摘 要：以湖南常德市沅江西大橋南引橋9×47m頂推箱梁施工為依托，介紹了PC梁頂推后場預制平臺總體布置，柔性墩多點頂推基本原理和方法，頂推梁分段落梁施工等關鍵工藝。

　　關鍵詞： PC梁頂推,鋼導梁,預制平臺,柔性墩,分段落梁

　　1.工程概述

　　常德市沅江西大橋位于常德沅江大橋上游約5500m，主橋為48m簡支箱梁+(132+264+132)m雙塔斜拉橋+9×47m頂推箱梁。本橋頂推段預應力連續(xù)箱梁總長423m，橋墩自25#～34#(里程樁號自K1+762.51～K2+186.03)。全橋單幅分為19個節(jié)段預制頂推，第1段梁長11.75m，第2～18段梁長均為23.5m，第19段梁長11.75m。

　　預應力混凝土頂推連續(xù)梁單幅橋為單箱單室斜腹板箱形等截面結(jié)構(gòu)。箱梁梁高為3.2m(梁中心線)，箱梁寬為14.49m，設有2%的單向橫坡、 0.75%的縱坡。

　　為改善箱梁在頂推過程中的受力情況，在箱梁前端安裝32m長，自重小于800KN鋼導梁。

　　根據(jù)設計施工圖，在沅江南岸35#～34#墩之間設置箱梁預制臺座，34#～33#墩之間設置頂推主力墩及臨時支撐墩進行逐段預制、頂推;頂推就位后拆除臨時束，張拉后期永久預應力鋼束，并落梁于永久支座上。

　　2.頂推預制場的布置及設計

　　頂推預制場包括預制梁臺座和制梁臺座前的過渡孔，制梁臺座由預制平臺和預制模板兩部分組成。

　　2.1預制場的總體布置

　　箱梁預制臺座設置在35#～34#墩之間(頂推施工起點)，臺座長度23.6m，臺座內(nèi)設置臨1#、臨2#、臨3#三道共6個滑道支撐墩，用于底模下降脫模后箱梁的支撐滑動墩;底模由分部的27個50t螺旋千斤頂控制升降。

　　在制梁臺座前，順頂推前進方向，距離34#墩墊石頂軸線22m處設置臨4#墩作為頂推過渡墩，使制梁臺座頂出的梁段，先由小距離過渡墩支承，然后平穩(wěn)、逐步過渡到47m的頂推跨徑，從而減小梁段尾部因撓曲變形產(chǎn)生的豎直轉(zhuǎn)角，使梁段接頭平順，保證整個箱梁底板符合設計線型，不產(chǎn)生附加應力，進而有利于減小頂推時產(chǎn)生的滑動摩擦力。

　　臨4#頂推過渡墩與起始墩34#墩之間，設置頂推主力墩——預制臺座前第一個施力墩，該墩縱向與預制場以及其他墩臺聯(lián)成了整體，該墩上水平千斤頂出力可以在足夠大的范圍內(nèi)調(diào)整。

　　2.2預制臺座基礎布置

　　預制臺座臨時墩基礎均采用D150鉆孔灌注樁，按摩擦樁設計。樁頂制作鋼筋混凝土縱向地梁聯(lián)接作為底模支撐鋼管立柱基礎，地梁端部與34#墩連接，增加基礎穩(wěn)定性。側(cè)模及其他鋼管立柱采用鋼管樁基礎。

　　頂推主力墩因不受豎向力，基礎采用片石墊層并澆筑混凝土擴大基礎。

　　2.3臨時墩及頂推主力墩結(jié)構(gòu)

　　臨1#、2#、3#、臨4#墩采用鋼管立柱，上部墩帽之間用型鋼、鋼管等作為縱向聯(lián)接并與34#、33#墩縱向剛性連接成整體，使千斤頂推力與箱梁動摩阻力平衡，各墩不受水平力。

　　2.3.1 臨1#、臨2#、臨3#墩

　　臨1#、2#、3#墩作為滑道支撐墩，其墩帽既要承受箱梁自重，又要保證底模脫模及箱梁滑動。

　　2.3.2頂推主力墩

　　頂推主力墩采用鋼管樁立柱，頂部安裝鋼箱梁及千斤頂反力架用做頂推千斤頂反力平臺。

　　2.3.3臨4#墩結(jié)構(gòu)

　　臨4#墩頂安裝了滑道，頂部縱向、前后用鋼管與33、34#墩形成剛性連接，平衡水平摩阻力，臨4#墩基礎只承受垂直荷載。

　　2.4預制模板設計

　　2.4.1底模結(jié)構(gòu)

