液压顶推系统在钢梁安装中的应用

王志杰

（中交一航局二公司，山东青岛 266022）

液压顶推系统在钢梁安装中的应用

王志杰

（中交一航局二公司，山东青岛 266022）

桥梁顶推施工工艺较传统的工艺具有施工设备简单、工期短、成本低的特点，在桥梁施工中有广泛的应用前景。论文以牙买加Rio Grande大桥工程钢梁顶推施工为例，详细介绍了液压油缸及机械夹轨器顶推系统在施工中得应用，为类似工程项目提供借鉴。

液压顶推系统；钢梁；顶推；应用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.032

1　引言

近年来,随着国家经济的迅速增长，国内桥梁建设取得了突飞猛进的发展。液压顶推施工作为一种桥梁施工技术，具有对设备要求低、成本节省等优点，可有效地克服地形条件、吊装设备等限制因素，具有比较广阔的发展前景。

牙买加RioGrande大桥钢梁顶推工艺，首次成功将国内码头沉箱出运中所用的液压油缸及机械夹轨系统应用到桥梁顶推施工中，验证了工艺的可行性，为类似工程提供了参考。

2　工程概况

Rio Grane大桥位于牙买加H2K北环海线上，横跨河面宽150m，河流常水位+0.8m，洪水位+4.3m，河床标高-4.1m，桥梁全长210m，自西向东为1:90的上坡，桥面宽12.5m，桥跨布置为45+60+60+45m，桥梁墩台轴线与路线中线为斜交63毅夹角。桥梁上部结构为4榀工字型钢梁,外侧梁高2.5m，内侧梁高2.55m，梁间采用联系梁连接，钢梁总重9240kN，单跨最大重量2610kN。

3　工艺原理

利用顶推钢梁与不锈钢板间摩擦系数小的特点，在钢梁与顶推滑道间铺设不锈钢板，同时涂刷硅脂进一步减少摩擦系数，在钢梁尾端设置液压顶进系统，顶进系统一端连接钢梁，另一端与夹轨器连接，在顶进过程开始时由于钢梁承受静摩擦力而处于静止状态，液压油缸推动夹轨器向钢梁反方向行走，在此过程夹轨器运用其本身的机械夹紧原理自动夹紧钢轨而停止移动，夹紧力逐渐大于钢梁静摩擦力。因此，液压缸的活塞开始顶推钢梁前进；当顶推液压缸活塞行走一个行程的预定位置后,停止推进钢梁又处于静止状态，同时液压油缸开始回油，夹轨器在油缸拉力的作用下逐渐松开轨道并随液压活塞的收回而沿轨道向前行走。待顶推液压缸活塞完全收回后，夹轨器再度锁紧在钢轨上，又开始顶推，这样周而复始地将梁逐段顶推至设计位置。

4　工艺流程

拼装场地准备→临时支墩、轨道施工→支座、滑道、限位装置安装→钢梁拼装→安装导梁及尾梁→顶推→下一段钢梁拼装及顶推（循环直至完成）→拆除滑道→落梁。

5　施工工艺要点

5.1设备选型

顶推设备推进能力确定：钢梁总重量为9240kN，钢板间的静摩擦系数一般为0.1～0.12，取0.12，根据总顶推力计算公式为：

式中，K为安全系数;K=1.5～2.0;Ri为墩台滑道的垂直反力;fi为相应的静摩擦系数;G为梁体总重量;I为顶推坡度,上坡取“+”,下坡取“-”。

本项目为1:90的上坡，需同时克服静摩擦力及钢梁爬坡时自重的影响，因此，顶推力必须满足F＞H，H=2290kN，安全系数取2倍，设备选型时，选用了2台顶推力为1500kN的液压油缸，油缸最大行程为1.05m。液压油缸及顶推系统见图1。

图1　液压油缸及顶推系统

5.2拼装场地准备

钢梁顶推从西侧往东侧顶进，施工时将西桥台路基作为钢梁的拼装场地，宽度满足钢梁拼装施工需要，在拼装场地内浇筑混凝土轨道梁，用于铺设夹轨器行走轨道，浇筑混凝土临时支墩用做钢梁拼装平台。

5.3临时支墩

临时墩是顶推成功的关键因素，一方面在顶推的过程中使钢梁提前过孔，减少了悬臂挠度，确保结构的安全，另一方面临时墩承受了一半的梁体重量，这样减少了作用在桥梁主墩上的摩擦力，对主墩的结构安全提供了保证。本项目在1#与2#桥墩之间及2#与3#墩之间设置临时支墩。

