摘 要：蒙华铁路跨引江济汉特大桥主跨钢桁梁跨度96m，采用非本位拼装，通过设置临时支架及滑道体系的方式，将钢桁梁滑移至设计位置。本设计方案顶推法施工的特点是：无配重、长导梁、多点顶推。支架体系采用斜撑式临时支架结构，底部以承台为基础，顶部在桥纵向斜向外扩满足滑道梁长度要求，斜撑顶部通过对拉杆和钢绞线预应力维持支架体系的稳定。为增加支撑体系钢管的刚度，钢管内灌注混凝土，形成钢管混凝土结构。通过对斜撑式支架和滑道梁各工况受力分析，判定结构的刚度、强度和稳定性。斜撑式支架结构基础设置于桥梁承台上，充分利用了桥梁主体结构，减少临建工程和缩短工期，降低了临时工程造价。支架体系紧凑，占用的施工空间小，不影响既有航道通航，适用性强。
关键词： 顶推法 斜撑式支架 滑道梁 钢管混凝土
1[作者简介：侯兴国（1974—），男，山东临沂人，工程师，主要从事桥梁、隧道施工技术管理工作；
] 工程概况
蒙华铁路跨引江济汉特大桥桥址位于徐店村西侧跨越南水北调工程引江济汉渠道，全长575.36 m。引江济汉工程是南水北调中线一期工程中汉江中下游四项补偿工程之一，其主要任务是，南水北调中线工程实施后，通过引长江水满足和改善汉江兴隆以下河段的灌溉、供水航运以及河道内的生态用水条件，并为东荆河段区的灌溉提供水源。
跨引江济汉特大桥2#墩、3#墩位于渠道两岸一级护坡上，水渠设计流量水位为31.59m，渠底高程为26.00m。2#、3#墩间设计为96m下承式钢桁梁，钢桁梁计算跨度96m，梁长97.1m。主桁类型为无竖杆整体节点平行弦三角桁架有砟桥面简支钢桁梁。桥面宽度：主桁桁宽12.0m，桁高14.5m，横桥向支座中心距为12.0m。参考国内顶推成功案例[1][2]，采用无配重、长导梁、多点顶推法[3]施工，主梁总重1588t，导梁总重295t，外加顶推设备及人员机具约1.5t，顶推总重量约1884.5t。受渠道通航等条件限制，该钢桁梁顶推时在2#、3#墩处设置斜撑式支架结构，作为钢桁梁顶推时的滑道。
2 斜撑式支架的设计
该斜撑式支架结构斜撑底部以承台为基础，顶部外扩以满足滑道梁长度要求，斜撑顶部通过施加预应力，维持支架体系的稳定。该种支架结构可充分利用桥梁基础、墩身作为支架的一部分，共同承担受力，使支架结构更为紧凑，在对空间要求较严格的工况下，能起到良好效果。支架结构分为预埋件部分、斜撑支架部分、横向连接系、纵向对拉体系、滑道梁。
（1）本支架结构预埋件主要为斜撑底部的承台预埋件、斜撑顶部对拉横杆的墩帽预埋件、钢绞线束预留孔道。承台预埋件由角钢与钢板焊接成型，钢板中间留置φ150mm圆孔，在浇筑混凝土时作为振捣孔，确保钢板下混凝土密实。墩帽预埋件需在顶帽钢筋绑扎前固定于顶帽模板内侧，预埋件由厚度20mm钢板与HRB400φ25mm钢筋加工的L型筋焊接成型，钢板中间预留φ20cm圆孔与波纹管连接。钢筋绑扎时将波纹管与墩帽预埋件中心线对齐安装，作为钢绞线束预留孔道，波纹管直径为20cm。
（2）斜撑由厚度16mm钢板卷制而成，直径为150cm，斜撑的角度可根据墩身高度、滑道梁长度来确定，斜撑顶部穿钢绞线束位置需设置锚座，斜撑底部及顶部使用加劲肋补强，斜撑底部与承台预埋件焊接，顶部与纵向水平杆焊接。斜撑内需灌注C40混凝土。
（3）横向连接系由I40工字钢（或φ325mm无缝钢管）拼接而成，对斜撑支架进行横向连接，增加支架结构的整体稳定性
