鋼箱梁頂推施工中的線形控制
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郭勝偉
（廣東華路交通科技有限公司 廣州 510420）
摘要 針對(duì)鋼箱梁頂推施工，結(jié)合博深高速排榜樞紐立交跨線橋鋼箱梁架設(shè)實(shí)例，在簡(jiǎn)述鋼箱梁頂推特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出鋼箱梁頂推線形控制要點(diǎn)，并著重闡述了線形控制方法、頂推過(guò)程中的監(jiān)控與糾偏。
關(guān)鍵詞 鋼箱梁頂推線形控制
伴隨我國(guó)高速公路建設(shè)的不斷加快，公路橋梁的數(shù)量與規(guī)模都在增多增大。對(duì)于橋梁建設(shè)而言，鋼箱梁頂推技術(shù)憑借其操作簡(jiǎn)單、干擾小、穩(wěn)定性好與質(zhì)量有所保證等特點(diǎn)，得到了十分廣泛的應(yīng)用。在頂推施工中，應(yīng)采取各種控制措施，保證結(jié)構(gòu)安全和成橋狀態(tài)下的線形，充分發(fā)揮頂推技術(shù)的應(yīng)用效果。
1工程概況
粵湘高速公路博羅至深圳段第九合同段排榜立交主線橋和E，H匝道橋跨越機(jī)荷高速公路，主橋左幅17～21號(hào)墩臺(tái)、右幅18～22號(hào)墩臺(tái)設(shè)連續(xù)鋼箱梁。鋼箱梁的橋跨形式為左幅33.5 m+50 m+50 m+33.5 m，右幅35.1 m+50 m+50m+35.1 m；排榜立交E匝道鋼箱梁橋跨形式為31 m+50 m+50 m+31 m，H匝道為33.5 mJ-50 m+50 m+33.5 m。排榜立交橋與機(jī)荷高速公路斜交，交角33。，跨線區(qū)域沿機(jī)荷高速公路線路方向長(zhǎng)度為195 m，鋼箱梁在廠內(nèi)集中加工成板單元后，采用平板車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行總拼。由于受地方道路、環(huán)境等限制，鋼箱梁在鹽排高速端頭通過(guò)新建博深高速公路的平鹽鐵路跨線橋進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。鋼箱梁存放場(chǎng)設(shè)置在主線橋與匝道橋之間，面積約80 m×14 m，主要作為鋼箱梁板單元件臨時(shí)存放場(chǎng)地。
2鋼箱梁頂推施工準(zhǔn)備
2.1 總拼胎架與滑道布置
(1)鋼箱梁胎架在緊鄰深圳側(cè)橋臺(tái)，設(shè)置于臺(tái)后路基上，長(zhǎng)度約90 m，路床處理后，澆筑20cm厚C20混凝土硬化處理，為避免胎架場(chǎng)地被雨水浸泡，場(chǎng)地縱向設(shè)置1%縱坡。
(2)整體滑道按照設(shè)計(jì)拼裝線形布置，滿足設(shè)計(jì)的平整度、軸線、高程要求，拼接處圓順過(guò)渡，滑道縱向不得有死彎。布置滑道過(guò)程中，需確保箱梁的底端不發(fā)生變形，滑道的前后兩端均需要設(shè)置成向下彎曲的弧形，為后續(xù)施工提供便利。
2.2導(dǎo)梁安裝
(1)導(dǎo)梁長(zhǎng)度為50 m，運(yùn)用工型梁桁架形式，導(dǎo)梁前端高度為Im，后端高度為2m，節(jié)間相隔12 m左右，按縱向方式布設(shè)桁架，桁架保持平行，間距3.9 m，和鋼箱梁腹板基本相同。導(dǎo)梁面板、腹板均和鋼箱梁面板、底板與中腹板相連。橫梁間相隔6m左右。
(2)鋼箱梁頂推達(dá)到最大懸臂狀態(tài)時(shí)，通過(guò)計(jì)算，導(dǎo)梁變形量最大值為250 mm左右。
(3)導(dǎo)梁和鋼箱梁的連接部位，由于導(dǎo)梁面板寬度增加，所以需使用熔透焊進(jìn)行焊接，通過(guò)計(jì)算得知，不利工況條件下的彎矩在1 600 t-m左右，剪力89 t，焊縫應(yīng)力的最大值為120 MPa。
(4)為有效消除下?lián)�，便于施工，�?dǎo)梁的前端需要制成帶有弧形的向上翹起斜面，以此為導(dǎo)梁上墩提供引導(dǎo)。
2.3頂推系統(tǒng)設(shè)定
