枫溪大桥自锚式悬索桥施工技术与控制佟立春,李小蒙 【摘 要】顶推法具有设备简单、施工安全、占用施工场地少等优点，是当代国内外最先进的桥梁建设方法之一，论文以株洲枫溪大桥主跨钢箱梁顶推为工程背景，对钢箱梁顶推施工中的临时墩布置、顶推设备、工艺流程及其线性控制等进行了系统的介绍，为同类型桥梁顶推施工提供参考。 【关键词】自锚式悬索桥;钢箱梁;步履式顶推;顶推工艺;临时墩 【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.058 1 引言顶推施工桥梁的梁体拼接均在顶推平台上进行[1]；拼接后即把已拼梁体向前顶推一定距离，再在顶推平台上安装下一批次的梁段，循环往复，最终形成整个梁体。现代施工多采用步履式顶推施工[2～4]，即采用千斤顶取代传统的卷扬机滑车组，运用板式滑动装置代替滚筒，使得顶推精度和顶推能力得到大大提高。本工程正是采用步履式多点连续顶推法进行施工，相比其它步履式顶推施工过程，采取了提升顶推一体化施工，施工灵活，控制精度高，可为同类型桥梁推施工提供很好的参考。 2 工程概况株洲枫溪大桥主桥为双塔单跨平面主缆自锚式悬索桥（见图1），跨径布置为3×45m＋300m+3×45m，主跨钢箱梁为单箱三室扁平流线形,边跨和锚跨采用浇混凝土箱梁。  图1 枫溪桥梁立面布置图（单位：m） 钢箱梁中心梁高3.5m（内轮廓），全宽：2×（0.5m风嘴＋2.25m人行道＋1.5m吊索区＋0.5m护栏＋11.0m行车道划线区＋0.25m双黄线）=32m，底板水平，桥面设2%的双向横坡，标准横断面如图2所示。  图2 标准横断面图 钢箱梁总长298m，标准梁段长12m，最短梁段长7.3m,沿桥纵向划分为27个梁段，中间1～23#梁段分23批次提升顶推架设，导梁长54m，设3个临时墩，拼装平台长35.4m，最大跨径75m。 3 施工前的准备3.1 钢箱梁拼装平台及临时墩设置 顶推梁可视为多跨连续梁，为减小顶推过程梁体正、负弯矩交替变化，通常采用设置临时墩的方式进行。本桥按照施工工艺、航道及水文情况设3个临时墩,1个顶推平台,1个边辅墩。 枫溪大桥钢箱梁顶推将在拼装平台至8#之间临时墩上进行，1#临时墩至3#临时墩间距为75m，跨径较大，结合钢梁结构受力，采用钢管桩进行临时墩搭设，拼装平台钢管桩直径为 3.2 导梁 导梁在顶推过正中起到导向及过墩作用，为悬臂梁顺利过墩起到保证。导梁采用Q345B钢材焊接，单侧为变截面工字型钢板式截面，根部与主梁等高为3.5m，与钢箱梁1#段腹板等高焊接，并加设加劲板焊接。端部为阶梯形状（见图3），截面高度为0.6m，两跟导梁腹板镂空，中间设不等间距钢桁架连接，在满足受力情况下尽量减轻重量。导梁总重1510kN（151t），导梁总长54m，分为6节，均采用焊接连接，所有焊接部位都加设加劲板焊接，满足导梁在悬臂情况下及上墩过程中的受力要求。导梁中心线与钢箱梁两纵腹板轴线一致，端部做成阶梯形状，主要是为了减小前端挠度及顺利过渡上墩。  图3 钢箱梁步履式顶推施工流程图（单位：m） 3.3 顶推设备 枫溪大桥全桥整体顶推的关键是实现了顶推设备和数控技术一体化，通过技术及设备的完美结合顺利完成此项工作。该顶推设备集顶升、纵移、横移、回缩、调整于一体，实现钢箱梁的竖向、顺桥向、横桥向的移动和调整，从而保证钢箱梁的坡度、全桥线形。该桥步履式顶推系统主要由1台液压泵站及1套控制系统、1个滑梁、1个滑槽、2个纵移千斤顶、2个横移千斤顶、4个顶升千斤顶组成，全桥共：1个顶推平台，1个边辅墩，3个临时墩，共计10套步履式顶推系统。该顶推装置由一套总控制系统控制，顶推装置上的滑梁是支撑主梁的受力结构，上部放置3cm橡胶垫，可以使主梁局部受力均衡，滑槽两侧均设置间距1.5cm间隙,并在装置两侧设置2个千斤顶纠偏，既可解决顺桥向的导向问题，又可解决横桥向的调整问题。 4 钢箱梁顶推及线性控制4.1 顶推工艺 钢箱梁顶推具体步骤：由主控柜控制开启支撑顶升油缸，观察设备运行状况，如设备运行正常则继续顶升使钢箱梁被顶推装置整体托起，观察梁体是否完全脱离垫梁，如已经脱离垫梁则需进行下一步。开启顶推油缸，使钢箱梁与顶推装置上部结构一起向前移动，由于临时墩空间受限及受力复杂前移量受限，每次位移量控制在30cm左右，前移过程中观察梁体是否正常，如正常即进行下一步。待梁体稳定后支撑顶升油缸回油下降，使钢箱梁整体下降置于临时墩顶支墩上。最后，操作整个系统，使其达到初始状态。反复重复此过程，直至达到预定位置。 4.2 钢箱梁顶推的同步性 由于顶推施工现场不确定因素较多，通过数控柜来灵活的控制，实现多台顶推设备的同步性和统一性。顶推控制过程中，在2#临时墩和3#临时墩上的竖向压力较大，因此产生的摩擦力变化也相应较大，必须通过控制油缸的水平顶推力，确保各个顶推设备上面的顶推力与设备上的摩擦力相平衡，避免临时墩及平台受到较大的水平荷载。