桥梁顶推施工技术浅述

摘 要:从回顾顶推桥的历史,介绍顶推施工发展动态及顶推施工技术所取得的成就,系统总结了顶推桥梁的技术原理、施工方法、关键技术、存在问题及改进意见。
关键词:预应力混凝土桥;顶推法;技术原理;施工方法;关键技术;改进意见

1 桥梁顶推历史及发展动态

1.1 桥梁顶推的发展史:桥梁顶推法的构思来源于刚梁纵向拖拉法,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。顶桥梁推法首次用于预应力混凝土连续梁的架设是前联邦德国的莱昂哈特博士和包尔教授,那是1959年在奥地利的Ager桥(L=280m,4跨连续梁,Lmax=85m)。它是在桥台的一侧设置预制场,分节段预制,段长8.5m,并用0.5m混凝土湿接缝将全桥组拼后进行顶推施工。用同样方法,1962年在委内瑞拉建成卡罗尼(Caroni)河桥(L=500m,6跨连续梁,Lmax=96m),首先使用了钢导梁和在桥墩间设置临时墩。1964年顶推施工得到了进一步改进,采用了分节段预制,逐段顶推的工艺,即在预制场的固定台座上分节段预制梁体,逐段顶推,同时用预应力筋逐段连接。此后,前苏联、意大利、法国、奥地利和日本等国相继采用顶推法施工建造了多座预应力混凝土连续梁桥。迄今,世界各国采用顶推法施工的大桥已经超过200座。推荐的合理顶推跨径为42m,不设临时墩也无其他辅助设施的最大顶推跨度为63m,顶推法施工的最大跨径是前联邦德国的Worth桥,L=404m三跨连续梁,最大跨径168m,
其间设置2个临时墩,顶推跨径为56m。

1.2 国内发展动态
我国于1974年首先在狄家河铁路桥采用顶推法施工(L=161m,4跨40mPC连续梁),此后公路、铁路采用顶推法施工的桥梁迅速发展,1980年湖南沩水桥(4×38m+2×38m)首次采用多点顶推,1983年中堂大桥(32.5m+4×45m+32.5m)
在R=10000m的竖曲线上顶推。1990年广州北站立交主桥箱梁的顶推施工中率先采用钢绞线作拉杆。1990年平顺桥(28m+35m+28m)实现了在R=90m平面圆曲线上多点顶推。1991年铁路钱塘江二桥引桥[9×32m+2(8×32m)](北)、[2(7×32m)+8×32m](南)采用了前后导梁多点顶推。1991年底建成的丘墩大桥(60m+76m+60m)在顶推跨度方面达到我国最大(52m),1993年西延铁路刘家沟大桥连续顶推新技术的实验成功,标志着我国的顶推架梁施工技术达到了国际先进水平。
国内已经建成的顶推桥顶推方式除少数桥为单点顶推外,大多数桥为多点顶推,是我国中等跨度连续梁施工架设的重要方法。除直线梁顶推外,还完成了平面及竖向圆曲线箱梁和变高度箱梁的顶推施工。从顶推动力装置看,除少数桥上采用水平加竖直千斤顶及其专用滑道外,1989年以前顶推桥大都采用了专用的水平千斤顶及其带动锚固于箱梁腹板或底板上的刚性拉杆(粗钢筋传力副或精轧螺纹钢)的方式。箱梁支点处多采用不锈钢滑道和由橡胶、聚四氟乙烯板合成的滑块。也有的桥采用了永久支座顶板镶不锈钢兼作滑道的。从顶推程序上看,1992年以前大都是间断顶推,即以水平千斤顶的一个有效行程为步距,逐步顶推。除狄家河大桥采用了匹配法预制箱梁节段、干接缝拼装逐段顶推外,其余的桥都是在特制的台座上长段制梁(10～24m)、逐段顶推、湿接缝接灌新的梁段。这种逐段顶推的方式称之为阶段顶推。当全联箱梁的尾段已推离制梁台座时,仍需继续顶推,直至设计位置,称之为全联顶推。