　　平臺鋼管樁樁頭布設橫向雙拼工25大橫梁，每個橫梁上安裝3個50t控制千斤頂控制底模下橫梁升降，底模I25a小橫梁間距40cm左右，上鋪10mm鋼板以保證模板剛度。

　　2.4.2側(cè)模結(jié)構(gòu)

　　側(cè)模是保證預制箱梁光滑、美觀的關鍵。由[20槽鋼作成定型支撐骨架，上焊[10槽鋼縱枋，鋪5mm厚整體鋼板+1mm厚不銹鋼板貼面;骨架下設置轉(zhuǎn)動鉸，并由50t的螺旋千斤頂來調(diào)整升降。轉(zhuǎn)動鉸需在工廠精加工，定型骨架可在工廠拼裝，其余部分都在現(xiàn)場加工安裝，從而保證模板整體性。外側(cè)模轉(zhuǎn)動鉸在樁頭大橫梁生根，并設置對拉螺桿用于控制側(cè)模的橫向

　　水平位移。

　　2.4.3內(nèi)模結(jié)構(gòu)

　　由于箱梁內(nèi)部構(gòu)造比較復雜，不僅有橫隔墻，箱梁頂板和底板都有后期預應力齒板，不便采用整體滑動模板，箱梁腹板內(nèi)模采用組合鋼板，[10槽鋼骨架作壓枋，對拉螺桿固定。箱梁頂板部分，采用鋼管門型架(或CKC支架)升降托頂，[10槽鋼縱梁組，弓型橫梁，上鋪組合鋼模。

　　2.5過渡段

　　通過在預制臺座前，布置小距離的過渡墩(臨4#墩)，使梁段從預制臺座逐步過渡到標準跨徑。過渡段的作用：

　　a、保證頂推過程箱梁和鋼導梁傾覆安全度。

　　b、縱向預應力索是錯位張拉，剛從預制場頂出來的梁段，從強度來講，不能直接擱在頂推標準跨徑上。

　　c、通過小距離的過渡支承，控制梁的縱向撓曲變形，使梁尾端面不產(chǎn)生過大的豎直轉(zhuǎn)角，與繼續(xù)澆注的梁段底板平順連接，滿足梁底符合設計線型和預制精度。否則梁底不平，頂推摩阻力增大，并且產(chǎn)生附加內(nèi)力。

　　d、預制臺座范圍內(nèi)的滑道支墩與過渡段中過渡墩縱向采用剛性連接措施，使頂推的水平力與預制臺座上梁段的摩阻力相平衡。

　　2.6鋼導梁

　　2.6.1鋼導梁的作用

　　鋼導梁設置為了減小頂推過程中梁的前端懸臂負彎矩。

　　鋼導梁受力主要為正彎距和剪力，負彎距較小。長度一般為頂推跨徑0.6～0.7倍，較長的導梁可以減小主梁懸臂負彎矩，合理的導梁長度應是主梁最大懸臂負彎矩與使用狀態(tài)(運營階段)支點負彎矩基本接近。導梁的剛度宜選主梁的1/9～1/5。導梁的剛度在滿足穩(wěn)定和強度條件下，選用較小的剛度及變剛度的導梁。鋼導梁要考慮動力系數(shù)，使結(jié)構(gòu)有足夠的安全儲備。

　　2.6.2鋼導梁的構(gòu)造

　　鋼導梁采用變高度(剛度)I字型實腹板鋼板專用鋼導梁是成熟的、可靠的，也是經(jīng)濟的。

　　鋼導梁主梁由2片變高度I字型鋼板梁組成。為了運輸和拼裝方便，又將主梁縱向分3段拼裝而成。兩片主梁之間又用型鋼或者薄鋼管組成橫向聯(lián)系和平面聯(lián)系，將整個導梁形成整體。

　　2.6.3鋼導梁與箱梁連接措施

　　(1)將鋼導梁的上、下T字板都埋入箱梁2m以上，相應的箱梁端設計了錨固鋼導梁的異形段。

　　(2)鋼導梁與箱梁之間張拉精軋螺紋鋼筋預應力筋進行連接。

　　2.6.4鋼導梁在施工中注意事項

　　(1)第一段箱梁與鋼導梁連接，特別注意保證混凝土澆注密實。因為第一段梁構(gòu)造相當復雜，施工中比較困難。

　　(2)保證鋼導梁上錨固預應力筋張拉質(zhì)量，注意錯位錨固，防止同一斷面預應力差造成開裂。

　　(3)頂推過程中作好鋼導梁迎接上墩工作，避免長時間處于懸臂狀態(tài);避免將施工荷載堆在鋼導梁與第一、二段箱梁上。

　　2.7墩頂滑道設置

　　墩頂滑道在支座墊石上利用調(diào)平墊塊代替設計支座作為箱梁縱坡及標高調(diào)節(jié)臨時塊，上部安裝滑道板，滑道板與箱梁底板之間利用滑塊滑動。本項目根據(jù)材料特性及經(jīng)驗比較，滑塊采

