武德智，周 盛，胡元峰，陳文強，何艷青

（海波重型工程科技股份有限公司，湖北 武漢 430207）

0 引言

該工程路線由北向南前行，以橋梁形式跨越河道，路線位于直線段上，與航道交角約114.41°。主橋上部跨徑布置為120 m+140 m雙跨簡支下承式鋼箱系桿拱，橫向雙幅，橋面寬度23.5 m，如圖1所示；單幅拱肋中心間距為25.9 m，橋面橫坡為2%，梁底水平，橫坡通過系桿不等高設置。

圖1 主橋橋型布置圖（單位：cm）

主橋上部結構由主拱肋、系桿、橋面系、吊桿、橫撐等結構組成，如圖2所示。主橋計算跨徑117/137 m，矢高23.4/27.4 m，矢跨比1/5，拱軸線線型為二次拋物線。其中拱肋采用全焊鋼箱結構，拱肋中心橫向間距25.9 m；系桿采用矩形截面結構，沿系桿中心線每3 m設一道橫隔板；橋面系以橫梁及正交異性頂板作為橋面承重結構，主橋每隔3 m設一道中橫梁；吊桿在系桿側(cè)采用吊耳銷式連接，在主拱肋采用錨壓板式連接，主拱肋處錨頭為張拉端；120 m跨兩拱肋間設置4道橫撐，140 m跨兩拱肋間設置5道橫撐，均采用箱形截面。

圖2 主橋橫斷面示意圖

該項目施工關鍵技術有二：一是頂推施工導梁、主拱臨時撐桿設計，二是頂推過程中的糾偏措施。本文對此進行詳細介紹。

1 總體施工工藝介紹

該橋上部跨徑布置為120 m+140 m雙跨簡支下承式鋼箱系桿拱，其中140 m跨采取“異位拼裝，帶拱頂推”的工藝施工，120 m跨采用原位拼裝工藝施工[1]。

140 m跨主橋采用200 t浮吊在120 m跨位置拼裝系桿、橫梁及橋面板分段，完成后在系桿上搭設格構支架，采用200 t浮吊吊裝拱肋節(jié)段，完成后安裝導梁及其他臨時結構，進行140 m跨頂推施工。單跨拱肋由兩端向跨中對稱拼裝，最后在跨中附近合龍。施工工序依次為水中臨時支墩施工→拱腳起吊、拼裝→系桿拼裝節(jié)段起吊、拼裝、連接→拱肋拼裝支架搭設→拱肋起吊、拼裝、連接→梁拱臨時連接斜撐吊裝→拱肋拼裝支架拆除→橫撐吊裝→頂推施工→落梁施工，如圖3所示。

圖3 140 m跨主橋拼裝流程圖

2 導梁及主拱頂推臨時撐桿設計

2.1 導梁設計

根據(jù)施工現(xiàn)場條件，頂推用臨時支墩縱橋向最大間距達40 m，因此鋼梁前端需設置導梁。為降低導梁自重，并滿足鋼梁頂推施工要求，設計采用變截面工字型導梁[2]，由根部（與鋼梁連接處）向端部逐漸減小。由于橋梁與航道斜交導致導梁兩側(cè)工字梁縱向長度分別為32 m、25 m，導梁與鋼梁連接處設有兩組縱梁，導梁的兩組縱梁端部設計成臺階狀，以利于過墩時起頂，如圖4所示。

圖4 頂推導梁示意圖（單位：mm）

2.2 主拱頂推臨時撐桿設計

頂推過程中，拱肋采用φ1 020×20 mm鋼管組成A字支撐[3]，支撐與拱肋及系桿設計專用接頭進行插接，如圖5所示。

圖5 主拱頂推臨時撐桿示意圖

3 頂推施工工藝介紹

3.1 頂推施工工況

該項目為一次頂推過跨施工，典型施工工況如下：

（1）頂推距離40 m時，此時為最大前懸臂工況（前端下?lián)献畲螅?，如圖6所示。

圖6 主拱頂推最大前懸臂工況

（2）頂推距離50 m時，此時為最大后懸臂工況（后端下?lián)献畲螅鐖D7所示。

圖7 主拱頂推最大后懸臂工況

（3）當導梁過最大跨1/2長度時，導梁上拱變形最大工況，如圖8所示。

圖8 主拱頂推導梁上拱變形最大工況

（4）頂推距離80 m時，導梁上墩，此時為鋼梁受力最不利工況，如圖9所示。

圖9 主拱頂推導梁上拱變形最大工況

（5）頂推距離120 m時，140 m跨鋼梁頂推到位，如圖10所示。

圖10 主拱頂推到位

3.2 頂推過程受力分析

3.2.1 有限元模型建立

采用Midas/Civil建立本工程橋梁頂推分析模型，鋼箱梁與導梁均采用梁單元模擬，用“僅受壓”彈性支撐模擬頂推施工過程中頂推結構的支座豎向受力狀態(tài)，根據(jù)支架模型計算其抗側(cè)移剛度，用彈性支座模擬頂推施工過程中頂推結構的支座水平受力狀態(tài)。整體計算模型如圖11所示。

