钢箱梁顶推施工技术
2017-06-19
1顶推法施工
顶推法施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁，并将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地，然后继续在预制场进行下一节段梁的预制，直至施工完成。
2顶推施工方法的分类及特点
2.1 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。②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。
2.2 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；③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；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；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对于多孔长桥，因工作面所限，顶推过长，施工工期相对较长。
3钢箱梁顶推施工控制
3.1 顶推法在钢箱梁施工中的应用顶推施工方法的思想来源于钢桥，但是目前国内的应用主要以混凝土连续梁桥的施工为主，而对于钢桥的应用则较少。在连续梁方面，北京市政通惠河北路道路工程23、24匝道为跨铁路和小河道小半径多跨连续单箱单室直腹板钢箱梁桥，因受场地限制，拼装接头无法设置临时墩进行吊装，采用顶推法施工。苏州市广济路北延工程日益路高架桥第四联上跨越沪宁高速公路，设计为等高度连续钢箱梁（30+50+30）m，为了最大程度减少对沪宁高速公路行车影响，采用一次性顶推跨越沪宁高速公路且不设置中间过渡墩。
天津交通枢纽项目李公楼立交改建工程中，对1#-2#跨既有铁路区段长51m的钢箱梁进行了长距离跨多股铁路无支撑平台顶推施工，顶推箱体长度为4lm，在国内桥梁工程史上尚属首例。无锡市硕放枢纽互通G、H匝道跨越高速公路地段设计为四跨一联单箱单室钢箱梁，其桥跨径布置为（20+32+34+25）m，为保证该高速公路双向8车道的交通畅通，根据现场施工条件，在高速公路北侧桥位处搭设临时墩，分段拼装钢箱梁并从北向南实施顶推。
可以看出，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，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。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。可以预见，随着钢材应用的日益广泛，顶推施工方法在各种类型钢箱梁桥，尤其是钢箱梁斜拉桥的应用将会有广阔的空间。
3.2 钢箱梁顶推施工控制的意义从顶推施工桥梁的自身特点来看，为保证顶推施工顺利进行，在确保施工过程中结构安全的前提下，使成桥状态的几何线形和内力状况最大限度地逼近设计要求，是施工控制的最终目的。为此，有必要在钢箱梁顶推施工过程中预测和监控变形情况和受力状态，确定每个阶段的受力和变形方面的理想状态，控制施工的进程。一方面，桥梁的施工控制是桥梁建设的质量保证，衡量一座桥梁的质量标准就是保证已成桥梁的线形以及受力状态符合设计要求。另一方面，桥梁的施工控制是桥梁建设的安全保证。因为桥梁的施工都是按预定的程序进行的，对施工中的结构内力和变形都可事先预计，同时也能随时通过检测手段掌握，从而完全可以跟踪施工的进程和发展状况。此外，桥梁的监控系统还可作为桥梁营运中安全性和耐久性的综合监测系统。随着交通事业的发展，荷载等级、交通流量、行车速度等的提高，还有一些不可预测的自然破坏力也将危机桥梁的安全。若在桥梁建设时进行施工控制，并预留长期测点，将会给桥梁创造终身安全监测的条件，从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据。
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]魏民.广州新光猎德大桥钢箱梁顶推关键技术研究[D].成都：西南交通大学，2008.
