步履机在钢桁梁滑移顶推中的应用

近年来，随着科学技术的迅猛发展，我国在桥梁建设方面，各种新型的桥梁施工技术极大地促进了我国在桥梁领域的发展。多点步履式顶推滑移施工技术是针对桁架式桥梁，对原始顶推施工技术不断探索，不断改进而形成的一种更加完善、更加安全的桥梁顶推技术。

一、主桥工程概况

丹江口市沧浪洲生态湿地步行桥为一座形如时光隧道的景观桥梁，造型新颖别致，主桥跨越汉江主航道，上部构造为直径高达8.3m、长达290m的圆筒镂空造型，镂空部分采用曲面异形玻璃嵌补；施工难度大，质量要求高。该桥位于丹江口水利枢纽大坝下游2.9km，桥梁全长1313.182m；主桥为（55+2×90+55）m：的圆形截面钢桁架桥，全长290m，全宽8.3m，桥面全宽6.0m，圆筒外直径8.3m，内径为7.1m，桁架节间距5m，上下弦杆腹杆均采用箱型截面，所有杆件高度为0.6m，上下弦杆断面宽0.6m。主桁采用整体式节点板，为全焊接钢结构，上下弦杆的轴线成桥线型为水平直线，跨中设计有预拱度。主桥构造及顶推施工支架布置如下所示：

主桥桁架立面布置图

腹杆外侧钢板平面

顶推支架布置图

二、施工主要难点分析

难点一：此次顶推的钢桁梁是由箱形上下弦和弧形腹杆拼装焊接而成，每个节点相距5m。在顶推过程中，节点处其能承受的反力较大，但非节点处（特别是5m节段中部）能承受的反力相对于节点处则大大减小，且受通航条件和造价影响，主桥顶推施工支架只能点式布置，不能像常规顶推桁架桥梁一样设置连续滑行轨道。因此，为了防止钢桁梁下弦在顶推过程中发生变形，就需要在顶推时采取相应措施来保证支撑点在钢桁梁节点处。

难点二：此次顶推支架设置在河道里，且根据地质报告及现场管桩插打情况可知，钢管桩最小埋置深度为2m，工程区内地层主要为白垩系上统胡岗组碎屑岩及第四系堆积层。如点式顶推支架受到的顶推反力过大，很有可能在顶推时发生倾覆。故顶推施工时必须想办法减小顶推反力。

难点三：此次顶推的主桥桁架梁全长290m，为直径高达8.3m的镂空圆筒形，单一的上、下弦设置在圆筒的上下，顶推滑道只能沿下弦单排布置，如不另加构造，就如同将一块长板侧立前推。且顶推施工是在江上进行，所受的风载较大，钢桁梁在顶推、顶起或落梁时会向一侧倾覆。因此，为了保证梁体在顶推、顶起或落梁时不发生偏转，必须在镂空圆筒形钢桁梁两侧设置同步顶、落的抗倾覆装置。

三、顶推法的选用

一般钢桁梁顶推前需沿顶推方向布置连续轨道，在轨道和节点间放置滑移小车，用水平千斤顶在钢桁梁尾端顶推，或者在钢桁梁前端用卷扬机拖拉。本桥钢桁梁重2940t，滑移小车与轨道间的摩擦系数约0.07，因此必须有205.8t的水平作用力才能移动钢桁梁，如此大的水平推力对支架整体刚度的要求较高。由于该工程临时支架受航道通航和地质条件影响，高度超过20m的支架间必须留有两孔近宽30m的航道，支架基础埋深仅约2m，支架整体刚度难以满足顶推时的抗倾覆性能要求，且滑移顶推施工支架和前端拖拉的锚锭或后端顶推的支墩施工的难度和费用较高。所以一般钢桁梁滑移顶推法不适合此次顶推施工。