2 顶推法施工的技术原理及方法

2.1 施工原理
顶推法施工原理是沿桥纵轴方向的台后设置预制场,分阶段预制梁体,纵向预应力筋张拉后,通过水平千斤顶施力,借助滑道、滑块,将梁逐段向前顶推,就位后落梁,更换正式支座。
(1)单点顶推。
单点顶推的原理可用下述数学表达式表示:当集中的顶拉力H>∑Ri(fi±Αi)时,梁体才能向前移动。
式中:Ri为第i桥墩或桥台滑道瞬时的垂直支反力;fi为第i桥墩或桥台支点相应的静摩擦系数;
Αi为桥梁纵坡坡率,上坡顶推为“+”,下坡顶推为“-”。
(2)多点顶推。
多点顶推的原理可用下述数学表达式表示:当∑Fi>∑(fi±Αi)Ni时,梁体才能向前移动。式中:Fi为第i桥墩或桥台千斤顶所施的力;Ni为第i桥墩或桥台支点瞬时支反力;fi为第i桥墩或桥台支点相应摩擦系数;Αi为桥梁纵坡坡率,上坡顶推为“+”,下坡顶推为“-”。这个表达式的物理意义是:把顶推设备分散于各个桥墩或桥台、临时墩上,分散抵抗各墩水平反力。如果千斤顶施力之和小于所有墩水平摩阻力与梁的水平分力之和,则梁体不动。

2.2 施工方法
顶推法施工的关键是在一定的顶推动力作用下,梁体能在滑道装置上以较小的摩擦系数向前移动。施工实测资料表明,聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的摩擦系数一般为0.04～0.06,静摩擦系数比动摩擦系数大些。
2.2.1 按顶推动力装置分
(1)单点顶推。
顶推动力装置集中设置在靠近梁场的桥台或桥墩上,支承在纵向滑道上的垂直千斤顶和支承在墩(台)背墙的水平千斤顶联动,能使梁体以垂直千斤顶为支承向前移动。狄家河桥就是采用这种方法施工的,如图1所示。
另一种单点顶推的方式是水平千斤顶通过拉杆带动梁体前移,滑道为固定的不锈钢板,滑块在滑道上支承梁体,在滑道前后设置垂直千斤顶用来起落

梁体使滑块能从前向后移动,这是早期做法。后来把滑道前后作为斜坡,滑块可以手工续进,就不必用垂直千斤顶顶起梁体后移滑块了。
(2)多点顶推。由于单点顶推存在一个严重缺点,就是在顶推前期和后期,垂直千斤顶顶部同梁体之间的摩擦力不能带动梁体前移,必须依靠辅助动力才能完成顶推。此外,单点顶推施工中,没有设置水平千斤顶的高墩,尤其是柔性墩在水平力的作用下会产生较大的墩顶位移,甚至威胁到结构的安全。为了克服单点顶推的这些缺点,便产生了多点顶推法。
多点顶推法的优点是任何阶段都能提供必须的顶推动力,在顶推过程中水平千斤顶对墩台的水平推力同梁体作用在墩台上的摩擦力相平衡,有利于柔性高墩的安全。但是必须保证多台千斤顶同步工作,而且可以分级调压,使作用在墩顶的水平力不超过设计允许值。多点顶推的动力装置从广北立交桥后,都采用穿心千斤顶、钢绞线束、自动工具锚体系。其滑道除个别工程利用盆式支座等形式外,一般采用图2所示的方式。

2.2.2 按支承系统分
(1)临时滑道支承装置顶推施工。
在永久墩台和临时墩顶设置临时滑道装置进行顶推,待梁体就位后起梁、取掉滑道、更换支座、落梁。这是一项复杂的工程,起梁和落梁必须有设计程序,确保梁体的安全。永久墩台的支承垫石顶面标高必须符合设计要求。我国大部分顶推施工的桥梁都是采用这种方法。
(2)永久支承兼用滑道的顶推施工。在条件适当的桥梁顶推施工设计中,把永久支座做必要的临时处理,使其成为临时滑道,当顶推结束后,起梁、拆除临时的滑道,把梁体落在永久支座上。国外的RS施工法,由于采用很薄的不锈钢带(0.6mm)和橡胶(3mm)组成的连续滑板,就象放映电影胶片一样自动循环,可以取消起梁、落梁的复杂工序,简化施工。例如日本的秩父跨线桥(29.3m+50m+29.3mPC连续梁)就是这样施工的。

