顶推施工法在大桥箱梁中的应用探讨

应用技术C h i n a s ci en ce e n d T e c h n ol og y R e v i e￣

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顶推施工法在大桥箱梁中的应用探讨杨恒(身份证号码： 5 2 2 1 2 7 1 9 8 6 0 9 0 8 3 5 1 9 )

[摘要]文章以该大桥为例，进行分析了顶推施工法在大跨长联组合箱梁施工中的应用及槽梁顶推施工特点。以供类似工程参考借鉴。 [关键词]桥梁箱梁顶推施工法应用中图分类号： TF 4 2 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 9—9 1 4 X( 2 0 1 4 ) 2 5— 0 2 6 3— 0 1

一

工程简介

体系，支墩基本不承受水平载荷顶推过程，钢槽梁整体做刚体平移运动，结构受力安全，保证施工顺利进行。

该大桥采用大悬臂宽箱轻型槽形钢梁与预应力混凝土桥面板的组合箱梁结构，支承跨径组合为2 3+ 7 8+ 9×8 5+ 5 5 m,箱宽达 N3 1 . 5 m,悬臂超过8 m,梁高4 . 5 m,是国内最宽的单箱组合梁结构。大桥设计在国内首次提出采用了大跨度组合拱桥和连续组合箱梁桥，组合拱桥钢结构与组合箱梁的钢粱均采用顶推法

( 2 )顶推装置自带竖向千斤顶，可以较好的适应梁体竖向线形的变化，支反力可以随时调节，保证各支点的受力均匀。2 3顶推施工中的关键技术

施工新技术组合箱梁，先顶推钢槽梁，荐施工桥面板，充分利用了组合结构各材料的性质。在周期性的潮涌，对桥梁施工安全构成了重大挑战，为减少水流及强涌潮对施工临时墩的影响，确保施工安全，并提出了跨不设置临时墩的思路，如此大跨径的顶推施工在国内尚属首次。 =.顶推工艺设计 2 1槽粱顶推施工特点大悬臂宽箱轻型槽形钢粱采用顶推施工方法，跨不设置临时墩，顶推过程结构刚度相对较小。顶推过程结构边界变化复杂，结构具有多点接触大跨长联的特点桥墩设计抗水平推力弱，这对顶推施工过程中上部结构与下部桥墩间的传力提出了一大挑战另外顶推过程还需考虑结构竖曲线变化的影响，施工过程结构刚度小长联多点接触桥墩抗水平推力弱和结构竖曲线变化以及恶劣的施工环境等因素共同形成了本桥的施工难点，同时也对施工过程中结构的变形，

结构的稳定和结构的安全控制提出了很高的要求。 2 . 2顶推方法选择2 . 2 . 1拖拉式多点连续顶推

大桥组合箱梁属长联大跨结构，顶推施工中具有以下关键技术： ( 1 )顶推吨位大距离长：钢槽粱顶推时重量最大达9 1 3 9 T,所需理论最大顶推力9 1 3 . 9 T,顶推距离长达 9 1 0 M。 ( 2 )多点连续顶推，对顶推同步控制系统精度要求高 .

( 3 )为减少水流及强涌潮对施工临时墩的影响，确保施工安全，顶推施工采用了8 5 M跨不设置临时墩的思路，支点反力达6 0 0 T,但首轮顶推还是需要设置临时支墩，否则会因为前导梁过重，后接主粱太轻，引起跷跷板效应，导致主梁被撬起首轮顶推 J临时墩的设置位置需要由计算确定。 三顶推与槽梁结构 3 . 1分析模型顶推过程支点反力大，钢槽梁底板构造相对薄弱，顶推过程结构局部受力控制要求高，结构与移位器的接触边界条件对结构局部受力影响大，另外顶推支点处于成桥支座的位置，因此顶推到位后需移动临时支点来安装成桥支座， 临时支点移动后的位置需满足结构受力要求，具体要通过计算分析来确定，为

了分析顶推过程及顶推到位后支座转移过程中槽梁的局部受办隋况，且考虑到问题的求解规模，采用混合单元：板壳单元和梁单元建立了槽梁模型，对移位器采用只受压单元进行模拟。全部结构共划分为 1 3 5 2 4 O个板壳单元， 2 5 3 2个梁单元， 2 6 4个只受压单元， 1 5 4 3 2 1个节点，为了评估顶推过程不同接触边界引起的局部应力变化情况，将移位器处于最不利受力位置时的支反力以等效反力荷载施加到结构上分别考虑了移位器与结构的三种不同接触方式：点接触方式、线

