大跨度鋼箱梁步履式頂推姿態(tài)的影響因素分析及預(yù)防措施

摘" 要：在現(xiàn)代橋梁施工中，步履式頂推技術(shù)因其對(duì)施工環(huán)境影響小、施工效率高等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于大跨度鋼箱梁的施工中。然而，鋼箱梁在頂推過程中的姿態(tài)調(diào)整是確保橋梁結(jié)構(gòu)安全和成橋線形精確的關(guān)鍵技術(shù)難題。該文以北湖大橋跨京哈線鋼箱梁頂推工程為背景，深入研究步履式頂推大跨度鋼箱梁的姿態(tài)調(diào)整技術(shù)的影響因素。該文首先概述步履式頂推施工技術(shù)的基本原理、施工流程和關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，隨后詳細(xì)闡述影響鋼箱梁頂推姿態(tài)的原因，通過分析影響的原因提出對(duì)應(yīng)的解決辦法，確保姿態(tài)調(diào)整的精確性和結(jié)構(gòu)安全。

關(guān)鍵詞：步履式頂推技術(shù)；大跨度鋼箱梁；姿態(tài)調(diào)整；累積滑移；液壓同步滑移系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U445" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）08-0184-04

Abstract： In modern bridge construction， walking pushing technology is widely used in the construction of large-span steel box girders because of its advantages of little impact on the construction environment and high construction efficiency. However， the attitude adjustment of the steel box girder during the pushing process is a key technical problem to ensure the safety of the bridge structure and the accurate alignment of the completed bridge. Based on the steel box girder jacking project of Beihu Bridge across the Beihu Railway， this paper conducts an in-depth study on the influencing factors of the attitude adjustment technology of large-span steel box girders by walking jacking. This paper first summarizes the basic principles， construction procedures and key technical points of the walking pushing construction technology， and then expounds in detail the reasons that affect the pushing attitude of the steel box girder. By analyzing the reasons for the influence， corresponding solutions are put forward to ensure the accuracy and structural safetyof attitude adjustment.

Keywords： walking pushing technology; large-span steel box girder; attitude adjustment; cumulative slip; hydraulic synchronous slip system

隨著城市化進(jìn)程的加快，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益受到重視。大跨度鋼箱梁橋以其跨越能力強(qiáng)、施工速度快、結(jié)構(gòu)性能好等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。然而，在大跨度鋼箱梁的頂推施工過程中，姿態(tài)調(diào)整控制是確保橋梁結(jié)構(gòu)安全、成橋線形、頂推姿態(tài)和應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。尤其是在跨越重要交通線路的橋梁施工中，如北湖大橋跨京哈線鋼箱梁頂推施工，其技術(shù)難度高、風(fēng)險(xiǎn)大、跨域既有線路多，對(duì)施工過程中的橋梁姿態(tài)調(diào)整提出了更高的要求。因此，開展影響步履式頂推大跨度鋼箱梁姿態(tài)的研究，對(duì)于提高施工效率、保障施工安全、確保工程質(zhì)量具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1" 工程概況

1.1" 北湖大橋項(xiàng)目簡(jiǎn)介

北湖大橋作為長(zhǎng)春市重要的主干路，其維修加固工程對(duì)于提升區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的效率和安全性具有重要意義。該工程上部結(jié)構(gòu)包括小里程和大里程的連續(xù)鋼箱梁，其中小里程左幅為（48+60+48） m，右幅為（55+60+46） m；大里程左幅為（30+30+50+40） m，右幅為（30+33+50+35） m。北湖大橋與輕軌8號(hào)線橋平行，兩者間凈距約10 m，且與京哈下行線、長(zhǎng)白下行線等多條鐵路線交叉，橋下凈空不低于原橋標(biāo)準(zhǔn)不小于8.5 m。本項(xiàng)目的施工難點(diǎn)在于如何在保障既有線路安全運(yùn)行的前提下，順利完成大跨度鋼箱梁的頂推施工。

1.2" 鋼箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

北湖大橋的鋼箱梁結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：主梁為單箱四室鋼箱梁，橋梁中心線與橋墩中心線的夾角為90°，梁高（中心處）2.6 m，頂板設(shè)置單向1.5%橫坡。頂板、底板、腹板設(shè)置縱向加勁肋，橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距6 m，每隔2 m設(shè)置隔板。頂板、底板、腹板設(shè)置縱向加勁肋，腹板處增設(shè)頂推加勁，確保頂推時(shí)受力均衡安全穩(wěn)定。

