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楚天联发浅析钢箱梁顶推技术在路桥施工中的应用

作者：湖北楚天联发路桥养护有限公司　来源：原创　日期：2019-07-11 13:55:28　人气：4927

一、工程概况

河南某高速公路地段要设计一四跨一联单箱单室的钢梁公路桥梁，其中 C 桥跨径布置为(20+32+34+25) m，钢梁顶板宽 10. 5m，底板水平宽 5. 5m，与线路夹角为 135° ，箱梁中心线的梁高 1. 8m，顶板设有 6％横坡。左侧纵坡 3. 078％，右侧纵坡 4. 000％，竖曲线半径为 1850m，平曲线半径为 240m。桥梁各孔跨的拱度分别为 2mm、 9mm、 11mm 和 6mm，拱度的线形为圆曲线。钢箱梁中心线距线路中线 1. 75m。钢箱梁在工厂加工时分 11 段，其中第一段长 10. 472m，最后一段长 10. 265m，其余段均为 9. 22m。

二、顶推方案

综合考虑当地条件和施工状况，为使高速公路的双向 8 车道保持畅通，需搭设临时墩于高速公路的北侧桥位，将工程分为四段，由北向南依次实行，实施顺序为：第一，将前导粱和 4 段钢粱拼装在支墩上并顶推 20m；第二，连续拼装 2 段钢梁并顶推 30m；第三，连续拼装 3 段钢梁并顶推 30m；第四，安装最后一个梁段，顶推 15m 后将前导梁拆除并安装在最后钢梁的末端，直至顶推到选定位置，再将导梁拆除，落梁后，再利用汽车吊对嵌补梁段进行安装。

三、顶推施工工艺及方法

1. 顶推施工临时设施

1. 1 临时墩的设计与施工

临时墩主要有两个作用：既是钢箱梁的拼装平台，也是钢箱梁进行空间曲线顶推的工具。临时墩在顶推时，主要承受两个力：水平力和竖向力。另外，在顶推过程中，钢箱梁的运动轨迹呈凸形竖曲线或平面圆曲线，所以在设计临时墩的过程中，不但要考虑水平力和竖向力的最大承载限度，也要符合两个轨迹的路线要求。同时，接送滑板人员的平台、横向限位装置和顶梁千斤顶的安放位置等因素也需要考虑。

1. 1. 1 临时墩结构

此路桥的临时墩所使用的材料主要是 Q235 钢板和φ 500×8 钢管柱。在组成 1 组临时墩的 4 根钢管柱之间，用钢质的 16 槽剪刀撑衔接，为固定下滑道，柱顶应设置钢支座。在拼装钢箱梁的过程中可能需要顶升千斤顶，也为了加强临时墩的抗推能力，需在每组支墩的顶部纵向安置 2 根 140 纵梁。如果临时墩位于桥墩处，其顶部应使用塑钢连接桥梁支座垫石。

1. 1. 2 临时墩基础

临时墩采用钢筋混凝土扩大基础，地基的实际承载力一般为 120kpa，通常情况下，墩的最大竖向荷载约为 850KN，中央分隔带处约为 1760KN，结合这组数据，可大致确定一般临时墩的 2 个分离式基础，其尺寸为 4m×2m×1. 2m。基础混凝土按照 C25 的强度进行配置。在基础混凝土施工过程中，预埋 M25 地脚螺栓，使基础与钢管柱连接。中央分隔带处的临时墩可以充分利用匝道桥承台，使其发挥最大作用。确定临时墩后，要根据顶推状况对其抗倾覆性和承载力进行验算。

1. 1. 3 临时墩布置

在沿线中线径向布置临时墩时，各组临时墩的平面要与钢箱梁的平面圆曲线轨迹相吻合，滑道面高程与竖向圆曲线(R=P850m) 轨迹相吻.