5.4导梁设置

为减少顶推时主梁的悬臂长度，减少主梁的负弯矩，使梁体提前接触墩台，在主梁前端设置导梁(见图2)，导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下,尽量选用满足结构轻便的要求，导梁长度一般为顶推跨径的0.5～0.7倍，在顶推时,导梁前端将要达到桥墩时,会产生很大的挠度,无法爬上滑道,因此在导梁前端设置一个上悬的曲线过渡段,当导梁“鼻子”走到滑道上方时,通过过渡段曲线缓慢地将导梁抬起。

图2　导梁结构

5.5尾梁设置

尾梁用于顶推系统与钢梁的连接以及保证钢梁能够均匀受力，尾梁使用三肢工字钢梁制作，尾梁与主梁及顶推系统采用栓接。

5.6支座安装

由于支座为盆式橡胶支座，单个支座重量较大,在钢梁安装后施工难度很大,因此，在安装滑道前先将支座安装完毕,滑道横跨于支座上方,并与支座顶部预留5mm间隙。这样，在顶推时可以有效保护支座（见图3）。

图3　支座及滑道布置

5.7滑道布置

在满足承载能力的情况下尽量减少滑道的数量，以减少因滑道安装时标高控制以及表面平整度等因素对顶推产生的不利因素，滑道制作及安装时应考虑有足够的刚度、标高容易控制、拆除方便等因素，滑道顶面铺设不锈钢板，顶推时涂抹硅脂减小摩擦系数。

5.8导向及纠偏

为控制梁体在顶推过程中的中线,在墩顶设置横向限位装置。限位装置设在墩顶两侧,每个墩顶固定一对,在顶推过程中，当梁体偏移较大或限位无效时,采取横卧式千斤顶进行主动纠偏，对钢梁水平位置进行调整。

5.9顶推控制

在顶推时通过控制两套液压油缸的供油速度，来调整梁体左右两侧的位移量，使其前进速度一致。整个顶推过程由4组人员完成，1组负责顶推系统的操作、其余3组分别负责导梁端、中间梁段的检查及钢梁挠度及主墩的变形观测。

6　顶推过程数据分析

在本项目钢梁顶推过程中，对顶推系统液压油表的数据及桥墩顶部位移的数据进行了采集记录。

1）顶推力确定：根据采集的结果，实际顶推过程中钢梁与滑道间的摩擦力约为42.4kN，实际摩擦系数约为0.93。

2）主墩位移：根据对每个桥墩顶部设置的位移观测标尺的数据采集结果，墩顶的平均位移为2.2mm，其中，最大值约为4mm，计算最大倾斜度为0.07%，顶推结束后各墩的最终位移最大值为2mm，顶推过程中主墩结构安全。

7　结语

在没有成熟的经验可以借鉴的条件下，通过理论研究和实践检验，将沉箱出运中所采用的液压顶推系统成功地应用于钢梁安装中，和传统的吊装工艺相比，该顶推工艺具有大型设备投入少，对场地的要求低，能极大的缩短工期，并降低施工成本等优点，这次顶推施工的顺利实施，证明了工艺的可靠性，可对类似结构的施工提供一定的参考。

【1】张晓东.桥梁顶推施工技术[J].公路,2003(9):15-22.

【2】陈继光.顶推法施工关键工艺改进[J].桥隧机械＆施工技术，2007（10）：61-66.

【3】刘吉士，张俊义，陈亚军.桥梁施工百问[M].北京：人民交通出版社, 2003.

Application of Hydraulic Push System in the Installation of Steel Beams

WANG Zhi-jie
(CCCC First Harbor No.2 Company Ltd.,Qingdao 266022，China)

Compared with the traditional process,the construction technology of bridge jacking construction has the characteristics of simple construction equipment,short construction period,low cost,and has wide application prospect in bridge construction.This paper introduces the application of hydraulicoil cylinder and mechanical clamping device in the construction of Jamaica Grande Rio bridge.

hydraulic push system;steel beam;push;application

U445.462

B

1007-9467（2016）05-0117-02

王志杰（1983～），男，山东安丘人，工程师，从事路桥、港口施工研究，（电子信箱）liexinsy@126.com。

2015-11-30