摘" 要：頂推施工是橋梁上部施工常用的一種施工方法，具有跨越能力強(qiáng)、不影響橋下交通、適合高墩作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。該文以某跨越既有高速公路匝道橋?yàn)槔?，介紹該橋吊裝與單點(diǎn)連續(xù)頂推相結(jié)合的施工方法。在頂推過(guò)程中采取中軸線偏位、局部失穩(wěn)、梁體豎向線形、應(yīng)力監(jiān)控、橫向位移失穩(wěn)和預(yù)拱度等控制措施，并對(duì)頂推過(guò)程進(jìn)行受力分析計(jì)算，經(jīng)計(jì)算，在頂推過(guò)程中導(dǎo)梁和鋼箱梁強(qiáng)度、剛度滿足要求，可以用于指導(dǎo)橋梁施工，并為類似橋梁施工提供參考。

關(guān)鍵詞：匝道橋；頂推施工；鋼箱梁；橋梁施工；施工方法

中圖分類號(hào)：U445" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）17-0177-04

Abstract： Incremental launching method is a commonly used construction method in the upper part of the bridge， which has the advantages of strong spanning ability， not affecting the traffic under the bridge， suitable for high pier operation and so on. Taking the ramp bridge of an existing expressway as an example， this paper introduces the construction method of the combination of hoisting and single point continuous jacking of the bridge. In the process of jacking， some control measures are taken， such as central axis deviation， local instability， vertical alignment of beam， stress monitoring， lateral displacement instability， pre-camber and so on. The strength and stiffness of guide beam and steel box girder meet the requirements， thereby can be used to guide bridge construction and provide reference for similar bridge construction.

Keywords： ramp bridge; incremental launching method; steel box girder; bridge construction; construction method

頂推施工[1-3]因具有跨越障礙（河流、運(yùn)營(yíng)鐵路、運(yùn)營(yíng)高速公路）能力強(qiáng)、可不中斷橋下交通、適合高墩作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛運(yùn)用于橋梁施工并得到了快速發(fā)展。而鋼箱梁具有重量輕、強(qiáng)度高、跨越能力強(qiáng)和多為等截面等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合與頂推施工相結(jié)合。按頂推動(dòng)力裝置分[2]，頂推施工可分為單點(diǎn)頂推和多點(diǎn)頂推，單點(diǎn)頂推[4-5]具有頂推點(diǎn)少、容易控制及調(diào)整、操作簡(jiǎn)便和同步性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，本文中的橋梁由于頂推長(zhǎng)度小、重量輕，因此上部鋼箱梁選擇單點(diǎn)連續(xù)頂推方式進(jìn)行架設(shè)。

1" 工程概況

本文以某高速公路B匝道橋?yàn)槔?，上部結(jié)構(gòu)為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)T梁+單箱雙室連續(xù)鋼箱梁，橋跨布置為6×20 m+6×20 m+（35+50+35） m，橋梁全長(zhǎng)360 m。下部結(jié)構(gòu)0#橋臺(tái)、15#橋臺(tái)采用柱式臺(tái)，橋墩均采用圓形截面柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。平面分別位于圓曲線、緩和曲線和圓曲線上，縱斷面位于R=3 000 m的豎曲線上。第三聯(lián)設(shè)計(jì)為（35+50+35） m連續(xù)鋼箱梁橋，其中第二跨（13#墩—14#墩間，50 m主跨）將上跨原有高速公路（凈空約為5.5 m），交角約60°。第三聯(lián)鋼箱梁橋型布置如圖1所示。

鋼箱梁梁高2.2 m（箱梁內(nèi)輪廓線高度），頂面全寬10.5 m，兩側(cè)各設(shè)2.0 m寬挑臂，腹板間距3.25 m。鋼箱梁頂板厚18 mm，下設(shè)“U”形和板式加勁肋；鋼箱梁底板厚16 mm，設(shè)“T”形加勁肋；腹板厚16 mm，設(shè)3道160×16 mm板式加勁肋。鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2所示。