　　用華龍板。

　　目前國內(nèi)外聚四氟乙烯、增強尼龍等耐摩材料，在使用中往往存在承載能力低(變形大)，抗剪性差、耐磨性差等缺點，華龍板MGE材料摩擦系數(shù)小，承壓力大，耐磨性好，耐腐蝕，各種性能參數(shù)穩(wěn)定。滑塊的設計壓強不宜設計太高，根據(jù)橋梁縱移的工況要求，主要設計參數(shù)如下：

　　A、　設計承載： 10Mpa ，有良好的過載緩沖作用;

　　B、　摩擦系數(shù)(油脂狀態(tài))： ≤0.05 ，動靜摩擦系數(shù)接近;

　　C、 使用溫度：–30℃-- +100℃;

　　D、 在PH = 2～10的各種溶液介質(zhì)中正常使用，性能穩(wěn)定;

　　E、 安裝簡單，使用輕便。

　　3.箱梁頂推施工

　　本橋頂推采用柔性墩上多點自動連續(xù)頂推工藝。柔性墩不能承受單方向過大的水平推力，須將頂推力分散到多個橋墩，主墩上都安裝頂推水平千斤頂，并要求每個橋墩上水平千斤頂牽引力與梁在滑道上摩阻力相平衡，這樣橋墩就不承受過大的水平推力，保證了橋墩的安全。

　　3.1柔性墩頂推的基本原理和方法

　　“多點、分級、同步”以及“分級調(diào)壓，集中控制”。橋墩上的水平千斤頂牽引力與梁在橋墩的滑動摩阻力相平衡，橋墩不承受過大的水平推力，用簡單的數(shù)學式表達如下：

　　Ρi≥F i= N i (μ+i)

　　Ρi——第i橋墩上水平千斤頂牽引力;

　　F i——第i橋墩上梁滑動摩阻力;

　　N i——第i橋墩上梁的支反力;

　　μ——滑動摩阻系數(shù)估計0.06～0.08之間;

　　i——頂推箱梁設計縱向坡度;

　　連續(xù)頂推的水平千斤頂是采用自動連續(xù)頂推裝置，一套頂推裝置由兩臺1000kN水平穿心千斤頂串聯(lián)，并由雙油路液壓泵站，分別向兩臺千斤頂供油，形成交替接力連續(xù)頂推。

　　本橋箱梁C55砼總方量8667m3，縱向坡度0.75%，最大摩阻力估計為8%，則總頂力P=8667/2*(0.08+0.0075)*26=9858.7KN;

　　所以采用1000KN自動連續(xù)頂推千斤頂裝置11臺套;主力墩橫向安裝2臺套，33#-25#墩各安裝1臺套。千斤頂安裝在箱梁底板軸線上，利用鋼絞線與箱梁底板拉錨器連接施加牽引力，俗稱“拉肚皮”。

　　3.2頂推施工方法控制

　　3.2.1連續(xù)千斤頂泵站控制

　　每個墩安裝一臺套ZLD100型連續(xù)頂推千斤頂頂推裝置，產(chǎn)生橫向偏轉(zhuǎn)很小。11臺連續(xù)頂推裝置都由總控制臺集中控制，使頂推同步進行。

　　3.2.2拉錨器布置

　　拉錨器設在箱梁底板，在箱梁內(nèi)底板上設置齒板，鋼絞線拉索在齒板上用多孔群錨錨固，斜出底板下，通過墊枕木，將拉索墊出一定高度，再進連續(xù)頂推裝置。這樣由自動連續(xù)頂推裝置拉梁在滑道上滑動，直到推出預制臺座，如此循環(huán)，直至頂推就位。

