石凯凯

（中铁二十二局集团第一工程有限公司，哈尔滨 150000）

一个庞大而又有序的交通系统是一个城市经济脉络的真实体现，除了能加强人与人之间的联系之外，还有着促进经济、政治和文化等各个方面之间交流的作用，各城市地表交通已趋于饱和，跨线桥梁的施工研究是当下的研究重点、热点。吴永泉[1]研究了跨线桥交叉施工对高速公路路基的扰动影响，并给出了一些针对性措施；
崔卫瑞[2]以某高速公路工程跨线桥项目为例，研究了支架搭设、支架预压、模板施工、混凝土浇筑及支架拆除等多个施工问题；
柴加兵[3]对市政高架桥跨越高速公路施工时的顶推施工与吊装施工进行了比较，并给出了选择方案的参考意见；
唐宁[4]采用ANSYS有限元程序对顶升过程中垫块进行了仿真分析，总结了各施工过程中的要点与难点；
陈亚娟[5]对高架桥钢箱梁顶推施工技术进行了研究，采用案例分析法，分析顶推施工技术方案及施工工艺。以各位学者的研究为背景，基于吉林省扶余市富民路公铁立交桥工程（30+45+30）m钢箱梁跨京哈线项目的顶推施工，给出了一些顶推施工技术措施及施工工艺流程，具有一定的参考价值。

1.1 项目简介

该工程位于吉林省扶余市，桥平面线型位于半径为300 m的圆曲线及直线上，钢箱梁桥面全宽（15.025+15.025）m，（30+45+30）m连续钢箱梁跨越京哈铁路K1145+750.7上、下行线，道路里程为DK0+282.01，交角68°，设计净空为8.36 m，桥墩距离铁路中心线最短距离为6.77 m。

跨京哈铁路钢箱梁共3连跨，全长105 m（30 m+45 m+30 m），位于3#桥墩至6#桥台之间，分为左右2幅，单幅桥重840 t，总重量1 680 t。主钢箱梁断面采用单箱双室直腹板形式，顶宽15.025 m，底面宽10 m，单侧悬臂长度2.5 m，箱梁设计中心线处梁高2 m。左、右幅箱梁顶面各设1.5%单向横坡、设4%纵向坡度，横坡通过调整主梁腹板高度来形成。钢箱梁顶板厚度16~20 mm，底板厚度16~24 mm，腹板厚度16 mm；
顶板、底板和腹板设置纵向加劲肋，横隔板标准间距3 m。

以钢箱梁的右幅为研究对象，右幅钢箱梁分为7个节段，节段一至节段五为顶推部分，其余为吊装部分，不做研究。顶推滑移部分为4#桥墩至6#桥台之间的钢箱梁段，单幅桥滑移长度76.5 m，单幅桥滑移重量612 t，单个导梁重67 t。

1.2 施工重难点分析

钢箱梁项目横跨京哈铁路线，且铁路线上方具有一定数量的高压线，钢箱梁底板的焊接施工作业操作空间十分有限。在施工期间，京哈铁路线无法停运，所以在施工中要格外注意钢箱梁下部的行车安全，做好预防施工辅材及电焊渣坠落事故发生的工作。

施工现场环境复杂，通过考察发现施工现场周边具有一定数量的居民建筑物，桩基附近有大量的杂草和生活垃圾，且部分桩基附近还有电线杆，这就对现场的施工造成了一定的困扰。在现场施工时，必须对这些问题进行充分全面的考虑，保证在不影响附近居民的生活的情况下，顺利、安全地完成钢箱梁安装任务。

2.1 顶推支架的设计

以右幅钢箱梁为施工对象，根据临时支架的位置将支架分为4种，即临时支架1（右幅4#桥墩位置，如图1所示）、临时支架2（右幅5#桥墩位置）、临时支架3（右幅6#桥墩位置）和临时支架4（6#桥台东侧路面位置）。4种支架的高度不全相等，但其主肢、缀条等的材料型号相同，即主肢为Φ609×16 mm的圆管，缀条为Φ159×6 mm的圆管，材质均为Q235B，支撑短柱选用Φ700×25 mm的箱型截面。从上往下，垫梁一为B800×600×25的三腹板箱型截面，垫梁二为B800×950×25的三腹板箱型截面，垫梁三为B800×600×25的箱型截面，材质均为Q355B。

图1 临时支架1示意图（单位：mm）

2.2 顶推钢导梁的设计

顶推最大跨度为45 m，钢箱梁滑移时用一副钢导梁。在顶推过程中，为了满足钢箱梁强度和刚度的要求，以及保证临时支墩受力的合理性，需在顶推方向的前端设置钢导梁，采用变截面工字钢型，材质为Q355B。

