顶推法技术在钢结构桥梁施工的应用分析

顶推法技术在钢结构桥梁施工的应用分析

袁业宏

身份证号码：44072119670606XXXX

摘要：阐述了顶推施工法的基本原理，介绍了顶推法的分类；所需设备；工作阶段以及需要注意事项等，以对钢结构桥梁安装施工提供一定的合理判断以确定具体的施工方案。

关键词：顶推法技术；工作原理；施工程序；具体方案

0顶推法技术的概述

随着钢结构技术在建筑领域应用的蓬勃发展，钢结构建筑的施工技术也得到相应的提高，合理的钢结构施工技术的采用直接影响到整个工程的成本和利润。顶推法技术作为钢结构桥梁施工方法之一，在开始应用后各种技术参数也得到相应的完善，1959年，前联邦德国的莱昂哈特教授在建造奥地利的阿格尔桥时首次使用；1974年，我国在狄家河铁路桥施工中，首次采用顶推法。经过不断的方法改进及技术的创新，钢结构连续梁桥采用顶推施工在世界各地不断盛行，顶推施工法作为现代连续桥梁施工的主要手段，适用范围广泛、工艺方法简便、理论技术成熟。使得该项技术在世界各地得到推广。

顶推法的构思来源于钢梁纵向拖拉法，它用千斤顶取代了传统的卷扬机滑车组，用板式滑动装置取代滚筒，这一取代使施工方法得到了发展和提高。顶推法施工费用较低、施工平稳、噪声小，可在水深、山谷和高桥墩上采用，也可用于弯桥和坡桥。主梁分段预制，连续作业，结构整体性好。顶推法宜在等截面连续梁桥的施工中采用，多用于中等跨径，推荐顶推跨径为40～60m。

0.1顶推法的工作原理：

顶推法技术着重突出顶与推。连续桥梁顶推法的工作原理是利用滑动装置或中间临时墩支撑钢结构桥梁的重量，以千斤顶等设备组成的滑动装置提供水平力推力将其向对岸顶近，使其就位于更换支座后落架等位置，完成桥梁施工。

0.2顶推法的分类：

顶推法按施力方法分为单点顶推和多点顶推。

（1）单点顶推：单点顶推水平力的施加位置一般集中设置于主梁预制场靠近桥台或某一桥墩，其它墩台支点只设置滑道支承。单点顶推装置又有两种方式，一种是用单点拉杆千斤顶顶推，视顶推力的大小，安装一台或多台水平千斤顶，通过拉杆连接梁的底板或者两侧，牵引拉动梁体在滑道上前移；另一种是直接顶推梁体，在预制台座的后面，设一个反力座，安装一台或多台千斤顶，直接顶梁向前滑动。

（2）多点顶推：在每个墩台上设置一对小吨位的水平千斤顶，将集中的顶推力分离到各墩上。由于利用水平千斤顶传给墩台的反力来平衡梁体滑移时在桥墩产生的摩阻力，而使桥墩在顶推过程中承受较小的水平力，因此可以在柔性墩上采用多点顶推施工。

0.3多点顶推的分类：

多点顶推又可根据使用不同设备分为以下几种方式：

（1）楔进式多点顶推

该方案在法国米约大桥得到成功应用，有效解决了该桥高墩连续顶推施工的不均匀水平力的偏载，该套设备由支撑油缸、支撑架、楔进式顶推油缸等几部分组成。

（2）牵引式多点连续顶推

目前国内桥梁施工较常用的顶推工艺一般为牵引式多点连续顶推，牵引法通过张拉千斤顶牵拉钢绞线，拖动梁体在临时支墩顶设置的滑道上滑移，牵引梁体安装就位。

（3）步履式多点连续顶推

步履式多点顶推方案利用“顶”、“推”的两个步骤交替进行，先将钢槽梁托起；再向前托送；之后将钢槽梁置于桥墩临时钢垫梁上；顶推油缸缩缸到底，继续实现下一个循环。通过往复顶推步骤的循

由于多点顶推能克服单点顶推所引起的相关缺点，而且令整个施工过程更安全，所以钢结构桥梁多采用多点顶推，以下分析主要是以多点顶推为代表。

1顶推法技术的设备

顶推法作为一种施工技术，最终是向上能提供顶升力而且向前提供推进力，其完成需要一定的设备来提供动能。其中顶推设备就是为其提供保障的核心设备。顶推设备是一套高度机电液一体化的整体，核心部件主要包括液压部分和控制部分。

（1）液压部分

液压部分由动力元件——液压泵站，执行元件——顶推装置，控制元件——控制阀组成。

（2）控制部分

采用集中远程控制系统，主要包括实时控制系统硬件模块、实时控制系统软件模块、实时控制网测预警；超过控制值的85％时，橙色监测预警；超过控制值的100％时，红色监测预警。

（3）滑移装置

2顶推法的施工阶段

顶推法施工程序主要是以下几个施工阶段：

（1）施工方案确定阶段：在此阶段应根据钢结构桥梁具体实际情况来决定具体特点的顶推法方案；以至落实钢结构桥梁的具体顶推点；落实是否应设置临时墩以至临时墩的具体完成；落实采用具体的滑移装置、液压系统、机电控制等等，这些都应确立一套完整的施工方案。

（2）施工场地准备阶段：根据具体施工方案确定施工场地的布置，采用为多点顶推时，可在桥两端设场地，从两端同时顶推，预置场地应考虑梁段悬出时反压段的长度，梁段底板与腹顶板预置长度、导梁拼接长度和机具设备材料进入预置作业线的长度；预置场地的宽度应考虑梁两端的施工作业的需要。

