鋼箱梁頂推施工技術
2017-06-19
1頂推法施工
頂推法施工是在沿橋縱軸方向的臺后設置預制場地，分節(jié)段預制梁，并將預制節(jié)段與施工完成的梁體連成整體，然后通過水平千斤頂施力，將梁體向前頂推出預制場地，然后繼續(xù)在預制場進行下一節(jié)段梁的預制，直至施工完成。
2頂推施工方法的分類及特點
2.1 依頂推施力的方法可分為：①單點頂推。全橋縱向只設一個或一組頂推裝置的施工方法。頂推裝置通常集中設置在梁段預制場附近的橋臺或橋墩上，而在前方各墩上設置滑移支承。頂推裝置的構造又可分為兩種：一種是水平一豎向千斤頂法；另一種則是拉桿千斤頂法。②多點頂推。在每個墩臺上均設置一對小噸位的水平千斤頂，將集中頂推力分散到各墩上，并在各墩上及臨時墩上設置滑移支承。所有頂推千斤頂通過控制室統(tǒng)一控制其出力等級，同步前進。
2.2 頂推施工方法的主要特點有：①頂推法可以使用簡單的設備建造長大橋梁，施工費用較低，施工平穩(wěn)、無噪聲，可在水深、山谷和高橋墩上采用，也可在曲率相同的彎橋和坡橋上使用；②主梁分段預制，連續(xù)作業(yè)，結構整體性好；由于不需大型起重設備，所以施工節(jié)段的長度可根據(jù)預制場條件及分段的合理位置選用，一般可取用10-20m；③橋梁節(jié)段固定在同一個場地預制，便于施工管理，改善施工條件，避免高空作業(yè)。同時，模板與設備可多次周轉使用，在正常情況下節(jié)段預制的周期為7-10天；④對橋下地基和凈空無要求，不影響通車或通航，由于預制場通常設在岸上，搭建拆除簡單，混凝土或者是鋼構件運輸方便；⑤頂推施工時，梁的受力狀態(tài)變化較大，同時，施工的應力狀態(tài)與運營的應力狀態(tài)相差較多，因此在截面設計和配筋時要同時滿足施工與運營荷載的要求，在施工時也可采取架設臨時墩、設置導梁和其它措施，減少施工應力；⑥頂推法宜在等截面梁上使用，由于頂推懸臂彎矩不能太大，且施工階段的內力與運營階段的內力也不能相差太大，所以頂推以中等跨徑的多跨梁橋為宜，跨數(shù)太少極不經(jīng)濟；⑦對于多孔長橋，因工作面所限，頂推過長，施工工期相對較長。
3鋼箱梁頂推施工控制
3.1 頂推法在鋼箱梁施工中的應用頂推施工方法的思想來源于鋼橋，但是目前國內的應用主要以混凝土連續(xù)梁橋的施工為主，而對于鋼橋的應用則較少。在連續(xù)梁方面，北京市政通惠河北路道路工程23、24匝道為跨鐵路和小河道小半徑多跨連續(xù)單箱單室直腹板鋼箱梁橋，因受場地限制，拼裝接頭無法設置臨時墩進行吊裝，采用頂推法施工。蘇州市廣濟路北延工程日益路高架橋第四聯(lián)上跨越滬寧高速公路，設計為等高度連續(xù)鋼箱梁（30+50+30）m，為了最大程度減少對滬寧高速公路行車影響，采用一次性頂推跨越滬寧高速公路且不設置中間過渡墩。
天津交通樞紐項目李公樓立交改建工程中，對1#-2#跨既有鐵路區(qū)段長51m的鋼箱梁進行了長距離跨多股鐵路無支撐平臺頂推施工，頂推箱體長度為4lm，在國內橋梁工程史上尚屬首例。無錫市碩放樞紐互通G、H匝道跨越高速公路地段設計為四跨一聯(lián)單箱單室鋼箱梁，其橋跨徑布置為（20+32+34+25）m，為保證該高速公路雙向8車道的交通暢通，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，在高速公路北側橋位處搭設臨時墩，分段拼裝鋼箱梁并從北向南實施頂推。
