洪都大桥钢箱梁顶推施工技术

洪都大桥钢箱梁顶推施工技术 徐斯林1 , 何超然1 , 彭　勇1 , 赵利平2 (1. 中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司, 湖北武汉　430012 ; 2. 长沙理工大学河海工程学院, 湖南长沙　410004) 摘　要: 结合洪都大桥钢箱梁顶推施工的特点和难点,介绍了钢箱梁顶推施工流程,分析了顶 推施工过程中的控制重点及相应控制措施,并针对顶推施工工期控制因素提出了缩短工期的措 施,为类似桥梁施工提供参考。 关键词: 桥梁; 钢箱梁顶推; 顶推; 施工控制 中图分类号:U445. 462 文献标志码:B 文章编号:1671 - 2668 (2010) 05 - 0154 - 04 1 　工程概况 南昌市洪都桥跨越赣江,为三跨自锚式双塔悬 索桥,跨径为(85 + 195 + 85) m ,采用双塔单缆面结 构、整体式钢箱梁顶推、独柱桥塔。竖直方向上共呈现三 根大缆,其中最下缘的大缆为受力主缆,上部两根缆 为装饰性缆。 洪都大桥(南主桥) 钢箱梁顶推采用整体式扁平流线 型,含风嘴全宽41 m ,梁高4 m ,标准节段长9 m。 顶板设2 %横坡,底板水平,钢箱梁顶推内设两道直腹 板,形成单箱三室断面。钢箱梁顶推的标准横断面如图 1 所示。

图1 　钢箱梁标准横断面(单位:cm) 　　根据受力特点,主梁划分4 个区段,全桥共划分 为A～ G 7 种类型,共41 个梁段。中边跨悬吊区 (A、B) 、塔梁支承区(C、D) 、边跨合龙区( HL) 、主缆 锚固区(MG) 。主梁标准节段长度9 m ,划分为A～ D、HL 、MG共6 种节段类型,在主缆锚固区和塔梁 支承区布置特殊梁段。其中:A 型9 m 长梁段(中 边跨悬吊区标准节段) 为30 件,单件梁段重约185 t ;B 型10. 2 m 长梁段(跨中悬吊区) 为1 件,单件梁 段重约233. 5 t ;C 型8. 6 m 长梁段(塔梁支承区) 为 4 件,单件梁段重约216 t ;D 型5. 6 m 长梁段(塔梁 支承区) 为2 件,单件梁段重约153 t ; HL 型4. 2 m 长梁段(边跨合龙区) 为2 件,单件梁段重约99 t ; MG型15. 4 m 长梁段(主缆锚固区) 为2 件,单件梁 段重约185 t 。C、D、MG 型梁内填充C50 砼,组合 成钢- 砼结构段。钢箱梁顶推主梁主体结构均采用 Q345qc 钢材,钢箱梁顶推为全焊钢结构,梁段工地连接 也采用焊接方式。 该桥A～D、HL 型梁段采用顶推法施工。为了 154 　公　路　与　汽　运　Hi ghw ays & A utomot i ve A p pl ications 　第5 期 2010 年9 月　 满足顶推要求,塔梁支承区的C、D 型梁段顶推时不 开孔,在主梁完成顶推到位后,再在塔位处按要求开 孔进行塔柱施工。采用柔性墩多点顶推,全联最大 顶推重量约7 500 t 。考虑到洪都大桥下游桥梁的 通航净空限制,大型浮吊无法进场,MG型梁段受起 重设备吊重能力影响,采用现场胎架散拼。