2.2.3 按顶推方向分
(1)单向顶推。单向顶推即只在桥的一端设置制梁台座,分段预制,逐段顶推,直到全桥就位。对于多联的连续桥梁,顶推时,必须把两联之间临时连接起来,全桥就位后,再取掉临时连接。
(2)双向(相对)顶推。在桥的两端台后均设置制梁台座,同时分段预制梁体,逐段顶推。这种顶推方式,必须解决两联梁体即将到位时,导梁的处理问题。通常的解决方式是第一联首先按常规方法就位,第二联顶推到适当位置时,把导梁移至梁顶部,使第二联导梁在第一联梁体顶面滑移。这种方法需要的设备多,只在桥梁较长,工期很紧张的情况下才考虑采用。2.2.4 按动力装置的类别分
(1)步距式顶推。自从1990年广北立交桥建成以后,大部分顶推桥梁均采用穿心千斤顶、钢绞线束、自动工具锚、拉锚器体系作为顶推动力装置。为了使多台千斤顶同步运行,采用主控台控制各个泵站操纵千斤顶,即可集中控制,又可分级调压,也可以限定差值(各墩台设计允许的水平推力与施加给各墩台的不平衡推力之差)。但是,由于步距式顶推是以水平千斤顶的工作行程为一个顶推步距,当水平千斤顶回程时,梁体便停止前移。对于墩台而言,每一个顶推步距都将经历从静摩擦到动摩擦再到停止的过程,墩台顶部的位移也随之从零→最大→较小→零这样周而复始的变化。同时,每当顶推力克服了静摩擦力时,梁体便突然前移,而由于动摩擦力比静摩擦力小,水平千斤顶的油压随之下降,梁体前移速度也随之减慢,这就是梁体爬行现象。它对柔性高墩的安全存在严重威胁,因此,出现了连续顶推新工艺。
(2)连续顶推。
自从长沙湘江北大桥西延铁路刘家沟大桥采用串联穿心千斤顶、钢绞线束、自动工具锚、拉锚器体系实现了连续顶推以后,许多桥梁顶推施工都采用了这一新工艺。它通过连续千斤顶的连续工作,使一段梁体的顶推作业连续进行,避免了步距式顶推时梁体的“爬行”现象及对墩台的反复冲击,同时也提高了顶推效率。

2.2.5 按箱梁节段的成型方式分
(1)预制组拼,分段顶推。
在墩(台)后设置制梁场、存梁场、拼梁线,按照设计顶推单元划分,将顶推单元分成若干个块件预制,在拼梁线上组拼,张拉预应力形成整体后顶推的施工方法。当台后场地条件好,具备运输和就地拼装能力,工期要求紧迫时,设计和施工方案可以考虑预制箱梁节段、墩(台)后拼装、分阶段顶推的施工方案。
(2)逐段预制,逐段顶推。
在墩(台)后设置制梁平台,将连续梁分成若干个节段,按照设计顶推单元划分,每一个顶推单元为一个预制的基本节段,依次在制梁台座上制作,在墩顶设置顶推滑道、顶推千斤顶,通过各千斤顶出力,牵引顶推传力拉索带动梁体在滑道上向前移动,前段梁顶出台座后,在台座上接灌下一梁段,将梁逐渐向对岸顶推。

3 顶推关键技术
3.1 制梁台座和节段的制作
制梁台座为预制箱梁节段和顶推作业的过渡场地。台座上一般设有可升降的活动底模架和不动的台座滑道。与制梁台座相配套的还有预应力钢束穿束平台、钢筋绑扎平台、测控平台及必要的吊装设备。这些设施使梁段制作具有明显的工厂化生产特点,从而有效地保证了箱梁的施工质量。梁体节段的预制周期制约全桥的施工工期。顶推节段长度一般为10～24m,又以16～20m居多。每联箱梁除首尾两节外,中间各节段长度均相等。顶推施工进入正常后,节段作业循环周期一般在7～15d。由于节段较长,这个速度是不慢的。我国预制周期的记录已经达到7d。这要求模板设计时,外模必须是大块整体式,内模是可以整体拖出并整体推进的装备化机械化形式,还必须考虑蒸汽养生条件。
(1)制梁台座位置的选择。
制梁台座位置选择的原则主要有以下几个方面:首先,必须保证墩台后端梁体在顶推过程中的总体稳定和抗倾覆安全,使梁段在预制场地范围内逐步顶推到标准跨。制梁台座的位置应尽量地向前靠,充分利用永久墩、台基础和墩身,少占引桥或引道位置,减小顶推工作量,避免顶推到最后时,梁的尾端出现长悬臂;其次除必须使顶推梁体尾端的转角为零,以保证梁体线形一致外,还应考虑拼装导梁的场地。
(2)制梁台座的结构形式。制梁台座的主要功能是预制梁体节段时,能保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致;而在顶推时,不需要顶起梁体就可开始顶推。这就要求制梁台座必须设置滑道、滑块、具有升降功能的活动底模板;具有侧模板、端模板立模与柝卸的灵活装置。预制台座基础应根据地质、水文条件,选择合理的基础方案,必要时平台基础宜采用临时桩基础,防止在浇注和顶推梁体时发生沉陷,影响预制梁段的接长或梁体的顶推。
预制台座的构造布置可分为两部分:一部分为箱梁预制台座,即在基础上设置钢筋混凝土立柱或者钢管立柱,立柱顶面用型钢联成整体,直接支撑预制模板,只承受垂直压力,顶推前降下模板,脱离梁体:另一部分为预制台座内滑道支撑墩或整体滑道梁,在基础上立钢管或钢筋混凝土墩身,纵向联成了整体,顶上设滑道,梁体脱模后,承受梁体重力和顶推时的水平力。预制台座一般采用刚性设计,台座结构形式宜采用梁柱式结构或整体框架结构,刚度、强度满足顶推施工的技术要求,表面平整、标高准确,不得发生沉降。

