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顶推滑移法在钢结构桥梁安装工程中的应用

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：郝帅

[导读] 摘要：钢结构桥梁经常采用大型吊车进行安装，但在现场条件较为复杂的情况下，大型吊车无法进场，这样就会对吊装的工期带来一定影响，或增加施工成本。

        中铁九局集团有限公司大连分公司 116600
        摘要：钢结构桥梁经常采用大型吊车进行安装，但在现场条件较为复杂的情况下，大型吊车无法进场，这样就会对吊装的工期带来一定影响，或增加施工成本。对此，可以在综合考虑了现场实际情况的基础上，采取一种全新的顶推滑移施工方法，以此在保证施工顺利完成的基础上，缩短工期，并减少成本，解决在复杂现场条件下进行大型钢结构吊装施工的难题。在此基础上，可借助千斤顶的力量完成整个桥面的施工，同时保障桥梁的完成质量与效果满足实际需求。除此之外，顶推滑移法进行钢结构的桥梁施工，具备了成本消耗低、适用性强、标准化和规范性的特点，相较于其他桥梁施工方法也有了非常大的改善，消耗的工期也比较短，使得桥梁整体完成后的经济效益显著。
        关键词：顶推滑移法；钢结构桥梁；安装应用
        1工程概况
        本顶推工程为跨沈山线钢箱梁段，在9、10号墩附近，长72m。钢箱梁段与沈山线成51°夹角，沈山线轨面标高17.01m，箱梁就位后距离轨面高度9.11m。顶推部分钢箱梁和导梁总重量为878t。本工程为跨沈山线K295+141.8及电厂专用线连续钢箱梁，跨径布置为40m+55m+40m，桥宽20米，主梁为单箱四室钢箱梁，桥面板为正交异性板结构，梁高2.6m（桥梁中心处），桥梁中心线与桥墩中心线的夹角为90°。本工程钢箱梁全宽为20m，单箱四室。梁高（中心处）2.6m，底板水平，顶板设置双向1.5%横坡，横坡通过调整腹板高度形成。顶板厚度20～24mm，底板厚度20～24mm，腹板厚度16mm。顶板、底板、腹板设置纵向加劲肋。横隔板标准间距6m，每隔2m设置一道掏空率较大的横向联系板件，其间设置腹板竖向加劲肋。在横桥向支座内侧设置钢箱限位挡块。本联高架桥平面设计线为直线；主梁竖曲线在R=1500m的圆曲线上，其中小桩号侧纵坡为i=3.5%，大桩号侧纵坡为i=-3.5%。边中跨均设置了预拱度，拱度线形为二次抛物线。
        2方案确定
        以现场的实际情况为依据，通过反复研究与论证，制定如下三种吊装方案。
        方案一：由 1 250 t 履带吊进行直接吊装，这一方案的主要优势在于每个钢梁都能一次性完成吊装，其工期相对较短，质量易于保证，然而，履带吊的费用很高，经济上不够合理。
        方案二：在河道内进行钢管桩的设置，然后架设一个跨度为 50 m 的架桥机来架设钢桥。采用这一方案虽然也能实现对钢桥直接吊装，且费用少于方案一，但因为架设之前必须在河道中进行钢管桩的施打，会延长一定工期，且对架桥机的实际利用率并不很高，完成施工后还要解决其拆除问题。
        方案三：先利用起重机对构件实施吊装，再对钢箱梁进行滑移就位，这一方案可依次将钢梁设置就位。相较于以上两个方案，其成本大幅减少，并且工期可能达到要求，质量易保证，取得良好效果。然而，该方法之前并未用过，基本无经验可言，在技术上存在很多亟需解决的实际问题。
        对以上三种方案进行综合分析，在同时考虑工期、成本和质量的情况下，将方案确定为先吊装、再顶推滑移、最后下落。
        以吊车的技术性能为依据，结合现场实际情况，本工程选用性能良好的履带吊，将其放在西南岸时，只能把处在最南侧的梁吊装好。基于此，吊装应按照从北到南的顺序进行，先将北侧的吊到南侧指定位置，再依次向北侧不断滑移，最后对最南侧的钢梁进行吊装。当采用该施工方法时，需要解决几个技术问题：其一，选择适宜的滑移轨道；其二，确定滑移方式；其三，确定完成滑移后怎样落位。
        3顶推施工工艺和方法
        在进行钢梁顶推施工时，需分别在滑道两侧均安置完全一致的千斤顶，保证平衡的同时，也使其能够完成水平顶推操作。为了能够使千斤顶操作方便，需利用钢绞丝固定千斤顶尾端的拉锚器，使其能够在滑道上顺利滑行。与此同时，利用小桩号侧方轴线将其向对面大桩号进行连续顶推，使得整个桥梁在顶推过程中与墩顶完成连接。

