（中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司， 河南 鄭州 450000）

1 鋼箱梁橋頂推施工法相關(guān)介紹

運(yùn)用頂推方法動(dòng)工時(shí)，隨著工程持續(xù)不斷地開(kāi)展，整個(gè)鋼箱梁橋的受力系統(tǒng)也會(huì)不停變化，主要是主梁各個(gè)截面來(lái)?yè)?dān)負(fù)不停交換轉(zhuǎn)變的正、負(fù)彎矩[1]。經(jīng)運(yùn)用有限元辦法分析了鋼箱梁頂推施工全過(guò)程，可得到結(jié)構(gòu)在鋼箱梁在頂推施工中的整體承受力情況，再分析其改變規(guī)律，進(jìn)而根據(jù)這些參數(shù)為基礎(chǔ)制定有效的操作方案。文章以某地區(qū)大跨鋼箱梁橋?yàn)槔?，首先建造有限元模型，把這兩座橋動(dòng)工情況實(shí)行有限元分析，對(duì)比已有的頂推動(dòng)工期間的控制參數(shù)，調(diào)控施工，評(píng)定已確定的鋼箱梁頂推施工調(diào)控措施。

在創(chuàng)造鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁段模型時(shí)，運(yùn)用有限元分析程序ANSYS完成，通過(guò)了解影響局部構(gòu)件受力因素和受力特性，研究如何設(shè)置出相符局的部分構(gòu)造或通過(guò)調(diào)節(jié)頂推施工設(shè)計(jì)從而使局部各構(gòu)件應(yīng)力水平有效降低，也為類似工程建設(shè)提供依據(jù)[2]。

2 工程概況

某城市擁有4環(huán)以上的繞城高速公路，現(xiàn)在高速公路（4環(huán)）上，原定計(jì)劃建立一座混凝土預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋，正好遇上鐵路要進(jìn)行排遷，延誤了工期，并將原計(jì)劃中的1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)橋修改建設(shè)成鋼箱梁橋，這樣既可以提高施工速度，也盡可能縮短施工時(shí)間，不用因?yàn)楣て陂L(zhǎng)而造成鐵路行車發(fā)生安全隱患。

鋼箱梁建設(shè)分為 3聯(lián)，第 1聯(lián)進(jìn)行 3跨（38+61+38）m，第 2聯(lián)進(jìn)行 4跨（38+61+61+48）m，第3聯(lián)進(jìn)行33跨（48+61+38）m，全部長(zhǎng)為494m。第1、3聯(lián)建造的橋面寬度是19.8m，第2聯(lián)建造的橋面寬度為21.3m。橋梁平面依次處于直線上面、緩和曲線上面和圓曲線上面，橫跨設(shè)有 8股道的電器化鐵路，而此鐵路承力索與所建梁底部最小距離只有＜1m。

該工程運(yùn)用的頂推施工方案是多點(diǎn)步履式，其設(shè)置方法是給每個(gè)主墩上布置臨時(shí)墊塊，而且主墩兩側(cè)都有臨時(shí)墩，每個(gè)臨時(shí)墩上布置一個(gè)水平千斤頂和一個(gè)垂直千斤頂作為頂推設(shè)備。步履式頂推動(dòng)工作原理是先用豎向千斤頂頂起鋼梁，再用水平千斤頂進(jìn)行頂推，使鋼梁落在臨時(shí)墊塊，而水平千斤頂回來(lái)就是頂推工作一個(gè)回程。重復(fù)此步 6次為一循環(huán)，一直到把所有鋼箱梁完成推移。運(yùn)用多點(diǎn)步履式頂推動(dòng)工方法宜選用大型的頂推設(shè)施，使用此法能避免梁體發(fā)生偏移，由于頂推時(shí)水平推力對(duì)各墩的作用較小，可使用柔性墩。而且在動(dòng)工時(shí)期，頂推設(shè)備的應(yīng)用很多，有時(shí)會(huì)因非同步頂推而使梁體受力不一樣。

3 有限元模型及結(jié)果分析

把 1號(hào)大橋當(dāng)作模型，再依據(jù)頂推法動(dòng)工期間的結(jié)構(gòu)分布特性、受力性質(zhì)、實(shí)際計(jì)算和精度要求，運(yùn)用有限元軟件對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算剖析。對(duì)模型中的鋼箱梁、鋼導(dǎo)梁和支撐體系進(jìn)行計(jì)算，其中鋼箱梁模型擬用桿系單元結(jié)構(gòu)。建模所用鋼材是Q345材質(zhì)，其彈性模量和泊松比分別是210GPa、0.3。承擔(dān)著梁體和橫隔板的重量以及橫隔板通過(guò)節(jié)點(diǎn)的受力。