3.2 临时墩
由于支点负弯矩的增加与跨度的平方成正比,在箱梁截面和预应力钢束强度有限的情况下,当跨度增加到一定限度时,预应力钢束就没法布置了,所以PC梁采用顶推法施工有个“适用跨度”的问题。提高适用跨度的途径之一是设置临时墩。在连续梁的跨度大于顶推跨度时,宜设置中间临时墩,在不设临时墩时,为满足安装钢导梁和连续梁前期顶推抗倾覆的要求,在制梁台座前和连续梁第一跨内设临时墩,作为顶推施工的过渡段,保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致,避免大梁从制梁台座上顶推出去以后,与接灌的下一梁段出现大的转角。临时墩应能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形。在此原则前提下,尽可能降低造价,便于拆装。为提高临时墩的稳定性,防止临时墩在箱梁顶推过程中产生较大的水平位移,保证顶推安全,将临时支墩与相邻的主桥墩和制梁台座进行撑拉连接,用水平或斜拉钢绞线束临时加固,见图3所示。

图3 临时墩加固示意
3.3 导梁
导梁设置在主梁前端,可为等截面或变截面钢板梁,导梁结构必须通过设计计算,从受力状态分析,导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩和下翼缘的最大支点反力。国内外的施工经验表明:导梁长度一般为顶推跨径的0.6～0.7倍,较长的导梁可以减小主梁的负弯矩,但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加,合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近。导梁的刚度宜选主梁刚度的1??5～1??9,它对主梁内力的影响远较其长度对主梁内力的影响为小。导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下,选用较小的刚度及变刚度的导梁,将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩,使负弯矩的2个峰值比较接近。此外,在设计中要考虑动力系数,使结构有足够的安全储备。为减轻自重最好采用从根部至前端为变刚度的或分段变刚度的导梁。导梁和主梁端部的连接,一般是在主梁端的顶板、底板内预埋厚钢板或型钢伸出梁端,再与拼装成型后的导梁连接,埋入长度由计算决定,一般不宜小于导梁高度,主梁端部一般设有横隔板,并在主梁内腹板加宽成异形段,为了防止主梁端部接头混凝土在承受最大正负弯矩时产生过大拉应力而产生裂缝,必须在接头附近施加预应力,导梁与箱梁用预应力筋进行锚接。连接的预应力筋应注意在箱梁内错位锚固,宜采用无粘结筋,避免压浆管道占用空间影响混凝土的浇注质量。
导梁底缘与梁体底缘应在同一平面上,顶推时,导梁前端将要达到桥墩时,会产生很大的挠度,无法爬上滑道,导梁前端设一上悬的缺口,当导梁“鼻子”走到滑道上方时,用事先等在滑道上的千斤顶将导梁顶起,并带动千斤顶下方的滑块一起向前滑行,待导梁下缘升到滑块高度后,再落下千斤顶,使导梁就位正常运行。或将导梁前端底缘设计成呈向上圆弧形,以便导梁上墩时,能起过渡作用。