中跨跨中設(shè)24 mm向上預(yù)拱，邊跨跨中設(shè)置15 mm向上預(yù)拱，中間部分按二次拋物線變化。預(yù)拱度值不含制作拱度和支架墩彈性變形，施工時(shí)應(yīng)考慮其影響，并將其以預(yù)拱度的形式設(shè)置。

2" 鋼箱梁施工

2.1" 總體施工方案

B匝道橋鋼箱梁施工的主要難點(diǎn)是跨既有高速公路，跨度為50 m。此路段交通不能中斷，也不能完全封閉，無(wú)法在高速公路中間搭設(shè)支承系統(tǒng)，中跨50 m鋼箱梁全部采用吊車吊裝難度很大。經(jīng)研究擬定，邊跨12#—13#墩的34.92 m鋼箱梁（1#—3#節(jié)段）及14#—15#墩間的11#節(jié)段鋼箱梁采用吊裝；13#—15#墩間的4#—10#節(jié)段鋼箱梁（全長(zhǎng)74.8 m），采用液壓油缸單點(diǎn)頂推施工工法來(lái)完成。工況4、工況5鋼箱梁頂推示意圖如圖3、圖4所示。

鋼箱梁頂推到位后，通過(guò)吊車將1#—3#節(jié)段、11#節(jié)段鋼箱梁吊裝到位，完成整個(gè)鋼箱梁橋1#—11#節(jié)段的安裝。再進(jìn)行整體（119.88 m）落梁施工。最后通過(guò)落梁千斤頂將鋼箱梁下落至設(shè)計(jì)高程位置上。

2.2" 頂推施工設(shè)備及原理

本橋第三聯(lián)鋼箱梁采用2臺(tái)自動(dòng)連續(xù)頂推千斤頂進(jìn)行頂推施工，通過(guò)2個(gè)液壓油缸串聯(lián)，其中一個(gè)油缸頂推，另一個(gè)回程復(fù)位，當(dāng)前一個(gè)油缸頂推行程快要到位時(shí)，另一個(gè)進(jìn)入工作狀態(tài)，交替接力往復(fù)循環(huán)，來(lái)實(shí)現(xiàn)箱梁不停地連續(xù)頂推。

鋼箱梁頂推系統(tǒng)包括支承系統(tǒng)、導(dǎo)梁系統(tǒng)、頂推系統(tǒng)、落梁系統(tǒng)（落梁設(shè)備）、導(dǎo)向糾偏系統(tǒng)（導(dǎo)向限位輪）和控制系統(tǒng)（油泵及智能操控臺(tái)）6大部分。支承系統(tǒng)安裝于13#墩處、14#墩處、12#—13#墩間及14#—15#墩間，并在支承系統(tǒng)上安裝分配梁。頂推系統(tǒng)安裝于需要頂推施工的各節(jié)段鋼箱梁尾部，為鋼箱梁前進(jìn)時(shí)的動(dòng)力，克服鋼箱梁與支承板的摩擦力，使鋼箱梁向前移動(dòng)。導(dǎo)向限位輪為橫向可調(diào)式，分為上部導(dǎo)向滾輪和可調(diào)頂絲底座，用螺栓安裝在臨時(shí)支撐上。落梁系統(tǒng)安裝于橋墩位置處支撐系統(tǒng)頂部。

2.3" 頂推施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)

導(dǎo)梁。為了頂推時(shí)跨越空間距離，減輕鋼梁后配重、增加鋼梁長(zhǎng)度，安全到達(dá)前進(jìn)方向支架，鋼梁+導(dǎo)梁是更安全有效的方法[6-7]。導(dǎo)梁由2片主梁及3道橫撐組成，導(dǎo)梁總長(zhǎng)35 m，2片主梁中心距6 500 mm，與鋼箱梁頂板、底板、腹板焊接，導(dǎo)梁的2片主梁為變截面工字型結(jié)構(gòu)，高度為1 500～2 500 mm，材質(zhì)為Q345鋼材，重約35" t。導(dǎo)梁設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)模塊（焊接），便于現(xiàn)場(chǎng)組裝及拆除，導(dǎo)梁的腹板與鋼箱梁的外腹板焊接，按焊接鋼箱梁中腹板的要求執(zhí)行，焊縫質(zhì)量要求作檢測(cè)，對(duì)接焊縫質(zhì)量等級(jí)為I級(jí)。