钢导梁与箱梁之间采用焊接连接，在连接范围内应加大截面尺寸。钢导梁节段之间采用焊接连接。钢导梁分节段工厂制造，现场拼接。钢导梁长度为27 m，重量为67 t。导梁之间采用H型钢、钢管连接成整体。

主导梁截面选用H2035×800×20×20、H1600×800×20×20和H1000×800×20×20焊接H型钢，主要横向联系杆件选用各段H型钢，交叉支撑加固连杆选用Φ159×6 mm的圆管，横连杆选用Φ245×10 mm的圆管。其中型钢的材质均为Q355B，圆管的材质均为Q235B。钢导梁示意图如图2所示。

图2 钢导梁示意图（单位：mm）

2.3 其他技术措施

顶推支架与桥墩连接加固。在顶推施工过程中，顶推支架可能产生顶推方向上的位移，为保证施工安全，将顶推支架与其相邻的桥墩之间用Φ159×6 mm的连接杆进行连接加固，选取的桥墩上的加固点相对于中心线对称。

钢导梁与钢箱梁之间的连接加固。钢导梁与钢箱梁的相交处由于要承受所有的顶推力，所以此处的受力十分危险，需要进行一定的连接加固，加固的方式为：将导梁的腹板进行延伸，焊接到钢箱梁之中，在钢箱梁的端部用加劲板进行焊接加固，以此来保证顶推过程中的结构稳定性。

3.1 顶推介绍

钢箱梁顶推一般采用步履式多点顶推法施工，在顶推支架上设置步履式顶推设备和垫梁，钢箱梁通过步履顶推器顶推至设计位置。钢箱梁顶推到位后，利用步履顶推器将钢箱梁整体卸载落位至支座上，完成钢梁的顶推滑移施工作业。步履式顶推器一个循环作业流程具体为：液压千斤顶顶起钢箱梁—液压千斤顶向前顶推钢箱梁—液压千斤顶回落—液压千斤顶回缩。

顶推过程中桥体的承载体系始终由临时墩承担，当液压千斤顶顶起结构时千斤顶承载，千斤顶将力传递给临时墩；
当千斤顶缩回时，由临时墩前端垫梁托住钢箱梁，通过垫梁将荷载传递给临时墩。

该项目按照结构布置特点及滑移施工工艺的要求，钢箱梁利用“液压同步顶推”技术采取“累积滑移”的施工工艺进行安装。

3.2 顶推准备与思路

在正式顶推施工前，需要进行顶推与拼装支架的施工工作，该项目拟在6#桥台东侧设置2组顶推支架及1组拼装支架，拼装支架为钢箱梁远端支架，5#—6#桥墩之间设置2组顶推支架，4#—5#桥墩之间设置1组顶推支架，顶推支架布置立面图如图3所示。

图3 顶推支架布置图（单位：mm）

每组顶推支架上设置2组步履式液压顶推器，单幅总共10台XY-BL-500型顶推器。顶推思路大致如下：顶推部分钢箱梁分为5个节段，节段一12.5 m，节段二、节段三、节段四和节段五均为16 m。先在拼装胎架上拼装节段一、节段二及节段三，拼装完成后在其滑移方向的前端安装导梁，导梁长度29 m，并利用已安装完成的步履式液压同步顶推系统将其整体滑移16 m后，暂停滑移，在拼装胎架上拼装钢箱梁节段四，拼装焊接完成后，继续将钢箱梁整体滑移16 m后，暂停滑移，拼装节段五，拼装焊接完成后形成钢箱梁整体滑移单元，进行顶推施工。钢梁顶推到位后，通过各临时墩上的横向千斤顶对钢梁纵向线形进行微调。并利用步履顶升器将钢箱梁整体卸载落位至支座上，完成钢梁的顶推滑移施工作业。