（4）滑道梁长度需根据钢桁梁节间跨度确定，本桥滑道梁长度设计为16.7m，采用箱型结构。滑道梁高度150cm，腹板宽度82cm，箱室内每50cm设置一道横隔板，滑道梁与支架连接处每25cm设置一道横隔板。
支架设计如图1、2所示。
图1 斜撑式支架侧视图
图2 斜撑式支架正视图
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3 斜撑式支架受力计算
3.1 支架设计概况
斜撑式支架通过承台预埋件与承台固结，斜撑采用钢管混凝土结构，同侧斜撑通过横向连接系连接，异侧斜撑通过预应力、水平杆与墩身固结，斜撑顶部安装两片滑道梁，滑道梁中部与支座垫石垫密实。由滑道梁、预应力筋、斜撑、横向连接系、桥梁主体结构组成支架体系，确保钢桁梁顶推过程中支架整体稳定。
3.2 计算荷载及模型
临时墩采用计算软件建模计算[4] [5]，根据顶推施工图纸对临时墩进行整体建模，按照起顶工况和抄垫工况对临时墩进行检算，需计算最大支反力工况下，斜撑最大弯矩及水平杆是否处于受压状态，使支架整体稳定。
3.2.1 计算荷载
（1）临时墩结构自重、施工荷载（取值1915t），程序自动考虑；
（2）钢主梁自重，根据主体设计图纸取值；
（3）施工机具、设备按照现场提供实际情况取值；
（4）风荷载：按照《铁路桥涵设计规范》[6]取值。
3.2.2 计算模型
钢管柱采用Q235材质，钢管柱截面为φ1500mm×16mm，钢管柱内灌注C40混凝土。临时墩钢管柱布置共4根，按纵桥向桩间距为7.5m，横桥向桩间距12m布置。计算模型如图3所示。
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图3 斜撑式支架计算模型图
3.3 荷载取值
3.3.1 钢桁梁顶推过程中支反力
根据对顶推过程中各典型工况下对支架单个支点支反力得计算，该斜撑式支架单支点支反力最大为682t。
3.3.2 钢桁梁顶推对支架的竖向水平荷载
在顶推过程中，临时墩墩顶牵引力与摩擦力不等时会产生的顺桥向水平力，考虑到顶推设备的不同步性等方面因素，各临时墩的纵桥向不平衡按以下方法取值：按箱梁自重乘以支撑摩阻系数（f=0.1）取值。
3.3.3 风荷载
工作状态最大风速为20.2m/s,对应风压为250Pa，按照《铁路桥涵设计规范》进行计算。
单根1.5m钢管桩所受风载为：
钢桁梁受横桥向风压传至支架荷载为372kN。
3.4 计算分析
3.4.1 斜撑式支架滑道梁计算
（1）滑道梁弯矩内力值
在最不利工况下，斜撑式支架单支点最大支反力为682t，此工况下滑道梁内力值如表1所示。
表1 斜撑式支架滑道梁最大内力计算值
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（2）滑道梁结构计算
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5mm<L/400=17.75mm，满足规范要求。
3.4.2 斜撑式支架钢管柱计算
斜撑支架受力[7]分为两个工况。
工况一：斜撑支架钢绞线张拉，张拉力为280t，抵消最大支反力工况下水平方向分力。
工况二：钢桁梁顶推至斜撑支架上支撑点反力最大时。
两个工况下斜撑式支架结构内力图如图4、图5所示，计算数值见表2。
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直径1500mm斜钢管柱最大轴力为834t，最大弯矩为113t.m，按压弯构件计算杆件稳定。