1.3" 臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)形式

頂推支架分2種形式，即支架一、支架二，支架上方設(shè)置墊梁1、墊梁2、墊墩及墊塊。具體形式如圖1和圖2所示。左、右幅支架形式、支架布置、鋼梁跨度基本接近，左幅施工完成轉(zhuǎn)移至右幅施工，所以本文著重介紹左幅施工工藝。左幅鋼箱梁共計(jì)16組頂推支架、38臺(tái)XY-BL-500型步履液壓頂推器。左右幅支架布置圖如圖3所示。

2" 步履式頂推施工技術(shù)

2.1" 總體思路

按照結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)及拼裝、滑移施工工藝的要求，鋼箱梁利用“液壓同步頂推”技術(shù)采取“累積滑移”的施工工藝進(jìn)行鋼箱梁架設(shè)及頂推施工。

2.2" 頂推施工原理

鋼箱梁頂推采用步履式多點(diǎn)頂推法施工，在頂推支架上設(shè)置步履式頂推設(shè)備和墊梁。鋼箱梁通過步履頂推器頂推至設(shè)計(jì)位置。鋼箱梁頂推到位后，利用步履頂推器將鋼箱梁整體卸載落位至墊墩上，完成鋼梁的頂推滑移施工作業(yè)。

頂推過程中橋體的承載體系始終由臨時(shí)支架承擔(dān)，當(dāng)液壓千斤頂頂起結(jié)構(gòu)時(shí)千斤頂承載，千斤頂將力傳遞給臨時(shí)支架，步履式千斤頂同步向前滑移；當(dāng)千斤頂縮回時(shí)，由臨時(shí)支架上的墊墩支撐鋼箱梁，通過墊墩傳遞給墊梁，最后墊梁將荷載傳遞給臨時(shí)支架。步履式頂推器一個(gè)循環(huán)作業(yè)如圖4所示。

2.3" 頂推施工流程

左幅小里程（48+60+48） m施工流程：

1）先拼裝節(jié)段A、B、C、D和導(dǎo)梁，導(dǎo)梁與節(jié)段A腹板、頂板、底板及加勁板全熔透焊接。

2）利用B類施工和4個(gè)天窗持續(xù)向大里程頂推20 m，此時(shí)導(dǎo)梁前端跨越線路正中，拼裝節(jié)段E。

3）利用5個(gè)天窗向大里程頂推19.5 m，此時(shí)導(dǎo)梁跨越京哈上下行線路。利用B類施工向大里程頂推40.5 m，拆除導(dǎo)梁，拼裝節(jié)段F。

4）利用B類施工持續(xù)頂推40 m到設(shè)計(jì)位置，通過調(diào)節(jié)墊塊精準(zhǔn)落梁。

5）落梁后拼裝節(jié)段J、H，如圖5所示。

左幅大里程（30+30+50+40） m施工流程：

1）先拼裝節(jié)段A、B、C、D和導(dǎo)梁，導(dǎo)梁與節(jié)段A腹板及頂?shù)装寮觿虐迦弁负附印?/p>

2）利用B類施工和1個(gè)天窗持續(xù)向小里程頂推20.6 m，拼裝節(jié)段E，如圖6所示。

3）利用7個(gè)天窗向小里程頂推32.8 m。在利用B類施工向小大里程頂推27 m，拆除導(dǎo)梁，拼裝節(jié)段F。

4）利用B類施工向小里程頂推63 m到設(shè)計(jì)位置，通過調(diào)節(jié)墊塊精準(zhǔn)落梁。

5）落梁后拼裝節(jié)段J、H。

3" 影響鋼箱梁姿態(tài)的原因

姿態(tài)調(diào)整受到多種因素的影響，主要包括以下幾方面。

頂推力或頂升力的分布與液壓同步滑移系統(tǒng)控制：頂推力或頂升力的不均勻可能導(dǎo)致鋼箱梁姿態(tài)偏移（如梁底扭曲、鋼箱梁前后端高差較大、鋼箱梁?jiǎn)蝹?cè)偏移等）；液壓同步滑移系統(tǒng)不同步。

