顶推滑移法在钢结构桥梁建设中的应用——以衡阳湘江人行钢桥顶推滑移方案为例

蒋洪发

（衡阳市湘江水利投资开发有限公司，湖南 衡阳 421000）

1 工程概况

为了加强湘江东岸与东洲岛的通达性和便利性，满足市民上岛需求，现修建连接湘江东岸防洪大堤与东洲岛上集散广场的人行联络景观桥。

桥梁标准桥面宽6m，其横断面组成如下：0.8m（栏杆）+4.4m（人行道）+0.8m（栏杆）。桥型采用等高度变宽截面连续梁桥，全桥孔跨布置为5×45.4m=227m。钢梁为全焊箱梁结构，单箱单室截面。

2 方案简述

2.1 工况分析

钢箱梁的安装环境特殊，结构自重较大。若采用常规的分块散装，需要建立大量的脚手架和临时支撑，存在构件组装复杂、焊接工作量大、施工难度大等问题，对工程工期产生较大影响。若将钢箱梁在路基一端分段拼装成整体，利用液压爬行器纵向滑移至设计轴线，用超大型构件液压同步滑移施工技术将钢箱梁顶推滑移至设计位置，再利用液压千斤顶将结构落位至桥台支墩，这种安装工艺会减少安装难度，降低风险。

2.2 方案思路

根据以往类似工程的成功经验，若在桥墩上设置临时顶推支撑体系，安装滑移顶推器可将钢箱梁结构滑移到设计位置。在桥台上设置顶推支撑体系并布置滑移顶推器（顶推支撑中心与钢箱梁桥体腹板对齐），钢箱梁分段在拼装区域拼装（靠近P5桥台侧），分为若干阶段实施顶推滑移作业，每阶段顶推钢箱梁为15m（具体以钢箱梁加工厂分段长度、路途运输条件为准，前三阶段的45m分三次顶推完成），利用同步顶推滑移施工技术将钢箱梁逐步滑移至设计位置。采用步履式顶推法工艺安装钢箱梁，施工过程中由于结构受力与设计状态有一定差异，顶推过程中前端存在悬臂情况，考虑到钢箱梁结构自重较大，为减小钢箱梁滑移时的倾覆力矩，在结构前端设置自重较轻的前导梁，然后，利用液压同步滑移施工技术将其滑移到位后，利用液压千斤顶将桥体同步落位至设计位置。

3 液压顶推原理

液压同步滑移技术采用液压顶推器作为滑移驱动装置。该液压顶推器为组合式结构，一部分为水平滑移装置，为滑移引起的水平摩擦提供驱动力，一端以铰点的形式连接反力装置，另一端连接滑移顶升装置。另一部分是滑移顶升装置，承担结构滑移时的自重荷载。水平滑移装置和滑移顶升装置均采用液压缸驱动顶推和驱动顶升。

图1 顶推器布置图

该设备采用“顶”“推”“降”“缩”四个交替步骤：首先，将主桥的整体顶起；顶升和平移气缸向前推进一个行程；主桥整体下降置于临时支撑上；推动油缸，再收回油缸，完成一个行程的顶推。进入下一个循环，通过往复顶推，最后将主桥架顶推至预定位置。

4 顶推方案

4.1 临时支撑体系的布置

步履式顶推法安装钢箱梁桥体，顶推过程中桥体的承载体系在不停转换，液压千斤顶顶起该结构，通过临时支撑体系传至桥墩，但钢箱梁桥体与桥台之间没有足够空间放置顶推器，故设置顶推器需借助临时支撑结构，借助桥墩设置临时支撑体系保证顶推时的承载要求。桥体落位至原结构支座时载荷通过垫梁（原结构支座）传至桥台。顶推过程中临时支撑布置如图2、图3所示。

图2 滑移临时支撑体系平面布置图

图3 滑移临时支撑体系立面布置图

4.2 支撑体系设计

4.2.1 河岸顶推支撑体系

钢箱梁桥顶推临时支撑纵向共16组，大致分为两大类，其中有10组位于河道（桥体桥台之间：3#、4#、5#、6#、7#处），其他6组顶推支撑在边岸（拼装区域位置：0#、1#、2#处）。由于边岸6组顶推支撑设置在路基上，所以，顶推支撑基础采用钢筋混凝土来扩大基础，混凝土承载平台需满足顶推滑移时的承载要求。钢箱梁桥体载荷通过四支钢管柱传递至基础，桩顶采用分配梁横向布置，其上再铺设顶推底板箱型梁（或厚钢板）。河岸顶推支撑体系如图4所示。

图4 河岸顶推支撑体系示意图（拼装区域6组）

根据现场实际情况，当基础顶面与箱梁底部净空较小时，标高调节柱和分配梁均可以取消，顶推设备底部钢箱体直接布置在钢筋混凝土承台上，与预埋件简单固定即可。

4.2.2 过渡梁的设置

液压顶推器顶升千斤顶需承受的荷载较大，若千斤顶活塞杆与滑移结构直接接触传力，两者接触面极小，千斤顶和桥体均可能无法承受其结构自重，造成设备或桥体本身的局部损坏。为增加其接触面积，千斤顶活塞缸上方应设置顶板，顶板通过沉头螺栓与千斤顶连接固定。同时，顶板上需依据钢箱梁结构的线形，增设垫梁或垫块调整其标高，垫梁或垫板上铺设橡胶垫来增大摩擦，同时，避免垫梁或垫板与地面线接触；在顶推过程中适时增减垫梁或垫块的高度。为保护千斤顶，顶推时千斤顶活塞杆伸出长度应尽可能短，约50mm为宜。图5为过渡梁立面示意图。

图5 过渡梁立面示意图

4.3 滑移限位装置

钢箱梁顶推过程中，由于结构拼装的精度、顶推支撑体系布置的直线轨迹、滑移同步控制等原因，钢箱梁难免存在左右偏移，故需要在滑移过程中进行限位、纠偏。本案例采用现场监测，利用单点（单组）控制液压顶推器水平调整结构。也可以利用液压顶推器进行手动纠偏，方法为：在滑槽中设置纠偏挡块，每个滑移行程300mm，每个行程中，可纠偏20mm。

4.4 结构导梁的设计

滑移过程中由于存在悬臂端，随着悬挑长度的增加，悬挑端的倾覆力矩逐渐加大，后端桥体自重形成抗倾覆力矩减小。因此，后端抗倾覆力矩必须要远大于前端的倾覆力矩才能保证滑移方案可行。故在钢箱梁前后端设置自重较轻的前、后导梁结构，减小倾覆力矩和桥体变形。在满足强度和稳定的条件下，宜选用重量较轻的变截面导梁。根据相关规范要求并结合实践经验，导梁长度宜取最大悬臂长度的0.7～ 0.8倍，且应保证抗倾覆力矩为倾覆力矩的2倍以上。

5 结语

衡阳湘江人行钢桥采用顶推滑移施工方案，利用顶推滑移设备完成了钢拱梁整体顶推施工，成功跨越铁路咽喉区，整个施工过程安全可控。通过工程实例证明，在路桥建设中采用顶推施工方案及施工工艺，不仅能顺利完成施工，而且可以保证工程施工质量、施工效果，对提高工程施工效益与社会效益具有重要的作用和价值。