摘要：钢桁梁多点连续顶推施工方案在东营黄大铁路黄河特大桥得到了成功的运用，不仅解决了悬拼施工风险大、操作复杂的缺点；同时也加快了施工进度，赢得施工的时间，成功解决同步顶推控制的施工难题。从而确保滑道梁的受力安全，为顶推施工的顺利完成提供必要的条件。
关键词：钢桁梁顶推施工中滑道梁设计与安装
1工程概况
新建黄骅南至大家洼铁路黄河特大桥主桥全长960m，孔跨布置为（120+4×180+120）m。上部结构采用下承式明桥面连续钢桁梁，带竖杆三角形桁式、桁高18m，节间长度10m，主桁中心距11m。连续钢桁梁采用全悬臂多点连续顶推法进行施工，钢桁梁前端设120m长导梁，在边跨设置70m拼装平台用于钢梁拼装，距115号墩80m处设置临时墩，各主墩设置墩旁托架、滑道梁及顶推系统，顶推系统采用总控台及分控台集中控制。钢桁梁为带竖杆三角形桁架结构，无法采用步履式顶推，滑块只能支承在钢桁梁带斜杆的大节点下方，水平千斤顶带动滑块前移实现钢桁梁前行。每连续顶推20m，利用竖向千斤顶将钢桁梁整体顶升，将滑块挪回下一个大节点下方，然后落顶，水平千斤顶继续工作，完成一个顶推循环。
2滑道梁的布置
在顶推过程中，为保证钢桁梁始终有一个大节点支承在滑道上，滑道梁设计长度应不小于1．25倍节间长度，滑道梁设计总长为25m。滑道梁底部分别与墩顶预埋件及托架立柱顶钢板焊接，使之与托架及墩身连接成一体。滑道梁的材料采用Q345B钢，截面采用双腹板箱形截面，由顶板、底板、腹板、纵向加劲肋、中隔板、外侧横肋组成，中隔板每隔40cm设置一道。滑道梁高1500mm，顶宽1400mm，底宽1100mm，两腹板中心距830mm，顶板、底板及腹板采用30mm厚钢板，其余采用20mm厚钢板；滑道梁纵向纵向分为5个节段，采用等级为10．9SM24摩擦型高强螺栓连接副连接，螺栓连接处采用磨砂喷丸处理。
3滑道梁设计计算
3.1整体模型建立
由于滑道梁是安装在墩旁支架上，支架的弹性变形会对滑道梁的受力产生影响。为了全面的考虑墩旁支架的刚度对滑道梁的影响，采用Midascivil2012建立墩旁支架和滑道梁的整体模型。
3.1.1边界条件
钢立柱与承台的预埋钢板焊接，计算时钢管底部边界条件视为固结。滑道梁与托盘顶预埋钢板焊接并用加劲肋加强，计算时可视为固结；滑道梁与钢管立柱、横向及纵向连接系与钢管焊接并用加劲肋加强，此节点视为刚接，可根据各杆件的线刚度分配弯矩。
3.1.2单元类型
计算模型中立柱（1220×12mm钢管砼）、斜撑（820×20mm钢管）、平联（630×8mm钢管）、滑道梁均以梁单元进行模拟计算。
3.1.3荷载取值
钢桁梁在顶推过程中，随着钢桁梁顶推长度和前端悬臂长度得不断变化，支撑滑块得受力也随之不断变化。在支架计算时，选取顶推过程中，滑块所受最大的力作为控制荷载进行分析。将控制荷载定义为移动荷载加载到墩旁支架滑道梁上。
3.1.4计算结果
顶推阶段各杆件受力结果的最大值见表1，墩旁支架受力计算见图1。
图5墩旁支架受力计算
表1顶推阶段各杆件受力结果
各杆件的组合应力和剪应力均小于材料强度的设计值。根据各工况分析计算，滑道梁的最大变形值为5mm。
3.2局部稳定验算
在钢桁梁顶推过程中，滑块的受力是不断变化的，其中滑块所受集中力的最大值为1700t。在如此大的荷载下，滑道梁的腹板和隔板都容易发生局部失稳，因此需要对其进行细部分析。为了全面的考虑滑块的刚度对滑道梁的影响，采用大型有限元软件MidasFEA3．6建立滑道梁和滑块实体模型，对其强度和刚度进行模拟。滑块和滑道梁之间定义为面和面对称一般接触类型，两者通过这个接触面进行荷载传递。材料在屈服后进入塑性阶段时，使用的材料特性为范梅赛斯本构模型来定义Q345钢材的非线性。