3.4 滑动装置
墩顶滑道一般采用单滑道板形式,滑道板为一块整钢板,置于滑道垫块钢架之上,该种形式的滑道,能很好的承受各向作用力,而且标高容易控制,拆除也非常方便。近几年,台座滑道采用了一种连续梁式的整体滑道,它是通过在滑道梁上铺设滑道板形成的。整体滑道构造为:活动底模板+滑块+滑道板+滑道梁+重轨支座。如在支座上设置滑道顶推,其永久支座需在厂家做特殊处理,即施工时上、下部临时固定,以承受顶推的水平摩阻力。再在永久支座纵向两边设垫块,上面盖一块厚40mm钢板做盖板,再设置滑道。箱梁顶推到位后,将梁顶起,拆开盖板及滑道,解除支座上临时约束,恢复支座设计功能,完成落梁工序。
滑道垫块是用来代替支座的临时垫块,因此必须保证滑道顶面标高与落梁后梁底面标高一致,垫块平面应为长方形,比滑道尺寸稍大,纵向坡度应与桥纵坡一致,滑道垫块一般采用钢板组焊成一个长方形盒,内布钢筋网,并用高强度混凝土填实,以保证垫块外形尺寸和强度。滑道垫块应固定在支座垫石上,以免因水平摩阻力拖动垫块钢架,可用螺杆固定或在垫石的顶面预埋钢板焊接固定,也可采用在滑道出口处垫石顶面设一挡块,滑道进口焊接一根挂铁固定,便于拆除。
滑道板一般用铸钢或钢板制作,面铺不锈钢板,主体钢板厚度应在40mm以上,不锈钢板表面粗糙度小于Ra5Λm,滑道板横向度应为滑块宽度的1.1倍以上。滑道纵向长度应根据滑道反力所需最少
的滑板数量确定,滑道板前后端各有一段斜面,以便于滑块的喂进和吐出。滑道进口30cm范围应设圆弧,与梁底交角2°～3°,不可用折线衔接,以避免滑块在滑移受压过程中发生线状接触,因集中应力而变形,压坏滑块,滑道出口也宜设圆弧段,可比进口段短平。滑道横向宽度由箱梁腹板和底承托的宽度确定,滑道板的纵向长度由最大垂直反力和滑道设计承压应力确定。滑道板的有效长度应能保证滑块在顶推过程中承受的最大压力不超过8MPa,以免造成滑块变形过大和损伤。
滑块实际上就是板式橡胶支座,面上贴一层聚四氟乙烯板,喂滑块时聚四氟乙烯板面朝下与滑道接触,另一面朝上与梁底接触。当梁体向前行进时,带动滑块一起前进,聚四氟乙烯板便在不锈钢板上滑行,当滑块滑到滑道的尽头时,便从前端掉下来,此时应将它拾起来拿到后端重新喂进去,这样滑块不断吐出、喂进,周而复始,梁体便可继续向前滑行。
滑板可根据实际需要在厂家预定制作,滑块表面涂铅粉或硅脂以减少顶推摩阻力,聚四氟乙烯板与不锈钢板的静摩擦系数可按0.07～0.08选用,动摩擦系数可按0.04～0.05选用,摩擦系数与滑道表面的光洁度有关,光洁度越高,摩擦系数越小,摩擦系数随压强降低而增大,摩擦系数随荷载压在聚四氟乙烯板上的滞留时间的增长而增加。当顶推荷载恒定时,如滑动速度太快,可能导致金属滑道摩擦生热起火,从而降低或破坏四氟板的力学性能,甚至使其微粒分离,烧结成块。故在选择千斤顶时,顶推速度应控制在15～20cm??min。目前顶推使用的滑板支座均按无侧限计算,滑板的面积按容许应力8MPa和可能发生的最大反力计算决定,根据梁腹板与底板的承托宽度确定滑板横向宽度及纵向所需滑板块数和滑道长度,滑板的厚度约为24mm,不宜太薄,需要一定厚度以调整滑道顶面标高及梁底施工误差;滑板也不宜太厚,以免容易损坏和增加施工成本。