2 　钢箱梁顶推安装特点和难点 (1) 该工程梁体宽41 m ,单榀梁段最大重量达 233. 5 t ,采用定型龙门吊或大型浮吊(至少千吨以 上,且无法进来) 成本过高,需临时设计2 台150 t 以上龙门吊进行钢箱梁顶推吊装。 (2) 该工程为单缆面自锚式悬索桥,仅在主梁 中间5 m 范围内有腹板,顶推滑道间距小,梁体宽, 顶推过程中倾覆稳定性控制很重要,必须采取可靠 的防倾覆措施和纠偏限位措施。 (3) 主梁成桥线形是带有一定弧度的竖曲线, 需带竖曲线顶推,对拼装平台及临时墩结构及顶推 过程中线形的控制要求高。为保证顶推施工的顺利 进行,应控制好平台上的拼装线形,尽量减少由于线 形误差产生的次内力。 (4) 顶推设备的选择很关键,直接关系到顶推 质量和顶推进度。 (5) 顶推临时结构特别是临时墩位于主航道 上,需采取可靠的防撞措施。 (6) 锚固端受起重设备限制,必须现场散拼,现 场拼装定位控制精度要求高、难度大。 (7) 顶推过程中施工控制至关重要,需监控单 位密切配合,采取可靠的监控措施。 (8) 因顶推前无法拆除高压线,梁段无法在桥 位处起吊,需通过横移、纵移才能至顶推平台上拼装 焊接,增加了顶推过程的复杂性和难度。 (9) 该工程工期十分紧张,且由于高压线问题导 致方案多次变化及钢箱梁招标滞后影响了钢箱梁顶推供 货时间,为确保总工期目标不变,主梁顶推必须通过 方案优化、加强现场组织及增加资源投入来缩短工期。 3 　钢箱梁顶推顶推安装施工流程 钢箱梁顶推安装前的施工准备包括:临时墩施 工;横移顶推拼装平台施工;横、纵移滑道筹备;墩顶 滑道筹备;拖拉系统筹备;钢箱梁制造、运输;钢导梁 制造;栈桥施工及龙门吊安装调试。 钢箱梁顶推安装施工流程如下: (1) 导梁在工厂加工制作验收合格用船运至现 场,准备起吊安装。 (2) 导梁通过150 t 龙门吊起吊至横移平台上, 横移导梁至桥位轴线。 (3) 起吊、横移、纵移,拼接导梁。 (4) 将拼装完成的导梁牵引至顶推平台前端, 调整轴线位置;同时第一榀钢箱梁梁段加工完成运 至现场,准备起吊安装。 (5) 采用2 台150 t 龙门吊起吊第一榀钢箱梁 至横移平台上。 (6) 横移第一榀钢箱梁至桥位处,同时第二榀 钢箱梁运至现场准备起吊。 (7) 第一榀钢箱梁纵移至顶推平台前端与导梁 连接,同时第二榀钢箱梁吊至横移平台准备横移。 (8) 第2～5 榀钢箱梁顶推起吊、横移、纵移到位,按 照顶推线形进行调整,调整到位后对梁段间接缝按 要求进行焊接、检测。 (9) 第1～5 榀钢箱梁梁段焊接、检测完毕后, 开始向南岸方向顶推,顶推过程中注意临时结构和 钢箱梁顶推结构线形的监控和控制调整。 (10) 重复以上过程,起吊、横移、纵移、线形调 整、焊接、检测和顶推,同时南岸侧锚固端梁段开始 进行胎架搭设和拼装焊接。

(11) 钢箱梁顶推至南岸侧拼装平台,随着顶推 的进行,逐步分节拆除导梁,准备南岸侧梁段合龙。 (12) 南岸侧梁段顶推到位,与南岸侧锚固端梁 段合龙,合龙时根据当时的温度加强监测和控制。 (13) 北岸所有梁段(除锚固端) 横移、纵移、调 整、焊接到位,拆除龙门吊、栈桥及横移平台,恢复北 岸锚固端拼装平台,准备北岸侧锚固端拼装。 (14) 北岸侧锚固端拼装,全部梁段合龙。 4 　钢箱梁顶推质量控制 4. 1 　顶推施工注意事项 (1) 顶推系统使用前应认真调整好行程开关的 位置,系统电源质量应予保证。 (2) 必须保证油液洁净,经常过滤油液,保证过 滤精度不低于20μm ,并定期更换。 (3) 每次顶推,必须对顶推的梁段中线和各滑 道顶的标高进行测量,并控制在允许范围以内,下滑 道面应顺滑流畅。 (4) 滑板面应保持清洁,顶推中涂润滑油脂时 滑板面必须朝下。 155 公　路　与　汽　运总第140 期　　Hi ghw ays & A utomoti ve A p pl icat ions  (5) 顶推过程中若发现顶推力骤升,应及时停 止并检查原因,特别是检查滑板。 (6) 每节段开始顶推时,先推进5 cm ,立即停 止、回油,再推进5 cm ,再停止、回油,反复两三次, 以松动各滑动面并检查各部分设施,然后正式顶推。 (7) 顶推时,应派专人检查导梁及箱梁,发现导 梁构件变形、螺丝松动、导梁与钢箱梁顶推联结处变形或 箱梁局部变形时,应立即停止顶推,进行分析处理。 4. 2 　顶推过程中控制重点 (1) 顶推力确定。根据工况的支点反力计算摩 擦力并与油压表相验证,每个工况的支点反力由监 测单位提供。总顶推力= 每次顶推钢箱梁顶推与各个滑 座摩擦力总和+ 钢箱梁顶推的顺桥向重力分力之和+ 钢 绞线与钢箱梁的夹角水平分力。顶推施工的理论计 算和实际顶推力的比较见表1 。