　　3.2.3墩頂千斤頂頂力控制

　　頂力分配采取有力措施，合理分配千斤頂裝置的拉力來控制橋墩頂縱向位移在設計允許值范圍內(nèi)，避免梁呈爬行狀態(tài)滑動，確保橋墩安全。

　　橋墩上水平千斤頂拉力，是根據(jù)每個橋墩上的垂直荷載和摩擦系數(shù)確定。承受導梁搭上的橋墩為頂推前進墩，根據(jù)估計垂直荷載和摩擦系數(shù)，由專人隨時調(diào)整液壓泵站上油壓確定拉力;箱梁前后壓在橋墩上的為一般墩，垂直荷載視為恒載，估計摩擦系數(shù)，油泵壓力鎖定。在總的頂推力大于摩阻力的情況下，箱梁從靜止狀態(tài)到滑動狀態(tài)不足的力由主力墩上頂推千斤頂裝置補充。

　　對于橋墩位移的觀察，在橋墩上設置棱鏡固定點，岸上架設全站儀，來觀測從靜止到滑動狀態(tài)橋墩頂?shù)奈灰浦怠?/p>

　　3.2.4箱梁行走線形控制

　　箱梁頂推滑動過程中，特別重視箱梁橫向偏差的觀測，一般在制高點架設儀器觀測，并采用在橋墩上放出橋軸線，箱梁底也放出相應的軸線，用吊垂球的方法，觀測箱梁與橋墩軸線的偏差值。

　　在橋墩頂相對箱梁兩側(cè)位置設置輪式導向糾偏裝置，在導向糾偏裝置與箱梁外側(cè)加墊不同厚度的滑板來調(diào)整箱梁橫向偏差值。這樣將導向裝置與箱梁的側(cè)面接觸均為平面接觸，不會壓壞箱梁外側(cè)面，保證箱梁外表美觀。

　　4.分段落梁簡述

　　4.1在安裝臨時滑道的同時，將支座放在臨時滑道板內(nèi)側(cè)。

　　4.2落梁采用五點(即本支座和前后兩個相鄰墩支座)同時起頂，本支座頂起1.0cm，相鄰墩支座頂起0.5cm，相鄰墩頂起高差不大于5mm，同墩兩側(cè)梁底頂起高差不大于1mm。拆除中間墩上的臨時滑道，將支座滑進。準確安裝就位后，將千斤頂同步落下，這樣逐墩進行，使箱梁降到設計高程。落梁順序：先從最高點開始，逐墩向低點推進。

　　4.3落梁過程中，將準備好保險垛作為保險裝置，保險垛用鋼板盒灌混凝土組合而成。落梁之前，將制定詳細的操作規(guī)程，進行技術交底，并將橋墩上清理干凈，充分作好準備，使落梁時間越短越好。

　　4.4本橋箱梁按26.6t/m的重量考慮，中間每墩的支座反力的1250t，故準備20臺千斤頂。落梁千斤頂型號為YD500-160，頂升力為5000KN，行程為160mm，最小高度為650mm。每個墩上安裝4臺，在橫撐上對稱布置。

　　4.5頂推箱梁就位后，拆除所有臨時束，張拉后期永久束，并對孔道壓漿。

　　4.6落梁的原則：

　　(1)充分做好準備工作，盡量使頂起、落梁的時間越短越好。

　　(2)確定千斤頂?shù)牟贾梦恢茫罂v、橫對稱，考慮橋墩蓋梁,箱梁梁體受力都處于有利部位。

　　(3)豎直千斤頂要求有足夠的富余的頂力和工作行程，同一個墩臺豎直千斤頂共用一臺泵供油. 頂起時，橋墩的墊石與箱梁底必須有保險裝置。

　　(4)盡量控制梁的頂起高度，注意頂起和降落的順序，一個墩上千斤頂起落要同步均勻，縱向橋墩頂起高度要合理分配。

　　(5)縱向注意梁的溫度伸縮，注意固定墩和安裝伸縮縫橋墩支座安裝。

　　5.總結(jié)

　　沅江西大橋頂推技術應用，在設計與施工方面取得了一定成果。但不論是在結(jié)構(gòu)設計還是施工工藝，還存在許多問題需要我們?nèi)ヌ剿鳌＠缛绾问鬼斖圃O備進一步完善、性能更加穩(wěn)定可靠;如何進一步提高設備的效率、保證梁的美觀、降低頂推橋梁的造價等等。

　　隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對橋梁的美觀和行車平穩(wěn)要求越來越高，頂推法是適合我國國情的一種較好建橋方法，頂推技術施工橋梁具有廣闊的應用前景。

　　參考文獻：

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　　[2] 楊滬湘、陳湘林《預應力連續(xù)梁頂推技術的成熟》 公路2001年3月

　　[3] 中交四航設計院上官興等，《連續(xù)頂推技術的新發(fā)展》2002年12月