3.1 支反力情況分析

在頂推法動(dòng)工期間，作用于頂推動(dòng)工的支撐滑梁位置分布在第4#墩、第5#墩、第6#墩和第7#墩，頂推動(dòng)工時(shí)期又以第 5#墩與第6#墩所在的支撐滑梁在頂推動(dòng)工中使用頻繁。因?yàn)槎枕斨Х戳κ敲總€(gè)墩的重點(diǎn)受力部位，也是動(dòng)工中控制結(jié)構(gòu)安定的重要因素和對(duì)所有千斤頂掌控施力的重要依據(jù)。要想使頂推動(dòng)工順利，必須要對(duì)墩支反力的相關(guān)參數(shù)嚴(yán)格把控。由于頂推施工持續(xù)進(jìn)行，第5#墩與第6#墩所在的支反力也會(huì)不同，分析模型可得，通過(guò)調(diào)取重點(diǎn)作用的第5#墩與第6#墩關(guān)于支反力信息情況，頂推不斷工作時(shí)支反力的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 5號(hào)墩和6號(hào)墩支反力的變化趨勢(shì)

由圖1可得，第5#墩支反力隨著頂推進(jìn)度明顯在不斷變化，頂推在0～55m施工間階段時(shí)，第5#墩支反力呈增大趨勢(shì)。頂推進(jìn)度到了55m時(shí)，第5#墩支反力第一次到達(dá)峰值5746kN，這時(shí)導(dǎo)梁前端沒(méi)有到達(dá)地第6#墩，使結(jié)構(gòu)體系達(dá)到懸臂狀態(tài)的最大。在導(dǎo)梁過(guò)去第6#墩時(shí)，先降下第5#墩支反力，緊接著又大范圍增長(zhǎng)，增長(zhǎng)達(dá)到 5844kN峰值，因?yàn)榈?5#墩主梁被分配到的重力在不斷變大。之后，第5#墩反力不會(huì)有太大變動(dòng)，大約保持 5000kN左右。由此可知第 5#墩在進(jìn)度過(guò)了55m后，其支反力都比較高。而第6#墩參與受力是在頂推進(jìn)度到了55m以后開(kāi)始的，在頂推過(guò)程中慢慢加大支反力，主梁建造在成橋時(shí)期其支反力達(dá)到與第5#墩相同5000kN。

3.2 內(nèi)力情況分析

由于頂推在動(dòng)工期間，主梁的各個(gè)斷面承受內(nèi)力不停變動(dòng)。根據(jù)在主梁動(dòng)工全過(guò)程內(nèi)力分析中得到的包絡(luò)圖，可知，主梁處在40m斷面前內(nèi)力變動(dòng)很快，在正彎矩處于20m斷面（接近O.4lmax，lmax是推跨徑55m最大值）首次達(dá)到最大，是18802.1kNm，經(jīng)過(guò)分析模型20m斷面最大正彎矩在導(dǎo)梁才開(kāi)始頂推出現(xiàn)頂推跨徑支點(diǎn)最大；負(fù)彎矩處于30m斷面（接近lmax-ln，ln作為導(dǎo)梁長(zhǎng)度）在頂推動(dòng)工整個(gè)時(shí)期處于最大值，達(dá)到-70914kNm，30m斷面時(shí)期的最大負(fù)彎矩是在結(jié)構(gòu)到達(dá)最大懸臂時(shí)形態(tài)；之后負(fù)彎矩?cái)?shù)值將很快降低，經(jīng)過(guò)40m斷面以后，每個(gè)斷面產(chǎn)生的最大內(nèi)力值保持穩(wěn)定-25000kN·m左右。正彎矩達(dá)到第一次峰值后，到達(dá)68m斷面（中跨面）又會(huì)產(chǎn)生最大值，是20434.5kN·m，形成全工期正彎矩最大，以后正彎矩變數(shù)值基本不變，有6000kN·m左右。所以，主梁達(dá)到20m斷面，30m斷面和68m斷面時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)力值對(duì)于整個(gè)工期順利關(guān)鍵之處。

此外，在結(jié)構(gòu)完成頂推后，還需做好把控?fù)隙?。在大橋?qū)Я何挥谧畲髴冶蹠r(shí)期進(jìn)行結(jié)構(gòu)撓度測(cè)量是206mm，而工程中真實(shí)橈度是243mm，由于模型測(cè)量與實(shí)際數(shù)值出現(xiàn)差異，通過(guò)對(duì)誤差進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)差異的原因是結(jié)構(gòu)組裝差異和溫度變化使結(jié)構(gòu)形變，若結(jié)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題就可順利施工。分析該大跨鋼箱梁橋施工進(jìn)行調(diào)控后的效果，根據(jù)制定出來(lái)的調(diào)整流程和操作目標(biāo)來(lái)確保結(jié)構(gòu)施工安全方面效果明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)某地區(qū)大跨鋼箱梁橋的施工過(guò)程進(jìn)行有限元模型支反力和內(nèi)力分析以及對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，得出了影響頂推施工安全控制的因素有支反力和內(nèi)力參數(shù)；鋼箱梁橋支撐點(diǎn)上方底板等都處于高應(yīng)力水平，可采用角隅加勁的施工措施可以改善大跨鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)受力水平；優(yōu)化頂推施工法，即將導(dǎo)梁長(zhǎng)度更改為0.5～0.6倍的頂推最大施工跨度時(shí)，撓度為最小，可改善橋梁整體受力情況。

[1]張運(yùn)濤.大跨鋼箱梁橋頂推施工安全控制研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

[2]宋延旭.頂推施工階段鋼箱梁橋受力性能研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2010.