津秦客运专线125ｍ钢桁梁顶推施工设计

摘　要:天津至秦皇岛铁路客运专线津山外绕汤河特大桥125ｍ简支钢桁梁，斜向约３４°跨大秦 上、下行线，钢桁梁架设采用滑道梁上拼装再顶推的施工方法。介绍该桥的顶推设计、计算模拟情 况，提出了计算中应考虑滑道梁的刚度，顶推中的水平力应传递给主墩，滑道梁的接头位置应由顶 推过程中的内力包络图确定等观点。 

关键词:钢桁梁,顶推法,临时支墩,滑道梁,导梁

顶推法施工是梁桥常用的施工方法，我国从1977年开始应用顶推法修建梁桥，设计和施工经 验已比较成熟。近年来，随着跨公路、铁路桥的大 量涌现，采用顶推法跨线施工已成为桥梁施工发 展的新方向［１－２］。 本桥斜向约３４°跨大秦上、下行线，钢桁梁采 用无竖杆三角桁，桁高１３．０ｍ，节间长度１２．５ｍ， 主桁中心距１０．６ｍ，为保证施工期间大秦铁路线 正常运营，在钢桁梁节点下设置滑块，采用前导梁顶推拖拉法架设。 钢桁梁各杆件在工厂进行预制，运至现场后， 利用３０ｔ的龙门吊机在已经搭设好的滑道梁上 进行拼装，施工总布置图见图１。 １

顶推法施工,顶推法的构思来源于钢梁纵向拖拉法，它用 千斤顶取代了传统的卷扬机滑车组，用板式滑动 装置取代滚筒，这一取代使施工方法得到了发展 和提高，从而改善了用滑车组卷扬机拖拉在启动 时造成的冲动，板式滑动装置避免了滚筒支承线 接触作用引起的应力集中。 顶推法施工，即利用设置在墩柱或滑道梁上 的ＺＬＤ型水平千斤顶及其自动牵引顶推传力索， 通过主控台的集中控制，将拼装好的梁段在滑道 梁上连续向前推进，直至梁顶推到位，然后起梁、 拆除滑道梁、安装支座、落梁，完成梁的架设工作。 梁体向前移动的条件： ΣＨｉ ＞ΣｆｉＮｉ 式中：Ｈｉ 为各顶推千斤顶的顶推力；Ｎｉ 为各支点 支反力；ｆｉ 为各支点顶推静摩擦系数。 本桥顶推钢桁梁＋导梁总重为２５　０００ｋＮ， 静摩擦系数按最不利因素取０．１，则摩擦力为 ２５　００×０．１＝２　５００ｋＮ。顶推千斤顶采用２台 ＺＬＤ１５０型连续千斤顶，顶推力为１５００× ２＝３　０００ｋＮ，满足顶推力要求。 

２　主要施工设计 

２．１　临时支墩 由于本桥钢桁梁中心间距为１０．６ｍ，而３０ 号～３３号墩墩身宽度为１１．６ｍ，如果利用秦皇 岛侧的３０号～３３号墩作为临时支墩，那么滑道 梁将作用在墩的边缘，影响这几个边墩的安全。 故设计时采用钢管柱作为临时支墩，钢管柱支承 在承台上，滑道梁不与墩顶接触，且留有足够的变 形空间，见图１中的临时支墩Ｃ、Ｄ、Ｅ。为消除顶 推过程中产生的水平力对钢管柱承载力的影响， 在２９号墩墩顶设限位结构，将滑道梁与２９号墩 锁定，这样使得顶推过程中产生的水平力全部传 给２９号墩，保证临时支墩Ｃ、Ｄ、Ｅ的安全［３］。 为满足顶推钢桁梁时的强度及稳定性要求， 在２个主墩之间设置临时支墩Ｂ，见图１所示。 受大秦线上、下行线的影响，左右临时支墩Ｂ的 位置不对称，且墩顶滑道梁的节段重量受到限制。 在支墩Ｂ墩顶布置２台ＹＤ４００Ａ千斤顶，作为顶 推时，导梁上临时支墩Ｂ时起顶用。 支墩Ａ采用钢管柱支承在２７号墩承台上的 布置方式，水平力通过桩头撑杆传至主墩［３］。在 支墩Ａ 墩顶布置４台ＹＤ５００千斤顶，前期作为顶推时，导梁上临时支墩Ａ 时起顶用，后期作为顶梁、落梁时用。 