一般步履式顶推，即在每个墩位处设置一台步履机，先通过步履机竖向千斤顶将钢桁梁顶起，再通过步履机上的水平千斤顶将钢桁梁往前推移。此法相对于一般式顶推施工，其顶推支架施工、落梁施工简单，支架所受反力很小，安全性高，所需的人力、物力大大减少。但由于一般步履式顶推每次顶升的位置是不固定的，即竖向千斤顶的顶点不可能都在钢桁梁节点处，且顶推过程中的竖向反力较大，因此有可能在钢桁梁还没顶起之前，其下弦就因所受反力过大而产生变形甚至弯曲。故一般步履式顶推也不适用于此次顶推施工。

为了消减滑移法施工时摩擦力对支墩所产生的水平推力，则需在支墩上施加反力来平衡摩擦力，这个反力可用步履机来施加。为了防止钢桁梁在顶推过程中发生变形，则钢桁梁滑移时的搁置点都需设置在节点处，这可依靠一段大于钢桁梁节点距离的滑道来解决。故为了达到这两点要求，一种结合了滑移顶推施工和步履式顶推施工的顶推方法就形成了。

1.：步履式顶推流程解析

钢桁梁顶推采用500t步履机结合500t竖向千斤顶的顶推设备。顶升千斤顶在前，顶推步履机在后，沿钢桁梁顺桥向方向在5个临时墩与3个联合墩上布置。此法顶推利用步履机与钢桁梁下弦接触面产生的摩擦力来实现钢桁梁的向前滑移。且竖向千斤顶的每次顶升位置都设计在钢桁梁节点处，步履机的顶升压力通过计算确定非节点下弦杆能承受的最大压力为140t，从而将步履机顶升压力限定在100t内以保证钢桁梁结构安全。其顶推装置布置图如下：

其具体顶推流程如下：

当钢桁梁即将到达步履机时，先在步履机上垫橡胶

：垫并限定步履机的顶升力在100t左右，当钢桁梁节点到达500t千斤顶正上方时，再在千斤顶上垫滑块，此时千斤顶分配梁顶面较纵梁底面低2cm，然后将千斤顶向上顶起至滑槽与纵梁滑槽齐平。在后方步履机的作用下，滑块脱离千斤顶并带着钢桁梁在纵梁滑道上向前滑移。如此循环顶推，直至所有钢桁梁节段顶推完成。

顶推流程图如下所示：

2.步履式顶推滑移主要装置介绍

整个钢桁梁的顶推滑移主要依靠顶推滑槽与滑块。顶推滑槽为滑块提供钢桁梁滑移时的滑道，滑道顶板涂润滑油，以减少滑块与滑道之间的摩擦阻力。滑块最上方布置20mm的刨弧钢板以保证钢桁梁下弦受力均匀。同时为了防止滑块在滑移过程中发生旋转与错位，拟在滑道梁两侧焊两道高40mm的限位板。

钢桁梁为圆形镂空结构，在顶推过程中可能出现左右偏移或者旋转，从而影响顶推过程安全，因此必须设置水平限位系统以防止钢桁梁左右偏移。结合本桁架梁的特点，在钢桁架梁节点上每隔5m左右对称焊接限位器，且在钢桁梁全程布设。为减小限位器与限位纵梁之间的摩擦力，在限位器底面固定四氟板滑块，顶推过程中加润滑油进一步降低摩阻力。保压桶主要是为克服竖向千斤顶将钢桁梁顶起高度超过纵向滑槽梁高度时，限位器可能与限位纵梁脱离的情况设立的，每个保压桶内均放置一个30t的保压千斤顶，在钢桁梁未与限位纵梁脱离时，钢桁梁自重大于保压顶顶升力，保压顶不顶起，当钢桁梁与限位纵梁脱离时，保压顶将顶起限位纵梁，使之与抬高的限位器密贴，继续实施水平限位。

限位系统构造如下图所示：

四、结语

综上所述，顶推滑移技术作为一种重要的桥梁工程施工技术，较传统顶推方式而言，能有效减小支墩所受的水平推力，改善桥梁结构受力，大大保证了桥梁顶推施工时的整体稳定性和局部稳定性要求。针对此次丹江口顶推项目的此种步履式滑移顶推在钢桁梁顶推应用中可以说是业界首例，此次顶推施工打破了原有对步履式滑移顶推的一般看法，是国内顶推施工最高水准的体现，让外界看到了桥梁顶推领域的创新与发展。