表1 　洪都大桥各工况顶推力 顶推施工 指导顶 推力/ t 实际最大 顶推力/ t 顶推 速度/ (m ·h - 1 ) 梁段 总重/ t 第一次52 51 4. 0 492. 30 第二次117 89 2. 0～5. 0 1 276. 50 第三次188 158 3. 0 2 370. 00 第四次216 229 2. 0～2. 5 3 105. 00 第五次300 305 2. 0～2. 5 3 813. 30 第六次366 362 2. 5～3. 0 4 650. 50 第七次428 432 2. 5～3. 0 5 444. 13 第八次490 470 2. 0～2. 5 6 123. 00 第九次551 535 2. 0～2. 5 6 892. 10 从表1 可以看出:理论计算与实际的误差基本 为10 %。其原因:在刚启动时会比正常顶推时的顶 推力稍大;与顶推钢箱梁顶推的实际前进速度有关,当前 进速度取大值时,实际顶推力相应地减小30 t 左 右;同时也与各个支撑点与钢箱梁的相对位置有关, 当钢箱梁张拉牵引点在钢箱梁的重心上方时,前进 阻力偏小,比如第二次、第三次顶推施工钢箱梁在向 上位前进,牵引点均在钢箱梁的前端时实际计算复 核摩阻系数只有0. 07 左右,反之牵引力值较接近。 所以钢箱梁顶推力与实际最大顶推力之 间存在差异,需要根据实际情况考虑。 (2) 测量观测。主要是测量观测梁体的轴线偏 移和墩顶的水平、竖向位移,在顶推过程需用千斤顶 及时调整。墩顶位移观测非常重要,将设计允许偏 位作为最大偏位值,换算坐标,从施力开始到梁体开 始移动连续观测,一旦位移超过设计计算允许值则 立即停止施力,重新调整各千斤顶拉力。实际顶推 施工过程中,由于各个牵引点(千斤顶) 的同步性以 及牵引力大小存在差异,钢箱梁顶推前进进程中会 出现钢箱梁顶推总体轴线倾斜和偏位情况。实践证明, 边钢箱梁顶推施工边用4 个10 t 手拉葫芦进行同 步纠偏作业的效果很好,基本能够将钢箱梁顶推的总体 线形控制在偏位要求之内。当手拉葫芦不能起到保 证线形运动趋势时,必须停机查明原因或改用水平 液压千斤顶进行纠偏作业。实际顶推控制中顶推平 台的预先限位控制很重要,必须保证每个限位器的 位置精确、线形流畅,并且优先采用辊轴式限位器, 这样在手拉葫芦的配合下就可以顺利保证钢箱梁顶 推施工的总体线形。

(3) 施加顶推力。顶推力的大小是根据摩阻的 大小自行调节的,并通过油表来反映。施工前需对 千斤顶和油表进行标定。每工况下施加顶推力时, 先将各个墩上的千斤顶逐步加力至计算顶力,如梁 体仍不能向前移动,则可将顶推平台或主墩上的顶 力加大至该墩允许的最大顶推力(箱梁在该墩的摩 阻力加该墩允许的最大水平力,该工程采用100 t 穿心式千斤顶,最大顶力100 t ) ,此时应按上述第2 条的要求进行墩顶位移观测。如施加到最大顶推力 时梁体仍未能移动,则应进行检查,研究调整顶推力 后方可进行继续顶推。 (4) 滑板的更换。顶推过程中必须使用表面光 洁、无破损的滑板,顶推时各支点应有专人检查、更 换滑板,保证每个支座顶处滑板不断档,确保连续填 塞。在滑板不能及时喂进去时要及时停机,采取加 塞或加砂防滑的方法处理后再开机,以保证滑板的 连续性,为连续顶推创造必要条件。 (5) 顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到 达设计位置,须在温度稳定的夜间顶推到最终位置, 并根据温度仔细计算测定梁长。梁长的控制精度与 温度的影响有很大关系,以设计单位提供的设计温 度20 ℃为基准温度,实测现场合龙时的气温来计算 合龙钢箱梁的实际合龙长度及合龙钢箱梁的两端切 割长度,以便在计算温度时进行合龙焊接。 (6) 最后一次顶推时应采用小行程点动,以便 纠偏及纵移到位,同时兼顾下道落梁工序的开展。 最后顶推合龙控制时,及时根据测量监控所得的轴 线偏位数据进行预偏和纠偏处理,边合龙边限位纠 156 公　路　与　汽　运　Hi ghw ays & A utomot i ve A p pl ications第5 期 2010 年9 月　 偏,使合龙后钢箱梁轴线符合设计要求。 (7) 落梁施工。原落梁工艺为4 台500 t 液压 千斤顶同时起顶一个墩(或临时墩) 或顶推平台的钢 箱梁进行落梁施工,经过工艺改进后,直接在顶推过 程中用薄滑板替换厚滑板,在顶推合龙施工最后阶 段就完成了大部分钢箱梁的落梁工作。落梁时注意 以下细节:1) 对钢箱梁的整体线形、标高进行复测, 反算钢箱梁底标高与设计标高差值,确定落梁高度 值;2) 最后顶推合龙前,针对每个滑座处的落梁高 度值进行滑座高度调整,将顶推平台滑座顶标高调 整到设计高程,同时将合龙段拼装平台滑座高度也 调整到设计高程;3) 在顶推钢箱梁合龙的同时,将 水上墩厚滑板替换成薄滑板,完成直接落梁;4) 对 未完成落梁位置,直接采用4 台500 t 千斤顶顶起 钢垫梁,撤换下部橡胶垫板,再落梁。用薄滑板替换 厚滑板以及顶推平台部分预先调整到设计标高,直 接实现了大部分钢箱梁的落梁工作,大大简化了后 续千斤顶落梁施工的工程量和难度,缩短了施工工 期,降低了施工成本。 5 　顶推工期控制因素与措施 (1) 确定后方顶推焊接平台的长度,以确定每 个焊接、顶推回合拼装钢箱梁的榀数。该工程顶推 平台为48 m ,一次拼装顶推4 榀。 (2) 实际顶推施工钢箱梁的焊接和检测工序完 成所需时间。该工程两套焊接设备及人员,完成4 道环缝焊接平均用时10. 5 d。

