張超　鄭舜元

摘要 為解決跨既有高速鋼箱梁頂推施工中因橋梁跨度大、施工條件受限、受力情況復(fù)雜等技術(shù)難點(diǎn)，文章以204國(guó)道跨鹽靖高速公路大橋的大跨徑鋼箱梁頂推施工為例，通過采用步履式多點(diǎn)頂推系統(tǒng)、設(shè)置導(dǎo)梁及頂推支架，結(jié)合有限元模擬方法，確保了施工過程中鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，可為今后類似鋼箱梁的頂推施工提供參考。

關(guān)鍵詞 鹽靖高速；鋼箱梁；頂推；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.462文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）12-0073-03

0 引言

隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼箱梁因其出色的跨越能力和施工速度，在橋梁建設(shè)中應(yīng)用廣泛[1]。頂推法施工，作為一種立體橋梁建設(shè)的優(yōu)秀方法，因其不影響橋下既有交通和通航而備受青睞[2]。頂推工法呈現(xiàn)多元增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，“步履式多點(diǎn)自平衡的頂推”正逐步替代“千斤頂直接頂推主梁”[3]。

跨越既有高速公路的大跨徑鋼箱梁橋，在保障高速公路正常行車的情況下，對(duì)頂推支架、施工工藝、施工安全的要求較高。

該文以204國(guó)道跨鹽靖高速公路大橋?yàn)槔?，針?duì)鋼箱梁頂推施工過程中存在的橋梁跨度大、施工條件受限、受力情況復(fù)雜等技術(shù)難點(diǎn)，提出了合理的解決方案。

1 工程概況

主橋鋼箱梁跨越鹽靖高速，其設(shè)計(jì)采用三跨連續(xù)的鋼箱梁結(jié)構(gòu)。在主橋路線中心線位置，跨徑的布置為（42+70+42）m，主橋?qū)挾葹?8 m、梁高為3.0 m，如圖1所示，單幅主梁重約1 833 t。

2 工程難點(diǎn)分析

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙、周邊環(huán)境以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件等特點(diǎn)，該項(xiàng)目主要存在以下幾方面的施工難點(diǎn)：

（1）鋼箱梁跨度大、噸位重，如何合理劃分鋼箱梁節(jié)段、確保拼接質(zhì)量以及順利運(yùn)輸和安裝是一大難點(diǎn)。

（2）頂推工況復(fù)雜，需上跨鹽靖高速公路，施工現(xiàn)場(chǎng)交通流量大、車速快，這給施工帶來了極大的安全隱患。因此，如何選擇合理的頂推施工流程是該工程的關(guān)鍵。

（3）鋼箱梁內(nèi)部縱隔板與橫梁導(dǎo)致受力情況復(fù)雜，如何確保橋梁的幾何和受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及有效控制結(jié)構(gòu)應(yīng)力，也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 方案概述

針對(duì)大跨徑和大截面鋼構(gòu)橋的頂推施工，由于其最大懸臂長(zhǎng)度達(dá)到43 m，為確保高速公路不封路，可以采用多點(diǎn)步履式頂推系統(tǒng)施工，如圖2所示。施工工藝采用36 m導(dǎo)梁連續(xù)頂推方案，主跨加邊跨連續(xù)頂推。千斤頂在橋墩上頂推到墩位后，再利用豎向千斤頂將梁體落至永久墩。

步履頂推系統(tǒng)主要由水平千斤頂、豎向千斤頂、滑座、橫向糾偏頂、液壓泵站和控制系統(tǒng)組成。頂推時(shí)由豎向千斤頂先頂起鋼梁，然后由水平千斤頂推動(dòng)豎向千斤頂和鋼梁前進(jìn)。完成一個(gè)行程后，豎向千斤頂將下降復(fù)位，鋼梁再次落墩。隨后，水平千斤頂將豎向千斤頂拉回原位，完成一個(gè)頂推循環(huán)。系統(tǒng)通過豎向和橫向糾偏頂?shù)呐浜?，?shí)現(xiàn)鋼梁的精確頂推和橫向調(diào)整[4]。

