滑移MGB板(大跨度无推力拱桥钢箱主梁顶推施工关键技术)
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滑移MGB板(大跨度无推力拱桥钢箱主梁顶推施工关键技术)
【摘要】合肥市广德路钢桥为（50+135+45）m三跨连续无推力拱桥，主跨135m跨越南淝河，钢箱主梁采用纵横梁体系，桥面标准宽度为53m，总用钢量约9960t。依据结构特点及现场施工条件，钢箱主梁采用顶推法施工。
通过纵梁腹板补强、左右幅交替顶推、下吊点锚板过墩、导梁上墩、交替落梁等施工技术，解决了涉航道、长顶程、大悬臂、多点同 步顶推等施工难题，为今后类似工程施工提供借鉴。
【关键词】无推力拱桥；涉航道；步履式顶推；施工技术
１ 工程概况
合肥市广德路钢桥是合肥城市次干路广德路（裕溪路-巢湖南路）跨越南淝河的公路桥梁，主桥为（50+135+45）m三跨连续无推力拱桥[1]，主跨135m跨越南淝河，总用钢量约9960t，材质为Q345qD。
图1 主桥总体布置图（单位：m）
钢箱主梁采用纵横梁体系，全桥设四根主纵梁，桥面标准宽度为53m，局部加宽为62.4m。钢拱采用三维曲线造型，设三道独立拱肋，中拱距梁体最高为19.8m，边拱距梁体最高为27.5m。
拱之间通过风撑连接，拱与桥面间设置吊杆，中拱单索面16根吊杆，边拱单索面15根吊杆，全桥共计62根。北岸拱脚伸入下部基础，辅以斜撑和拉杆，形成刚性连接构造，以消减主梁内力和拱脚的水平力。南岸拱脚与钢箱主梁刚接，桥梁支座不设置纵向约束，通过桥面系平衡拱的水平力。
2 钢箱主梁施工方案
依据主桥结构特点及现场施工环境，钢箱主梁采用“主跨顶推+边跨原位拼装”法施工。左右两幅主梁在南岸拼装后由南向北交替顶推跨越南淝河，桥梁施工期间南淝河航道通航净宽度不得小于38m，通航净高不得小于7.3m，涉航道多点同步顶推施工及辅助设施布置是该工程的重点和难点之一。
图2 桥面系三维示意图
图3 斜撑与拉杆布置图
主梁共布置10组临时支架，其中拼装支架及顶推支架各5组，支架立面布置如图4所示。
图4 临时支架立面布置图（单位：m）
钢箱主梁施工顺序为先搭设10组临时支架，拼装主跨钢箱主梁和20m长的导梁。然后通过步履式千斤顶将主梁及导梁分阶段整体顶推至设计位置，拆除导梁后落梁至永久主墩支座上，最后安装边跨主梁，完成主梁体系转换。
顶推过程中，结构最大悬臂为47m，纵向顶推距离为84m，经计算，主梁最大组合应力为178MPa，导梁最大组合应力为110MPa，最大竖向位移为370mm，结构强度和刚度均满足规范要求，顶推施工方案合理。
3 施工关键技术
3.1 步履式顶推系统布置及选型
3.1.1 顶推设备布置
步履式顶推系统主要由步履顶推设备、液压泵站、液压控制系统三大部分构成。顶推设备布置与顶推支架布置保持一致，每幅各布置5组顶推设备，每组设备有3台步履式千斤顶，全桥共布置30台顶推设备。考虑桥面系为纵横梁结构体系，顶推设备布置于每幅桥面系两侧纵梁下方。由于单幅桥梁横向结构的不对称，每组顶推设备边纵梁下方横向布置2台步履式顶，中纵梁下方布置1台步履式设备，全桥顶推系统横向布置如图5所示。
图5 顶推系统横向布置图
3.1.2 顶推设备选型
步履顶推设备由水平长行程千斤顶、竖向顶升千斤顶、滑座、横向纠偏千斤顶组成。根据顶推计算结果，各组顶推支架最大支点反力统计结果见表1。
①水平顶推设备（包括水平长行程千斤顶、横向纠偏千斤顶）
边纵梁单点最大支反力为428t，布置2台步履式千斤顶，每台千斤顶反力为214t。
中纵梁单点最大支反力为233t，由1台千斤顶支承。
顶推施工采用MGB板——不锈钢板摩擦副，摩擦系数按0.1计算，摩擦力为233×0.1=23.3t，每台步履式设备均配置40t水平长行程千斤顶，顶推设备储备系数为k=40/23.3=1.7。
②竖向顶升设备
竖向千斤顶选型根据各支点最大反力确定，考虑施工安全性及设备使用效率，竖向顶升千斤顶选型见表2。
3.2 顶推设备调试
顶推设备安装完成后，进行油路及电路调试，保证在手动、自动模式下，执行元件按设定的运行方式运行。
联机调试时，启动泵站，选择手动运行模式，在主控台操作面板上控制执行元件伸缸或缩缸，检查其行进动作是否正确，调节行程检测装置的检测元件，保证检测装置的接触及检测正常。
系统手动试机完成后，选择自动模式系统，检查系统各千斤顶的动作协调性及同步性，待系统的动作完全协调后进入下一道工序。
