顶推滑移法在钢结构桥梁安装工程中的应用

摘　要:目的在一些特定条件下,为使常规方法无法安装的钢结构桥梁钢箱梁能顺利安装完 成,提出了顶推滑移法的施工安装方法. 方法以某桥梁工程为例,根据工程现场的实际条件, 进行了相关的理论验算,考虑了各种可能的影响因素和不利情况,详细制定了顶推滑移法的施 工安装方案,并严格按方案要求在工程中进行实施. 结果解决了该桥梁工程施工安装过程中 的难题,降低了工程的施工成本,保证了工程质量和施工工期,取得了很好地效果. 结论通过采用顶推滑移安装方法,对钢结构桥梁进行了成功的安装,达到了预期的目的,同时降低施工 造价. 实践表明钢结构桥梁安装在一些特殊条件下是可以采用顶推滑移法,该工程的成功施工 为类似工程提供了可借鉴的经验.

关键词:吊装,顶推,大构件滑移,钢梁就位,顶推滑移法,

1 钢结构桥梁的安装方法有很多,一般主要采 用大型吊车、架桥机吊装就位,但是在施工场地狭 小、施工作业面紧张、环境影响因素多等相关条件 的约束下,有些工程中的钢箱梁就无法采用常规 的吊装方法进行吊装就位. 笔者以北京车公庄西 延桥梁工程跨河段钢箱梁的施工为例,阐述顶推滑移法的特点及在钢结构桥梁的钢箱梁工程施工中的应用.

1 　工程概况

北京车公庄西延跨昆玉河桥梁工程,双向六 车道,其中有三跨为钢砼叠合梁,钢结构实物量约 2 400 t ,跨昆玉河部分钢箱梁共分4 段. 每段长度 为38 m ,宽度为4. 88 m ,重为110 t ,为当时北京 市众多钢桥中单段最长、最重的钢箱梁桥梁,此部 分钢梁两端与混凝土牛腿搭接,由于跨越昆玉河, 现场施工条件比较复杂,给钢梁的就位造成了很 大的困难. 钢箱梁的两侧装有扇形的装饰架,装饰架待 主箱梁吊装就位后再与其连接. 箱梁与箱梁之间采用连梁进行连接,箱梁的横断面图如图1 所示.

该工程安装过程中最大的难点在于现场约束 条件太多,钢箱梁横跨北京昆玉河,吊装现场平面 布置图(见图2) ,

由于两侧的混凝土桥台没有经 过钢索张拉,无法给大型吊装设备提供站车位置, 所以吊车只能站位于河两岸桥台南北两侧进行吊 装作业,钢箱梁长度为38 m ,昆玉河宽约40 m ,吊 装半径大. 现场南北上空均有高压线,吊装必须避 开高压线的影响. 为了避免吊车在吊装回转的过 程中碰到高压线并且有利于钢箱梁构件的运输, 经过实地放样勘测,西北角、东北角及东南角都不 具备吊车站位吊装作业的条件. 吊车只能站位在 西南岸上进行吊装.

2 　吊装方案的确定

根据现场实际情况,经反复论证,可以采用的 吊装方案有以下3 种.

方案1 　采用1 250 t 履带吊直接吊装就 位[1 ] ,此方案的优点是所有钢梁可以一次吊装就 位,工期较短,质量也有保障,但1 250 t 履带吊进 出场费用及租金相当昂贵,成本太高.

方案2 　在河中打设钢管桩[1 ,3 ] ,架设50 m 跨,120 t 架桥机进行钢桥架设. 此方案也可以将 钢桥直接吊装就位,成本相对方案1 要低,但由于 在架设钢桥前要在河中打设架桥机的钢管桩,工 期较长,架桥机利用率也不高,同时还存在架桥机 吊装作业完成后的拆除问题.

方案3 　采用曼尼托沃克4 100 WS 型272 t 履带起重机(181 t 履带吊) 先进行构件吊装,然后 再将钢箱梁滑移就位. 此方案可以依次把钢梁吊 装滑移到位[1 ,2 ] ,与方案1 和2 相比,成本可大大 降低,同时,工期能满足要求,质量也可以保证,在 3 个方案中效果最好. 但此方案在钢箱梁施工安 装过程中从没有使用过,没有经验可以借鉴,技术 上也有许多需要研究解决的问题. 综合分析3 种方案,在兼顾工程工期、成本、 质量3 大因素的基础上,本工程最终决定采用吊 装v顶推滑移v降落的施工方案. 根据吊车技术性能及现场情况,该工程中选 用吊重性能较好的曼尼托沃克4100WS 型272 t 履带起重机(181 t 履带吊) ,181 t 履带吊站位于 西南岸时仅能够把最南端的钢梁吊装到位. 那么 吊装顺序应该是由北向南进行,先把最北端的钢 梁吊装至最南端的就位位置,然后依次向北进行滑移,最后吊装最南端的钢梁直接就位. 采用滑移法有几个关键的技术问题必须解 决. 首先就是要确定滑移轨道的结构形式,然后是 如何进行滑移,滑移之后钢箱梁如何落位等等. 下 面就是对该方案这几个关键性问题的解决方法.

