钢桁架桥整体拖拉滑移横偏控制技术研究

袁天驷

（上海隧道工程有限公司，上海 200232）

1 前言

拖拉式顶推是最早出现的桥梁顶推施工工艺。随着顶推技术整体的不断创新和发展，拖拉式顶推也在不断改进。常见的拖拉式顶推根据拖拉力施加的位置不同包括单点和多点两种方式。当顶推总重量较小或长度相对较小时可采用单点拖拉。当顶推梁体较长且吨位过大，并具有多个牵引着力点时，可采用多点拖拉顶推。由于这种施工工艺技术成熟，施工成本较低，对设备要求不高，但早期的拖拉顶推一般采用滑块进行滑移，后来改进成拖拉配合载重小车的方式，即将载重小车与梁体箱梁焊接在一起，利用载重小车的滑移滚轴实现纵向滑移。虽然滑移顶推实施起来较为简单，但这种工艺对桥墩额外提出了承受顶推力的要求，且对梁段的横向限位较为困难，限位效果也较难保障。因此，横向偏位控制与纠偏方法是拖拉滑移顶推过程需要重点关注的施工控制要点。

步履式顶推施工工艺可利用自动控制系统对顶推过程中液压执行机构进行同步性高精度控制。但实际使用效果表明，由于受到诸多因素影响，很难完全实现电气对液压的同步控制。如要提高同步性控制精度，需要频繁通断电磁阀以调整液压动作，但因此也将影响施工效率和设备寿命。因此，在实际顶推施工过程中受到执行结构不同步的影响，梁体容易出现横向偏位。当横向偏位达到一定程度时，必须进行梁体姿态纠偏。

综上，无论采用拖拉式还是步履式滑移顶推，如何有效控制梁体横向偏位都是关键问题，须根据实际施工环境制定合理的纠偏策略，采取有效的纠偏手段。本文以上海龙东大道（罗山路～G1501）改建工程运河大桥项目为依托，开展拖拉式滑移顶推工艺横向姿态控制技术研究，以期为后续类似工程提供较为可靠有效的控制方法。

2 工程概况

2.1 钢桁架桥结构特点

浦东运河大桥与现有龙东大道平行，需跨越南北走向的运河。现状河口宽约37m，规划河道蓝线宽度85m。浦东运河桥现存老桥建于1998年，横向四幅设置，中间两幅为双向6车道机动车道，两侧为两幅非机动车及人行道桥。改建后地面桥与高架桥主跨采用整体式钢桁架结构，为120m双幅单跨桁架简支梁，高15m，宽12m，上层作为高架道路，下层作为地面桥道路。单幅桁架横向间距为13.2m，下弦杆高度为2.6m，上弦杆高度2.4m，弦杆宽度为1.2m。

2.2 钢桁架桥拖拉顶推的施工方法

本项目施工桥位邻近平行路线龙东大道，龙东大道车辆通行繁忙，减少施工对车辆通行影响以及确保施工安全是本工程较为关注的重点。经综合比较，采用钢桁架整体拖拉顶推方式对航道及周边交通影响最小，总体布置如图1所示。

图1 顶推施工总体布置示意图（单位：m）

本项目拖拉顶推施工共分5节段进行操作。钢桁架拼装场地设置在浦东运河东侧，布置34m长拼装台座。根据分节段先拼装再拖拉的流程，钢梁拼装由西向东依次进行，拼装完成的节段进行外表面补涂后拖拉到位，再拼装下一节段后继续拖拉，待最后一步拖拉工序完成后落梁施工。

3 钢桁架桥拖拉顶推的横向纠偏策略研究

3.1 横向偏位对桁架结构的受力影响性分析

针对本项目的施工特点，钢桁架的顶推过程需要经历结构均处于东侧滑移平台、桁架前端处于悬臂状态以及桁架前端处于西侧滑移平台等三个主要状态。为分析横向偏位对桁架结构受力的影响，选择对应三种典型工况进行分析。典型工况1为第4节段拼装完成后，整个桁架结构均处于东侧滑移平台上且前端开始出现偏位并带动三个斜杆节点出现偏位。横向偏位引起的桁架结构最大附加应力随偏位值变化呈线性增加特征，10mm偏位时最大附加应力为94MPa。在该状态下，以结构附加应力不超过200MPa为前提，其横向偏位应该控制在20mm范围内。

