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

作者：袁业宏

（广东南方职业学院）

摘要：阐述了顶推施工法的基本原理，介绍了该项技术的施工工艺并指出了该项技术的优势与不足及需要注意的几个事项，并对桥梁结构准确、合理的评价与判断来确定具体的施工方案。

关键词：桥梁施工；顶推施工；规范；可靠性；具体方案

0引言

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。

1 顶推法的施工程序

在桥台后面的引道上或在刚性好的临时支架上设置制梁场，集中制作(现浇或预制装配)箱形梁(约10m-30m为一段)，待有2～3段后，在上、下翼板内施加能承受施工中变号内力的预应力，然后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。

几个关键步骤的具体做法如下：

(1)预置场地设置：预置场地应设在桥台后面的桥轴线的引道或引桥上，当为多点顶推时，可在桥两端设场地，从两端同时顶推。预置场地上空宜搭设固定或活动的作业棚，便于混凝土的养护。

(2)模板系统：模板宜采用钢模板，这样底模与底架连成一整体可以一起升降，侧模宜采用旋转式的整体模板，内模板采用在可移动的台车上加上安装的升降旋转整体模板。

(3)顶推装置及滑移装置：顶推装置主要有水平布置的液压千斤顶和油泵等组成；滑移装置可分为普通的滑移装置、起循环作用的滑移装置、起连续作用的滑移装置、导向装置及其他附属装置。

(4)梁段混凝土浇筑及梁段施加预应力：梁段模板、钢筋、预应力管道、滑道、预埋件等确认后可浇筑混凝土，梁段预置或拼接必须在桥梁轴线上，预置梁段宜采用全断面整段浇筑，需要分段浇筑时，施工缝可设在腹板上，各段接缝应错开。

(5)导向装置：梁段顶推时，为纠正梁体偏移，应采用导向装置，如楔形导向滑、千斤顶等。导向装置应具有足够的承载力，防止纠偏时破坏。

(6)落梁：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。

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。

单点顶推适用于桥台刚度大，梁体轻的施工条件。单点顶推的优点有：顶推设备简单，并可利用预应力张拉或者顶进法施工的设备；单点施力，没有多点顶推设备同步运行问题，控制系统简单。单点顶推的缺点：由于全桥顶推水平力仅由一个墩(台)上顶推设备承担，顶推设备能力要求高，尤其是孔数较多的长桥，顶推设备能力难于适应；未设千斤顶的墩顶均有较大的水平摩阻力。

(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。

多点顶推与集中单点顶推比较，可以免去大规模的顶推设备，能有效地控制顶推梁的偏离，墩上顶推力与该墩上梁体滑动摩阻力互相抵消，桥墩在顶推过程承受较小的水平力，便于结构采用柔性墩。

3 顶推法的特点

纵观顶推法在桥梁施工领域的应用效果，集中体现出以下几方面有点特点：由于顶推力远比梁体自重小，所以顶推设备轻型简便，不需大型吊运机具；不影响桥下通航或行车，对紧急施工，寒冷地区施工，架设场地受限制等特殊条件下，其优点更为明显。

该方法的不足之处：由于顶推悬臂弯矩不能太大，且施工阶段的内力与营运阶段的内力也不能相差太大，所以顶推只适用较多跨(少跨不经济)，且跨径不大于50m的桥型。

4 顶推法施工应注意的几个方面

(1) 拉锚器的间距应能保证墩上千斤顶有施力点和便于主墩上千斤顶统一更换拉索以提高顶推工作效率。

(2) 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。

(3) 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。

(4) 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。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。

5 结论

(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，否则将是不经济的，在可用其它方法修建的桥梁，不宜优先选用顶推法施工。

(2)顶推施工方法对于长大桥梁和有特殊要求的地方施工较好，若现场连续制造，其节段长度宜在12M~24M。节段太短，工期长，造价不一定是经济的。

(3)对于起步节段，目前一般采用拼装钢导梁的办法来解决最大悬臂时的弯矩，但也可用安装吊索架的方法来减少悬臂端的弯矩。

(4)一般来讲，多点顶推优于单点顶推，因为多点将施力点的水平力均匀地分布到各墩（点），墩台一般不需作特殊处理。

(5)当梁体顶推到位后，需顶梁换支座，以完成所需的结构支承形式，若能将正式支座在顶推前安装就位，并作为顶推时滑道的一部分，则后期工作将大大简化。并可节约大量的临时滑道。

(6)磨擦系数与滑道的质量有密切关系，滑道越平顺磨擦系数越小（与梁底面滑道处的平整度也一样）。且梁体在墩位上停留的时间越长，起动时磨擦力越大。

(7)随着科学技术的不断发展，往复千斤顶的研制成功，履带式滑道及电脑的应用，顶推施工技术将会更广泛地使用。

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