刘长春
（中国葛洲坝集团勘测设计有限公司，武汉 430070）
（CHINA GEZHOUBA GROUP INVESTIGATION＆DESIGN CO.LTD.，Wuhan 430070）
摘要：在一些跨线桥施工中，由于被交道存在不能中断交通问题，常常采用钢箱梁顶推方案，通过导梁及根据现场情况增设临时墩，可以在保证既有交通正常运行情况下，完成桥梁上部结构架设施工，施工中需做好架设控制和监控工作。
关键词：被交道、钢箱梁、顶推、导梁、监控
一、概述
在一些跨线桥施工中，由于被交道存在不能中断交通问题，常常采用钢箱梁顶推方案，以对既有交通影响最小。
在一些跨线桥施工中，当被交道交通量较大时，采用封闭施工几乎不可能，搭设满堂支架现浇困难，采用钢箱梁顶推方案是一个较优的方案。本文以一联跨度为(42+60+47)m的钢箱梁，采用顶推施工方案为例，介绍钢箱梁在曲线上的顶推方案设计及施工监控事宜。
二、项目情况简介
某改建互通新建匝道需跨越既有主干道，既有主干道交通流量大，拟采用顶推钢箱梁方案跨越该主干道。该匝道位于R=320m 平曲线上,匝道宽12.25m，考虑平面为曲线因素，本段跨度拟定为(42+60+47)m跨径，桥型布置总图见图一。
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图一 桥型布置图（单位：厘米）
三、设计方案研究及细节设计
目前，顶推方案在桥梁设计和施工实践中已经比较成熟。本次桥梁设计位于曲线上，采用多点步履式顶推方案，并应及时纠偏。
3.1 钢箱梁的设计
本匝道(42+60+47)m连续钢箱梁：采用节段拼装顶推施工，钢箱梁顶宽12.25m，底宽8.31m，悬臂长2.0m，梁体箱梁中心线处箱梁净空高度2.635m。箱梁为单箱双室结构。箱梁顶板厚度，根据纵向受力不同分为16mm/20mm/24mm三种；底板厚度为16mm/20mm两种；腹板厚度为14mm/16mm/20mm三种，钢箱梁标准断面见图二。
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图二 钢箱梁标准断面图（单位：毫米）
3.2 下部结构的设计
主桥主墩采用4根D160cm桩基，承台厚度2.5m，桥墩采用2 根1.6x2.0m方柱墩，钢箱梁主墩结构见图三。
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图三 钢箱梁主墩结构图（单位：厘米）
3.3 钢箱梁设计结构计算
（1）计算模型：
上部钢箱梁按照实际曲线梁单元建立。截面腹板、顶板、底板、顶底板加劲肋按照实际尺寸输入，模型（含导梁）渲染图见图四。
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图四 钢箱梁转体计算模型
边界条件：两个边墩外侧支座为双向活动支座，内侧支座为顺桥向单向活动支座；中墩一外侧支座为双向活动支座，内侧支座为顺桥向单向活动支座；中墩二外侧支座为横桥向单向活动支座，内侧支座为纵横竖向固定支座。
（2）施工阶段计算结果
1）施工步骤：施工临时墩，连接导梁，将导梁顶推至最大悬臂状态；导梁顶推至临时墩墩顶，继续顶推主跨至设计位置；现场焊接其余梁段；施工桥面附属；成桥通车。
2）计算结果：施工阶段截面最大正应力为137，9MPa，最大剪应力25.7MPa，均满足规范要求。
（3）持久状况承载能力极限状态计算
1）正截面抗弯强度计算结果：承载能力作用下，主梁最大正应力163.1MPa，小于260MPa，满足规范要求。
2）斜截面抗剪强度计算：承载能力作用下，主梁最大剪应力72.7MPa，小于150MPa，满足规范要求。
3）腹板弯剪组合强度计算：承载能力作用下，主梁最大剪应力140.5MPa，小于260MPa，满足规范要求。
4）钢箱梁横桥向抗倾覆稳定验算
汽车活载一侧偏载时为最不利工况，同时考虑单侧风荷载作用，偏载按一车道、二车道、三个车道分别进行倾覆验算，见图五。