荷载：通过钢桁梁顶推全过程分析，选出顶推过程中滑块收到的最大压力，局部分析时，将集中力转化为面压力荷载施加在滑块顶部。边界条件：将滑道梁底部的柱顶钢板进行约束Dx、Dy、Dz的位移。
4滑道梁制作
滑道梁的顶面平整度是滑块能平稳滑动的必要条件，因此必须提高滑道梁的制作精度。滑道梁加工时首先在材料方面加以严格控制，确保其厚度、外形尺寸以及板面平整度。在加工制作过程中，采用钢针进行划线，确保安装位置的精度。组装时，采用高精度的组装胎架确保装配的精度。为了减小焊接变形，尽可能采用较小线能量的焊条，对称、跳跃的进行施焊。焊接完成后，采用油压机和火焰进行矫正其变形。为了确保滑道梁对接处高强度螺栓孔的精度，采用数控机床钻孔。
5滑道梁安装
滑道梁总长为25m，为了便于运输和安装，将滑道梁分为5个节段，各节段最大重量为15t。滑道梁采用QUY75履带吊在钢平台上进行滑道梁吊装。滑道梁吊装前，在两端要标出竖向中心线，并在柱顶钢板和墩台面上放出滑道梁的纵向中心线、梁端位置横线以及滑道梁的具体位置。安装顺序为先吊装滑道梁HDL－3就位，然后再吊装HDL－2，最后吊装HDL－1至设计位置。滑道梁对接施拧高强螺栓，完成后通过千斤顶微调使滑道梁中心线和滑道顶标高符合设计要求，然后在柱顶钢板上焊接滑道梁的横向限位装置。滑道梁底与柱顶钢板焊接时，应注意预埋压浆管及出气管。用砂浆封堵不能焊接的部位，防止漏浆，待砂浆有一定强度之后便可压浆。所压浆液为环氧树脂系胶结剂，主要成分为E44型环氧树脂、乙二胺和二丁酯。
6节点自适应顶推工艺
此工艺采用顶推设备自动跟随大跨度钢桁梁节点步履式行走，在完成一个节间距顶推后，通过受力转换，使顶推设备与大跨度钢桁梁底部脱离，然后设备步履式回位至下一节点处，该工艺可实现大跨度钢桁梁的步履式顶推施工。该工艺仅需在步履式顶推设备的外部增加一个承载框架，在顶推过程中，使得顶推设备和承载框架交替受力，顶推设备在纵向油缸回程时，将原有纵向滑块回拉复位改变为下层承载结构前行复位，使顶推设备实现跟随大跨度钢桁梁前行的动作。相比载荷分配梁承载工艺，节点自适应顶推工艺存在以下优点：①集顶升、平移、纠偏与跟随于一体，实现大跨度钢桁梁的竖向、顺桥向的移动或调整，在一个标准节顶推完成后设备可通过自身动力复位，从而保证大跨度钢桁梁的节点受力要求得以实现；②顶推装置滑移面由大跨度钢桁梁底部改到顶推设备内部，实现了完全的自平衡顶推，桥墩不受水平荷载，满足了永久结构设计受力要求；③系统整体高度从3.8m降低到1.6m，落梁高度从3m降低到80cm，极大地提高了大跨度钢桁梁落梁过程的安全性。
7结论
大跨度钢桁梁步履式顶推新工艺在大跨度钢桁梁顶推施工中的成功运用，成功解决了大跨度钢桁梁顶推过程中设备需跟随节点前进，且推进完成后设备可自由回退至其他节点的施工难题，同时克服了高墩峡谷条件下，大跨度钢桁梁顶推施工和墩顶水平力控制的难题，提高了生产效率，取得了良好的经济效益和社会效益，推动了顶推技术的进步和革新，可为后续类似工程提供技术支持和丰富的施工经验。
参考文献：
[1]张鸿，张永涛，周仁忠.步履式自动化顶推设备系统研究及应用[J].中外公路，2012（8）.
[2]赵人达，张双洋.桥梁顶推法施工研究现状及发展趋势[J].中国公路学报，2016（2）.
论文作者:郑尧
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/21
标签：滑道论文; 荷载论文; 节点论文; 滑块论文; 受力论文; 钢板论文; 腹板论文; 《基层建设》2017年第34期论文;