圖11 有限元頂推計算模型

3.2.2計算工況

整個頂推施工的關鍵過程可以分為以下幾個工況：

工況1：拼裝工況；

工況2：頂推距離50 m，最大后懸臂工況（一）；

工況3：頂推距離80 m，最大后懸臂工況（二）；

工況4：頂推開始，導梁脫離頂推支架，最大前懸臂工況（一）；

工況5：頂推距離40 m，最大前懸臂工況（二）；

工況6：導梁過墩二分之一，導梁上拱最大工況（一）；

工況7：導梁過墩三分之二，鋼梁受力最不利工況；

工況8：頂推距離120 m時，落梁工況。

3.2.3 計算結果分析

由表1頂推施工分析結果匯總可知，最大組合拉應力114 MPa，最大組合壓應力-183 MPa。拱和橋面梁的材質(zhì)為Q355，斜撐和導梁的材質(zhì)為Q235，最大組合應力值均小于容許應力值；同時導梁前端在整個頂推施工過程中撓度幅值最大為134 mm，小于1/200L規(guī)范要求，發(fā)生在工況9階段，即落梁工況。因此，在頂推施工中主體結構受力安全。

表1 頂推施工分析結果匯總表

4 頂推過程中的糾偏措施

對鋼箱拱橋，主梁的線形控制是本項目的重難點。結合該項目的施工特點，在施工過程及成橋時，其線形控制主要包括：

（1）主橋整體拼裝成橋線形；

（2）頂推施工過程中主橋線形；

（3）頂推施工頂推過程中主拱的軸向偏位。

4.1 頂推過程中線型控制

（1）試頂推：正式頂推前，應對主橋整體進行試頂推，以便確認頂推設備、支架系統(tǒng)、及導梁均在正常運轉(zhuǎn)。

（2）支架狀態(tài)觀測：在頂推施工過程中，隨時觀察支架狀態(tài)（如支架預留下沉量、支架應力、支架位移等數(shù)據(jù)），根據(jù)觀測結果及時調(diào)整。

（3）實時監(jiān)控：在頂推施工過程中，應實時監(jiān)控線形和應力并根據(jù)結果及時調(diào)整。觀察液壓系統(tǒng)中各油缸的頂升壓力、高度等數(shù)據(jù)，分析目前狀態(tài)下主橋的受力狀態(tài)并及時調(diào)整，線型發(fā)生較大偏差（偏差≥30 mm）時，需立即進行糾偏，避免因線型導致結構受力不均衡或失穩(wěn)等問題。

4.2 頂推過程中的糾偏措施

為了防止鋼梁在頂推過程中發(fā)生橫向偏移，須在每次頂推行程完成后檢查鋼梁是否發(fā)生偏移，若偏移距離在許可范圍之內(nèi)，則可繼續(xù)頂推，若偏移距離即將超出許可位移，則需進行糾偏[4]。糾偏主要控制措施如下：

（1）在鋼梁前端和尾端的中部（中線位置）設置控制標志，標志地方粘貼全站儀測量反光設備。通過既有的橋梁測量控制點，用全站儀測量出其各控制點的坐標，從而反算出鋼梁所處位置的對應樁號和所在位置的橫向偏移量（偏距），將測量結果反饋給步履機操控人員適時進行糾偏。

（2）在梁底作用點位置做上標記，頂推過程中步履機看守人員必須連續(xù)觀測，確保頂升的作用點平面位置偏差小于3 cm。條件允許時，可在梁前端和尾部設置平面位置觀察點予以監(jiān)控。當步履機作用點位置偏移值大于3 cm時，必須進行糾偏。

（3）當中央控制系統(tǒng)檢測到鋼梁梁體發(fā)生偏移或工作人員發(fā)現(xiàn)梁體偏移后，會根據(jù)偏移情況決定要糾偏的步履機號，由于每臺步履機都配置有橫向糾偏頂，可以對各種情況下的偏移進行調(diào)整。若鋼梁只有前端發(fā)生偏移，則只需對前端步履機進行局部糾偏，若鋼梁整體發(fā)生偏移或者小幅旋轉(zhuǎn)，則可通過前后糾偏頂調(diào)整偏移距離及偏移角度。在糾偏時，步履機豎向千斤頂處于頂升狀態(tài)，兩側(cè)糾偏頂帶動步履機上部千斤頂進而帶動鋼梁向左或者向右偏移，偏移距離可根據(jù)糾偏頂行程進行調(diào)整，糾偏完成后，糾偏頂回收，豎向千斤頂回落。然后再進行下一次頂推循環(huán)。

5 結語

該項目主橋鋼結構采用工廠化大構件加工，在現(xiàn)場進行組裝與焊接的模式，提高了施工質(zhì)量和解決了施工場地限制等因素。同時采用步履式頂整體推施工，有效的解決了跨航道保通施工的問題。在頂推過程中應重視線形控制，采取多種措施及時進行糾偏，從而確保頂推線形和結構受力等滿足設計要求。