本工程頂推系統(tǒng)主要由2部分構(gòu)成，分別為2臺(tái)1000 mm行程的150 t水平連續(xù)千斤頂及其液壓泵站和控制柜。頂推裝置安裝在待滑移鋼箱梁的外腹板處，通過(guò)分配梁支撐在鋼箱梁的外腹板與底板上。頂推系統(tǒng)驗(yàn)算如下。
梁自重G=14 000 kN
滑塊（不銹鋼板）與滑道（聚四氟乙烯板）摩擦系數(shù)u=0.1。
頂推裝置需要的頂推力為：
式中：摩擦力不均勻系數(shù)取r=1.2；G’為導(dǎo)梁和鋼梁的總重。
每個(gè)節(jié)段頂推力計(jì)算：
最不利工況下，鋼箱梁和導(dǎo)梁應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算見(jiàn)表1。
4鋼箱梁頂推線形控制
4.1線形控制要點(diǎn)
(1)在拼裝支架上拼裝鋼箱梁時(shí)，支架的承載力和預(yù)留壓縮下沉量應(yīng)進(jìn)行受力驗(yàn)算。
(2)在鋼箱梁頂推過(guò)程中，由于溫度應(yīng)力和支點(diǎn)起落千斤頂，活動(dòng)支座會(huì)沿橋軸線方向有較大移動(dòng)，其位移量可能超過(guò)其設(shè)計(jì)最大容許偏移量，施工中應(yīng)考慮其移動(dòng)數(shù)值。
(3)臨時(shí)支墩及墩頂布置，架設(shè)前應(yīng)經(jīng)過(guò)受力驗(yàn)算，架設(shè)完成后經(jīng)驗(yàn)收達(dá)到方案要求方能使用，并應(yīng)在四周采取可靠的圍護(hù)措施。臨時(shí)墩頂設(shè)置臨時(shí)水平、中線觀測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)觀測(cè)架梁過(guò)程中沉降和位移情況，以便及時(shí)調(diào)整。臨時(shí)支墩的標(biāo)高應(yīng)將鋼結(jié)構(gòu)彈性變形和非彈性變形的預(yù)留量計(jì)算在內(nèi)。
(4)墩頂分配梁、鋼墊塊、千斤頂?shù)冉佑|面凡無(wú)螺栓固定或限位處，為加大支點(diǎn)摩擦，在固定支點(diǎn)需加墊石棉板。
(5)運(yùn)用各種方法對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)頂推過(guò)程進(jìn)行不斷的優(yōu)化調(diào)整。
4.2平面線形控制
在主線橋的右半幅，H匝道與E匝道同時(shí)處在直線上，實(shí)施頂推時(shí)應(yīng)注意糾偏，頂推至設(shè)計(jì)位置以后，應(yīng)采取橫向調(diào)整的方法滿足線形控制要求。主線左半幅橋鋼梁由博羅側(cè)梁端起24.1 m位于R=1 500 m，L。-240 m的緩和曲線尾端。通過(guò)計(jì)算得知，曲線段梁體的偏距總量為6.5mm，不會(huì)對(duì)頂推受力造成影響，在加工與預(yù)拼的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)偏角進(jìn)行組拼，頂推操作完成后實(shí)施最終調(diào)整。
4.3縱斷面線形控制
梁?jiǎn)卧诨何膊繉?shí)施拼裝。拼裝過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置相應(yīng)的預(yù)拱度，滑梁保持水平，運(yùn)用加設(shè)鋼板墊片的方法進(jìn)行調(diào)整。為避免在頂推時(shí)產(chǎn)生較大的撓變，可適當(dāng)延長(zhǎng)拼段的實(shí)際長(zhǎng)度。通過(guò)計(jì)算得知，當(dāng)滑梁的長(zhǎng)度為18 m時(shí)，懸臂端對(duì)預(yù)拱度造成的實(shí)際影響可忽略不計(jì)。
4.4橫斷面線形控制
(1)除主線橋左半幅以外的所有橫斷面都需設(shè)置坡度為2%的橫坡，頂推過(guò)程中保證梁體始終處在水平狀態(tài)，頂推完成后，通過(guò)對(duì)落梁的有效調(diào)整，使橋梁橫坡滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)主線橋左幅博羅端梁端至深圳側(cè)24.1m梁體位于R-1 500 m，L，=240 m的緩和曲線尾端。橋面橫坡由最初的1. 46%逐漸變化到2%，滑塊位置的最大高差約2.1 cm，總拼過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)線形要求對(duì)橫坡進(jìn)行調(diào)整，滑道與滑塊的布置方向不發(fā)生變化，仍然為橫斷水平方向，在梁體滑移到滑道之后，梁體受到自身重量的作用產(chǎn)生一定彈性變形，抵消變形會(huì)消除橫坡的實(shí)際變化，需在箱梁就位之后的落梁過(guò)程中，將其調(diào)整到設(shè)計(jì)橫坡。
