汪立龍

摘要：在橋梁工程中，頂推施工是一種常見(jiàn)的技術(shù)方案，其中導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)的設(shè)置是否合理，直接影響整個(gè)施工進(jìn)程。本文結(jié)合工程案例，首先

指出頂推施工技術(shù)特點(diǎn)，然后分析了導(dǎo)梁偏移的原因，最后總結(jié)了導(dǎo)梁控制技術(shù)要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁;頂推施工;導(dǎo)梁控制;技術(shù)要點(diǎn)

頂推施工法，就是先對(duì)梁體進(jìn)行澆筑或拼裝，然后利用頂推設(shè)備實(shí)現(xiàn)縱向移動(dòng)，最終促使梁體就位。近年來(lái)，國(guó)家在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的投入力度加大，頂推施工在橋梁工程中的應(yīng)用更加普遍?，F(xiàn)場(chǎng)施工中，如何精準(zhǔn)控制導(dǎo)梁的移動(dòng)方向和速度，成為技術(shù)人員關(guān)注的要點(diǎn)，也是影響施工成敗的關(guān)鍵[1]。以下結(jié)合實(shí)踐，探討了基于有限元建模條件下的導(dǎo)梁控制技術(shù)。

1 工程概況

以國(guó)內(nèi)某鐵路橋梁工程為例，在鐵路樁號(hào)為K1005+227處，采用3×32m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁實(shí)現(xiàn)跨越，主墩編號(hào)為85#、86#，橋梁和鐵路的交叉角度約為85°。該橋梁工程建設(shè)采用頂推施工法，鋼導(dǎo)梁材質(zhì)選用Q345D鋼板，截面形式是雙工字型格構(gòu)，總長(zhǎng)度為20m，頂板、底板厚度均為24mm，腹板厚度為36mm。導(dǎo)梁和主梁的連接處，有5.9m采用等截面，高度為2.8m;其余14.1m采用變截面，高度為1.3m～2.8m。在導(dǎo)梁端部設(shè)置支座橫梁，方便千斤頂進(jìn)行頂升作業(yè)，邊推移邊抬高，促使梁體接觸墩頂滑道。此外，導(dǎo)梁頂推過(guò)程中，對(duì)底部進(jìn)行絕緣處理，能避免對(duì)已有線路造成影響。

2 橋梁頂推施工技術(shù)特點(diǎn)

2.1 適用范圍

頂推施工法的施工節(jié)段一般在10m～30m之間，每個(gè)節(jié)段施工周期為7～10天，適用于[2]：1中等跨徑的簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、等截面梁、拱橋縱梁、斜拉橋主梁等。2跨越河谷、公路、鐵路情況下，跨度在40m～80m的橋梁工程，孔跨數(shù)量一般不低于4 跨，單向頂推總長(zhǎng)度在300m;雙向頂推最長(zhǎng)達(dá)到1000m。3 施工場(chǎng)地狹窄，工期緊張，大型架橋機(jī)等設(shè)備難以進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，或者周邊交通不便的工程。4既有鐵路鋼梁結(jié)構(gòu)更換時(shí)，不再使用鋼結(jié)構(gòu)梁體的工程。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

頂推施工法的應(yīng)用，技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：1施工用地小，梁體的生產(chǎn)制作可以在工廠內(nèi)完成，提高構(gòu)件質(zhì)量。2 預(yù)制梁體節(jié)段，能避免高空作業(yè)，方便現(xiàn)場(chǎng)施工管理，提高施工安全性。3機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要大量的起吊機(jī)、腳手架，施工期間不會(huì)影響正常的交通。4設(shè)備、模板等可以循環(huán)使用，整個(gè)施工期間基本不會(huì)出現(xiàn)噪聲，滿足文明施工、節(jié)能環(huán)保的要求。

2.3 技術(shù)缺點(diǎn)

頂推施工法的應(yīng)用，其技術(shù)缺點(diǎn)如下：1對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的幾何外形有限制，其中曲線型梁軸、變截面梁段、變坡度橋梁不適用。2頂推作業(yè)期間，橋跨結(jié)構(gòu)的受力不斷變化，以預(yù)應(yīng)力鋼筋為代表的原材料用量增多。3頂推施工最多有兩個(gè)工作面，會(huì)限制施工速度，橋梁長(zhǎng)度越大，施工進(jìn)度越慢。4臨時(shí)束多，張拉工序繁瑣，跨徑超過(guò)70m施工經(jīng)濟(jì)性差。

3 導(dǎo)梁偏移的原因分析

3.1 牽引力因素

頂推施工中，張拉牽引力要求梁體兩側(cè)同步進(jìn)行，且張拉方向和力度大小保持一致。然而在實(shí)際作業(yè)中，受到參數(shù)設(shè)計(jì)、環(huán)境、設(shè)備、技術(shù)等因素的影響，張拉牽引力可能出現(xiàn)偏差[3]。如果梁體左側(cè)牽引力大于右側(cè)，那么導(dǎo)梁會(huì)向左偏移;如果梁體左側(cè)牽引力小于右側(cè)，那么導(dǎo)梁會(huì)向右偏移。