導(dǎo)梁的設(shè)計(jì)與安裝：導(dǎo)梁作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，其拼裝姿態(tài)、剛度和穩(wěn)定性直接影響鋼箱梁的姿態(tài)。

臨時(shí)支架的分布、安裝高度與承載力：臨時(shí)支架支撐墩的分布、安裝高程、拼裝間隙、基礎(chǔ)沉降影響鋼箱梁落位時(shí)受力點(diǎn)的受力情況。

墊塊的制作和頂推過程中墊塊的布置及調(diào)整：墊塊作為與鋼梁臨時(shí)支撐的支點(diǎn)，墊塊的布置、調(diào)整和受力情況，是影響鋼箱梁線形的關(guān)鍵。

施工誤差：施工過程中的測(cè)量誤差、安裝誤差、操作偏差等也會(huì)導(dǎo)致姿態(tài)調(diào)整的偏差。

4" 影響鋼箱梁姿態(tài)的原因分析及預(yù)防措施

4.1" 頂推力或頂升力的分布與液壓同步滑移系統(tǒng)控制

按照模型受力計(jì)算的分布情況進(jìn)行施工，通過計(jì)算得到每個(gè)支架步履千斤頂下方的最大承載力，從而得到千斤頂最大頂力的極限值，頂推過程中通過頂推系統(tǒng)調(diào)節(jié)嚴(yán)格控制每個(gè)步履千斤頂不超最大頂力，且同一個(gè)支架的步履千斤頂頂力差值不超10%，確保梁底平衡，防止梁底板扭曲。

定期維修檢查液壓同步滑移系統(tǒng)、泵源液壓系統(tǒng)、千斤頂油路系統(tǒng)，定期更換易損件，每次頂推前進(jìn)行試驗(yàn)，復(fù)核操控臺(tái)顯示的頂推及頂升數(shù)據(jù)和實(shí)際頂推及頂升數(shù)據(jù)是否存在偏差，確保多臺(tái)步履千斤頂同步頂推作業(yè)。

4.2" 導(dǎo)梁的設(shè)計(jì)與安裝

導(dǎo)梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)須能夠承受頂推過程中的最大反力，確保其穩(wěn)定性和承載能力，導(dǎo)梁設(shè)計(jì)模型如圖7所示。導(dǎo)梁與鋼箱梁之間頂、底、腹板的連接不得有錯(cuò)臺(tái)，采用全熔透焊接；導(dǎo)梁頂、底板設(shè)置梯形加勁板與鋼箱梁全熔透焊接，腹板設(shè)置一字肋與箱梁腹板焊接，以提高連接的強(qiáng)度和可靠性，導(dǎo)梁與鋼箱梁連接節(jié)點(diǎn)如圖8所示。導(dǎo)梁的安裝精度直接影響到頂推的準(zhǔn)確性，因此導(dǎo)梁的安裝采用同橋梁相同的曲線參數(shù)，并在安裝時(shí)懸挑端略提高20～30 mm，以抵消最大懸挑時(shí)的撓度變形，最大懸挑時(shí)更輕松跨越臨時(shí)支架。

4.3" 臨時(shí)支架的分布、安裝高度與承載力

臨時(shí)支架在頂推施工中為鋼箱梁提供臨時(shí)支撐，臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)考慮了承載力、穩(wěn)定性以及與鋼箱梁的協(xié)調(diào)性，確保在整個(gè)頂推過程中提供可靠的支撐。通過建模計(jì)算得出每種支架最不利工況下支架的最大承載力，按照承載力的要求設(shè)計(jì)支架和支架上的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，支架安裝后檢查支架的拼接尺寸、焊接質(zhì)量等。頂推期間發(fā)現(xiàn)支架有異響及時(shí)停止頂推查明情況，每次頂推結(jié)束后對(duì)每個(gè)支架進(jìn)行檢查是否出現(xiàn)變形、開焊、支架下沉等情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，保證支架的承載力和穩(wěn)定性。

同一組支架的安裝高度偏差不超過5 mm，保證頂推期間同組支架增減墊塊及墊板后的高度一致，保證鋼梁底板水平，防止底板存在高差造成底板受力不均，發(fā)生底板扭曲的情況。

