大跨度桥梁钢箱梁顶推施工的控制与监测

梁 学 成， 赵 贵 朋

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

韩滩双岛大桥位于金堂县境内的沱江上游600 m处，桥长1 641 m，主桥为860 m长的人字坡，坡度为2.89%,钢箱梁总重量为 17 000 t，共分为35节，标准节段长度为12 m，重量为230 t，最重的梁段为377 t。主梁采用从主跨中间向边墩两侧顶推就位，最后在主跨中合龙。顶推设备采用智能步履式顶推系统。顶推支架间距50 m，共设置了18榀支架。钢箱梁由工厂内分块分段制造，平板运输车运输至现场拼装成整节段。

2 施工控制与监测的重要性

桥梁的施工控制与监测是桥梁施工技术的重要组成部分，它以设计成桥状态为实现目标，在整个施工过程中，通过实时监测桥梁结构的实际状态和环境状况获得桥梁结构实际状态与理想状态之间的差异，运用控制方法，对误差进行识别、调整、预测，使桥梁施工状态最大限度地接近理想状态，从而保证桥梁结构在施工过程中的安全，最终达到桥梁结构成桥状态满足设计和规范要求。施工监测对顶推法施工的桥梁极为重要，这是因为顶推法施工过程中其结构一直处于动态变化之中。影响其施工控制顺利实现的因素很多，随着施工的进行，施工控制仿真计算中有许多参数，诸如截面特性、施工荷载及结构模型本身等与实际情况都可能存在误差。因此，在顶推施工中必须对桥梁结构进行监测，以获取反映实际施工情况的数据和技术信息，从而不断根据实际情况修正原先确定的各施工阶段的理想状态，使施工状态处于控制之中[1]。

3 顶推法施工控制的原则

施工控制是以合理的设计成桥状态为目标，在施工过程中对各种影响成桥目标的参数进行修正，以确保施工过程中以及成桥后结构受力状态和主梁线形满足设计要求。在对钢箱梁顶推施工控制中，要以结构的应力和主梁线形作为双控指标，并以线形控制为主，应力控制为辅[2]。

3.1 受力要求

反映顶推施工中结构受力的因素为钢箱梁的应力以及临时墩的支反力，在钢箱梁顶推施工中，一定要保证主梁的应力以及临时墩的支反力在容许范围内，只有这样，才能确保结构的安全。

3.2 线形要求

线形主要是主梁的标高和轴线偏位，钢箱梁顶推施工完成后，主梁的标高一定要满足设计标高的要求，并将主梁轴线偏位控制在允许的范围之内。

4 施工中采用的控制方法

4.1 标高控制

一般情况下是通过调整顶推平台上待安装梁段的无应力线形并结合已安装梁段的线形误差分布趋势控制钢箱梁的标高。由于钢箱梁单元的无应力长度和无应力曲率只能在结构单元安装时设定和调整，在结构单元无应力状态下不会随结构体系、结构外荷载的变化而变化，这种特性为钢箱梁安装定位时的标高控制提供了极大的方便。

顶推过程中，由于末端节段的尾端节点不一定准确地落在理论竖曲线上，因此，其转角不能满足理论竖曲线的切线要求。为了保证后续各待安装节段的竖曲线满足设计曲率要求，可以将新安装梁段所在的局部理论竖曲线进行刚体转动和刚体平动，从而使待安装的梁段与前端梁段间的夹角与设计线形一致，同时，结合已拼焊顶推出去梁段的线形误差情况进行调整，以保证线形误差不向同一个方向积累，最终可得到合理的钢箱梁定位标高[3]。

4.2 轴线控制

在钢箱梁顶推过程中，包括钢箱梁两侧顶推不同步在内的多种因素可能会造成桥梁轴线偏离理论位置而影响到桥梁的水平线形。因此，为了控制钢箱梁在顶推过程中的轴线始终处于规定范围，其导向纠偏十分重要[4]。

首先，在施工过程中，若要保证顶推同步，顶推千斤顶的施力分辨率一定要高，以保证各墩及墩两侧顶推点上的施力大小一致；顶推过程中一定要对桥梁轴线的偏位进行实时观测，如发现有过大偏差，可通过调整临时墩墩顶两侧千斤顶的出力大小进行纠偏。

其次，在钢箱梁定位安装时，还要对钢箱梁的轴线偏位进行观测，以控制每段梁段尾端与待安装梁段间的局部轴线偏差和钢箱梁的整体线形，保证其轴线偏位在容许的范围之内[5]。