3.3 顶推纵梁腹板补强工艺
顶推过程中千斤顶及保护墩支承于纵梁下方，需对纵梁局部进行补强。千斤顶上部抄垫及保护墩纵向长度均为1m，纵梁横隔板标准间距为3m。
在纵梁内侧腹板及底板间焊接小块横向加劲板，中纵梁加劲板厚度20mm，单侧布置，间距300mm，如图6所示。边纵梁加劲板厚度20mm，双侧布置，间距500mm，如图7所示。
图6 中纵梁顶推补强示意图
图7 边纵梁顶推补强示意图
3.4 主梁拼装
钢箱主梁采用履带吊进行拼装。利用150t履带吊吊装导梁及主纵梁，按照由远及近的原则安装横梁，同步分块安装对应的桥面板。横梁及桥面板安装完成后，站在边纵梁外侧吊装悬挑单元件。完成主梁焊接及涂装后，进入下一步工序。
图8 主梁拼装图
3.５ 主跨顶推施工
在顶推前进行试顶推，确认顶推设备系统运转正常后进行正式顶推。顶推工作时，竖向千斤顶顶起钢箱主梁至保护墩脱空，水平长行程千斤顶推动竖向千斤顶，带动钢箱主梁在滑座上向前滑移，滑移一个行程后，竖向千斤顶下落至脱空，钢箱主梁支撑于保护墩上，此时水平长行程千斤顶将竖向千斤顶向后拖回至滑道端部，完成一个循环的顶推工作。
同理，需要对钢箱主梁进行横向纠偏时，通过竖向千斤顶与横向纠偏千斤顶配合，带动钢箱主梁在滑座上横向滑移。步履式顶推及横向纠偏是一个自平衡的滑移过程。步履式顶推施工过程中，每一个行程的顶推作业，需要通过临时保护墩作为系统的转换支撑。
图9 主跨顶推施工示意图
3.6 下吊点锚板过墩施工技术
顶推施工时，纵梁为桥面系支撑部位。边拱吊杆下吊点锚板位于边纵梁底板中部，横向最大宽度900mm，纵向最大长度760mm，最大高度300mm。
锚板两侧边缘至腹板距离均为250mm。边纵梁下顶推系统横向布置两台步履顶、两组保护墩，抄垫宽度400mm，中间净宽1000mm，可保证顶推过程中下吊点锚板顺利通过。
图10 边拱下吊点过墩示意图
下吊点锚板顶推经过墩顶时，测量复核桥面系与顶推支架横向相对位置，若横向偏差大于10mm，通过步履顶对钢梁进行横向临时纠偏，确保结构纵轴线位于设计位置。锚板顶推通过墩顶时，时刻关注锚板侧壁与顶推系统抄垫装置的间隙，若间隙小于1cm或持续减小，顶推间隙利用步履顶对钢梁整体横向纠偏。
3.7 导梁上墩施工技术
当导梁前段到达下一个顶推平台时，需要通过上墩操作，保证顶推结构经历最大悬臂状态后，导梁前端能够顺利落至顶推系统上，且支点高度达到理论标高。经计算，导梁前端最大下挠出现在前端上拼装支架2的最大悬臂工况，此时导梁前端最大挠度为370mm。
所选顶推设备最大竖向顶升行程200mm，根据每次导梁上墩工况导梁前端下挠值，提前将步履顶上部抄垫高度降低至导梁前端，从而顺利通过，同时在步履顶后方设置临时保护墩，待导梁顶推至步履顶上方，通过导梁前端竖向起落梁，增加步履顶及临时保护墩上部抄垫高度，将导梁前端标高调整至设计值。
此时导梁前端已形成有效支撑，可进行后续顶推施工。导梁前端到达原设计固定保护墩上方时，拆除临时保护墩，利用步履顶及固定保护墩进行顶推作业。
图11 导梁上墩步骤示意图
3.8 落梁施工技术
两幅桥面系先后顶推就位，此时全桥由顶推支架1~5支承，将钢梁落至设计标高。首先拆除前端导梁，同步利用50t汽车吊桥面安装9#墩中横梁。
然后顶推平台2、顶推平台3支点同步落梁，顶推平台4、顶推平台5再同步落梁，最后顶推平台1落梁，落梁过程中同步调整纵向及横向偏差。
顶推就位后，各支点高于设计标高30mm。利用墩顶步履顶及保护墩交替支承，降低抄垫高度，将钢梁落至设计标高，调整各支点纵横向偏差，转换全桥支承体系。
4 结论
合肥市广德路钢桥为（50+135+45）m三跨连续无推力拱桥，主跨135m跨越南淝河。钢箱主梁采用顶推法施工，采用步履式顶推设备配置同步顶推控制装置，满足了远距离顶推控制要求，通过纵梁腹板补强、左右幅交替顶推施工、导梁上墩施工、交替落梁施工等技术，有效地提高了施工效率和工程经济效益，为实现涉航道多点同步顶推施工创造了先决条件。
本文转自《安徽建筑》——大跨度无推力拱桥钢箱主梁顶推施工关键技术，作者黄景新；仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！
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