滑道?；啦捎?00×400×16 mm截面，滑道下設(shè)置2拼（3拼、4拼）40a工字鋼分配梁，分配梁支承于鋼管柱臨時(shí)支墩頂部?；郎戏皆O(shè)置聚四氟乙烯板，尺寸為12×540×295 mm。滑道安裝好之后，吊裝導(dǎo)梁。

臨時(shí)支墩。14#—15#墩間的臨時(shí)支墩按3 m間距布置，在基礎(chǔ)上設(shè)置φ408×8 mm鋼管以調(diào)整分配梁高程。12#—13#墩間的2個(gè)臨時(shí)支墩的間距按鋼箱梁的分段長(zhǎng)度布置，便于吊裝1#—3#節(jié)段鋼箱梁，12#—13#墩間臨時(shí)支墩采用4根φ408×8 mm鋼管組成，鋼管橫向縱向連接采用16槽鋼。13#、14#墩處臨時(shí)支墩采用鋼管柱與此處橋墩相結(jié)合的形式，在橋墩周圍設(shè)置8根鋼管（13#墩處為8根φ408×8 mm鋼管，14#墩處為4根φ600×8 mm鋼管+4根φ408×8 mm鋼管），與橋墩相結(jié)合形成組合臨時(shí)支墩，鋼管橫向縱向連接采用16槽鋼。臨時(shí)支墩鋼管及槽鋼均采用Q235鋼材。

2.4" 頂推施工步驟

①先處理臨時(shí)支墩基礎(chǔ)，然后安裝13#墩、14#墩處臨時(shí)支墩，再安裝14#—15#墩間的臨時(shí)支墩及12#—13#墩間的2個(gè)臨時(shí)支墩。②在臨時(shí)支墩上安裝分配梁，在分配梁上按鋼箱梁曲線線形安裝滑道（14#—15#墩間），檢查合格后，在滑道上拼裝導(dǎo)梁35 m，然后吊裝4#—5#節(jié)段鋼箱梁（吊裝鋼箱梁前應(yīng)先將導(dǎo)梁向13#墩方向前移），與導(dǎo)梁焊接為一體，安裝頂推裝置并不斷向13#墩方向頂推。③將4#—5#節(jié)段頂推前進(jìn)12 m后，拆除頂推裝置。④6#節(jié)段鋼箱梁安裝、焊接、補(bǔ)涂、探傷至合格后，安裝頂推裝置并頂推前進(jìn)10.4 m，拆除頂推裝置。⑤與步驟④類似，安裝7#—10#節(jié)段鋼箱梁并頂推到位，拆除頂推裝置。⑥拆下導(dǎo)梁和滑道分配梁，吊裝11#節(jié)段鋼箱梁；在12#—13#墩間吊裝1#—3#節(jié)段鋼箱梁。⑦在1#—11#節(jié)段鋼箱梁各支墩安裝落梁裝置，同步下落至設(shè)計(jì)高程，拆除所有臨時(shí)支墩和基礎(chǔ)。

2.5" 頂推施工技術(shù)

