中铁五局机械化公司 湖南衡阳 421002
摘要：在桥梁建造施工中，在桥头通过逐段浇筑或拼装梁体，采用用千斤顶纵向顶推，通过各墩顶的临时滑动支座面，方便使梁体就位的施工方法称之为顶升施工技术。本文结合具体工程实例，重点及桥梁顶升施工技术要点进行了分析。
关键词：桥梁施工；顶升施工；技术要点
引言
科学技术拉动未来中国经济持续增长的作用，也肩负着进一步解放生产力，随着新型城镇化进程的加快和经济社会发展的转型升级，桥梁工程大量增加。在桥梁建设中，顶推施工技术比其他方法具有一定的优势，因此明确其技术原理和方法，了解并掌握施工关键技术，对于提高施工质量具有重要意义。
1桥梁顶推施工关键技术
1.1制作桥梁台座与节段
桥梁节段与台座的制作，为的是给预制箱梁提供过渡场地。在桥梁台座上，通常设置有活动模架和不可活动的台座滑道，还设置有钢筋绑扎、测控、钢束穿束平台和吊装设备。这些设施具有工厂化生产的特点，可确保箱梁制作的质量。梁体阶段的预制周期较长，阶段长度控制在10~24m。对于每个箱梁除了首尾两节外，中间节段长度均相等。在正常段，作业周期应控制在7~15d。如果节段较长，则可适当放慢速度。制梁台座位置的选择,应坚持以下几个原则:第一，保证墩台后端梁体，在顶推中的稳定性与抗倾覆安全性，在梁段内逐步向标准跨靠近。对于制梁台座位置应尽可能前移，利用台基础、墩身和永久墩等减少工作量，防止顶推尾端出现长悬臂。顶推梁体尾端转角为0度，保证梁体线性。
台座的结构形式应保证梁体线性与已推出梁体的一致性。在顶推过程中，无需起顶梁体，应设置滑道、滑块和滑动活动模板，以便灵活拆装。在预制台座基础时，应选择桩基础、水文条件和基础方案等，避免在浇筑与顶推梁体时产生沉陷。预制台座构造布置分为两部分:一是在箱梁预制台座基础上，设置钢筋混凝土立柱或钢管立柱，从而形成一个型钢联成整体；二是为了预制台座内滑道支撑,在基础上设置钢筋混凝土墩身，使其形成一个整体。预制台座采用刚性设计，为梁柱式或整体框架结构形式。
1.2临时墩
因为连续体系桥梁由于支点存在负弯矩，支点负弯矩的提升与跨度平方成正比，在箱梁截面与预应力钢束强度一定的情况下，在跨度达到限度时，无法布置预应力钢束。因此，PC梁采用顶推法施工，便存在一个合理跨度的问题。设置临时墩是提高跨度的途径之一。在连续梁跨度大于顶推宽度时，则适宜设置中间临时墩。如不设置临时墩，则无法满足前期顶推抗倾覆性要求。在连续梁与制梁台座前，可在第一跨内设置临时墩，临时墩作为过渡段，确保梁体线性与已推出梁体的一致性，防止大梁从制梁台座上顶推出去以后，与接灌下一梁出现较大转角。设置临时墩应尽量降低工程造价,便于拆装，提高临时墩的稳定性，避免临时墩在箱梁顶推时出现较大的水平位移，确保顶推的安全性。
1.3导梁
导梁可设置在主梁的前端，包括等截面与变截面钢梁板两种。导梁结构的设计计算，应从受力状态分析,导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩与下翼缘的最大支点应力。工程实践表明，导体长度通常为顶推跨径的0.6~0.7倍。如果导梁的长度较短，则可适当减小主梁负弯矩。如果导梁长度过长，可增加导梁与箱体连接处支应力与负弯矩。因此，应合理确定弯矩的基本受力情况。导梁的刚度应为主梁刚度1/5~1/9,导梁刚度在满足稳定和刚度的基础上，选用变刚度与小刚度导梁。在顶推时，尽可能减小最大悬臂负弯矩，使得两个峰值较为接近。
1.4滑动装置墩顶
桥梁互道通常采用单滑道板形式，一般为一块整钢板，设置在滑道垫块钢板之上。该种形式的滑道，可较好承受来自各方面的应力。整体滑道构造一般为:活动底板+滑道板+滑块+滑道梁+重轨支座形式。在支座上，可设置滑道顶推，并做临时固定，从而使其承受水平摩擦力。在永久性支座纵向两边设置垫块，在垫块上覆盖一层厚度为40mm的钢板，然后设置滑道。在箱梁顶推到位，把梁顶起，拆除滑道与盖板，解除支座上的临时约束，完成落梁的各道工序。
1.5顶推动力装置
拉杆、锚具、高压油泵和千斤顶等组成顶推的动力装置。千斤顶一般使用水平千斤顶或者自动连续千斤顶。高压油泵为普通高压油泵或者专业的液压站。
1.6顶推动力计算和设备的合理配置
如果顶推箱梁中的各个主墩、临时墩，在施工过程中，反力Fi与摩擦系数f为已知数值，那么就可计算出顶推所需要的动力，以确定所需的千斤顶数量。按照墩布顶的原则，把各个水平千斤顶，布置主桥墩上。各顶推千斤顶可通过液压站，在主控台的集中控制下，完成同时启动与停止，以实现顶推集中控制和运行。
2工程实例