頂推過程中定期觀測(cè)支架基礎(chǔ)的沉降及垂直度，防止頂推過程中受力時(shí)支架基礎(chǔ)下沉或者偏移，造成臨時(shí)支架下沉或傾斜，所有支架基礎(chǔ)的承載力尤為重要。特別在支架基礎(chǔ)施工前檢查地基承載力滿足支架受力要求，支架完成后在支架基礎(chǔ)四周設(shè)置排水溝，防止雨季雨水侵蝕支架基礎(chǔ)。

4.4" 墊塊的制作和頂推過程中墊塊的布置及調(diào)整

在頂推過程中通過增減墊塊來調(diào)節(jié)鋼箱梁的姿態(tài)，正常頂推時(shí)鋼箱梁中部墊塊數(shù)增加，兩端墊塊數(shù)減少，使鋼箱梁前端和后端高度保持統(tǒng)一，按照成橋線型水平頂進(jìn)（圖9）。在跨越既有線時(shí)，懸臂端支點(diǎn)處臨時(shí)支架墊塊數(shù)量要增加，使鋼箱梁前端高后端低成“上揚(yáng)”姿態(tài)，方便跨越既有線更容易接觸線路對(duì)岸的臨時(shí)支架（圖10）。頂推施工前每米進(jìn)行頂推模擬圖繪制，根據(jù)鋼箱梁梁底豎曲線變化與支架上的墊梁形成的高差，利用增加墊塊及墊板來調(diào)節(jié)。每頂推2個(gè)行程（每個(gè)行程0.5 m）進(jìn)行墊塊和墊板的更換，確保落梁時(shí)每個(gè)支撐墊塊與梁底無縫貼合，且同一排支架的墊塊和墊板的數(shù)量相等，確保梁底受力平衡。頂推施工中按照《頂推模擬流程圖》和《更換墊塊數(shù)量表》進(jìn)行更換墊塊。

墊塊制作完成時(shí)檢查墊塊高度，單個(gè)墊塊高差控制在±2 mm之內(nèi)，定期檢查使用中的墊塊，若有變形、凹陷的墊塊及時(shí)更換，不得使用。底層墊塊與支架墊墩或墊梁采用斷焊加固，防止頂進(jìn)過程中摩擦力較大，造成墊塊移動(dòng)偏位。墊塊層數(shù)較多時(shí)采用螺栓可靠連接，并且墊塊與墊塊之間采用點(diǎn)焊加固，加固前要測(cè)量墊塊垂直度，防止層數(shù)過高頂進(jìn)過程中造成墊塊傾倒。

4.5" 施工誤差

施工中嚴(yán)格控制支架、墊梁、墊塊的制作精度和安裝精度，制定切實(shí)可行的測(cè)量方案和監(jiān)測(cè)方案，對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行定期校驗(yàn)，對(duì)頂推的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)常性檢測(cè)，對(duì)油路系統(tǒng)易損件進(jìn)行定期檢查更換。動(dòng)態(tài)調(diào)整頂推器的工作壓力和頂推速度，以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、同步的頂推作業(yè)。在頂推過程中，對(duì)鋼箱梁的前端和后端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保梁體不發(fā)生扭轉(zhuǎn)或偏移。使用計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)，對(duì)多臺(tái)頂推器進(jìn)行集中控制，保證頂推過程的協(xié)調(diào)性和一致性。

通過上述控制措施，北湖大橋的鋼箱梁步履式頂推施工能夠確保施工質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)和使用要求，為工程的順利完成和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5" 結(jié)論

本文針對(duì)影響北湖大橋跨京哈線鋼箱梁頂推施工中的姿態(tài)調(diào)整的原因分析進(jìn)行了深入研究。通過理論分析和實(shí)際施工案例的結(jié)合，探討了步履式頂推施工技術(shù)在大跨度鋼箱梁施工中的應(yīng)用。研究表明，正確的頂推姿態(tài)在確保施工安全、提高施工質(zhì)量和保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本文提出影響大跨度鋼箱梁頂推姿態(tài)的原因和預(yù)防措施，為類似工程提供了可行的參考和借鑒。

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