摘要：文章分析了步履式頂推施工的流程和施工難點(diǎn)，研究了步履式頂推施工的主要技術(shù)，并通過(guò)Midas軟件建模，從結(jié)構(gòu)形變和組合應(yīng)力兩方面探討了頂推平臺(tái)的受力情況。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁;頂推施工;技術(shù);研究

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施在不斷完善，為各行業(yè)的建設(shè)提供了有力保障。以橋梁工程為例，我國(guó)在相關(guān)的施工設(shè)備和施工技術(shù)領(lǐng)域中已取得較大突破，在超長(zhǎng)跨距施工等一系列復(fù)雜橋梁工程中，對(duì)于施工技術(shù)提出了較高的要求，鋼箱梁步履式頂推施工在此類高技術(shù)難度的橋梁施工中應(yīng)用較為廣泛，具有一定的工程應(yīng)用意義。

1 步履式頂推法施工綜述

1.1 施工流程

步履式頂推法施工中所需的大型臨時(shí)結(jié)構(gòu)有頂推平臺(tái)、滑道和鋼導(dǎo)梁等，而頂推設(shè)備通常以步履式頂推系統(tǒng)為主，在施工過(guò)程中主梁由于頂推作用力而向前移動(dòng)，為提高施工效率，拼裝和頂推工序同時(shí)進(jìn)行。鋼箱梁步履式頂推施工流程如圖1所示。

1.2 鋼箱梁預(yù)拱度設(shè)置

由于主纜縱向力的作用，鋼箱梁將發(fā)生彈性形變，為使橋梁長(zhǎng)度能夠達(dá)到施工方案要求，在預(yù)拼接生產(chǎn)時(shí)應(yīng)對(duì)此壓縮量進(jìn)行一定補(bǔ)償核算。依據(jù)施工圖紙要求，監(jiān)測(cè)單位對(duì)鋼箱梁成橋的線形進(jìn)行計(jì)算，在此過(guò)程中反算鋼箱梁的預(yù)拼裝線形，并應(yīng)在工廠拼裝階段，根據(jù)鋼箱梁具體的控制點(diǎn)數(shù)值，對(duì)各梁段的線形進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)完成拼裝施工，但各梁段之間的收縮縫以及拼裝溫度的修正值由設(shè)備制造廠商來(lái)確定。由于鋼箱梁是按預(yù)拼線形在頂推平臺(tái)上進(jìn)行焊接，因此，在成橋線形基礎(chǔ)上，所計(jì)算的預(yù)拼線形已考慮到由于邊跨梁形變而產(chǎn)生的預(yù)拱度，且該預(yù)拱度的值<20 mm。

1.3 頂推法施工難點(diǎn)分析

由于鋼箱梁的各節(jié)段較重，面積非常大，因此在裝運(yùn)或提升時(shí)具有一定難度，可能耗去很長(zhǎng)的時(shí)間。超重的梁體對(duì)于頂推力功率的要求很大，對(duì)頂推設(shè)備的工程性能要求極高。除了巨大的頂推力功率外，保證在大功率頂推力情況下的頂推精度以及頂推的協(xié)同性也是施工的難點(diǎn)問(wèn)題。鋼箱梁寬度較大，采用步履式頂推法施工，控制軸線位置偏移的難度較大[1]。頂推法施工難點(diǎn)分析如表1所示。

2 步履式頂推法施工主要技術(shù)

2.1 鋼箱梁施工技術(shù)

橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)鋼箱梁的施工技術(shù)要求很高，為保證鋼箱梁施工的質(zhì)量，應(yīng)深入研究鋼箱梁的加工、運(yùn)輸、吊裝和焊接等工序。

2.1.1 鋼箱梁加工

為達(dá)到鋼箱梁制造的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)有拼裝場(chǎng)地。場(chǎng)地應(yīng)具備相應(yīng)的施工條件，包括拼裝胎架、涂裝場(chǎng)地、平板運(yùn)輸車以及存梁場(chǎng)地等。拼裝胎架區(qū)應(yīng)設(shè)置鋼箱梁總裝生產(chǎn)線以及與之相匹配的20 t龍門吊2臺(tái)，總裝的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)滿足施工要求。為保證鋼箱梁的涂裝質(zhì)量，在總裝現(xiàn)場(chǎng)新建了雙跨涂裝廠房，該廠房具有除銹和噴涂等多種功能，可以滿足施工實(shí)際使用需求[2]。