吉林省长平高速公路改扩建工程,为原高速公路不封闭交通的情况下，四车道改八车道，整体式路基、双幅桥，怎样保证整体顶升过程中的同步、循环过程控制及控制梁体的平动、转动和倾斜是主要需要研究的课题。
K84+944.4上跨桥，桥长68.04米预制砼简支小箱梁，交角100°，原桥桥宽9.50m。该桥上部结构型式为2×30m预应力混凝土简支小箱梁；。为满足顶升控制系统同一个墩同步顶升和不同号墩成线型变化，同时顶升时始终保证原有箱梁的线型，采用角速度一致的等比例调坡顶升，调整顶升高度为0～4189mm，顶升面积为4590m2。顶升段桥梁的总重量约8884t。如果将千斤顶布置在墩纵向两侧，由于箱梁一般在纵横向是变截面的，且一般0 号块梁肋处面积较小，能承受着力点位置有限，因此选择断柱顶升方案，即把立柱割断，将立柱上端连同盖梁、支座、梁体整体顶升到设计高度后接柱( 见图1，图2) 。
3工程整体顶升方案概述
利用原承台和桥台作为千斤顶的反力基础(对于承台放置支承位置不够的，可在承台边植筋加宽承台)，在原承台上放置钢支撑，在钢支撑与箱梁底之间安装顶升千斤顶(顶升千斤顶边上需有跟随保护顶保护)，通过PLC电脑同步控制系统，采用角速度一致等比例顶升的方法，整体顶升箱梁上部(千斤顶顶升箱梁的实心部位或通过分配梁来顶升箱梁)的方法来实现抬高桥梁标高，顶升到位后(超高顶升约2mm)，对立柱和桥台进行连接，连接完成后安装支座并浇筑垫石，支座安装好后整体下落。
4桥梁顶升施工技术要点
4.1千斤顶箱梁顶升部位
顶升部位选择有两种方案:方案一是顶升到实心部位;方案二是顶升至非实心部位。对于顶升非实心部位的地方，需要加分配梁。由于受下部承台基础的约束，承台基础在箱梁投影部位较少，所以此处的分配梁非常大(图3)。对于上述两种方案，本工程采用方案一更利于上部结构的安全。
4.2顶升基础
利用现有的的承台和桥台作顶升基础，对于位置不够的地方，应对承台适当加宽。
图3 箱梁非实心部位立面与侧立面
4.3千斤顶顶升和跟随保护顶支撑体系
千斤顶顶升支承采用直径609mm钢管，钢管的法兰直径为750mm，壁厚12mm，钢管与承台植筋连接，各组钢管之间用钢结构连接系连接。钢管加工成工具式垫块，垫块采用多种标准规格的精加工钢管。顶升前按
图4 平面限位装置
规定高度配置好，当顶升时不断更换上述垫块。同时本工程是调坡工程，考虑调坡顶升时各墩的高度不一，在小于10cm内采用一些1～20mm不等厚的钢板。同时在千斤顶下方放置木楔子可灵活调整顶升支撑的高度。本工程桥梁顶升高度较高，钢支撑容易失稳。为保证钢支撑的稳定性，采用精加工槽钢水平分段通过螺栓连接形成整个钢支撑体系，通过槽钢作为水平连系杆及剪刀撑连成一个格构柱，形成水平稳定体系，确保施工安全。跟随千斤顶支承体系采用钢箱混凝土垫块。该种垫块优点是抗压强度优于混凝土，重量低于纯钢实心垫块，加工精度易于控制，单个垫块高度误差可以小于±0.3mm，同一支点垫块累计误差不超过4mm。支撑垫块的安装采用具有升、降、推、拉等功能升降液压设备，人工配合准确就位。
4.3顶升限位
由于千斤顶安装的垂直误差及顶升过程中其它不利因素的影响，同时考虑桥梁调坡顶升过程中，随着梁体水平投影长度的不断变化，会造成梁体的水平位移，为避免出现此类情况，需设置平面限位装置(图4)，限制纵横向可能发生的位移。
4.4斤顶布置
顶升油缸、千斤顶和跟随保护千斤顶布置时必须左右对称，以保证上部箱梁受力均匀，防止上部混凝土局部受力产生裂缝。安全储备系数为1.8倍以上。根据本工程实际情况，千斤顶数目配备如表1。
4.5整体超顶高度的确定
调坡顶升后支座垫石与支座加起来的高度在35cm左右，在柱子浇筑时，此高度浇筑仍存在一定的困难，对此有二种方案。方案一:整体超高顶升30cm，柱子浇筑完成，支座安装好后整体下落。方案二:把支座垫石的高度变高(增加约25cm)，超高顶0.2cm，柱子浇筑完成，支座安装好后整体下落。对于整体超高顶升30cm下落风险较高，较大位移的整体下落，此时跟随保护顶不能有效使用，所以只能采用超垫的方法，即采用方案二下落的高度控制在几毫米。
5结束语
本工程中关键是在顶升过程中同步操作和每次顶升量的控制及同一支座周边千斤顶位移差控制，严格按照百分表读数调整千斤顶位移量。通过严格的过程控制和材料选用，顺利完成了桥梁的整体顶升。
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论文作者:李奇峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/14
标签：千斤顶论文; 垫块论文; 台座论文; 滑道论文; 桥梁论文; 支座论文; 弯矩论文; 《基层建设》2016年4期论文;