预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工

摘要:混凝土拱桥是我国长期以来的主导桥型，拱桥技术人员在长期努力不懈的探索着技术的创新，随着钢材、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢管混凝土等材料的出现，使得拱桥技术创新如鱼得水。然而由于拱桥必须要有坚实的地基作为支撑，难免使其在大跨度桥梁中失去了竞争力。近年来发展起来的缆索吊装法、悬臂施工法、转体施工法以及今天我们要谈及的顶推施工法的出现，使得大跨度梁拱桥梁重新获得生命力。本文介绍顶推的特点、顶推过程中的受力、以及顶推时所需要的必要装置并就一实例进行说明。

关键词：梁拱组合桥；顶推法；施工

Abstract: concrete arch bridge China has long been the leading bridge-type, arch technology personnel in the long-term efforts of exploring technological innovation makes arch technology innovation, with the advent of steel, reinforced concrete, prestressed concrete, steel pipes, concrete and other materials, like a duck to water. However, due to the arch bridge must have a solid foundation as a support, it is inevitable that it lost its competitiveness in the long-span bridges. Cable hoisting method developed in recent years, the cantilever construction method, swivel construction and today we want to talk about the emergence of the construction method of pushing, making large-span girder arch bridge and regain vitality. This article describes the characteristics of thrusting force in the process of pushing, and pushing the necessary device and described an instance.Keywords: beam arch combination bridge; pushing law; construction.

中图分类号：TQ639.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1.桥梁推顶施工技术的提出及实例

预应力混凝土桥梁顶推技术的施工构想最早来源于钢桥架设中普遍采用的纵向拖拉法，在20世纪60年代初的西德首创用顶推法架设预应力混凝土桥梁获得成功。在中国20世纪70年代，铁道部第一工程局桥梁处在西延线地区的狄家河桥的施工过程中第一次采用了推顶法并大获成功，为我国大跨度桥梁施工开辟了新的途径。本文将以某改建桥梁为例，具体讲解顶推法在预应力混凝土桥梁拱组合桥梁中的应用。

本桥采用梁拱组合结构，与一般体外系杆拱桥不同的是必须采用先梁后拱的施工方法，拱肋位于系梁中间，系梁顶推就位后拱肋的安装架设对桥下铁路运营均无干扰。系梁总长13l m，分3段浇筑36.5 m+86．1 m+8.4 m，中间段86.1 m长为顶推梁段，两侧为原位现浇，两侧梁段端部有端隔墙及拱脚，质量大，采用分3段的方式减轻了顶推重力，方便施工(图1)。

2.顶推的原理技术、参数与顶推系统构成

2.1.顶推法施工的原理

顶推法的施工原理是沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地。分节段预制混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，通过水平液压千斤顶拽拉梁体内预埋钢绞线，借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置，克服滑块与滑道板之间的摩擦使得梁体向前向对面顶进，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工。

2.2.顶推参数

顶推的重力：52809 kN；

顶推的速度：6 m／h；

顶推的距离：78．3 m；理论顶推时间为：78．3／6=13．05 h：

顶推的动力储备系数：1．75(采用6台2 000 kN千斤顶)；

顶推的牵引索拉力安全系数：3．5(采用12根／束钢绞线)；

顶推的就位轴向误差：4-20 mm；

顶推的滑块安全储备系数：5．7(采用滑动支座滑块)。

滑道的安装精度：顶面相对高差不大于l mm。

2.3.顶推系统的组成

在梁体顶推施工过程中所需的设备可以分为两大类：1)主梁的顶推和支承设备；2)减小顶推过程中主梁内力而增设的临时设备。

2.3.1.主梁的顶推和支承设备

1)承重墩

设计顶推最大跨度达38．5 m，顶推过程中需要设置前后钢导梁，其长度分别为28 m及17．0 m。顶推用承重墩包括永久墩及临时墩，全桥共设置5个临时支墩，考虑到地基承载力较低，均采用钻孔灌注摩擦桩，桩径1．2 m。l、2号墩间设置4个临时墩，间距为24、25、19．4、38．5、22 m，l临时墩承台距既有线为4.1 m。

2)常用滑道装置

滑道的组成形式（图2）：墩顶预埋钢板(后浇铁盒子)上焊接3 cm厚钢板和3 mm厚不锈钢板，上部涂抹硅脂油和铺设规格为40 cm×30 cm×2 cm聚四氟乙烯滑块，其抗压强度不低于30 MPa，滑块顶用塑料薄膜覆盖严密。为保证箱梁纵向之间梁底的衔接，以及顶推过程中四氟乙烯滑块能够顺利塞入，滑道钢板纵向两侧做成斜面，坡面处填干硬沙(以利于拆模后能顺利掏出)，并保证柔性支撑比刚性支撑侧高5—10 mm，以保证梁底的平顺。

