牛凤龙大桥曲线钢箱梁顶推施工技术

曾宪攀杨志明范桂玲

摘要：以楚南一级公路牛凤龙大桥曲线钢箱梁顶推施工为例，详细介绍曲线线型钢箱梁在跨越繁忙路段、桥梁或深谷等复杂地形、地理条件，无法原位支架法施工的情况下，采用顶推法施工，为类似工程提供借鉴。

关键词：曲线线型；钢箱梁；顶推法；施工

TechnologyforconstructionofpushmethodforNiuFengLongCurvedSteelboxbeams

ZENGXianpan，YANGZhiming，FANGuiling

Abstract：Toprovidereferenceforsimilarprojects，thetexttakingtheincrementallaunchingconstructionusedintheNiufengLongCurveSteelBoxGirderBridgeoftheChu'nanFirstClassHighwayasanexample，detailstheadoptionoftheincrementallaunchingconstructionofthecurvesteelboxgirdersovercomplexterrainandgeographicalconditionswheretheConstructionofinsitustentingisinabilitysuchasbusyroadsections，bridgesordeepvalleys.

Keywords：Acurvyline；Steelboxbeams；thrustingmethod；construction

1工程概况

楚南一级公路牛凤龙大桥孔跨布置为左幅3×30＋3×30＋3×30＋﹙50＋60＋40﹚m，右幅4×30＋4×30＋﹙50＋60＋50﹚m先简支后连续预应力小箱梁和连续钢箱梁桥，错墩台设置。其中左幅第4联、右幅第3联采用钢箱梁，上跨楚大高速公路，梁底净空为5.5m，与楚大高速公路斜交126°。

钢箱梁桥段平面位于圆曲线（起始桩号：K44+045.721，终止桩号：K44+165.386，半径425m，右偏）和缓和曲线（起始桩号：K44+165.386，终止桩号：K44+238.925，参数A：312.65，右偏）上。钢箱梁桥段纵断面纵坡为1.81%。钢箱梁为等截面梁，左幅钢箱梁K44+090.428～K44+165.905段横截面坡度为6%，K44+165.905～K44+237.668段横截面坡度由6%过渡至2.96%。右幅钢箱梁K44+076.388～K44+163.982段横截面坡度为6%，K44+163.982～K44+239.1128段横截面坡度由6%过渡至2.90%。

钢箱梁中心梁高2.4m，采用单箱5室结构；截面示意图如下：

图1：钢箱梁截面示意图

2方案选取及概述

由于牛凤龙大桥钢箱梁段上跨楚大高速公路，公路车流量大，不允许封路施工，施工方法只能从顶推施工或高速改道后支架法施工方面考虑，通过经济性、安全性、工期及技术等方面论证，采用顶推法施工为最优方面，现场采用后端双点同步顶推方式。顶推模式为上滑道模式，通过设置临时固定滑座，钢箱梁中腹板与底板安装筋板补强，钢箱梁在固定滑座上进行滑移直至顶推就位。

钢箱梁在工厂制造成板单元，通过汽车运输至大里程侧路基存放场地存放，利用75t履带起重机将板单元吊装至顶推及拼装平台上进行现场总拼，总拼成型验收合格后再顶推就位，顶推方向由大里程侧向小里程侧进行。

顶推施工所需的主要临时设施和设备有：钢箱梁拼装平台，滑道梁，临时支墩，导梁，顶推动力装置，导向、纠偏装置。其总体布置位置如图下所示：

图2：总体布置示意图

3临时设施及临时结构

3.1钢箱梁拼装平台与滑道梁

钢箱梁在开始顶推前的组拼、节段焊接和线形调整等都需在拼装平台上进行拼装，拼装平台长度选择63m，滑道梁置于拼装平台中间，滑道梁上每隔约1m设有一个销轴孔，用于为顶推装置提供顶推反力，滑道梁上方设有多个垫梁，用于支承钢箱梁。

图3：拼装平台与滑道梁示意图

3.2临时支墩

临时支墩用于为钢箱梁顶推过程中提供支点及滑动面，一个临时支墩分为墩旁支架和墩顶支架，在墩顶支架与桥墩接触位置设有双层MGE滑板，滑板之间涂抹润滑油，墩旁支架只承受顶推过程中的水平力，墩顶支架下方的桥墩只承受竖向力。同时，墩顶支架与钢梁接触的上表面也设有单层MGE板，以减小钢箱梁与墩顶支架间的摩擦系数。

墩旁支架主肢采用φ630mm×8mm的螺旋钢管，肢间联接系采用φ245mm×7mm钢管，截面形式为纵桥向间距6000mm，横桥向间距4500mm，与墩顶支架连为整体。

墩顶支架内侧主肢采用φ820mm×10mm的螺旋钢管，外侧主肢采用φ630mm×8mm的螺旋钢管，肢间联接系均采用φ245mm×7mm钢管，截面形式内侧间距4500mm，外侧间距2250mm。在顶部沿横桥向通长设置3拼63a型工字钢作为横向分配梁，用于钢箱梁的支撑及滑移支座。

图4：临时支墩示意图

3.3导梁

导梁长度通长约为顶推最大跨度的0.7倍，取42m导梁长度，抗倾覆系数按大于1.3，导梁挠度小于L/400。

导梁采用工型梁桁架形式，梁高2.4m，节间间距10m，纵向布置两片桁，两片桁平行，桁间间距为5.6m，与钢箱梁顶推滑道一致。导梁后端上下面板、腹板分别于钢箱梁的面板、底板及中腹板焊接连接，导梁的首部设有牛腿以方便导梁上墩。

