橋梁工程中鋼箱梁頂推施工技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：頂推施工技術(shù)因其自身的優(yōu)勢(shì)在諸多橋梁鋼箱梁施工中得到了有效的應(yīng)用。本文結(jié)合某橋路工程實(shí)踐，分別從主梁計(jì)算、鋼箱梁制作、滑動(dòng)與導(dǎo)向裝置施工、以及頂推施工的難點(diǎn)，就這四個(gè)方面論述了橋梁鋼箱梁頂推施工的技術(shù)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；鋼箱梁；頂推施工；技術(shù)難點(diǎn)

在橋梁工程中，加強(qiáng)鋼箱梁頂推施工技術(shù)的應(yīng)用，主要是考慮到在施工中不用采取大型起吊機(jī)械設(shè)備，占地少，能同時(shí)實(shí)施鋼箱梁頂推和安裝邊跨支架梁段。而鋼箱梁由于大跨徑橋梁常見的一種多結(jié)構(gòu)焊制的箱梁結(jié)構(gòu)，鑒于其自身具有較大的自重，所以必須將鋼箱梁頂推到臨時(shí)橋墩的基礎(chǔ)上才能完成整個(gè)工程的施工。但是在實(shí)際施工中，也經(jīng)常會(huì)遇到這樣或那樣的技術(shù)難題。以下筆者結(jié)合某工程實(shí)踐予以探究。

一、工程概況

本大跨徑橋梁屬于高架橋。其基本情況如下：①16聯(lián)，總共分為三跨連續(xù)梁，其中第一跨為1到5聯(lián)；第二跨為第6聯(lián)；第三跨為7到16聯(lián)。第一跨和第三跨的孔間距均為25m，且屬于預(yù)應(yīng)力砼，而第二跨屬于中跨，其鋼箱梁長在包含鋼混結(jié)合段在內(nèi)共201.2m，并在預(yù)應(yīng)力砼箱梁和鋼箱梁相交處安裝了鋼混結(jié)合段，長度為2m。②為了滿足橋梁構(gòu)造和運(yùn)輸與施工方面的條件，將第二跨鋼箱梁分成了A、B、C三種梁段，其中C段屬于鋼混結(jié)合段。③在16聯(lián)三跨連續(xù)鋼箱梁中，直線梁和曲線梁分別為2聯(lián)和14聯(lián)，總長度為1542m，箱梁的高度為2.4m，為矩形雙柱橋墩，有固定墩、非制動(dòng)墩以及聯(lián)間墩組成。④第二段的跨徑中不僅需要從城市主干道跨越，而且還會(huì)對(duì)既有線路的影響，因而成為本工程的難點(diǎn)所在。⑤橋梁?jiǎn)畏鶎挾葹?4m，屬于全焊扁平結(jié)構(gòu)，鋼箱梁的總質(zhì)量為1,420T、總面積為2,030㎡，所以每平米的鋼箱梁重量高達(dá)700kg，因而本工程決定采用頂推施工技術(shù)進(jìn)行鋼箱梁的頂推。

二、頂推施工技術(shù)難點(diǎn)總結(jié)

在本橋梁工程施工中，頂推施工技術(shù)方案中，主要是利用導(dǎo)梁進(jìn)行連續(xù)頂推，共頂推兩次，第一次和第二次的頂推距離分別是50m和95m，當(dāng)連續(xù)頂推的千斤頂在臨時(shí)墩上將鋼箱梁頂推到噸位之后，利用豎向的千斤頂將鋼箱梁放到永久墩完成施工。以下就其技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)：

1．主梁計(jì)算難點(diǎn)

在本工程中，由于需要頂推的鋼箱梁長度較長，共192.7m，所以為了更好地確保頂推的施工質(zhì)量，其主梁的計(jì)算是整個(gè)工程的技術(shù)難點(diǎn)之一。為了更好地加強(qiáng)對(duì)其的處理，確保主梁計(jì)算的精準(zhǔn)性，緊密結(jié)合鋼箱梁的界面特點(diǎn)，結(jié)合鋼箱梁的頂推重量以及導(dǎo)梁的長度，將其剛度和每米的自重為鋼箱梁剛度和自重的1/5，施工過程如下圖所示。從圖1可以看出，當(dāng)鋼導(dǎo)梁位于最大懸臂時(shí)是頂推施工最不利的位置，通過對(duì)施工過程的模擬和給分析以及計(jì)算，對(duì)第③到第⑨段的主梁最大應(yīng)力、最大豎向反力、最大橫向反力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如表1所示。在表1中：A、B、C、D、E、F分別代表：剪應(yīng)力、上緣壓、上緣拉、下緣壓、下緣拉、換算應(yīng)力；a、b、c、d、e、f分別代表1#墩、2#墩、3#墩、4#墩、5#墩、6#墩。

2．鋼箱梁制作難點(diǎn)

在本工程中，由于鋼箱梁需要施工現(xiàn)場(chǎng)制作，而本工程屬于大跨徑橋梁，所以鋼箱梁的制作也是本工程的技術(shù)難點(diǎn)。其制作工藝流程如圖2所示。由此可見，在這一制作工藝中，鋼箱梁的焊接是最為復(fù)雜的工藝，也是難點(diǎn)所在。所以就需要在焊接過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)坡口的形狀與尺寸和焊接方式以及條件等工藝參數(shù)，并利用二氧化碳作為保護(hù)氣體。