典型工况2为桁架前端处于悬臂状态并带动四个弦杆节点一起发生偏位。桁架前端出现偏位引起最大附加应力变化趋势与工况1反应的情况一致。10mm偏位时结构最大附加应力为128MPa，因此，在此种状态下，横向偏位应控制在17mm范围内。

典型工况3为所有节段拼装完成后，桁架前端进入对岸的滑移平台，尾部节段处于东侧滑移平台上的状态。此时，桁架前端出现偏位，带动桁架两个弦杆节点出现偏位。桁架在河道西侧墩顶处位置处于限位状态，其主河道范围段为自由状态。同样，横向偏位引起的桁架结构最大附加应力变化情况与工况1和工况2类似。当出现10mm偏位时最大附加应力为181MPa。在此种状态下，横向偏位应该控制在10mm范围内为宜。

3.2 横向偏位的纠偏策略

在施工过程中，可以滑道为基准进行纠偏与调整。当载物小车处于滑移轨道范围内时，可利用载重滑移器与轨道的相对位置进行被动纠偏调整。当桁架小幅偏位时，可利用楔形垫块调整纠偏导向轮与滑移轨道之间的间隙。

在桥梁顶推跨越河道后进入对岸的第一个临时墩是决定桥梁在河对岸姿态的关键，也是主动纠偏位置。在桁架下弦杆前端通过该位置前，回缩纠偏千斤顶，带动纠偏滚轮拉开与主梁之间的横向间隙。在下弦杆进入该区域再通过伸出纠偏千斤顶活塞杆，将桁架前端调整至与其横向理论位置偏差在8mm的范围内，使得桁架前端的1#载重车能够顺利进入滑移轨道。在梁体继续拖拉的过程中，缓慢调整纠偏千斤顶，当两侧纠偏滚轮与梁体侧面理论位置的间隙控制在5mm范围内后，锁定调整千斤顶，持续限位。

此外，当监测结果表明梁体前端的横向偏位超过20mm时，可利用两侧拖拉力的差异化调整，对其前端的横向偏位进行辅助控制。最终本桥的横向纠偏采用滑道梁限位导向、桁架前端跨越临时墩后主动纠偏与牵引力辅助调整相结合的方式，不同等级偏差对应的调整策略如表1所示。

表1 横向纠偏控制指标与纠偏策略

4 钢桁架顶推过程中横向姿态控制成果

在顶推过程中，对载重车的与滑道的相对位置关系进行监测。监测结果表明，当载物小车处于滑移轨道范围内时，在导向轮的合理限制状态下梁体的横向偏位均在可控的范围内。整体上，横向相对位置偏差基本控制在5mm以内。在滑移前行48m时，桁架前端横向偏位达到6mm。此时，利用纠偏楔形块进行一次纠偏，纠偏后相对偏位减小。在桁架前端刚进入悬臂式时横向偏位仅为3mm。在桁架前端进入悬臂状态后横向偏位有所增大，最大横向偏位达12mm。在前端跨越临时墩时，采取主动纠偏措施，横向偏位显著下降。桁架顶推就位时，前端的横向偏位仅为3mm。

5 结语

本文通过对大跨度钢桁架桥整体拖拉顶推施工工艺进行阐述，梳理了整个施工过程中桁架结构面临的三种状态，并通过典型工况结合监测数据说明了桁架偏位对其附加应力的规律性影响，并给出了横向偏位的控制范围。通过设计被动和主动纠偏方法并结合差异化拖拉力纠偏方案，给出相应的纠偏策略，最终基于现场实测数据证明了该方案的有效性。