3.3 顶推流程

顶推一共分为11个步骤，具体如下：①在6#桥台东侧设置2组顶推支架，5#—6#桥墩之间设置2组顶推支架，4#—5#桥墩之间设置1组顶推支架。每组临时支架由2个支架单体组成，每个支架顶部设置1台步履顶推器。右幅钢箱梁共计布置5组顶推支架、10台步履顶推器；
②在6#桥台东侧的临时支架上拼装钢箱梁节段一（长12.5 m）、节段二（长16 m）和节段三（长16 m），3段梁焊接完成后在节段一小里程侧安装钢导梁，长度为27 m，布置液压泵源系统等设备设施；
③调试液压同步滑移系统；
④检查滑移临时措施是否满足滑移工艺及设计要求；
⑤确认无误后，利用竖向顶升器顶起滑移单元，按照设计荷载的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%和100%的顺序逐级加载，直至钢箱梁滑移单元开始滑动；
当节段一向前滑移16 m后暂停滑移；
⑥在拼装支架上拼装节段四（长16 m）；
⑦节段三与节段四焊接完成后，竖向顶升器顶起滑移单元，按照步骤⑤继续向前滑移16 m后暂停滑移；
⑧在拼装支架上拼装节段五（长16 m）；
⑨节段四与节段五焊接完成后形成钢箱梁整体滑移单元，按照步骤⑤继续向前滑移至设计位置；
⑩钢箱梁落位卸载，直至落位于桥墩支座上；
1○拆除临时措施、导梁和滑移设备，完成钢箱梁滑移作业。

3.4 步履顶升器落梁步骤

落梁步骤一共为8步，具体如下：①利用4#、5#、6#桥墩处步履顶推器进行卸载落梁，顶推滑移到位后，将钢箱梁顶起至底部标高超过支撑短柱顶部垫梁10 mm，此时在桥墩支座位置上垫钢垫块；
②拆除顶部垫梁一、支撑短柱等临时措施，顶升器回缩将钢箱梁落在支座钢垫块上；
③顶升器顶起钢箱梁，拆除桥墩支座位置上的部分钢垫；
④顶升器回缩，让钢箱梁落位在桥墩支座钢垫块上；
⑤更换顶升器位置钢垫块（降低钢垫块的高度）；
⑥顶升器顶起，拆除桥墩位置的部分钢垫块；
⑦重复步骤①—⑥，顶升器顶起，拆除桥墩位置的部分钢垫块；
⑧顶升器缩回，钢箱梁卸载落位至桥墩上。

3.5 钢导梁与钢箱梁施工模拟计算

3.5.1 钢导梁施工模拟计算

采用Midas Civil对钢导梁在施工过程中的工况进行仿真模拟计算，钢导梁全部采用梁单元进行模拟，根据顶推情况，共分为3个工况。

第一个工况：导梁刚接触到4#桥墩，此时导梁受到的竖向力为F=150 kN，导梁与钢箱梁连接处假定为固定端，导梁在自重和节点荷载作用下，各杆件应力最大值为57.2 MPa，小于295 MPa，强度满足要求，导梁自由端位移为71.8 mm。当荷载放大21.7倍，导梁才会发生Mode1屈曲破坏，所以此时导梁不会发生整体失稳破坏。

第二个工况：顶推至4#桥墩处于导梁中部，此时导梁受到的竖向力为F=750 kN，导梁与钢箱梁连接处假定为固定端，导梁在自重和节点荷载作用下，各杆件应力最大值为188 MPa，小于295 MPa，强度满足要求，导梁自由端位移为160 mm。当荷载放大12.5倍，导梁才会发生Mode1屈曲破坏，所以此时导梁不会发生整体失稳破坏。

第三个工况：顶推至4#桥墩处于导梁根部，此时导梁受到的竖向力为F=1 200 kN，导梁与钢箱梁连接处假定为固定端，导梁在自重和节点荷载作用下，各杆件应力最大值为65 MPa，小于295 MPa，强度满足要求，导梁自由端位移为64 mm。当荷载放大19.7倍，导梁才会发生Mode1屈曲破坏，所以此时导梁不会发生整体失稳破坏。

3.5.2 钢箱梁施工模拟计算

在顶推过程中，导梁跨越铁路线即将接近4号桥墩处支架时为钢箱梁悬臂段最长时。此时钢箱梁悬臂段长度为18.4 mm，导梁长度为27 mm，3组顶推支架假定为3个竖直向上的支撑约束，横隔板自重转化节点荷载施加在横隔板处，横隔板重量为40 kN，在自重和节点荷载作用下，钢箱梁最大应力为71.2MPa，小于295MPa，强度满足要求，钢箱梁自由端位移为37.4 mm，同样满足施工要求。

跨线桥梁是城市交通系统中的重要组成部分，随着社会的发展，其在当今的人民生活中扮演着越来越重要的角色，而跨线桥梁的施工技术研究则是工程人极为热衷的一点，其吸引了大量的学者进行研究。顶推施工技术作为一项经典的桥梁施工技术，在市政桥梁施工中具有举足轻重的地位。本文以吉林省扶余市某钢箱梁工程为研究对象，给出了在钢箱梁顶推施工过程中的一些技术措施和施工过程分析，并结合实际进行了施工模拟，模拟结果表明该顶推施工切实可行、安全可靠，具有一定的参考价值，可以对现场施工进行一定的理论指导。

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