3 　滑移轨道的结构形式

钢梁与混凝土桥台之间是采用牛腿搭接的方 式连接,混凝土牛腿部分仅有300 mm 的长度,滑 移的轨道不可能搁置在牛腿上,只能搁置在混凝 土桥台的上表面上. 但是两侧的桥台分别由4 个 混凝土桥墩支撑(图2 中的圆圈) ,在全桥的预应 力张拉前两个桥墩之间的桥台不允许受力,因此 滑移轨道最终设置在了混凝土桥墩上,轨道形式 采用了如图3 所示的轨道托梁形式. 上部槽钢为 滑移轨道,以防构件滑偏,下部H 型钢垫梁为主 要受力构件.

经过挠度与抗弯强度的验算[1 ] ,导轨及托梁 均符合受力要求. 验算过程如下:

滑移轨道的形式确定之后,将托梁置于混凝 土桥面上. 为了让钢箱梁在导轨中能顺利滑移,在加工厂制作钢箱梁时专门在钢箱梁下增加了滑 块,滑块由钢板切割而成并打磨成光滑的船形焊 接于底板上. 如果轨道搁置于桥面上,需要将原设 计的钢箱梁在工厂制作时加长一段[1 - 4 ] ,钢箱梁 落在轨道上. 导轨、托梁、钢箱梁两端滑块、混凝土 梁四者之间的位置关系如图4 所示.

4 　顶　推

钢箱梁顶推要解决的主要技术问题是顶推力大 小及顶推设备问题,即如何降低钢箱梁下部滑块 与滑移轨道之间的摩擦力. 为减少滑移过程中的 摩擦力我们在滑块及滑移轨道中抹了润滑用的黄 油. 先借助吊车把钢梁准确放置在托梁上的轨道 里,并且在钢梁的两端分别做好标记,防止滑移过 程中钢梁滑偏. 如图5 所示.

为保证顶推过程中的稳定性,工程中采用的顶推工具为千斤顶. 用两块专用挡板卡在托梁翼 缘上,千斤顶放在挡板和钢梁之间,逐步顶推,顶 推过程中钢梁两端同步进行. 通过工程实际测算, 钢箱梁顶推过程中所产生的摩擦系数在0. 05 ～0. 1 左右,即每侧所需的顶推力在3～6 t 之间, 实际选用了10t 的千斤顶来完成该作业.

5 　钢梁下落

钢箱梁顶推至就位位置之后需要下落至混凝土 牛腿上,这一步是整个滑移过程中关键的一步,因 为滑移的轨道在混凝土梁上面,钢梁在滑移的过 程中远远的高出了混凝土牛腿的标高,混凝土牛 腿只有300 mm 宽,无法放置千斤顶将钢梁落至 牛腿上. 为此,在钢箱梁的两端各焊两个刀把型的 假头, 为下降钢梁至混凝土的牛腿上而设置 的[7 - 9 ] . 　　假头在整个钢梁下降过程中为主要受力部 件,制作前必须计算设计好尺寸. 计算过程如下.

假头在工厂制作成型之后,在现场与钢箱梁 之间焊接固定,待钢箱梁滑移至就位位置之后,在 假头下方设置支架与千斤顶,下落支架由纵横交 错的工字钢层层搭设而成,如图6 所示.

千斤顶首先将钢梁顶起来,然后切割掉钢梁 加长段和桥台上的滑移托梁,再抽掉外侧支架的 一层工字钢,将钢梁下落一层. 此时假头搁置在外 侧支架上,将放置千斤顶的支架再抽掉一层,将钢 梁再顶起来,再抽掉外侧支架一层. 同理,一直把 钢梁降到位. 落至最后,撤除千斤顶、支架及临时假头,钢 梁就位完成. 支架及假头的高度一定要满足钢梁 下落要求. 至此,钢梁就位基本完成. 其他的连梁、装饰架等因重量较轻,均能采用 181 t 履带吊吊装完成. 最后,进行各结构部件的 焊接、测量校正、完成安装工作.

6 　结　语

该施工方案在技术可行性和降低成本上效果 明显,且桥梁钢箱梁工程的现场安装工程,当现场 条件约束较多,在工期、成本允许范围之内无法采 用常规方式吊装时,可通过合理的设计、严格的现 场操作,创造出新的可行的施工方法. 该工程顶推 滑移法的实施为类似工程的施工提供了相关的经 验和数据,对同类工程具有一定的借鉴和推广作用.

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