3．滑動(dòng)與導(dǎo)向裝置施工難點(diǎn)

（1）基本情況分析在本工程施工中，滑動(dòng)與導(dǎo)向裝置施工也是本工程的難點(diǎn)所在。首先就滑動(dòng)裝置來看，其主要分為上下滑道。在本工程中，主要是在腹板的下部底板的周圍設(shè)置了頂推滑道，且在其腹板的下部安裝了“△”型的加筋肋。并在頂推滑道的中心位置，順著縱向的方式通長設(shè)置了高肋板（80cm）予以加強(qiáng)，從而有效的預(yù)防了鋼箱梁出現(xiàn)變形的情況。（2）下滑道設(shè)置在本工程中，下滑道包括了下滑板和滑道梁，其中滑道梁的根數(shù)為2根，材料為30b的槽鋼，而下滑道的跨度和有效長度分別是0.3cm和2.0m。在結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，由于在頂推鋼箱梁時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)上滑塊擠壓卡住的情況，而又要將鋼箱梁頂起，所以在本工程中，在沒測(cè)的滑道梁兩邊均設(shè)置了吊籃，并在吊籃內(nèi)放置液壓千斤頂（100T，備用）。而下滑板由鋼板制作，規(guī)格為500×500×20mm，數(shù)量為5塊，且在每塊下滑板上包裹了不銹鋼薄鋼板片。（3）施工難點(diǎn)分析雖然在安裝滑動(dòng)裝置時(shí)較為順利，但是在導(dǎo)向裝置安裝過程中，由于一般施工時(shí)都需要實(shí)現(xiàn)橫向定位于頂推導(dǎo)向，而本工程中由于拼裝時(shí)的鋼箱梁階段較大，現(xiàn)有的導(dǎo)向裝置難以滿足實(shí)際施工的需要，所以本工程中將導(dǎo)向裝置進(jìn)行了改進(jìn)，采用橫向限位器，并對(duì)其導(dǎo)向輪組利用螺母和肛周將其固定在下滑道的鋼板面，這樣就能有效的避免空間問題，同時(shí)又能滿足固定和導(dǎo)向的需要。

4．頂推施工中的難點(diǎn)

在本工程中，對(duì)鋼箱梁進(jìn)行頂推時(shí)遇到了諸多困難，以下就遇到的技術(shù)困難和解決措施進(jìn)行分析。（1）撓度值的確定在本工程進(jìn)行頂推施工時(shí)，首先就是在1#墩和4#墩之間進(jìn)行頂推平臺(tái)的搭設(shè)和預(yù)拼裝，雖然在拼裝過程中采用的起吊裝能負(fù)荷實(shí)際需要，當(dāng)時(shí)當(dāng)頂推的一定程度之后，就需要拆除導(dǎo)梁，從而將改變鋼箱梁的位置之后才能進(jìn)行后座支座的安裝。由于當(dāng)鋼導(dǎo)梁位于最大懸臂時(shí)是頂推施工最不利的位置，且此時(shí)鋼箱梁導(dǎo)梁前部的撓度值最大，此時(shí)為了將其控制在合理的范圍內(nèi)，就是此次頂推方案能否得到順利實(shí)施的關(guān)鍵，由于在本工程設(shè)計(jì)中，其撓度值范圍是213.5-340mm之間，組合應(yīng)力是在119.3-220MPa之間，在主梁計(jì)算過程中，并沒有將其作為計(jì)算范圍進(jìn)行計(jì)算。所以為了處理這一技術(shù)難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)人員的技術(shù)支持下，施工方利用現(xiàn)有的空間有限元軟件對(duì)整個(gè)橋梁的大單元模型進(jìn)行了初步構(gòu)建（圖3所示），并對(duì)頂推過程進(jìn)行模擬，具體如下圖所示，最終在模擬計(jì)算過程中，其所得的撓度值和組合應(yīng)力均能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最終為整個(gè)方案的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。（2）安全防護(hù)技術(shù)要點(diǎn)就本工程來看，其鋼箱梁施工流程如下：鋼箱梁下料和放樣→鋼箱梁制作→鋼箱梁預(yù)拼裝→鋼箱梁運(yùn)輸→鋼箱梁吊裝→梁段初次定位→精確定位→臨時(shí)固定→焊接梁段→檢測(cè)焊縫→頂推到位→涂裝→橋面附屬設(shè)施施工。除了上述技術(shù)難點(diǎn)外，在安全防護(hù)上也遇到了技術(shù)難題。

三、結(jié)語

綜上所述，大跨徑橋梁工程中鋼箱梁頂推施工技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)較多。所以在今后的工程中，我們需要緊密結(jié)合實(shí)際，切實(shí)掌握其技術(shù)難點(diǎn)，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)其地處理，才能更好地確保整個(gè)頂推施工的質(zhì)量，從而為工程質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭勝飚．公路橋梁鋼箱梁頂推施工技術(shù)探討[J]．中外建筑，2008，07:202-204．

作者：楊勇 朱志軍 單位：貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局 湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)有限公司