可以看出，對于跨越高速公路、鐵路等特殊場地條件的鋼箱梁橋，由于其主梁斷面多為等截面，頂推施工方法還是比較有優(yōu)勢的。而斜拉橋、懸索橋一般是在場地、運輸條件受限的情況下才選取采取頂推施工法的，和懸臂拼裝施工相比，頂推方法施工大量的臨時墩和頂推點復雜的局部構造勢必造成經(jīng)濟上的浪費，但是頂推施工在一些方面上也是有優(yōu)勢的。首先，在焊接上，由于頂推施工是在固定的場地上進行焊接，故焊接質量相比吊裝現(xiàn)場焊接要更有質量保證；由于主梁頂推就位以后才張拉拉索，錨固處理上施工條件也相對比較好；頂推過程中，主梁的受力比較明確，標高等較容易控制，主梁就位后張拉拉索力學計算模式明確，可以保證成橋的受力和預期設計基本相同，在頂推就位上的主梁進行施工安全更能得到保證，而且不存在合龍的問題。懸臂施工箱梁吊裝階段，由于吊機作用在剛架設好的鋼箱梁的橫隔板上，其橫隔板的變形在橋梁的橫向類似于簡支在斜拉索上的簡支梁。而剛準備架設的鋼箱梁在橫向的變形相當于一個帶懸臂的簡支梁，雖然縱向變形可以通過斜拉索的索力調節(jié)，但是橫向變形卻不易調整，只能靠馬板夾平。這種橫向變形是斜拉橋懸臂施工比較難以解決的一個問題，而在頂推施工中完全不存在這個問題。盡管下部臨時結構和局部構造成本提高，但是頂推施工過程性能相比懸臂施工還是在一定范圍內有優(yōu)勢的。可以預見，隨著鋼材應用的日益廣泛，頂推施工方法在各種類型鋼箱梁橋，尤其是鋼箱梁斜拉橋的應用將會有廣闊的空間。
3.2 鋼箱梁頂推施工控制的意義從頂推施工橋梁的自身特點來看，為保證頂推施工順利進行，在確保施工過程中結構安全的前提下，使成橋狀態(tài)的幾何線形和內力狀況最大限度地逼近設計要求，是施工控制的最終目的。為此，有必要在鋼箱梁頂推施工過程中預測和監(jiān)控變形情況和受力狀態(tài)，確定每個階段的受力和變形方面的理想狀態(tài)，控制施工的進程。一方面，橋梁的施工控制是橋梁建設的質量保證，衡量一座橋梁的質量標準就是保證已成橋梁的線形以及受力狀態(tài)符合設計要求。另一方面，橋梁的施工控制是橋梁建設的安全保證。因為橋梁的施工都是按預定的程序進行的，對施工中的結構內力和變形都可事先預計，同時也能隨時通過檢測手段掌握，從而完全可以跟蹤施工的進程和發(fā)展狀況。此外，橋梁的監(jiān)控系統(tǒng)還可作為橋梁營運中安全性和耐久性的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，荷載等級、交通流量、行車速度等的提高，還有一些不可預測的自然破壞力也將危機橋梁的安全。若在橋梁建設時進行施工控制，并預留長期測點，將會給橋梁創(chuàng)造終身安全監(jiān)測的條件，從而給橋梁營運階段的養(yǎng)護工作提供科學的、可靠的數(shù)據(jù)。
參考文獻：
[1]蘇魁.鋼箱梁斜拉橋頂推施工關鍵問題研究[M].上海：同濟大學,2006.
[2]魏民.廣州新光獵德大橋鋼箱梁頂推關鍵技術研究[D].成都：西南交通大學，2008.