2.1.2 鋼箱梁運(yùn)輸

應(yīng)事先規(guī)劃好鋼箱梁的運(yùn)輸通道，準(zhǔn)備好具有足夠動(dòng)力的平板運(yùn)輸車，鋼箱梁運(yùn)輸通道的坡度應(yīng)符合施工規(guī)范要求和平板車的爬坡能力。將鋼箱梁節(jié)段運(yùn)輸?shù)街付ǘ瘴缓?，將其轉(zhuǎn)體以使平板運(yùn)輸車與橋梁的中軸線相重合，轉(zhuǎn)體直徑為兩輛平板車中心線之間的距離。

2.1.3 鋼箱梁吊裝

使用龍門吊對(duì)鋼箱梁進(jìn)行吊裝。吊裝前應(yīng)通過(guò)相關(guān)檢測(cè)設(shè)備對(duì)龍門吊的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，包括是否有威脅施工安全的隱患問(wèn)題，龍門吊在使用前應(yīng)年檢合格，鋼箱梁吊裝過(guò)程中應(yīng)由專人在現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)指揮，避免出現(xiàn)吊裝過(guò)程中的違規(guī)操作和違章作業(yè)。

2.1.4 鋼箱梁焊接

鋼箱梁為整體全焊鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)于在橋體現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的焊縫施工，依據(jù)工地施工標(biāo)準(zhǔn)焊接。施工現(xiàn)場(chǎng)可能存在多種危險(xiǎn)因素，如施工環(huán)境惡劣、冬季施工溫度過(guò)低、風(fēng)力過(guò)大等。因此應(yīng)采取必要的防風(fēng)、防寒、防潮等措施，必要時(shí)搭設(shè)風(fēng)雨棚，控制好各層間的溫差。熔透角接焊縫、貼角施工中采用全超聲和磁粉探傷技術(shù)，即UT和MT探傷作業(yè)，增強(qiáng)射線的探傷能力，保證厚板探傷的效果，必要時(shí)增加探傷檢測(cè)的項(xiàng)目[3]。

鋼箱梁施工主要項(xiàng)目和內(nèi)容如表2所示。

2.2 頂推設(shè)備選取和安裝

在臨時(shí)墩以及主塔的橫梁上搭設(shè)步履式頂推設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)鋼箱梁的頂推施工?？梢罁?jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和橋梁的大小來(lái)選取頂推點(diǎn)的個(gè)數(shù)，在每個(gè)頂推點(diǎn)的橫斷面頂部各設(shè)置2組頂推設(shè)備，注意各頂推設(shè)備與鋼箱梁之間的接觸面積。頂推過(guò)程中應(yīng)保證相關(guān)設(shè)備完好、可用，對(duì)于頂推過(guò)程中的各類阻力與載荷能良好應(yīng)對(duì)。頂推過(guò)程應(yīng)避免造成鋼箱梁梁體結(jié)構(gòu)的破壞，能滿足各方向、各角度的頂推施工，便于隨時(shí)監(jiān)控、調(diào)整，頂推力須直接作用于主梁。步履式頂推設(shè)備結(jié)構(gòu)模擬如圖2所示。頂推平臺(tái)線形是平臺(tái)軌道梁的頂面初始施工完成后的基本線形，合理設(shè)置、優(yōu)化頂推平臺(tái)線形，能夠在一定程度上減少拼裝焊接時(shí)對(duì)于標(biāo)高的調(diào)整次數(shù)，簡(jiǎn)化施工流程[4]。