1. 1. 4 支架搭设

参看临时墩的布置图，利用全站仪对各个临时墩的位置进行测放，并对地基做有效处理，然后按正常规范浇筑基础 C25 混凝土；等到混凝土的强度达到某种程度后，再安装钢管柱，采用 16 槽钢对剪刀撑水和平支撑做纵横向的布置。临时支墩的安装精度要求：垂直度不超过 1％：顶面高程为 0～-10mm。

1. 2 滑动和导向装置

滑动装置主要有上滑块和下滑道两部分。

1. 2. 1 滑道位置

顶推滑道通常设置在腹板下方接近底板处，腹板下部常设置有三角形加劲肋。为防止钢箱梁变形，会在顶推滑道的中心位置设 80cm 的高肋板。

1. 2. 2 上滑块

上滑块是一块 400×200×20 贴聚四氟乙烯的橡胶板，内部设有两层钢板。它和下滑板组成顶推摩擦，依靠顶推千斤顶的作用，实施钢箱梁的顶推前进。

1. 2. 3 下滑道

下滑道的主要组成部分是滑道梁和下滑板。滑道梁一般是 2 根 2b 槽钢，下滑道的有效长度为 2. 0m，宽度为 30cm。在顶推过程中，钢箱梁的上滑块如果出现挤压卡住等现象，则需要起顶钢箱梁。所以在每侧滑道梁的两旁都设有吊篮，吊篮内可备放 50t 的液压千斤顶。下滑板是被 1mm 厚不锈钢板包裹的 5 块 500×500×20 钢板。

1. 2. 4 导向装置

导向装置，也叫横向限位器，主要由螺母、钢轴、垫片和导向轮组成，它利用螺母和钢轴把导向轮固定在下滑道钢板面上，主要是为加强横向定位和顶推导向的方便简易性而设立的。

2. 梁段顶推

2. 1 顶推方式

为减轻桥墩承载的水平力，综合平面曲线和竖曲线顶推的特点分析，本桥宜用多点拉杆工连续顶推的方式，将 2 台千斤顶分別固定在 G 匝道 19 号墩、 20 号墩。

2. 2 牵引装置

根据顶推最大水平力，选择 2 台 ZLD-100 自动连续千斤顶提供水平动力。位杆采用 3根中φ 15. 24 钢绞线和自动锚具。拉锚器采用 Q235 钢板组焊而成，设置在钢梁底横向中心线处的横隔板部位。拉锚器与钢箱梁板拴接。钢箱梁加工工时，事先在底板上打好固定拉锚器的栓孔。

2. 3 分段拼装及顶推

首先安装 G2～G5 4 个梁段和导梁。将 C2～5 梁段依次吊装在支架上，并对钢箱梁的线形、高程进行调整检测，而后安装前导梁，将 C2～C5 梁段顶推前移 20m。接着，拼装 G6、G7 梁段。同种办法对 G6、 G7 梁段进行吊装检测，随后安装钢护栏和翼缘板，并进行涂装，第二次顶推钢箱梁前进 30m。而后，吊装 G8～G10 分段，并顶推 30m。具体方法同前。接下来，先吊装 G11 梁段，向前顶推 15m，边顶推边并拆除导梁，再安装尾梁，顶推前进 5m，在钢箱梁达到预定位置后拆除尾梁。然后是落梁，安装支座。最后安装最前端的 G1 段。

3. 施工监控

3. 1 横向位移监控

在钢箱梁顶板的中线上，每隔一定的距离都固定有一小棱镜，可利用全站仪对不同时间段内的小棱镜进行观测，根据测出的小棱镜位置来分析横向位移偏差。

3. 2 导梁挠度监控

使用水准仪测量法监测导梁挠度。在导梁端断面上设横向 2 个测点，分别对不同位置不同时间进行实测，将测试结果与提供的挠度值做对比。

3. 3 桥墩、临时墩和钢箱梁的应力监测

将应力计安装在桥墩底部或钢箱梁度板底部等位置，把测出来的应力和规定值对比。

3. 4 落梁时永久支座反力的监测

把应力计安装在永久支座处，落梁时监测各永久支座的支反力，依据测出的结果对支座高程作调整。

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