钢管混凝土受压构件承载能力[8]按下式计算：
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则：
满足设计要求。
4 施工方法
支架施工[9]顺序为：预埋件埋设→斜撑安装→钢绞线初张→安装横向连接系→灌注斜撑混凝土→钢绞线终张→安装柱头垫块→安装滑道梁。
4.1 预埋件埋设
在承台、墩身施工时，进行预埋件安装，本支架结构预埋件主要为斜撑底部的承台预埋件、斜撑顶部对拉横杆的墩帽预埋件、钢绞线束预留孔道。承台预埋件在钢筋绑扎完成后进行安装，在浇筑混凝土时通过预埋件预留孔加强振捣，确保钢板下混凝土密实。墩帽预埋件需在顶帽钢筋绑扎前固定于顶帽模板内侧，钢筋绑扎时将波纹管与墩帽预埋件中心线对齐安装，作为钢绞线束预留孔道，波纹管直径不小于20cm。
4.2 斜撑安装
首先进行墩顶预埋件焊接，斜撑由钢板卷制而成，斜撑的角度可根据墩身高度、滑道梁长度来确定，斜撑顶部穿钢绞线束位置需设计锚座，斜撑底部及顶部使用加劲肋补强，斜撑底部与承台预埋件焊接，顶部与纵向水平杆焊接。
4.3 钢绞线初张
本支架方案中，为抵消钢桁梁竖向荷载对斜撑顶部造成远离墩帽的水平分力，保证水平连接杆处于受压状态，因此需采用钢绞线施加预应力。将钢绞线编束后由穿过预留孔道，钢绞线两端安装工作锚板，钢绞线可采用单端张拉，预应力需分两次施加，初张预应力主要抵消支架（含斜撑内混凝土）自重对水平杆造成的拉力。
4.4 横向连接系安装及混凝土灌注
初张完成后进行连接系焊接，连接系焊接完成后进行斜撑及水平杆内混凝土灌注，混凝土需分层浇筑，振捣密实。
4.5 钢绞线终张
待混凝土强度达到设计强度的100%后，进行钢绞线终张拉，钢绞线终张拉力需根据支架结构最不利工况下，水平杆受到的最大拉力确定。
4.6 安装滑道梁
将斜撑顶面混凝土修整平整后，安装柱头垫块，四块柱头垫块安装时需统一超平，避免出现“三条腿”现象，柱头垫块与斜撑采用全熔透焊接。进行滑道梁安装，两条滑道梁中轴线应与钢桁梁主桁架中轴线重合，滑道梁顶面任意两点高差不应超过5mm。滑道梁[10]两端底部与柱头垫块焊接，中间支座大小里程侧焊接限位支架，两片滑道梁之间焊接横向连接系，保证滑道梁纵、横向稳定。
斜撑式支架结构搭设完成后如图6所示。
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图6 斜撑式支架结构
7 结束语
（1）该斜撑支架结构基础设置于桥梁承台上，不侵占引江济汉航道净空界限，确保通航安全；不需在渠道内进行钻孔桩基础施工，不污染引江济汉渠道。
（2）与以往立柱支撑结构[11] [12]相比，该斜撑支架结构基础不会对引江济汉岸堤护坡造成破坏，降低航道维护、岸堤修复成本，综合效益较为显著。
（3）该支架结构紧凑，易于在对空间要求较高的环境中使用，且能充分利用桥梁主体结构，降低临时工程造价。
参考文献
[1] 赵人达，张双洋.桥梁顶推法施工研究现状及发展趋势[J].中国公路学报，2016，29（2）：32-43.
[2] 张飞.顶推法施工技术在桥梁工程中的技术及运用研究［J］.建材与装饰，2017（17）：264-264.
[3] 涂满明, 姚发海. 超大跨连续钢桁梁多点顶推架设施工技术[J]. 交通科技, 2009(1):19-21.