3.5 顶推导向及纠偏
为了控制梁体在顶推过程中的中线始终处于设计范围内,横向导向装置是必须设置的,尤其在圆曲线上顶推,横向导向装置显得更加重要。纠偏器装在预制台座前临时墩的两旁,且固定一对,以控制每段梁尾端的横向位置,保证梁尾与预制模板正位接头,在梁的前进方向设置纠偏装置,纠偏装置可视梁的行进交替前移。顶推时,应做好横向偏差观测,主要观测主梁和永久墩的弹性横向位移。
(1)被动导向装置。当梁体横向移位时,可采取如图4所示的楔块挤压法纠偏。楔块靠近墩顶锚锭的部分是固定的,靠近梁体的半块同梁体之间设置橡胶板随梁体前移,楔块的斜面非常光滑,当梁体前移时,梁体就会被挤向图标方向。
(2)主动导向装置。
当梁体偏移较大或被动导向无效时,可采取主动纠偏方法如图5所示。纠偏装置由防偏支架、纠偏滚轴及水平丝杠顶组成,用型钢作为防偏支架,成对的安于箱梁两边垫块钢架上,并用螺栓连接,当需要调整主梁轴线时,用丝杠千斤顶调整纠偏滚轴与主图4 被动纠偏示意梁侧面的距离,梁体顶推时,手动施压,用水平丝杠顶住纠偏滚轴,滚轴贴在梁腹上,强迫梁体纠偏。

3.6 顶推动力装置
顶推动力装置由千斤顶、高压油泵、拉杆(束)、顶推锚具(自动工具锚、拉锚器)组成,顶推动力一般使用水平千斤顶或自动连续千斤顶及其配套的普通高压油泵或专用的液压站作为动力装置,拉杆体系最早使用精轧螺纹钢,1988年以后逐渐采用高强钢丝束、钢绞线束群锚体系,拉锚器的施力位置由拉箱梁腹板两侧逐渐过渡到拉箱梁底板的方式,并由穿过箱梁顶、底板布设笨重的传力型钢演变为仅在箱图5 主动纠偏示意。梁底板中心线预留孔插入牛腿式钢块拉锚器。拉锚器的间距应能保证墩上千斤顶有施力点和便于主墩上千斤顶统一更换拉索以提高顶推工作效率。

3.7 顶推动力计算和设备配置
当顶推箱梁的各个主墩和临时墩的施工阶段反力Fi和摩擦系数f已知后,即可计算出必须的顶推动力,从而确定顶推千斤顶的数量,并将各千斤顶按逐墩布顶的原则,布置在各主桥墩上。各顶推千斤顶通过液压站,在主控台的集中控制下,同时启动、同时停止,实现顶推的集中控制和同步运行。

总顶推动力H=K∑Rifi±GI,式中K是安全系数,K=1.5～2.0;Ri是墩台滑道的垂直反力;
fi是相应的静摩擦系数;G是箱梁总重量;I是顶推
坡度,上坡取“+”,下坡取“-”。3.8 箱梁起落和支反力调整
落梁工作是全梁顶推到位后将梁安置在设计支座上的工作。施工时应按营运阶段内力将全部未张拉的预应力束穿入孔道进行张拉和压浆,拆除部分临时预应力束,并进行压浆填孔,再用竖向千斤顶举梁侧面的距离,梁体顶推时,手动施压,用水平丝杠
顶住纠偏滚轴,滚轴贴在梁腹上,强迫梁体纠偏。