（3）顶推阶段：启动顶推设备，竖向支撑油缸将梁拱同步顶升至顶推标高线上；由配在顶升系统上的压力传感器检测到的压力值转换成支反力值，然后以该值的换算值为顶推油缸设定压力，顶推油缸在要求的压力下提供顶推力，并且控制桥墩上两侧顶推油缸同步顶推，整个顶推过程的监控应以应力和应变控制为主、标高控制为辅的原则进行。导梁前端为阶梯状结构，利用辅助千斤顶抬起导梁前端上墩，导梁与辅助千斤顶在顶推装置及临时滑道上前进。顶推过程中在尾部将离墩时，前方顶推墩利用竖向千斤顶将主梁顶起相应高度，使尾部脱离顶推装置，待尾部离墩后再落回主梁，继续顶推施工。

（4）拆除导梁阶段：前导梁顶推到位时，受空间限制，需逐节拆除逐段顶推到位。后导梁顶推到位后再分段拆除。用水平千斤顶等顶推设备将支承在聚四氟乙烯塑料板与不锈钢板滑道上的箱梁向前推移，推出一段再接长一段，这样周期性地反复操作直至最终位置，进而调整预应力，使满足后加恒载和活载内力的需要，最后，将滑道支承移置成永久支座，至此施工完毕。

（5）调整完成阶段：全桥顶推就位后，按运营阶段内力，将补充预应力筋进行穿束、张拉、锚固、压浆；再将临时预应力筋设计规定顺序拆除，安装正式支座，将梁顶起，取出滑动装置，然后将全梁落于正式支座上，为了消除由于预置产生的箱梁底部高程误差，支座安设中高程误差和预应力所引起的二次力矩，使梁体受力状态符合于自重力引起的弯矩和反力，落梁时千斤顶顶力应以支座反力调整控制为主，同时适当考虑梁底高程。

3顶推法施工应注意的几个方面

（1）顶推施工方法是一种新的造桥技术，在选用本法施工时，一定要充分注意到顶推法

施工的优点，发挥其特长，合理选用顶推法施工。

（2）顶推法施工有可能令钢结构桥梁某些部位会产生局部变形，因此应在使用前合理设

计施工方案，确定顶推点，确定相关安全措施，应通过相关的验算论证。

（3）顶推法施工选用设备设计充分考虑通用性和方便性：适用于桥型顶推；同时，各结构方便拆安、维修更换。每个顶推点（每个安装有顶推装置的墩顶）布置l台电液控制单元及相应的油压、位移及倾角传感器、泵站、各种控制阀件、液压管线等装置。每套控制装置应具备根据检测到的压力、位移和倾角信号分析处理与控制各油缸动作的能力，同时通过“远程／就地”选择转换，能够根据中心控制器的指令控制本分系统内各油缸的动作。

（4）导向装置应具有足够的承载力，防止纠偏时破坏。为了控制梁体在顶推过程中的中线始终处于规范范围内，必须设置横向导向装置。尤其在圆曲线上顶推，横向导向装置显得更加重要。纠偏器装在预制台座前临时墩的两旁，且固定一对，以控制每段梁尾端的横向位置，保证梁尾与预制模板正位接头。顶推时，作好横向偏差观测，主要观测主梁和永久墩的弹性横向位移。

（5）在连续梁的跨度大于顶推跨度时，宜设置中间临时墩，在不设临时墩时，为满足安装钢导梁和连续梁前期顶推抗倾覆的要求，在制梁台座前和连续梁第一跨内设临时墩，作为顶推施工的过渡段，保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致，避免大梁从制梁台座上顶推出去以后，与接灌的下一梁段出现大的转角。临时墩应能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形。在此原则前提下，尽可能降低造价，便于拆装。为提高临时墩的稳定性，防止临时墩在箱梁顶推过程中产生较大的水平位移，保证顶推安全，将临时支墩与相邻的主桥墩和制梁台座进行撑拉连接，用水平或斜拉钢绞线束临时加固。

（6）导梁设置在主梁前端，可为等截面或变截面钢板梁，导梁结构必须通过设计计算，从受力状态分析，导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩和下翼缘的最大支点反力。国内外的施工经验表明：导梁长度一般为顶推跨径的0.6至0.7倍，较长的导梁可以减小主梁的负弯矩，但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加，合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近。导梁的刚度对主梁内力的影响远较其长度对主梁内力的影响为小。导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下，选用较小的刚度及变刚度的导梁，将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩，使负弯矩的2个峰值比较接近。此外，在设计中要考虑动力系数，使结构有足够的安全储备。为减轻自重最好采用从根部至前端为变刚度的或分段变刚度的导梁。

4结论

顶推法施工技术是从钢梁架设泄引拖拉发展而来的。近些年来，钢梁安装采用此法减少了，而预应力混凝土梁采用顶推施工却多起来了。随着顶推技术的发展，若钢梁再将此法运用起来，可比以往的拖拉做得更灵活方便，还可以避免混凝土梁的一些不足。更充分发挥钢梁的特性。随着科学技术的不断发展，顶推法施工技术经过经过不断的方法改进及技术的创新，顶推施工技术将会更广泛地使用。

参考文献：

[1]魏明钟．钢结构设汁新规范应用讲评[M]．北京：中国建筑工业出版社，1991．

[2]徐岳，张丽芳，邹存俊，郑小燕.连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，2012.

[3]张贵民，陈湘林.顶推法施工斜拉桥[J].桥梁建设，2013（3）.

[4]王宪新.论桥梁箱梁顶推法施工原理及其施工工艺.《黑龙江科技信息》2013

[5]上官兴，等.连续梁桥顶推技术的新探索[C].湖南公路学会论文集2014.

[6]林玲.概述顶推法施工在桥梁工程中的应用，顶推法施工斜拉桥[J].桥梁建设，2013（3）