2.3 頂推過(guò)程的同步控制

頂推過(guò)程中應(yīng)同步頂升、同步前進(jìn)、同步下降和全速后退，循環(huán)重復(fù)上述施工動(dòng)作，將鋼箱梁頂推到指定位置。在此過(guò)程中應(yīng)注意頂推點(diǎn)的受力情況，在頂推過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)各部件具體情況，對(duì)頂推支點(diǎn)進(jìn)行力學(xué)受力分析，防止頂推過(guò)程出現(xiàn)過(guò)載情況。施工中如發(fā)生意外情況應(yīng)及時(shí)停止作業(yè)，并疏散施工人員撤離到安全區(qū)域。頂推前應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)的距離測(cè)算，施加的頂推力應(yīng)合理、可控，并隨時(shí)關(guān)注線形情況，檢測(cè)橋體受力大小，頂推速度應(yīng)均勻、緩慢，為監(jiān)測(cè)技術(shù)人員留有充足的測(cè)量時(shí)間。頂推施工對(duì)于同步系統(tǒng)的精度要求較高，而且軸線偏差控制具有較大的難度，因此，條件允許時(shí)可進(jìn)行多點(diǎn)位的協(xié)同頂推作業(yè)，以保證鋼箱梁頂推施工的質(zhì)量和效率[5]。

3 鋼箱梁頂推施工受力分析

3.1 鋼箱梁頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)形變計(jì)算

在鋼箱梁頂推階段，每頂推5 m為一個(gè)計(jì)算周期，對(duì)頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)形變情況進(jìn)行分析，通過(guò)Midas專業(yè)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建模。建模時(shí)依據(jù)頂推平臺(tái)的結(jié)構(gòu)選用與之相適應(yīng)的施工材料和截面特性，既考慮到鋼箱梁和鋼導(dǎo)梁的連接情況，也考慮鋼箱梁和鋼導(dǎo)梁的重力大小。當(dāng)鋼管樁底部位置入土后可按固結(jié)處理。鋼箱梁頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)形變計(jì)算模型如圖3所示。由圖3可知，鋼箱梁頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)形變情況不十分突出，主要結(jié)構(gòu)形變位置出現(xiàn)在平臺(tái)頂部，這與鋼箱梁和鋼導(dǎo)梁的自重相關(guān)。

3.2 鋼箱梁頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)組合應(yīng)力計(jì)算

為進(jìn)一步研究鋼箱梁頂推平臺(tái)的受力情況，采集施工現(xiàn)場(chǎng)的頂推平臺(tái)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)Midas軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析，生成鋼箱梁頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)組合應(yīng)力計(jì)算云圖（如圖4所示）。圖4更加直觀地反映了鋼箱梁頂推施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)受力的位置及大小，整個(gè)頂推平臺(tái)結(jié)構(gòu)受力較均勻，且中、下部位置無(wú)明顯形變痕跡，頂推平臺(tái)的受力主要支撐點(diǎn)仍然是上部結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)圖3和圖4頂推平臺(tái)的受力情況對(duì)比與分析可知，頂推平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形變與組合應(yīng)力相關(guān)。通常情況下與鋼箱梁和鋼導(dǎo)梁的自重關(guān)系較大，且頂推最終位置情況對(duì)于平臺(tái)的受力也會(huì)產(chǎn)生一定影響。另外，頂推平臺(tái)的結(jié)構(gòu)受力變化還與結(jié)構(gòu)線形、施工工藝和施工環(huán)境等因素有關(guān)。因此，在鋼箱梁頂推施工中應(yīng)充分注意平臺(tái)受力情況、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的沉降情況以及結(jié)構(gòu)線形的偏位情況等，通過(guò)有效的手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼箱梁頂推施工技術(shù)在一些特大型、高難度的橋梁施工中較為常見，頂推設(shè)備的選取、安裝以及頂推過(guò)程的同步控制是工程高質(zhì)量實(shí)施的關(guān)鍵因素。本文針對(duì)鋼箱梁頂推施工技術(shù)難點(diǎn)，研究了鋼箱梁和頂推施工技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)建模分析了頂推平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形變和組合應(yīng)力情況，提出了鋼箱梁頂推施工過(guò)程中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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[5]王 娟.截面工字型鋼導(dǎo)梁在曲線橋梁頂推施工中的應(yīng)用研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2018.

作者簡(jiǎn)介：鄺元輝（1987—），工程師，從事路橋施工技術(shù)管理工作。