图 2

3）横向导向设施。

横向限位装置由连接钢板和导向轮组成，通过螺栓和临时墩的基础相连接。顶推过程中，滚轴边距离箱梁腹板边2 cm，轴心距离梁底40 cm，因顶推必然存在不平衡受力，故梁体呈蛇形运动，此时限位空隙小，有利于即使纠偏。见图3

图3

2.3.2推设备中的临时设施

1）前后钢导梁

后导梁长为17 m，共分2节，第1节段长10 m，第2节段长7 m，截面为工字形；前导梁长28 ntl，共分3节，第1、2节段长10 m，第3节段长8 m，截面为箱形。前后导梁在箱梁中腹板处有预埋段，前导梁预埋段长度为3 m，其中埋进混凝土内2．5 m，后导梁预埋段长度1．52 m，埋入混凝土1．02 m。导梁底面与混凝土梁体齐平，并形成R=2 300 m的弧形，以满足顶推运行轨迹。导梁预埋段与第一节段之间采用th32 mm精轧螺纹钢连接，并设300 kN的初拉力。

2）牵引索

箱梁内埋设有18个锯齿块，通过不同的顶推工况，将牵引索布置在不同的齿块上。每束由12根强度等级为1 860 MPa，615．2 mm钢绞线组成。牵引索穿过QDCL2000型连续顶推千斤顶。牵引索的另一端顺着梁体底板穿入千斤顶内。

顶推总体布图如下。

图4顶推的总体布置（单位：cm）

顶推过程

3.1.施工准备工作

在试顶前拆除底模和侧模排架及模板，清理滑道，保证滑块与滑板之间的清洁，安装前后钢导梁，安装横向限位，各墩之间串联。

3.2.试顶

打开主控台及泵站电源，启动泵站，控制6台千斤顶同时进行施力试顶。试顶时，记录试顶过程的时间和速度，根据实测结果对比的调整速度，如有异常，则应立即停止试顶，并查明原因，采取相应措施整改后方可继续试顶。

3.3.正式顶推

首先选择手动模式，逐一将QDCL2000顶前后主顶的活塞回到行程开关SQl、SQ4位置后开始手动顶推。主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30％、50％、70％、80％、85％、90％、95％、lOO％最大经验牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，如有异常立即报告。检查油泵、顶推顶、前后夹持器、前后监控器、压力表、钢绞线是否异常。手动操作QDCL2000顶推系统牵引主梁滑移动后，转换至自动运行模式，进行主梁的自动连续顶推。当顶推开始后，工人将从滑道前端吐出的四氟滑板，拿到滑道后端重新喂入，必须保证相邻两块四氟板间无间隙。

4顶推过程的理论分析

施工顶推过程采用MIDAS程序进行分析、计算，顶推步长为l m，前、后导梁截面采用变截面形式模拟。导梁截面形式均为工字形，根部梁高2．7 m，翼缘宽度1．0 m，腹板厚度40 mm，上翼缘厚度60 mm，下翼缘厚度70 mm；导梁截面至最前端变至1．5 m高，腹板厚度20 mm，上下翼缘厚度均为20 mm。导梁根部截面与主梁截面刚度比值为1／6．72。

同其他施工技术相比，预应力混凝土梁拱组合顶推技术实施具有许多优点：

桥梁上部的施工作业不会影响所处位置的现有交通。

系统不需要支架与大型机械设备，施工平稳可靠。

顶推法施工的预应力是逐步施加，减少了混凝土的徐变。

但是，顶推法施工也存在以下不足：

装拆与张拉繁杂，且施工阶段的内力与正式使用时的内力相差极大。

对于多孔长桥，因工作面（只能两方对顶），肯能施工期相对较长。

5结语

从预应力混凝土桥梁顶推施工法原理的原理、特点、方法中可看出，这一方法能很大程度的节省人力物力财力，值得进一步的推广与应用。

参考文献：

[1] JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S]

[2] JTG D60-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]

[3] 苏国明,陈铭,续宗宝,孙爱田,蒋传绵,牛德元.预应力混凝土梁拱组合桥梁顶推施工新工艺[J]铁道标准设计.2009.