拖拉法顶推施工通过张拉设置在各临时墩上的连续千斤顶牵拉钢绞线，拖动梁段在 I}缶时支墩顶设置的滑道上滑移，直至结构安装就位针对本桥施工，该法具有如下优缺点： ( 1 )由于竖向成桥线形的变化，各支点受力不均，存在一定的水平力。( 2 )顶推过程中，每个墩支点摩擦力会随承受的竖向荷载变化而变化，因此

需根据摩擦力的大小来不断调整牵引力，以防止水平载荷过大

,所以必须严格保证泵站调压的独立性。 ( 3 )该工艺对钢梁结构自身强度要求较高而对本桥钢槽梁底板构造相对薄弱，若不采取加强措施，施工过程结构受力安全难以保证，

接触方式和面接触方式，相应施加的等效荷载为点荷载、线荷载和面荷载。顶推到位后的结构分析也按此方法处理。3 . 2顶推过程中槽梁局部受力分析 ( 1 )不同接触方式的比较分析对上述三种不同接触边界进行计算分析。其中点接触最大应力为 2 6 7 MP a, 线接触最大应力为7 5 MP a,面接触最大应力为3 2 2 MP a之所以面接触产生的应力最大，是因为有一部分面荷载是施加到底板上面的，底板是结构相对薄弱位置，最大应力也正是出现在底板上而线接触因力直接传至腹板，故而应力最小。 3 . 3体系转换过程支点局部受力分析

采用加强措施则施工成本显著增加，楔进式多点连续顶推施工工艺在法国米约桥施工中成功应用，有效解决了该桥高墩连续顶推施工中不均匀水平力的偏载问题。 2 . 2 . 2移楔进式多点连续顶推楔进式施工具有以下优缺点：该工艺能够较好的控制 I}缶时墩 (或结构墩 )的水平力，适用于竖向成桥线型有变化的梁体顶推。 ( 1 )该工艺从技术角度考虑，只要解决顶推设备与钢槽梁之间传力的问题和顶推循环中钢槽梁的搁置问题，可应用于本桥施工。但是该设备加工难度大，

顶推到位后，临时支撑需要移动位置以安装成桥支座，临时支撑移动位置处的有限元体系转换过程中临时支撑移动后支座附近槽梁受力变现出整体受力特性，相对于顶推过程其局部受力并不突出，主要是由于支点横隔板的加强作用临时支撑在该位置处结构最大应力为 1 2 9 . 7 MP a,受力安全，该位置安置移位后的临时支撑是可行的 ( 1 )大桥采取超长联顶推施工，最大顶推跨度达 8 5 m,而中间不设临时支撑，独创的步履式顶推施工方法及相关的工艺配套措施，通过实践检验，该施工工艺取得了巨大的成功。 ( 2 )体系转换过程，通过对临时支撑作用位置的计算分析，确定了I『缶 l对支撑合适的安放位置。分析表明：支座处由于横隔板的加强作用表现出整体受

力特性，相对于顶推过程其局部受力并不明显，实践表明，体系转换过程结构是安全的。

特别是楔形块加工精度要求极高，造成造价昂贵受楔进式顶推施工工艺启发， 大桥组合箱梁施工创造性的研制出一套新的顶推施工工艺，并首次将该工艺命名为：步履式多点连续顶推。

该套设备包括顶升油缸下支撑架滑移系统上支撑架水平顶推油缸横向调整油缸，步履式多点顶推工艺利用顶推的两个步骤交替进行，先将钢槽梁托起； 再向前托送，然后顶升油缸回油，将钢槽梁置于桥墩临时结构上；最后顶推油缸回油，继续实现下一个循环通过顶推步骤的循环，最终将钢槽梁顶推到预定的位置，大桥组合箱梁顶推施工中研制的步履式顶推施工方法具有明显的优势： ( 1 )由于顶推力和摩擦力全部是顶推设备内力，顶推过程中结构属自平衡鲫 5 ,

四结语

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组合结构以其优异的力学性能和对施工具有的良好适应性。将在未来桥梁建设中占有越来越重要的地位，组合箱梁常常采用顶推法施工。大桥大跨长联

钢槽梁的顶推施工工艺，并对顶推过程中结构关键受力点：钢槽梁与移位器的接触边界进行了计算分析，确定了合适的接触宽度。实践表明大桥的顶推施工是非常成功的。

图 1标准断面示意图

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