4.3 应力控制

结构截面的应力监测是施工监测的主要内容之一，它是施工过程的安全预警系统。在钢箱梁顶推过程中，结构中某指定点的应力亦同其几何位置一样，随着梁段的推进，不仅其值是不断变化的，其应力属性也在不断变化。在某一时刻的应力值是否与分析值一样，是否处于安全范围是施工控制关心的问题。其解决的方法就是进行监测，一旦监测发现异常情况即应立即停止施工，查找原因并及时进行处理。

4.4 温度控制

在桥梁施工控制中，温度的影响是不可忽视的，尤其是钢箱梁，温度变化直接影响到结构的变形和内力。一般而言，温度影响分为两类：一类是季节温差；一类是昼夜温差。在施工阶段，昼夜温差的变化对钢箱梁标高的影响很大。为了减小昼夜温差对结构的影响，施工控制一般是通过选择在合适的温度时最终调整立模标高。具体操作时，应对主梁温度场随时间变化的规律进行统计分析，合理确定梁段匹配和安装的时间。

5 钢箱梁顶推施工技术要点

从顶推施工的钢箱梁受力和施工监控的角度考虑，以下技术要点必须注意：

(1)为有效控制顶推过程中的梁体纵向偏位,横桥向两侧各纵向千斤顶的行程须一致和同步,并设置侧向纠偏和限位装置;为减少临时墩承受的水平力和扭矩,应尽量保证各支承处纵向千斤顶推力和摩擦力的平衡,各纵向千斤顶要实行双控,即行程控制和顶力控制。以行程控制为主,兼顾顶力控制；严格控制各墩的水平位移和应力。

利用船、车等工具对羊进行长距离的运输，或者羊的营养状况较差，均会致使其机体防御功能大幅度下降，进而对其肠胃的防御机制造成影响，致使正常情况下胃肠中存在但不会导致羊患病的一些病菌，例如大肠杆菌以及坏死杆菌等的毒性大幅度提升，最终使得羊患病。

(2)考虑到操作方便和动静摩擦系数的差别,实际操作中各支承处纵向千斤顶顶推力宜按该顶推力与摩擦力"分级平衡"的原则确定,以确保不平衡力在可接受的范围内。即在各梁段顶推起动阶段,根据该工况的支承反力计算值,首先按较小的摩擦系数确定各千斤顶的顶推力并同步顶推到位;再按逐级增加的摩擦系数确定各千斤顶的逐级顶力,各千斤顶同级顶推力同步到位后,方可进入下一级顶推。

(3)要充分注意支承面处钢箱梁纵向转角和竖向位移随顶推而变化使得支承面与钢箱梁接触面受力不均的程度、甚至脱空对钢箱梁局部受力和整体受力的影响。

(4)顶推过程中应随时注意观察支承面处钢箱梁的局部变形,如果发生异常变形,必须立即停止施工并及时报告,采取必要的措施。

(5)钢箱梁拼装时应确保处于无应力状态，待拼钢箱节段拼装时,除梁底四个支点外,不能有其他约束，待测量结果符合要求后方能焊接定位；应严格执行合理的拼接环焊施工工艺,减少由此带来的钢箱梁变形。

(6)前一轮钢箱梁顶推到位后,下一轮钢箱梁的拼装标高须根据前一轮钢箱梁尾节段的标高进行修正,修正值应严格按施工控制指令执行。

(7)顶推到最后梁段时需特别注意梁段是否到达设计位置,应在温度稳定的凌晨或阴天顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长。

6 结 语

笔者阐述了钢箱梁顶推施工阶段采用的控制方法和施工监测内容，将整个主梁施工控制分为线形控制和应力控制，并以线形控制为主，应力控制为辅，总结了整个控制过程并得出以下结论：

(1)对于钢箱梁标高的控制，总体的控制原则是使整个梁段的无应力曲线与其设计曲率保持一致。具体的实施过程：在钢箱梁定位时，通过给待安装梁段设置预拱度的方法，使其与前端梁段连接时的局部线形满足上述原则，从而随着顶推施工的进行，钢箱梁的整体线形即能满足设计要求。

(2)对钢箱梁轴线偏位的控制是通过在顶推过程中进行梁段整体的实时监测以及钢箱梁定位时梁段的局部测量相结合进行的。

通过上述监测控制方法的实施，多方面保证了钢箱梁顶推施工的顺利进行。