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        3.1钢梁顶推设备的准备
        在进行钢梁顶推设备准备时，首先需要保证千斤顶设备的数量及其压力数符合工程需求。即两套最大压力70MPa、速度保持在3～5m/h，有2个液压站与2个控制台组成的动力控制系统的自动连续顶推千斤顶，为整个工程的开展奠定坚实的基础。此外，这一千斤顶设备还要满足控制台协调控制和实现同步控制两种需求，在梁体偏移较大时加大偏移侧千斤顶的顶推力，逐渐调整，保证梁体的纵向轴线位置，同时，每个桥墩临时支座上均有纠偏装置，可以及时纠正顶推过程中引起的偏差，顶推千斤顶通过连接在滑道上的钢板固定。千斤顶顶推力验算：梁体重量G1=780T，导梁重量G2=12T，钢模板重量G3=86T。外部荷载：G=G1+G2+G3=878T。静摩擦力：F=878T×0.07=61.5T（滑块与不锈钢模板的启动摩阻系数常用0.06～0.07，本工程采用0.07验算）。动摩擦力：F=878T×0.05=43.9T（动摩擦系数可按0.04～0.05选，本工程采用0.05验算）。0.18%纵向坡度的水平分力为4.9T，摩擦阻力合计为110.3T。顶推施工安全系数为1.5～2.0，本工程采用2.0验算，110.3T×2=220.6T＜200T×2，2台200t的千斤顶完全满足要求。
        3.2顶推位置的确定
        首先，在明确顶推的具体点后，为了能够保证这一环节实施的安全性，要将顶推控制、横向控制、拆除滑块三种操作分开操作。可在滑道上固定好顶推千斤顶，借助反作用力使梁体与滑道产生摩阴力，减少桥墩顶推过程中所要承受的水平压力，进而减轻作用力对桥体的影响。
        3.3顶推施工
        在开展钢梁结构主体顶推操作时，必须要提前做好计划安排，并根据流程逐步完成每一环节的任务。可通过设立总指挥与5个等级相当的班组，对其分别进行任务划分后，共同完成这一工作。一旦发现无法协调的工作时，班组负责人需要及时向总指挥请求协助，保证整个桥梁施工的质量。同时，各班组必须要按照总指挥的命令进行顶推操作，直至到达预定位置后，方可完成整个顶推工作.钢梁顶推施工：施工前对全桥进行贯通测量，内容包括跨径及轴线的检核。平整场地准备进行拼装，检查出厂合格证、钢梁组件数量、几何尺寸等，验收合格后，在拼装平台上安装拼装垫块，进行钢梁拼装。第一段钢梁拼装完成，检查验收合格后，进行钢梁顶推。钢梁一次顶推到位后，使钢梁后端处于自由悬空状态，测量钢梁顶面标髙，计算出下一段钢梁各节间的无应力拼装标高，现场严格按照给定的标高进行控制。一个节段拼装完成后，重新对钢梁的标高和偏位进行测量，对标高和轴线指令给定的标高不一致的杆件进行调整，标高及轴线误差应符合设计及规范要求。
        4顶推滑移施工法的质量控制措施
        顶推过程中既要考虑钢梁的杆件和结构受力，又要考虑竖向、水平、连续千斤顶的受力等问题，钢梁轴线偏移对钢梁的竖向起顶、水平连续顶推受力及顶推到位后的支座安装影响较大。在顶推过程中，要时刻保证钢梁偏位调整，以减少其可能会对整个桥梁施工的影响。一旦发现钢梁出现偏移，应及时做好优化操作。竖向千斤顶下方的滑道在进行顶推时会影响到钢梁轴线的位置，可能会造成轴线出现明显的偏移。竖向千斤顶严禁对钢箱梁进行顶推操作。如果没有及时采取有效的方式，可能会导致整个钢梁主体结构存在安全隐患，严重时会造成整个钢梁桥体的主体结构损坏，并且因千斤顶夹片的损坏，给施工带来诸多的问题，应用时对人民的生命财产安全都存在非常严重的威胁。若钢梁顶推期间的横梁偏移距离过大，会使整个支座无法按照要求进行安装，影响其应用效果。严格控制顶推过程中的横梁偏位，随时调整，纠正偏差。顶推过程中设专人指挥，树立警示标志，顶推施工区域内无关人员不得入内。采取必要措施，防止施工中油、污水、废料和垃圾等对周围环境和空气的污染。
        5结语
        综上所述，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在跨度比较小的钢结构桥施工技术中主要具有以下施工措施：施工的流程、吊装设备的选择、钢结构的拼装、顶推和落梁的施工，做好这些方面的工作，能够为钢结构桥梁施工提供质量保障。
        参考文献：
        [1]江正荣.建筑施工计算手册[M]．北京：中国建筑工业出版社。2001．
        [2]赵英泰．现代空间钢结构高空滑移法施工技术[J]．建筑结构进展，2006，（11）：23—28．