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图五 抗倾覆荷载布置图
一车道布载：P1=1.18×(360×1.2+10.5×149)=2355.9kN，G=23360.1kN，则主梁抗倾覆安全系数为：K=(23360.1×2.5)/( 2355.9×(4.225-2.5)+1200) =58400.25/5236.9=11.2>2.5，满足规范要求。
二车道布载：P1=1.18×(360×1.2+10.5×149)×2=4711.8kN，活载合力到左支座的距离为0.175，则主梁抗倾覆安全系数为：K=(23360.1×2.5)/ ( 2355.9×0.175 +1200)=58400.25/1612.3=36.2>2.5，满足规范要求。
三车道布载时，车道中心线位于两支座中心线之间，对于抗横向倾覆为有利荷载，所以三车道时，主梁横向倾覆满足规范要求。
经验算，在各种工况下，主梁抗倾覆满足规范要求。
（4）持久状况正常使用极限状态计算
1) 钢箱梁挠度计算
活载作用下，边跨最大挠度值为：14.7mm<[L/600]=42000/600=70mm。
中跨最大挠度值为:22.5mm<[L/600]=60000/600=100m。
主梁结构刚度满足要求。
2) 钢箱梁疲劳计算
《公路钢结构桥梁设计规范》规定：疲劳荷载模型Ⅰ为等效的车道荷载。几种荷载为0.7Pk，均布荷载为0.3qk。Pk和qk按《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）》取值。疲劳寿命验算要求满足：,σFmax 、σFmin为由集中荷载与均布荷载按最不利排列确定的最大应力值和最小应力值。
疲劳计算结果：结构最大应力幅为11.3MPa，满足规范要求。
四、施工具体步骤
钢箱梁顶推施工步骤涉及搭设拼装平台、临时墩、顶推设备和导梁的准备和安装、落梁，具体步骤如图六。
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图六 钢箱梁顶推施工步骤图
五、施工监控内容及过程中需注意的问题
5.1 施工监控的目的
（1）监测各施工工序关键部位的应力应变，保障顶推施工的安全；
（2）控制和评估桥梁施工各阶段受力状态，优化施工工艺，指导施工；
（3）协助和指导施工人员，使结构达到设计预想目标；在有必要时对施工控制工序向业主、设计和施工单位提出有关建议。
（4）收集并建立资料，为各方决策及竣工评估提供依据。
（5）优化施工工艺设计，提供更为经济、合理、省时、省力的施工方案。
5.2 施工监控的内容
首先监控单位应与设计、施工单位共同结合，整个施工过程中每个工序均取得共识，经计算后提供主梁各主要节点在扣除弹性变形后的无应力状态三维线形，作为加工制作依据。同时提供预计成桥的恒载内力及其各种作用（荷载）下的全桥内力、应力包络图经设计确认后实施。
（1）施工监测
1）线形监测，监测主梁的线形，从中支点向两侧每两米一个测点，核查实际线形是否与理论相符，并提供保障措施，是否使用预留孔道进行决策。
2）应力和温度测试，应力测试内容包括：从中支点向两侧每两米一个测点。测试工具一般采用钢弦式应力计。
（2）监控主要参数
1）钢箱梁安装精度控制
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2）顶推到位控制，为防止顶推到位时，出现顶推过头现象。
3）线形参数：设计要求成桥后线形：主梁标高应控制在±2cm，不能有弯折点，线形平顺；梁体应力不超过设计要求。
六、 结语
本文系统总结了桥梁设计中钢箱梁顶推方案设计，并结合具体项目的计算、施工、监控的具体步骤、内容以及施工注意事项。钢箱梁顶推方案设计时必须做好施工阶段及运营阶段各种工况的检算；施工前必须做好顶推设备检查和调试工作，施工中必须做好各项指标监控工作，特别是在曲线上实施顶推方案，一定要做好及时纠偏工作和防倾覆工作。