大跨度钢桁梁多点同步连续顶推施工

大跨度钢桁梁多点同步连续顶推施工 

周洪顺 ( 中铁十四局集团第三工程有限公司山东兖州272100) 

摘要黄大铁路黄河特大桥连续钢桁梁采用顶推法施工，施工中采用了多点同步连续顶进技术，有效地控制了 钢梁横向偏位，并根据滑块的受力变化调整顶推力，成功地将钢桁梁顶进。施工中解决了顶推过程中的横向偏位 及不同步问题，对以后桥梁顶推施工具有借鉴价值。 

关键词多点同步连续顶推横向位移钢桁梁 

中图分类号U445． 462 文献标识码B 文章编号1009-4539 ( 2016) 06-0005-03 Multi-point Simultaneous Continuous Pushing Construction of Large-span Steel Truss Girder Zhou Hongshun ( China Ｒailway 14th Bureau Group 3rd Engineering Co． Ltd． ，Yanzhou Shandong 272100，China) Abstract Multi-point synchronous continuous jacking technology is used in the construction of Yellow Ｒiver Bridge railway continuous steel truss girder，which can effectively control the lateral deviation of the steel beam． Then，according to the force change of the sliding block，the pushing force is adjusted to make the steel truss girder jacking successfully． The problems of lateral deviation and asynchronism are solved during the pushing construction． It has a reference value for the incremental launching construction of bridge in the future． Key words multi-point synchronism; continuous pushing; lateral displacement; steel truss girder 

1 引言 顶推法是一种先进的无支架或少支架自架设 施工方法，具有不影响通航，缩短工期和降低成本， 降低施工安全风险等优点而得到推广［1］。1959 年 奥地利首次采用顶推施工技术建造了Ager 桥( 4 × 85 m预应力混凝土连续梁桥) ，2004 年竣工通车的 法国米约大桥，将顶推施工的最大跨度提高到171 m。 国内从1978 年的陕西狄家河4 ×40 m 铁路桥首次采用 顶推施工技术。目前世界上采用顶推法完成的桥梁已 经有1 000 多座，至今顶推技术应用较为成熟［2］。但对 于最大跨度达到180 m 顶推施工尚属首次。

 2 工程概况

 新建黄骅南至大家洼铁路黄河特大桥，桥长 1 183 m，跨河主桥设计为一联( 120 + 4 × 180 + 120) m 连续钢桁梁。主桥采用下承式明桥面连续钢桁梁，带 竖杆三角形桁架结构，桁高18． 0 m，带竖杆小节间长 度10 m，带斜杆大节间长度为20 m，主桁中心距 11． 0 m，最大杆件重37． 7 t。本桥梁整体布置见图1。 图1 桥梁整体布置( 单位: m) 

3 钢桁梁顶推施工方案 主桥连续钢桁梁采用全悬臂多点连续顶推法 进行施工，钢桁梁前端设120 m 钢导梁，在114# ～ 115#墩之间设置70 m 拼装平台用于钢桁梁拼装，在 距115#墩80 m 处设置临时墩，各主墩设置墩旁托 架、滑道梁及顶推系统。 钢桁梁上下弦杆为箱型截面，杆件截面内尺寸为 铁道建筑技术 ＲAILWAY CONSTＲUCTION TECHNOLOGY 2016 (06) 5 ·桥涵工程· 1 200 mm ×800 mm，板厚16 ～ 28 mm 不等，顶推施工 中支撑点仅能设计在大节点下方。由于钢桁梁在小 节点部位仅有竖杆，永久结构中，竖杆的设计仅考虑 承受拉力，截面设计较小—面外长度系数为122、受 压稳定系数为0． 293，所以当支点支撑在小节点时，钢 桁梁的竖杆容易受压失稳［3］。为此钢桁梁顶推过程 中的支撑点只能选择在带斜杆的大节点处。 各墩旁托架上设置顶推系统。墩旁托架上滑 道梁纵桥向长度为25 m，确定为一个大节间长度的 1． 25 倍［4］; 钢桁梁利用滑块在滑道梁上滑行; 每顶 推20 m，前后千斤顶同步起顶，脱空滑块，然后将滑 块从前一个大节点拉回至下一个大节点，再落顶使 钢桁梁支撑在滑块上，如此循环顶推直至完成。 图2 顶推施工总体布置( 单位: cm) 