图5：导梁侧视图

3.4顶推动力装置

顶推动力装置主要由顶推油缸、油缸反力座、传力垫梁组成，顶推时，通过油缸的不停伸缩与插销，使钢箱梁沿着滑道梁不停前移。油缸选用2台150t液压油缸，安全系数1.7。

图6：顶推机构示意图

3.5支点滑动装置

支点滑动装置由支点、不锈钢板、MGE滑板组成。

在支点上表面焊有不锈钢板，并在其上涂抹润滑油，喂滑板时MGE板的光滑面朝下，与支点上表面接触，粗糙面朝上，钢箱梁底部接触。当钢箱梁向前顶推时，带动MGE滑板一起前进，此时应将滑出的MGE板重新喂入，循环地滑出、喂入，即可实现钢箱梁持续向前滑行。

图7：滑动原理示意图

3.6导向、纠偏装置

导向装置及纠偏装置均设在墩顶支架的两侧，导向装置设置成滚动结构以防止顶推过程中的卡死现象，安装时与钢箱梁底板边缘保留50mm间隙；纠偏装置由反力座和横向纠偏油缸组成，油缸顶推力为100t，安全系数为2.1，如下图所示：

图8：导向装置示意图图9：纠偏装置示意图

4钢箱梁架设

4.1施工工艺流程

4.2主要施工步骤

4.2.1顶推前准备工作

1.安装拼装平台、滑道梁、顶推装置、临时支架、导向及纠偏装置、升降油缸等临时设施和设备。

2.在拼装平台上拼装导梁，利用顶推装置将导梁向前顶推。

4.2.2正式顶推

1.在拼装平台上拼装第一段钢箱梁，并将导梁与该段钢箱梁刚接。

2.钢箱梁与导梁一起向前顶推。

3.反复顶推，直至第一段钢箱梁跨上第一个桥墩以后，停止顶推，在第一个桥墩上进行横向纠偏，调整到计算位置以后，设置导向机构。

4.继续向前顶推，直至第一段钢箱梁跨上第二个桥墩以后，在第二个桥墩上进行横向纠偏，调整到计算位置以后，设置导向机构。

5.继续向前顶推，直至第一段钢箱梁跨上第三个桥墩以后，拆除第二个桥墩上的导向机构，然后在第三个桥墩上进行横向纠偏，调整到计算位置以后，设置导向机构。顶推导向机构设置的原则是，仅在钢箱梁的首部和尾部设置导向机构，顶推过程中中间部分的钢箱梁根据自身线形进行一定程度地左右偏移，但不会偏移出临时墩之外。

6.继续向前顶推，直至钢梁纵向到达设计位置，然后拆除导梁。

4.3顶推过程中关键工艺控制

4.3.1纠偏、导向措施

顶推导向机构设置的原则是，仅在钢箱梁的首部和尾部设置导向机构，顶推过程中中间部分的钢箱梁根据自身线形进行一定程度地左右偏移，但不会偏移出临时墩之外。每次设置导向机构之前，都需要利用纠偏装置将该桥墩上的钢箱梁纠正至计算位置。

在顶推过程中，若出现顶不动或者钢梁应力超限的情况，有时也需对钢箱梁横向位置进行点动调整。

4.3.2线形控制

（1）平面线形控制

平面线形控制通过横向纠偏、导向来完成。

（2）纵坡与横坡线形控制

梁单元在滑梁尾端进行总拼装。拼装时，梁体按设计设置预拱度，滑梁为水平，采用钢板垫片在滑梁上调整。

在顶推过程中，每顶推4到10m（具体数值根据建模计算确定）则利用墩顶升降油缸将钢箱梁整体顶起一次，然后通过该油缸调整各支点的支反力及标高，调整完成后对支点进行抄垫，然后油缸缩回，使钢箱梁落于墩顶支点上。

在顶推时，应对支点标高、支点反力、钢箱梁应力进行检测，并与建模计算的结果进行对比，反复完善模型。

1.3.2同步性控制

采用电液比例闭环控制的方法保证顶推过程中两顶推油缸的同步精度在2mm以内，同时在钢箱梁左右两侧各设置一条测长绳，每条测长绳带动一套绝对值编码器，对钢箱梁两侧位移进行实时监控。

6结语

本方案设计巧妙，临时墩自重轻、制作简便，通过在桥墩顶部设计墩顶支架承受钢箱梁自重反力并传递至桥墩，在墩旁设计墩旁支架克服顶推过程产生的水平推力，两支架既为整体又受力独立明确，，故此临时支墩轻便实用，经济效益明显。高速路面不设临时结构，不影响交通通行，施工速度快，特别适用于跨越繁忙交通道路、航运河流的桥梁。本施工技术可适用于变曲率、变纵坡、变横坡的复杂线形钢箱梁的顶推施工。

参考文献：

[1]《钢结构设计规范》GB/T50017-2003

[2]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011

[3]魏明钟.钢结构[M].武汉：武汉理工大学出版社，2002.

作者简介：曾宪攀（1981--），男，工程师，2004年毕业于武汉理工大学，工学学士。