２．２　导梁及顶推设备 钢桁梁前端设导梁，导梁长４４ ｍ，桁间距 １０．６ｍ，采用八七军用梁拼装而成。弦杆均采用 Ｘ３杆件，竖杆为Ｆ６ 杆件，斜杆为Ｆ２ 杆件，顶推千斤顶置于滑道梁梁端，顶背与滑道梁 采用坡口焊，连为一体。顶拉时采用２ 台 ＺＬＤ１５０自动连续千斤顶，千斤顶横向间距 ８.５０８ｍ。 

２．３　钢桁梁与导梁的连接构件 钢桁梁与导梁的连接构件（简称连接构件）为 整个顶推构件中受力最复杂的构件，为保证构件 的安全，采用Ｑ３７０ｑｄ钢材，焊缝等级均为一级， 见图３。

顶推过程中，连接构件剪力、弯矩均较 大，若采用与导梁在对应的节点处栓接，则不能满 足强度要求，设计中在节点之间焊接钢板加强，通 过计算，能满足规范要求。 

２．４　滑道梁 滑道梁采用纵向整体滑道，顶推过程中，滑道 梁的弯矩、剪力包络图见图４、图５。 根据滑道梁的弯矩、剪力包络图，确定滑道梁 的截面及接头位置： （１）滑道梁均采用Ｑ３４５Ｂ钢材，截面分Ａ、Ｂ ２种，Ａ 类截面高１．６ｍ，宽０．８ｍ，顶、底板厚度 均为３０ｍｍ，腹板厚度为２０ｍｍ；Ｂ 类截面高１．２ ｍ，宽０．８ｍ，顶、底板厚度均为２４ｍｍ，腹板厚度 为１６ｍｍ。 （２）将滑道梁沿顶推方向分成５节（１７ｍ＋ ２４．７ｍ＋２５ｍ＋３１．４ｍ＋２１．３ｍ），滑道梁之间 采用栓接。 

３　顶推过程理论分析 

顶推过程采用ｍｉｄａｓ程序进行计算、分析，考 虑滑道梁的刚度对结构受力的影响，计算时将滑 道梁与导梁，钢桁梁一起考虑［４－５］，顶推步长取导 梁的节间长度４ｍ；导梁、钢桁梁与滑道梁之间采 用只受压的弹性连接；如图６为顶推中的某一施 工过程的计算模型。 顶推过程中，主梁的最大应力为７０ＭＰａ，导 梁最大应力为１８３ＭＰａ（考虑压杆稳定后应力）， 连接构件最大应力为１６０ＭＰａ，滑道梁最大应力 为１４０ＭＰａ，均能满足规范要求；各支墩的反力见 表１。支墩Ａ采用２φ８００×１６ｍｍ 的钢管，支墩 Ｃ采用３φ８００×１６ｍｍ的钢管，支墩Ｂ为混凝土 墙，支墩Ｅ均采用１φ８００×１６ｍｍ的钢管，通过检 算，各支墩均能满足强度及稳定性安全要求。 支墩最大反力见表１。 顶推过程中导梁前端最大位移为５１ｍｍ（弹 性位移），顶推过程中实测位移为１９０ｍｍ（总位 移），非弹性位移为１３５ｍｍ，实际位移为１９０－ １３５＝５５ｍｍ，计算结果与实测结果基本吻合。 

４　结语 

（１）目前，本桥已顺利顶推施工完成，由于设 计考虑充分、计算模拟准确，顶推过程非常顺利， 实际产生的位移与计算吻合，应力、应变均在控制 范围内。 （２）顶推过程中应考虑滑道梁刚度对结构变 形受力的影响。 （３）滑道梁之间的接头位置应由整个施工过 程中的剪力、弯矩包络图确定。

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