大跨度箱梁整体长距离顶推滑移施工技术*

上海建工四建集团有限公司 上海 201103

1 工程概况

昆山市中环跨越京沪高速公路的跨线桥，位于原有桥梁两侧（B线桥和C线桥），与原有桥梁平行，位于直线段上。B线桥自北侧B61墩柱至B64墩柱，桩号自BK16+343.750～BK16+493.750，全长150 m；C线桥自北侧C61墩柱至C64墩柱，桩号自CK16+342.793～CK16+492.793，全长150 m。上部结构采用等截面连续钢箱梁，下部结构采用花瓶墩接承台及群桩基础。B线桥第20联跨越京沪高速，跨径44 m+70 m+36 m，梁高2.8 m；C线桥第20联跨越京沪高速，跨径36 m+70 m+44 m，梁高2.8 m；桥面横坡2%，通过顶、底板共同倾斜形成。钢结构总质量约3 600 t（包括钢箱梁本体+压重），如图1所示。

图1 京沪高速公路跨线桥桥型平面布置

2 整体施工流程

现场临时支撑架系统的安装（主要由格构式临时支架以及轨道梁组成）→顶推设备-自平衡滑移装置的安装→分段构件运输至现场，在胎架上进行拼装→桥箱梁前端安装导向梁后整体进行顶推滑移→完成落架

3 整体顶推滑移施工工艺

3.1 临时支撑架系统

在顶推滑移轴线后方搭设如图2所示的临时支撑系统，作为自平衡滑移装置的支承点和桥箱梁高空拼装的胎架。

图2 临时支撑系统

临时支架采用格构式钢管支架组成，单幅桥共布置有6 个高8 m的临时支架。为了减小钢箱梁悬臂状态，在沪宁高速公路两侧，各设置1 个高6 m的临时支架。单个临时支架由4 根φ609 mm钢管构成，截面尺寸3.2 m×6.7 m，水平撑及斜撑采用H型钢搭设。施工时为减小顶推跨度，依附永久支座设置图3所示的悬挑支架，摆放恒力自平衡滑移装置，为保证悬挑支架安全，恒力自平衡装置在顶推过程中主动加载1 000 kN，荷载超过该值千斤顶下降卸载。

图3 悬挑支架

3.2 导向梁设计

为了保证桥箱梁在跨越沪宁高速时，悬臂状态下最大负弯矩不超过设计状态下的最大负弯矩，故在桥箱梁前端设置导向梁。

导向梁采用空间桁架形式，包括2 榀主桁架、1 榀次桁架。主桁架与钢箱梁纵向直腹板对齐，并伸入钢箱梁2 个节间距离，以保证连接性能；次桁架位于2 榀主桁架之间，以保证主桁架面外稳定性。导向梁总长45 m，导向梁总质量约80 t。

3.3 计算机控制自平衡滑移系统

支撑系统搭设好后，在轨道梁顶摆放如图4所示的自平衡滑移装置，自平衡滑移装置为顶推油缸①和顶升油缸②交替作用，顶推油缸①为一组水平千斤顶③和垂直千斤顶④组成，顶升油缸②为一组垂直千斤顶⑤和侧向纠偏的小型千斤顶⑥组成，顶推内框采用摩擦因数极小的材料制作，平衡桥箱梁底板和滑移设备底板的摩擦力。

图4 自平衡滑移装置

桥箱梁整体顶推为计算机多支点同步控制，各支点的状态通过双向通信将信息反馈到主控PLC，再由PLC协调各个点设备的动作，并将信息实时显示在状态界面上。系统有自动和手动模式，可满足现场不同工况，在手动模式下，可分别控制各个支点的动作，实现各支点微调。顶推设备的工作原理为：图4中由各个支点的垂直千斤顶④伸缸，待桥梁底面脱离垂直千斤顶⑤后，再由各个支点的水平千斤顶③开始伸缸，使桥梁整体往前移；水平千斤顶③伸缸到位后，各支点垂直千斤顶⑤先开始伸缸，待各个点的支撑力达到平衡后，垂直千斤顶④开始缩缸，脱离桥梁底面后，水平千斤顶③缩缸，完成一个顶推行程。桥箱梁顶推过程中测量人员跟踪观测桥箱梁侧向偏差，偏差超过30 mm时，利用顶推油缸和顶升油缸置换的间隙进行侧向纠偏。侧向纠偏的原理为：图4中垂直千斤顶⑤伸缸顶紧桥底板，垂直千斤顶④缩缸脱开桥底板后，根据偏差方向，选择使用各点两侧的小型纠偏千斤顶⑥伸缸，进行桥体偏差的矫正，确保桥箱梁整体顶推的直线度。

3.4 最不利工况模拟

如图5所示，顶推滑移装置安装好后使用机械设备（6 000 kN履带吊）吊装导梁，与分段桥箱梁在支架系统上进行拼装焊接成整体。为了确保桥箱梁顶推滑移过程中的安全，经计算机建模、有限元分析计算，得出图6所示顶推过程中最不利工况，按照图5中最不利工况时底部顶推装置的间距及荷载值，通过顶推设备主动加载方式进行图7所示的施工现场最不利工况模拟，模拟时，监测结构的应力值并同理论值对比，确定安全后进行向前顶推滑移。

图5 导梁和桥箱梁焊接成整体

图6 最不利工况状态

图7 最不利工况模拟

3.5 整体落架

单幅桥箱梁整体顶推滑移到位后进行整理落架。整个150 m桥箱梁总重约为1 600 t，根据计算得出各个桥墩受力，随后在桥墩顶面分别布置：2 组2 个1 000 kN千斤顶组合（C61、C64轴）、6 个1 000 kN千斤顶组合与2 个3 000 kN千斤顶（C62、C63轴）。落架千斤顶摆放位置根据桥箱梁内部6.7 m腹板以及横隔板确定。单个桥墩顶面落架千斤顶布置如图8（C63轴桥墩为例）所示。

图8 单个桥墩顶面落架千斤顶布置示意

待所有落架千斤顶、置换钢板布置完成，钢垫石与球形支座安装到位后，开始进行落架动作。以C63轴桥墩为例，首先每个墩顶的2 个3 000 kN落架千斤顶顶住桥面，然后抽取6 000 kN千斤顶组合上面的置换钢板1 块（厚32 mm）；随后2 个3 000 kN千斤顶缩缸，由6 000 kN千斤顶组合顶住桥面，抽取2 个3 000 kN千斤顶上面的置换钢板1 块（厚32 mm）；每个桥墩顶面2 组千斤顶同步交替作业，待置换钢板抽完之后，抽取1 个钢支墩，再布置千斤顶以及置换钢板，始终保证千斤顶上面置换钢板高度最大不超过200 mm。落架过程中当桥底和永久支座接触后需及时调整桥体位置，然后把荷载转换到永久支座上，并及时把桥底板和永久支座焊接固定。

4 结语

本次施工过程中，有效地避免了桥箱梁结构跨下部位地形条件特殊对滑移施工造成的影响，且采用自平衡滑移设备对永久桥墩不产生水平推力，同时对顶推间隙进行侧向纠偏，确保桥箱梁顶推的精准性和安全性，有效节省了施工成本[1-7]。尤其对结构底部是高速公路或铁路等重要交通干线，无法进行断交施工的情况下，本方法保证了在不封路且确保交通畅通的条件下，大跨度桥箱梁长距离顶推施工的精确和安全。本施工技术在实践中可行，且在类似施工项目中有着指导作用。