3.2 撓度因素

頂推施工中，導(dǎo)梁需要跨越一定跨度，本工程中為20m。導(dǎo)梁在頂推前移過(guò)程中，其懸臂長(zhǎng)度會(huì)不斷增加，在重力作用下會(huì)導(dǎo)致前端撓度過(guò)大。如此一來(lái)，導(dǎo)梁和另一側(cè)滑道的對(duì)接不準(zhǔn)確，從而引起偏移現(xiàn)象。

3.3 線形因素

對(duì)導(dǎo)梁進(jìn)行頂推時(shí)，如果定位有誤差，或者千斤頂控制有誤差，梁體的縱向位置就會(huì)偏離原來(lái)的設(shè)計(jì)方向，促使導(dǎo)梁出現(xiàn)縱向偏差。張拉作業(yè)中，兩側(cè)千斤頂?shù)膮?shù)設(shè)置有誤，或者張拉不同步、方向或大小不一致，導(dǎo)梁在移動(dòng)過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)橫向偏移。

4 頂推施工中導(dǎo)梁控制技術(shù)要點(diǎn)

4.1 有限元建模

利用MidasCivil有限元軟件，以施工圖紙為準(zhǔn)對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，分析結(jié)構(gòu)特征、受力特點(diǎn)、計(jì)算精度等，建成空間桿系模型。其中，主梁和導(dǎo)梁均采用空間梁?jiǎn)卧?，將主梁劃分?7個(gè)單元，長(zhǎng)度為1m，使用強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土;導(dǎo)梁劃分為22 個(gè)單元，使用強(qiáng)度等級(jí)為Q345的鋼材。

為了分析導(dǎo)梁頂推施工中的偏移情況，選取不利狀態(tài)下的工況進(jìn)行比較。依據(jù)建立的有限元模型，對(duì)導(dǎo)梁頂推過(guò)程進(jìn)行模擬，分析導(dǎo)梁和支架的受力變形特點(diǎn)，避免和實(shí)際情況出現(xiàn)偏差，提高現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性。在不同工況下，計(jì)算導(dǎo)梁在頂推過(guò)程中的受力，考慮到臨時(shí)支架失效的受力特點(diǎn)，以保證計(jì)算結(jié)果的全面性[4]。結(jié)果顯示，臨時(shí)支架、滑道的強(qiáng)度和變形情況，導(dǎo)梁的強(qiáng)度等指標(biāo)，均滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和安全要求。

4.2 長(zhǎng)度控制

依據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，頂推施工時(shí)導(dǎo)梁的長(zhǎng)度，一般按照頂推跨度的60%～80%進(jìn)行控制[5]。本工程中，為了保證主梁安全受力，減少對(duì)下方鐵路通行的干擾，導(dǎo)梁長(zhǎng)度按照頂推跨徑的1 倍進(jìn)行控制。該橋梁頂推跨徑為19.7m，分別選擇12m、16m、20m三種長(zhǎng)度方案進(jìn)行比選，觀察導(dǎo)梁、主梁在不利工況下的應(yīng)力和變形情況。利用有限元軟件，建立主梁、導(dǎo)梁有限元模型，計(jì)算最大懸臂時(shí)的工況。結(jié)果顯示，導(dǎo)梁的應(yīng)力較低，變形處于允許范圍內(nèi)，采用長(zhǎng)度為20m的導(dǎo)梁，能保證頂推施工的安全性，避免出現(xiàn)偏差問(wèn)題。

4.3 橫向限位控制

在主梁前端設(shè)置導(dǎo)梁，隨著千斤頂?shù)耐侠饔?，?dǎo)梁、主梁會(huì)相應(yīng)滑移。如果導(dǎo)梁發(fā)生偏移，那么主梁也會(huì)跟著偏移，因此必須對(duì)導(dǎo)梁進(jìn)行限位控制。本工程中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用2 種橫向限位裝置，在施工中交替使用。第1 種限位鋼板的厚度為20mm，由雙工字鋼組成，可對(duì)擋板進(jìn)行橫向加固，第2 種鋼板擋板的厚度為20mm，是由φ28mm的圓鋼、厚度為62mm的鋼墊塊組成。相比于第1 種，最大的優(yōu)點(diǎn)是可減少導(dǎo)梁和限位裝置之間的摩擦力，而且布置簡(jiǎn)單、成本更低。

4.4 結(jié)論

利用有限元軟件建立導(dǎo)梁的力學(xué)模型，分析不利工況下臨時(shí)墩的受力、主梁和導(dǎo)梁的變形等情況，可以為實(shí)際施工提供科學(xué)依據(jù)。計(jì)算主梁和導(dǎo)梁的應(yīng)力比，能避免施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，提高頂推施工的精準(zhǔn)度。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁工程中，頂推施工法應(yīng)用普遍，雖然具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但也存在一些工藝缺點(diǎn)。本文結(jié)合實(shí)際案例，分析了導(dǎo)梁偏移的原因，主要是牽引力、撓度、線形三個(gè)因素的影響。利用有限元分析軟件，對(duì)導(dǎo)梁進(jìn)行建模，模擬頂推施工中的受力情況，能實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，提高施工安全性。

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