①中軸線偏位控制及糾偏措施。在頂推施工過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整順橋向及橫橋向?qū)蛳尬惠?、頂升支撐油缸的行程，保證鋼箱梁中線在允許范圍之內(nèi)。在拼裝及對(duì)位過(guò)程中，通過(guò)各點(diǎn)的微調(diào)和精調(diào)，滿足拼裝精度要求。鋼箱梁頂推時(shí)通過(guò)各種導(dǎo)向裝置限位，防止鋼箱梁橫向偏移。頂推設(shè)備中設(shè)置了4個(gè)導(dǎo)向限位輪，可以對(duì)梁段位置進(jìn)行橫向調(diào)節(jié)，隨時(shí)糾正頂推過(guò)程中出現(xiàn)的偏差。②保證走行順暢，防局部失穩(wěn)和控制梁體豎向線形措施。為防止梁體在頂推過(guò)程中發(fā)生局部失穩(wěn)，采取了如下措施：提高滑道的制作精度，嚴(yán)格控制滑道標(biāo)高。走行時(shí)在臨時(shí)支點(diǎn)滑道下面設(shè)千斤頂，以便隨時(shí)調(diào)整滑道標(biāo)高。在箱梁前段設(shè)置重量輕、剛度大的鋼導(dǎo)梁，用焊接方式將鋼導(dǎo)梁與鋼箱梁連接，并設(shè)置加強(qiáng)筋，改善鋼箱梁前部的受力狀態(tài)。以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制鋼箱梁梁段拼裝質(zhì)量，確保提高鋼箱梁梁底平整度。嚴(yán)格控制梁體的撓度，每一梁段完工后及時(shí)修正拼梁臺(tái)座標(biāo)高。③施工過(guò)程中應(yīng)力監(jiān)控措施。在鋼箱梁跨中及端部設(shè)置應(yīng)力監(jiān)控?cái)嗝?，?shí)測(cè)頂推過(guò)程中梁體底板、腹板、頂板應(yīng)力變化情況。④防止橫向位移失穩(wěn)的措施。為了防止鋼箱梁向一側(cè)傾斜，兩側(cè)每隔5 m設(shè)置一對(duì)導(dǎo)向限位輪。⑤預(yù)拱度控制措施。在鋼箱梁架設(shè)前，提前在承重支架上按照鋼箱梁分布位置焊接調(diào)節(jié)管，按照豎曲線及預(yù)拱度推算每一排支架對(duì)應(yīng)位置的梁底標(biāo)高，并在調(diào)節(jié)管上進(jìn)行標(biāo)注，隨后調(diào)整調(diào)節(jié)管管口標(biāo)高到設(shè)計(jì)梁底標(biāo)高為止，構(gòu)件直接落在調(diào)節(jié)管上，落實(shí)之后采用千斤頂進(jìn)行標(biāo)高的微調(diào)。⑥落梁。鋼箱梁頂推到位后，通過(guò)吊車將1#—3#、11#節(jié)段鋼箱梁吊裝到位，完成全橋1#—11#節(jié)段的安裝，再進(jìn)行整體（119.88 m）落梁施工。把8臺(tái)千斤頂分別放置在4個(gè)橋墩鋼箱梁兩邊上，并在鋼箱梁下安裝鋼墊板，在其下安裝千斤頂及墊塊先頂起鋼箱梁30 mm，在鋼墊板上安裝千斤頂和千斤頂支座，每個(gè)下落位置2個(gè)支承點(diǎn)為一組，共8組，然后下降一個(gè)行程是150 mm，交錯(cuò)下落，鋼箱梁實(shí)際落梁到設(shè)計(jì)高程（支座上）。

2.6" 鋼箱梁施工監(jiān)控

①支架沉降監(jiān)測(cè)。在臨時(shí)支架搭設(shè)完畢并經(jīng)各方驗(yàn)收合格后，在鋼箱梁吊裝架設(shè)前，在臨時(shí)支架基礎(chǔ)上布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并測(cè)得穩(wěn)定初始值，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在每個(gè)基礎(chǔ)的預(yù)埋板上。②支架垂直度監(jiān)測(cè)。在臨時(shí)支架搭設(shè)完畢并經(jīng)各方驗(yàn)收合格后，在鋼箱梁吊裝架設(shè)前，在格構(gòu)式支架立柱上布置立柱垂直度觀測(cè)點(diǎn)，并測(cè)得穩(wěn)定初始值。③鋼箱梁線形監(jiān)測(cè)。利用全站儀對(duì)鋼箱梁架設(shè)過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)最不利工況下變形及全橋整體線形監(jiān)測(cè)，對(duì)于存在的偏差及時(shí)調(diào)整糾正。④鋼箱梁軸線偏位監(jiān)測(cè)。利用全站儀和水準(zhǔn)儀對(duì)鋼箱梁頂推過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)各工況下軸線偏移監(jiān)測(cè)，對(duì)于存在的偏差及時(shí)調(diào)整糾正。