以顶推油缸的顶推力和位移作为控制参数，实现位移和力的综合控制。将顶推过程中传感器检测到的压力值传递到控制系统上，从而达到综合控制，同步顶推、同步进行。钢箱梁的轴线控制通过测量在钢箱梁横断面上选取3个点分别为钢箱梁的轴线、钢箱梁的纵腹板的中线进行实时监控，观察其偏移量，通过测量数据来判断梁体是否有偏差，如有偏差需及时调整通过主控系统来调节，使钢箱梁的整体偏差在误差允许范围内，并在实际施工过程中根据现场的实际情况总结经验为接下来的施工提供方便。 4.3 钢箱梁线性控制 顶推施工的钢箱梁，其主梁线形是施工控制的主要关键目标之一，它不仅关系到桥梁整体受力，同时也影响着桥梁的外观质量、运营的舒适度等[5～7]。因此，全桥施工监控在此起到了关键性作用，包括主梁高程与轴线偏位监测、施工预拱度确定及合龙后成桥参数的分析。自锚式悬索桥由于几何非线性、材料非线性、顶推临时支墩的影响以及施工过程中人为不确定因素所引起的误差等原因，控制桥面线形较为困难。因此，需在桥梁顶推施工中，根据获取的参数和数据，分析验算结果给出梁段的控制参数。这样，才能使主梁受力及成桥后的线形符合设计要求。 5 结语通过枫溪大桥的施工及参照国内外悬索桥施工的成功案例，初步掌握了悬索桥施工过程中的控制要点及在施工过程中应注意的事项，尤其是桥梁顶推及线性控制是整个桥梁施工过程中的重点和难点，在今后的施工过程中将继续不断学习，深入研究，为今后的施工提供参考。 【参考文献】 【1】张晔芝，谢晓慧.铁路特大桥钢箱梁顶推过程受力分析及改善方法[J].中国铁道科学，2009，5（30）：21-26 【2】张晓东.桥梁顶推施工技术[J].公路，2003（9）：45-51. 【3】王磊,刘家锋.顶推架设沃克斯高架桥[J].铁道标准设计，2001，21（12）：7-8. 【4】张晓东.桥梁顶推施工技术[J].公路，2003（9）：45-51. 【5】张建民,肖汝诚.千米级斜拉桥施工过程中的索力优化与线形控制研究[J].土木工程学报,2005,38（7）:56-60. 【6】周绪红.吕忠达,狄瑾,等.大跨径简支转连续箱梁桥的线形观测与控制[J].中国公路学报,2007,20（3）:54-59. 【7】徐亮,王辉平,张胜利,等.舟山西堠门跨海大桥分体式钢箱梁制造预拼装线形控制技术[J].中国工程科学,2010,12（7）:43-46. MapleCreekBridgeSelf-anchoredSuspensionBridgeConstructionTechnologyand Control TONG Li-chun,LI Xiao-meng 【Abstract】pushing method has some advantages such as simple equipment,construction safety and occupy less constructionsite,thecontemporaryoneofthemostadvancedmethodofbridgeconstructionathomeandabroad.This papertakesZhuzhoufengximainspansteelboxgirderbridgetheengineeringbackgroundofpushing,pushingforsteel box girder of the temporary pier construction layout,pushing equipment,process flow and linear control system is introduced,providingreferenceforthesametypebridgejackingconstruction. 【Keywords】sincetheanchor；steelboxgirdersuspensionbridge；walkingpusher；pushtechnology；temporarypier 【中图分类号】U445;U448.25 【文献标志码】B 【文章编号】1007-9467（2017）03-0173-03 【收稿日期】2016-11-14 【作者简介】佟立春（1986～），男，吉林农安人，助理工程师，从事路桥研究。 |
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1000mm×10mm，顺桥向分别为11.2m、6.0m、9.0m、9.0m间距布置，横桥向按4.0m、9.9m、4.0m布置，临时墩钢管桩直径为
1200mm×12mm，顺桥向为6.0m间距布置，横桥向按4.0m、9.9m、4.0m间距布置每个临时墩布设2个顶推设备，横向间距13.9m。
