁的方法叫顶推法施工。如图1所示。该方法虽然设备简单、操作方便，但顶推过程中墩身水平反力大、梁体局部受力大、容易产生爬行现象等缺点。通过结构受力计算及工艺要求论证，该方法不能满足组合结构桥梁的顶推施工要求。

通过改进，楔进式多点顶推设备提高了设备集成化和自动化，在法国米约大桥顶推施工中发挥了重要作用。该工艺基本原理是通过两块楔形滑块相对运动完成梁体上升、前进、下降等循环过程而实现前移，它有效地解决了高支撑墩顶推反力大、偏载的难题，真正实现了自平衡顶推。但其下降搁置时受力大，对梁体底板受力要求高，同时摩擦面要求高，加工困难，价格昂贵，使其推广应用受到限制。楔进式顶推结构如图2所示。支撑千斤顶主要起承受竖向力和调节高程的作用；支撑架是千斤顶的固定架，也是顶推循环中落梁时的承重架；楔

形块靠千斤顶提供动力，两块相对滑动，摩阻力在设备内部平衡。

5 施工关键技术

(1)顶推设备安装时中心轴线与墩身轴线的偏差值不大于设计要求的梁体中心轴线与墩身轴线的偏差值。

(2)垫梁要有足够的长度和刚度，且与梁体底部完全接触（垫50㎜厚橡胶垫），保证梁体腹板受力。

(3)当梁体上墩或脱墩的时候，根据梁体最前端或最后端距离垫梁的实际距离考虑设置水平顶推距离控制程序，避免梁体只压在垫梁极少面积上的情况发生。同时，由于桥梁前后两端最大挠度的存在，需在垫梁面上铺设钢板，放上MGE滑板，起到保护桥梁安全的作用。

(4)纠偏动作要求缓慢平稳，避免动作过快，以防事故的发生。

(5)为保证顶推过程的安全，顶推过程中必须对同步性进行严格控制：竖向顶升和水平顶推各墩同步精度控制在5mm内，同墩两侧控制在4mm内。

(6)顶推过程中，如果检测到导梁由于自重悬臂的下挠量过大，导致桥梁没法架到前方墩顶上的顶推装置时，通过前一个墩上的顶推装置将梁体顶起使桥梁上翘，以适应第二个墩上的顶推装置，待桥梁完全架在前方墩顶的顶推装置上后，通过调整第一个墩以及第二个墩上的顶升千斤顶将桥梁在该点上的标高调到规定标高。

(7)在顶推过程中梁体的受力状态与成桥时受力状态完全不同，整个顶推过程的监控应以支反力控制为主，标高控制为辅的原则进行。因此每轮顶推前依据监控指令，明确该轮顶推梁体所经墩台的竖曲线变化范围（即标高变化值）及梁体许用支反力（即墩台的许用压应力）变化范围。

(8)顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到达设计位置，须在温度稳定的夜间顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长。最后一次顶推时应采用小位移点动，以便纠偏及平移到位。

6结束语

相比于传统的利用钢绞线拖拉方式的顶推施工，步履式顶推系统具有安全性高、顶推平稳、轴线调整方便等特点。在整个顶推过程中，由于滑动面在顶推装置的滑箱与滑道之间，属设备之间的内力，这样就改善了桥梁与桥墩的结构受力，对结构几乎没有损伤，无需桥梁因顶推施工增加加劲数量，真正做“自平衡多点顶推”，在组合结构桥梁的顶推施工中，具有很大的应用前景。

参考文献：

[1]张磊,俞菊虎.新型组合结构桥梁:杭州九堡大桥[M].北京:人民交通出版社,2012

作者简介：

刘显晖，男，汉族，柳州欧维姆机械股份有限公司高级工程师，广西柳州市阳和工业园阳惠路1号545006。