3.2 安全性驗(yàn)算

為保證頂推施工期間鋼箱梁的整體結(jié)構(gòu)安全，該文采用Midas/Civil對(duì)鋼箱梁頂推施工過程進(jìn)行仿真分析。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的相關(guān)參數(shù)，對(duì)鋼箱梁各構(gòu)件采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬；通過邊界條件模擬頂推支架的支撐作用，并按自重及風(fēng)荷載等荷載組合進(jìn)行整體建模，然后根據(jù)施工步驟劃分計(jì)算工況，逐個(gè)工況進(jìn)行計(jì)算分析。

鋼箱梁頂推最不利工況組合應(yīng)力及剪應(yīng)力如圖3～4所示。

由圖3和圖4可知，最不利工況下（前端懸挑43 m時(shí)），最大正應(yīng)力為38.83 MPa，最大剪應(yīng)力為37.92 MPa；在鋼箱梁的頂推過程中，結(jié)構(gòu)受力趨勢(shì)符合理論分析，計(jì)算結(jié)果均滿足相關(guān)規(guī)范要求[5]。

4 臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 導(dǎo)梁設(shè)計(jì)

導(dǎo)梁是大跨度鋼箱梁頂推施工中必不可少的結(jié)構(gòu)，能起到減小主梁頂推長(zhǎng)度、引導(dǎo)主梁頂推搭設(shè)的重要作用[6]。該工程頂推跨度最大為43 m，鋼梁前端設(shè)置20 m導(dǎo)梁，導(dǎo)梁采用工字型變截面結(jié)構(gòu)，截面高由2.8 m變?yōu)? m，如圖5所示。

4.2 頂推支架設(shè)計(jì)

頂推支架是實(shí)現(xiàn)鋼箱梁頂推施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，需充分考慮施工過程中的各種工況，包括豎向承載力、水平推力、抗傾覆能力等。支架的形式和構(gòu)造應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求[7]。頂推支架布置如圖6所示，支架立柱采用Φ529×8 mm鋼管，管頂采用三拼HN700×300型鋼作縱梁、雙拼HN700×300型鋼作橫梁，支架鋼管連接系均采用[20槽鋼。各構(gòu)件均采用焊接連接，底部采用混凝土基礎(chǔ)。

在安全驗(yàn)算時(shí)，通過提取主橋有限元模型中各頂推施工工況支點(diǎn)的最大反力，并加載至頂推支架上，即可對(duì)頂推支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果顯示均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

5 結(jié)語

跨既有高速鋼箱梁的施工多存在鋼箱梁橋梁跨度大、施工條件受限、受力情況復(fù)雜等技術(shù)問題，應(yīng)因地制宜、綜合考慮，選擇合適的施工方案。

該工程通過有限元軟件仿真分析，采用多點(diǎn)步履式頂推系統(tǒng)施工，合理設(shè)計(jì)導(dǎo)梁、頂推支架等技術(shù)方案，成功解決了上述難題，保證了鋼箱梁施工的安全順利完成，確保了工程總體施工進(jìn)度，可為今后類似工程施工提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

[1]潘春華. 大跨徑鋼箱梁頂推施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)（全文版）工程技術(shù)， 2021（6）： 2.

[2]張小欣. 跨既有高速橋梁大跨徑鋼箱梁步履式頂推施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 上海公路， 2023（3）： 85-92.

[3]王學(xué)強(qiáng). 大跨徑鋼箱梁頂推施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2023（6）： 145-148.

[4]山東省地方標(biāo)準(zhǔn)鋼箱梁頂推施工技術(shù)規(guī)程： DB 37/T 1389—2009[S]. 北京：人民交通出版社， 2009.

[5]公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范： JTG D64—2015[S]. 北京：人民交通出版股份有限公司， 2015.

[6]冀偉， 邵天彥. 多跨連續(xù)梁橋頂推施工雙導(dǎo)梁的優(yōu)化分析[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）， 2021（7）： 1289-1298.

[7]劉瑞， 姜榮劍， 韓亨通. 上跨高速公路鋼箱梁頂推施工支架設(shè)計(jì)與檢算[J]. 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2023（4）： 10-14.