周彦明
浙江江南工程管理股份有限公司 810000
摘 要：某桥梁上部结构采取上承钢桁混凝土组合梁，墩身为薄壁空心方式，盖梁尺寸并不大，利用连续千斤顶顶推施工存在较大难度，而顶推施工产生竖向力会对附加弯矩产生很大的影响。本文对顶推施工作业的难点问题进行分析，并施工方案和施工思路进行研究，最后对如何进行顶推系统结构设计施工进行探讨。
关键词：大跨度钢梁； 顶推施工； 钢桁梁结构
1引言
钢桁梁为大跨度桥梁经常采用的上部结构方式，大多采用膺架法、滑块顶推法等进行施工作业，由于钢桁梁下弦杆节间部位不易承受竖向荷载，可以自主设计制作辅助结构，在保证桁架结构节点承受外力的条件下，进行钢桁梁步履式顶推施工。本文结合某钢桁混凝土梁，对步履千斤顶应用在钢桁梁顶推施工进行分析与研究。
2工程概况
某桥梁全长为672m，柔性墩高度为82m,采用钢桁混凝土组合梁，为上承式、两片桁架、三角无杆结构方式，桁高为7.2m，节间长度为8m,间距为6.7m。桁间通过平联来强化横向间的联系，纵向距离为8m，总重为2.4t,面板采用钢筋混凝土预制，采用集束焊钉与主梁进行连接。下部结构是薄壁空心墩，盖梁纵向长度4.7m，横向宽8.8m。
3施工难点分析
钢桁梁节间长度达到8m，大于盖梁顶部宽度，不能达到顶推步距施工需要。墩身高度大，在进行顶推作业时施工荷载使下部空心墩形成附加弯矩，如果降低附加弯矩会对墩身产生的不良影响，是进行顶推设计的关键。主桁受到桥面2%横坡施加的影响，会使得左右桁架高度不同，又因为位于竖曲线桥段，顶推施工作业的线型控制有着很大的难度。
4研究背景
4.1施工方案选择
受到桥梁施工地形因素的影响，墩身高为82m，进行受力计算后得到最大允许悬臂长只可以达到40m，应用传统的悬臂拼装法等很难实现，可采用滑块法、步履式顶推法来进行施工。滑块顶推需要在墩顶部安装10m长度的滑道，将滑块设置于滑道上和节点下，在端头并没有安装水平千斤顶。在进行顶推滑动时，因为滑道梁长度大于盖梁宽度，会对墩身施加偏心弯矩产生3.4MPa拉应力，已经超过混凝土构件设计最大拉应力，导致墩身受力达不到安全要求。采用步履顶推法，是通过水平顶、竖向顶和滑道构成三维运动体系，将滑道安装在竖向顶底部，利用水平顶来推动竖向顶可以实现在滑道上方移动来实现顶推施工，该方法与滑块式进行比较来看，不再需要设置长滑道梁，钢梁重量会一直位于盖梁区间，墩身抗弯可以达到设计要求，所以，可以采用步履式顶推法进行施工作业。
4.2施工思路
由于顶推作业悬臂长度为80m，在钢桁梁前设置导梁，可以提高允许悬臂长度，而导梁长度为48m，每米重量为1.6t,只达到主梁重量的1/6。在桥墩施工空地区域安装搭设长度为52米钢梁拼装作业平台，设置一台龙门吊车，在合适桥墩部位搭建临时墩，安装好水平连续千斤顶和步履式千斤顶，从大里程和向小里程方向进行顶推作业。每次只拼装两个节间，持续循环将顶推作业持续至钢桁梁全部到位，将钢导梁、竖向顶升梁、钢垫梁、千斤顶拆除，再安装好支座，保证落梁至支座上，这样就实现了体系转换。结合空间桁架结构受力特点，为防止顶推时下弦杆节间受到施工荷载作用，需要增加钢垫梁辅助顶推，在两端设置有垫块与主梁节点紧密接触 ，其它部位不与下弦杆接触，这样就可以达到钢桁梁节点受力安全要求。钢桁梁节点被顶推到盖梁中心即实现一个8m节间顶推行程，把钢垫梁从前1节间倒退至后1节间，再重复下1节间进行顶推。钢垫梁和主梁下弦杆相互间由支承梁连接，顶推作业时支承梁没有参与受力。顶推系统完成1个节间，需要把支承梁转移到钢桁梁节点，两侧对称采用竖向千斤顶来支撑起支承梁，把钢杵梁主梁完全顶起以后，将由钢垫梁接收主梁重量转变为支承梁，这样就实现了受力转换。把钢垫梁和主梁下弦杆进行完全锁定，将其落至反力座，采用卷扬机及倒运小车把钢垫梁倒回下节间，可以进行重复使用，具体见图1所示。