3.6 顶推动力装置
顶推动力装置由千斤顶、高压油泵、拉杆(束)、顶推锚具(自动工具锚、拉锚器)组成,顶推动力一般使用水平千斤顶或自动连续千斤顶及其配套的普通高压油泵或专用的液压站作为动力装置,拉杆体系最早使用精轧螺纹钢,1988年以后逐渐采用高强钢丝束、钢绞线束群锚体系,拉锚器的施力位置由拉箱梁腹板两侧逐渐过渡到拉箱梁底板的方式,并由穿过箱梁顶、底板布设笨重的传力型钢演变为仅在箱
梁,取出垫块和滑道,安装永久支座,最后松千斤顶,将全梁落在设计支座上。为使落梁后梁的受力状态符合自重弯矩和反力,落梁时应以控制支座反力为主,适当考虑梁底标高。
梁体起落高度的控制与测量的操作程序如下:(1)分级调压:根据设计支点反力的0.3、0.5、0.7、0.8、0.9、0.95、0.975、1.00、1.015、1.030、1.045……倍作为分级调压的油压控制值;
(2)油压限时:每升一级压力的操作时间不短于10min,且在每级压力上持压5min,以保证有足够的时间使梁体进行内力传递和分配,减小直至消除梁体变形“滞后”现象带来的影响;
(3)高差限位:通过百分表可以测得油压读数时刻梁体的实际起落高度,以决定持压时间及是否进行下一级的加压操作。
4 顶推施工中存在的问题4.1 防开裂问题
由于种种原因,顶推法施工的连续梁有过开裂教训,开裂主要表现为纵向裂缝。主要分布在箱梁底板与腹板相交的两边滑动的承托部位,在箱内腹板与底板转角处,在底板底面后期纵向预应力空管道处。在总结经验教训的基础上,采取了如下一些措施,例如加强导梁与梁体的联结,保证梁底的平整度;严格控制各滑道高程误差及滑道、滑板的尺寸;设置体外明筋临时束;适当增加箱梁的构造钢筋等(底板底层钢筋直径加大,减少钢筋间距,箱梁底承托部位采取立体三向布筋,梁端预应力束锚固截面纵向1m范围内增加弯钩钢筋,加强底板、腹板、顶板两层钢筋的连接,增强整体性,来承受预应力的轴向作用),以控制顶推中梁体裂缝的产生。4.2 关于箱梁“爬行”问题梁体“爬行”现象,即被顶推的箱梁每前进5～10mm即停顿0.5～1s,千斤顶油压摆动1～2MPa,如此反复,工作人员也能明显感觉到桥墩的摆动,并伴有不适和担忧感。梁体的“爬行”现象是一个比较复杂的问题,它同梁体与滑道间动、静摩擦系数的交替变化及桥墩刚度和拉杆(索)的弹性模量等因素有关。这些因素共同或部分发生作用都有可能引起梁体“爬行”。“爬行”的危害是不言而喻的。虽然迄今还未发现因“爬行”现象而引起墩台和梁体的破坏,但这种不安全因素的确是存在的。采用自动顶推锚具和连续顶推新工艺可在一定程度上减少“爬行”现象。

4.3 关于顶推误差限值问题
现行《铁路桥涵施工规范》对顶推施工中的滑道和梁底高程以及导梁纵、横向底面高程容许误差规定仅为1～2mm。如此严格的要求不仅直接导致制梁台座和导梁施工成本的大幅增长,而且施工单位即使多方努力也很难满足要求。
国外顶推梁滑道支点综合高差一般按20～25mm设计,国内公路顶推梁也按综合高差约20mm设计。故建议对《铁路桥涵施工规范》有关条款做些修改,在经济合理的前提下,适当放宽顶推梁施工的容许误差,以利顶推施工技术的推广。

4.4 关于滑板损坏的问题在顶推施工中,滑板损坏相当严重,因作为顶推中滑板与桥梁滑板支座受力情况大不一样,滑板支座长期受压,温度升降引起的纵向滑移速度相当缓慢,滑移量都是小位移的,滑动摩阻引起的温度升高很小,而作为顶推滑板,由于受墩顶尺寸限制,所以滑道尺寸也受到限制,承压应力大于施工规范的允许应力值。由于滑道顶标高控制误差,梁底板的预制误差,滑道板表面杂质的侵入,以及滑块在顶推过程中的滑移量大、速度快,摩擦又引起接触面升温,滑板使用周转次数多,造成滑板损坏严重。针对上述原因,采取了如下措施,例如严格控制滑道板的安装误差和滑道板表面的光洁度,滑道板进口采用圆弧坡度;保证底模的刚度,确保箱梁底板的平整度;控制顶推速度,采取滑板的润滑措施和滑道的降温措施;合理的周转使用滑板,改进滑板的构造(聚四氟乙烯面确定为3mm,四氟面通过薄层橡胶再与钢板粘结,钢板表面打毛或增设齿形,粘结剂采用高强材料,滑板内夹钢板确定为3层)等,使滑板受力均匀,以减少滑板的损坏。

5 结语
顶推施工,尤其是采用多点顶推的施工技术,充分利用墩台容许承受水平力的潜在能力,避免了设置大吨位的顶推锚固设施。随着我国顶推法的广泛应用,顶推施工及其配套技术、设备将会不断完善,自动连续顶推新工艺必将在全国推广应用。在预应力设计得到进一步改善后,采用顶推法施工在直接成本方面同样是节省的。我国将要修建的各类桥梁中,中等跨度的梁桥占有相当的比例,而我国大型架梁吊装设备又严重不足,所以顶推法是适合我国国情的一种较好的建桥方法,其发展前景是广阔的。

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