4 顶推过程各支点反力计算 

顶推施工临时结构总体布置见图2。 钢桁梁( 含导梁) 顶推采用MIDAS /Civil 整体建 模进行计算，根据顶推的实际过程，即每次起落顶， 滑块每倒运一次作为一个工况对钢桁梁进行模拟 计算［5］，全桥含导梁共计顶推960 m，每次顶推 20 m，计算按照96 个工况进行模拟［6］，并对各墩滑 块上的支点反力进行统计，见表1。 滑块上的支点反力变化较大: 在支架平台范围内， 单个滑块支点反力在10 ～210 t 之间; 115#墩、1#临时墩 滑块支点反力在55 ～670 t 之间; 116# ～119#墩在不同 顶推工况下，滑块支点反力在50 ～1 450 t 之间。 

5 顶推系统布置 

多点同步连续顶推系统由水平顶推系统、垂直 顶升系统、滑移系统、纠偏系统及顶推控制系统五 部分组成［7］。 5． 1 水平顶推系统 水平顶推系统由水平连续千斤顶、反力座、液 压泵站及控制系统组成。 在各墩滑道梁前端设置一组350 t 水平连续千 斤顶。115#墩钢绞线的后端锚固在C 型拉锚器上， 拉锚器固定在钢桁梁的下弦杆上，利用机械千斤顶 将拉锚器垫实。其余各墩钢绞线后端锚固在滑块 上，钢绞线穿过水平连续千斤顶，利用千斤顶的张 拉牵引钢绞线带动钢桁梁前移。 水平连续千斤顶采用ZLD3500-300 型，为2 台 千斤顶串联。其前顶在顶进时后顶处于回程工况， 后顶回程到位后前顶仍处在顶进状态，随后前后顶 同时顶进; 在前顶顶进到位后，前顶回程，此时后顶 图3 ZLD3500-300 型水平 连续千斤顶结构构造 仍连续顶进，直至前顶 回程到位。如此反复进 行，保证整个顶推过程 不间断。ZLD3500-300 型水平连续千斤顶结构 构造见图3。

 5． 2 垂直顶升系统 根据钢桁梁的受力，滑块只能支承在大节点下 方，每顶推20 m，需要倒换一次滑块。在滑道梁两 端各设置2 台800 t 竖向千斤顶，千斤顶全部并联。 前后千斤顶之间净距为21． 2 m，确保每次滑块能够 顺利移动20 m。 图4 竖向顶升系统布置 竖向顶升系统包括竖向千斤顶、配套液压泵站及 控制系统，竖向顶升装置依据设计文件的最大支反力 进行配置［8］。其中液压泵站和控制系统与水平顶推 系统共用，通过主控制台可对每个点的千斤顶进行单 独或集中控制，通过变频调速方式实现远程控制多台 同步顶升和落梁［9］。竖向顶升系统布置见图4。 5． 3 滑移系统 滑移系统由滑道梁、 复合钢板、滑块三部分 构成［10］。 滑道梁为箱型截面 设计，支承于墩旁托架 上部; 复合钢板由20 mm Q345 的普通钢板和5 mm 6 铁道建筑技术ＲAILWAY CONSTＲUCTION TECHNOLOGY 2016 (06) ·桥涵工程· 不锈钢板熔合制成，焊接在滑道梁上。 滑块由3 部分组成: ( 1) 上部为抄垫钢板，调节 各节点在滑块上的标高，确保钢桁梁受力均衡; ( 2) 中间为钢材制作的滑块主体，支持梁体，并设后锚 点承受顶推牵引拉力; ( 3) 下部为MGB 板，与滑道 的不锈钢板接触。MGB 板涂抹油脂后与不锈钢板 间的摩擦系数一般小于0． 1。