(3) 实际顶推钢箱梁所需时间。平均钢箱梁前 进速度2. 5 m/ h ,每次顶推平均距离36 m ,平均每 次顶推时间为36 h 。夜间一般不进行顶推作业。 (4) 中间工序间隔时间,即钢箱梁起吊、横移、 单片纵移所需时间之和与前轮顶推和后轮焊接及检 测时间之差,一般为1 d。 (5) 控制协调好板片发运和停船靠泊与现场衔 接时间等,对整体工期也相当重要。 (6) 将传统顶贴用的四氟板改为高强度MGE 滑板,MGE 滑板的质地轻,耐磨,抗压,便于操作, 周转次数多,成本比四氟板的低。 (7) 顶推布置方法将传统的单节段多点顶改为 多节段单点顶,施工证明其功效提高了一倍。该工 程每个回合顶推时间为15 d。 参考文献: [1 ] 　周水兴,何兆益,邹毅松. 路桥施工计算手册[M] . 北 京:人民交通出版社,2004. [2 ] 　马华茂,张丽君. 京山桥钢箱梁顶推施工技术[J ] . 铁道 标准设计,2008 (5)

. [3 ] 　付永乐. 通惠河桥钢箱梁顶推施工技术[J ] . 铁道建筑, 2007 (3) . 收稿日期:2010 - 06 - 03 (上接第99 页) 表1 　预测误差检验表 预测模型 实测数据 x(0) 预测结果 ^x (0) 相对误差 Δk = x(0) ( k) - ^x (0) ( k) x(0) ( k) GM(1 ,1) 模型 BP 神经网络模型 灰色BP 神经网络模型 x(0) = (86. 53 , 89. 64 91. 73 ,94. 37) ^x (0) = (93. 82 ,100. 98 ,108. 68 ,116. 97) Δ= (8. 43 %,12. 65 %,18. 48 %,23. 95 %) ^x (0) = (86. 77 ,89. 51 ,91. 92 ,94. 05) Δ= (0. 28 %,0. 15 %,0. 21 %,0. 34 %) ^x (0) = (91. 00 ,98. 36 ,106. 12 ,114. 49) Δ= (5. 17 %,9. 73 %,15. 69 %,21. 32 %) 3 　结　语 根据预压期的沉降实测资料来预测沉降,与 GM(1 ,1) 模型和灰色人工神经网络模型相比,BP 神经网络模型的预测效果最好。 根据实测资料预测公路沉降的方法还有很多, 实际应用中应把握各种方法的优缺点及适用条件, 根据具体工程的实际情况,选取合适的预测方法,从 而提高预测精度。 参考文献: [1 ] 　刘思峰,党耀国,方志耕,等. 灰色系统理论及其应用 [M] . 北京:科学出版社,2004. [2 ] 　韩力群. 人工神经网络教程[M] . 北京:北京邮电大学 出版社,2006. [3 ] 　徐金明,张孟喜,丁涛. MATLAB 实用教程[M] . 北京: 清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005. 收稿日期:2010 - 03 - 22 157 公　路　与　汽　运总第140 期　Hi ghw ays & A utomoti ve A p pl icat ions

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