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图1 盖梁顶部顶推结构示意图
5顶推系统结构设计施工
5.1步履式顶推系统
顶推动力需要由步履式顶推系统提供，单台步履式顶推设备是由2台横向千斤顶、2台推力为100t水平千斤顶、2台400t竖向千顶、滑道、限位构成，水平千斤顶行程为500mm，竖向千斤顶行程为200mm。在合适桥墩盖梁中设置2台步履式顶推设备，采用1套分控设备进行控制。1台主控站可以对8套步履顶推设备、4台泵站进行控制，步履顶推为2台水平、2台竖向千斤顶构成，安装有位置及压力检测装置。应用网络结构方式进行控制，每个站点利用以太网进行数据交互，PLC控制器采集到传感器信号，进行逻辑运算后输出控制信号，可以保证每个液压千斤顶协调动作。
钢垫梁长度为11.6m，高度为1.1m，宽为1m，选择焊接箱型截面，利用Q345B钢材焊接而成，顶板、底板都应用厚度为30mm钢板，腹板应用厚度为20mm钢板。因为桥梁存在纵坡，节点高程差为60mm,所以垫块前后高程差为60mm。垫块高度应该以大于支承梁高度50mm为控制目标，通过理论计算后，前后垫块高度分别为400mm、460mm。步履千斤顶顺着线路纵向前后侧来安装反力座，反力座相互间距离为1400mm，高度为710mm，高于步履千斤顶50mm。竖向千斤顶回程以后，钢垫梁降至反力座，将钢梁重量转移给反力座，该反力座采用钢结构，后续的拆除施工更为便利。
5.2钢垫梁倒回系统
通过墩顶两侧竖向千斤顶、支承梁和倒运小车完成倒回操作，在合理桥墩盖梁中设置4台400液压千斤顶，可以实现200mm行程，位于钢垫梁两侧，可以达到安装高度需要，下设设置有钢立柱。支承梁高度为360mm，长度为2200mm，宽度为800mm，为了达到承受力的安全要求，选择单箱三室截面，利用Q345B钢材制作而成。
5.3导梁
导梁长度为48m，节间距离为8m，为三角桁架方式，主桁杆件采用H型截面，长度为4.0～8.5m,截面板厚选用12mm、16mm两种规格。导梁和桁梁相互节点保持可靠连接，选择加长加宽节点板，加工制作完成后再结合设计尺寸进行切割。
5.4拼装平台
平台总长度为52m，滑道设计为倒T型，顶面铺设厚度为8mm不锈钢板，滑道前端进行弧形处理地，当滑块运行到滑道前方会逐渐脱离钢梁，再将滑块转移至滑道后方，可以用于下次钢桁梁拼装作业。
5.5临时支架系统
设置的临时墩纵向长度为10m，高度可达到27m，为2台20t水平连续千斤顶 、滑道梁、联结系、钢管立柱等构成，滑道梁选用焊接箱型截面，钢管立柱采用螺旋焊管，纵向设置为三排，横向两排，排间距为6.0m。联结系应用双拼槽钢，采用焊接方式与钢管立柱进行连接。顶推系统为拖拉式，滑道中设置1台20t水平连续千斤顶，安装在滑道梁前端，竖向顶升千斤顶置于后端，水平千斤顶后锚点坐落于主梁下弦杆节点。如果滑块进入到滑道梁前端应该停止顶推作业，竖向千斤顶可将滑块脱空，滑块移动到后端可以进行下次顶推作业。
6结语
综上所述，将步履式千斤顶、钢垫梁进行组合，可以有效解决顶推施工反力对墩身偏心受拉，盖梁作业面空间小不能设置墩旁托架的问题。应用基于PLC的多点同步控制系统，可以更好地保证多点顶推钢桁梁同步运行，提高了施工作业效率，更好地保证施工作业安全。
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