 5． 4 纠偏系统 钢桁梁横向纠偏装置由滑道梁侧面焊接的强 图5 纠偏系统布置 制限位挡板、水平纠偏 顶组成。纠偏系统布置 见图5。 由于钢梁与滑道之 间摩擦阻力的不同并且 处于变化状态等原因，钢梁在移动过程中将可能出 现横向位移偏差，需要对钢梁进行纠偏。通过对滑 块进行限位及利用扁顶主动纠偏的方式控制及纠 正钢桁梁在顶推过程中的横向偏位。顶推中的摩 擦力依据最大支反力进行布置，摩擦面为MGB 板和 不锈钢板面，静摩擦系数取0． 1，横向纠偏千斤顶作 用力必须大于横向摩擦力，千斤顶共同作用时考虑 一定的安全系数。

 5． 5 同步控制系统 钢桁梁的多点同步连续顶推施工是一个系统的工 程［11］。它的多点布置，将动力分散在每一个较大的受 力支点处，单点顶推对于大型、超大型的结构而言，顶 推的集中力可能导致结构的失效，而分散顶推力是一 个必然的选择，这就需要实现多点的同步实施。 控制系统是液压同步顶推技术的核心，由主控 计算机、现场控制器、传感器、通信单元及相应的数 据线组成，其原理见图6。每个墩上配置一个现场 控制器，控制上下游2 台ZLD3500-300 水平连续顶， 各现场控制器之间采用通信单元通过数据线进行 通信，实现计算机远程控制，即现场所有检测和控 制信号经过通信单元传送到主控计算机。主控计 算机根据现场各传感器采集到的位置信号、压力信 号等，按照一定的控制程序和连续顶推的算法，发 出的逻辑控制信号驱动相应的电磁阀动作，实现多 台千斤顶动作，即完成集群千斤顶的协调动作; 同 时通过控制泵站流量的大小，控制千斤顶相应的伸 缸或缩缸速度，从而实现千斤顶的高精度同步控制。

6 钢桁梁顶推施工 

6． 1 顶推施工 顶推施工时，每墩派技术及设备操作人员对滑 块偏位和设备运行情况进行观测，操作工人负责倒 运滑块及抄垫钢板。设备操作负责人在控制室远 程控制所有顶推设备。所有技术人员及设备操作 人员配备对讲机，实时通报钢桁梁在各部位的走行 情况，由现场技术负责人发出操作指令，确保钢桁 梁顶推的顺利进行。钢桁梁前方设置观测站，实时 观测钢桁梁的整体偏位及变形情况。

 6． 2 顶推纠偏 由于钢梁与滑道之间摩擦阻力的不同与变化 等原因，钢梁在移动过程中将可能出现位置偏差， 需要对钢梁进行纠偏［12］。纠偏采取主要采用三种 方式进行: ( 1) 左右侧单顶单动的方式，右偏时右侧 千斤顶单独行走3 ～ 5 cm，左偏时左侧千斤顶单独 行走3 ～ 5 cm，然后再左右侧千斤顶同步顶推; ( 2) 采用设置在固定位置的横向纠偏千斤顶进行纠偏， 在每片主桁下利用纠偏千斤顶顶推滑块横向移动 实现纠偏; ( 3) 利用滑道梁的限位钢板，强制限位， 防止钢桁梁横向偏移过大。 同时现场顶推施工中，根据各墩的滑块支点反力 的分配，及时调整各墩连续顶推千斤顶的顶推力，使钢 桁梁整体受拉，有效减少了钢桁梁的横向侧弯偏位。

 6． 3 顶推施工注意事项 ( 1) 顶推之前各墩负责人检查各锚点安装情 况，锚点反力座安装是否牢固。 ( 2) 滑道梁复合钢板面的杂物清理干净并涂抹 润滑油。 ( 3) 密切关注滑块行走情况，包括滑块的左右 偏位情况，是否剐蹭滑道梁限位钢板; 滑块是否脱 空，钢梁与滑块之间是否有相对错动。 ( 下转第18 页) 铁道建筑技术 ＲAILWAY CONSTＲUCTION TECHNOLOGY 2016 (06) 7 ·桥涵工程· 未考虑实际的拱肋竖向预拱度，纵向预偏量; 拱肋 以线路左侧小里程拱脚和大里程左侧拱脚为轴线 进行的计算优化; 以梁板中为轴线的计算方法，在 此不再赘述。 

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