4.5頂推過(guò)程中的監(jiān)測(cè)
主線橋及匝道梁縱向線形均為預(yù)設(shè)拱度二次拋物線和橋梁成橋線形的疊加。為保證鋼箱梁線形順直，拱度滿足設(shè)計(jì)要求，節(jié)段總拼胎架應(yīng)設(shè)置預(yù)拱值，節(jié)段縱向以一端為基準(zhǔn)對(duì)線進(jìn)行拼裝，另一端再根據(jù)線形進(jìn)行配切，橫向按系統(tǒng)線對(duì)位。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差與糾正，在鋼箱梁安裝及頂推作業(yè)過(guò)程中同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，并據(jù)此分析是否需要使用糾偏設(shè)備對(duì)箱梁進(jìn)行橫移，同時(shí)測(cè)定分塊的實(shí)際應(yīng)力大小并和計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，為后續(xù)分析工作提供依據(jù)，以免發(fā)生超應(yīng)力等問(wèn)題。監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下。
(1)縱向中心線的監(jiān)測(cè)，每拼裝1個(gè)節(jié)段測(cè)量1次，每完成一個(gè)輪次頂推作業(yè)測(cè)量1次。
(2)鋼箱梁撓度監(jiān)測(cè)，每完成1個(gè)輪次頂推作業(yè)測(cè)量1次。
(3)橫斷面監(jiān)測(cè)，每孔跨中測(cè)1斷面。
(4)支點(diǎn)高程監(jiān)測(cè)，包括橋墩上正式支座和臨時(shí)支座，膺架支點(diǎn)高程等。
(5)鋼箱梁每架完一孔，應(yīng)及時(shí)對(duì)所有已架完各節(jié)段拱度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
4.6頂推過(guò)程中的糾偏
鋼箱梁2點(diǎn)同步頂推系統(tǒng)由液壓泵站、千斤頂和控制柜3部分組成，具備兩側(cè)同步、單側(cè)單動(dòng)、單點(diǎn)單動(dòng)及點(diǎn)動(dòng)限位功能。通過(guò)控制液壓油缸2組千斤頂不同的行程，采用一組千斤頂多走，另一組暫停，來(lái)達(dá)到糾偏目的，調(diào)整同步后再同時(shí)頂推。
(1)第一種形式適用于蓋梁墩，在蓋梁上預(yù)埋鐵件反力架，將千斤頂作用于梁體側(cè)面，對(duì)梁體進(jìn)行限位或糾偏。
(2)第二種形式適用于無(wú)蓋梁雙圓柱墩，在支架橫梁梁端設(shè)置擋塊，作為糾偏千斤頂受反力座，用以調(diào)整鋼箱梁的橫向位移。
5結(jié)語(yǔ)
鋼箱梁采用工廠化板單元加工，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行主要的組裝與焊接，提高了施工質(zhì)量和降低了風(fēng)險(xiǎn)隱患，并能兼顧道路運(yùn)輸條件、施工場(chǎng)地的限制等因素。頂推施工技術(shù)是當(dāng)前較為常用的施工方法，其借助千斤頂可持續(xù)施加水平方向的推力，而且通過(guò)滑道等可實(shí)現(xiàn)橋段整體頂推，頂推到位以后進(jìn)行落梁，然后對(duì)支座體系進(jìn)行更換，進(jìn)而達(dá)到固定滑動(dòng)底座的目的。鋼箱梁頂推過(guò)程中應(yīng)重視線形控制，及時(shí)修正由溫度、鋼箱梁焊接制作與拼裝、臨時(shí)墩壓縮變形、段節(jié)梁末端轉(zhuǎn)動(dòng)等因素所引起的偏差，從而確保鋼箱梁頂推線形滿足設(shè)計(jì)要求。