3" 頂推過(guò)程受力計(jì)算分析

與其他施工方法相比，采用頂推施工方法時(shí)鋼箱梁受力情況比較復(fù)雜，在梁體不斷向前頂推過(guò)程中，梁體在不斷移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)體系也在不斷轉(zhuǎn)換，約束條件在不斷變化，受力狀態(tài)在不斷變化。因此對(duì)頂推過(guò)程的每個(gè)工況都進(jìn)行受力分析[8]就顯得非常必要。

3.1" 建模

采用有限元軟件MIDAS CIVIL對(duì)鋼箱梁及導(dǎo)梁進(jìn)行離散，建立有限元模型如圖5所示。建模時(shí)，采用“梁不動(dòng)墩動(dòng)”[9]的思想，即隨著鋼箱梁不斷向前頂推，不斷激活鋼箱梁?jiǎn)卧ü?jié)點(diǎn)）并移動(dòng)邊界條件對(duì)頂推過(guò)程進(jìn)行模擬。

頂推段鋼箱梁全長(zhǎng)74.8 m，為單箱雙室鋼箱梁結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345qC鋼材，重約465 t。導(dǎo)梁總長(zhǎng)35 m，為變截面工字型結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345鋼材，重約35 t。均采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬。Q345鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值見表1。

3.2" 受力分析

為了確保頂推過(guò)程中鋼箱梁的強(qiáng)度、剛度滿足要求，需要計(jì)算頂推過(guò)程中鋼箱梁及導(dǎo)梁的應(yīng)力、撓度，確保其滿足規(guī)范要求。根據(jù)臨時(shí)墩布置情況，為了方便計(jì)算，將頂推過(guò)程分解為5個(gè)計(jì)算工況，見表2。

經(jīng)逐個(gè)工況計(jì)算，得到鋼箱梁和導(dǎo)梁的應(yīng)力、撓度及支反力計(jì)算結(jié)果見表3。

經(jīng)計(jì)算分析，頂推過(guò)程中，工況4為最不利工況，即導(dǎo)梁和鋼箱梁即將上13#頂推支墩時(shí)，此時(shí)導(dǎo)梁和鋼箱梁懸挑長(zhǎng)度最大，約為50 m。此時(shí)，最大撓度位于導(dǎo)梁前端，為228.1 mm；最大組合應(yīng)力為131.0 MPa，小于Q345鋼材容許應(yīng)力295 MPa；最大剪應(yīng)力為23.2 MPa，小于Q345鋼材容許剪應(yīng)力170 MPa；最大支反力位于14#支墩側(cè)，為1 734 kN。綜上所述，在頂推過(guò)程中，導(dǎo)梁及鋼箱梁強(qiáng)度、剛度滿足要求。

4" 結(jié)束語(yǔ)

本橋根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、交通等條件，選擇吊裝與頂推相結(jié)合的施工方法。由于本橋頂推長(zhǎng)度小、重量輕，選擇了單點(diǎn)連續(xù)頂推的施工工藝，具有頂推點(diǎn)少、容易控制及調(diào)整、操作簡(jiǎn)便和同步性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在頂推施工中，要采取有效措施控制中軸線偏位、防止局部失穩(wěn)、控制梁體豎向線形、防止橫向位移失穩(wěn)、監(jiān)控局部應(yīng)力和控制預(yù)拱度。對(duì)頂推過(guò)程進(jìn)行受力分析計(jì)算，經(jīng)計(jì)算，工況4（導(dǎo)梁即將上13#頂推支墩）為最不利工況，在頂推過(guò)程中，應(yīng)該引起重視。所有工況下，導(dǎo)梁及鋼箱梁強(qiáng)度、剛度滿足要求。

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