中铁大桥局桃花峪黄河大桥主桥钢梁顶推快马加鞭
刁明忠
【摘要】本文结合坦桑尼亚基隆贝罗河大桥跨越基隆河架设方案，来介绍大跨度、无前导梁顶推施工方案在钢—混凝土结合梁式桥施工中的应用，为以后类似工程提供参考。
【关键词】顶推油缸 千斤顶 滑道 顶推施工 施工技术方案
【分类号】：U445.4
1.工程概况
基隆贝罗河大桥分为A、B两座桥，A桥设计为2联8×48m，B桥设计为3×40m。两座桥均为钢—混凝土结合梁式桥，为跨越基隆贝罗河而设。两座桥钢梁纵梁均采用工字形截面形式，纵梁之间设横隔梁，钢梁和混凝土板之间设有传剪器（剪力钉）。除A桥第一联的P1、P2、P3号墩位于河道内外，其余墩台均位于河流漫滩上。每联长度192m（4×48m），钢梁高度2.4m，半幅重量约466吨。
2.工艺原理
顶推动力源自安放在台后下滑道上的顶推油缸。顶推油缸一端连在钢桁梁下弦尾端，另一端连在反力座上，每桁一套。反力座采用糙面钢板直径20mm高强螺栓压紧的方式固定在下滑道上。顶推油缸则开始顶推，钢梁匀速前进。当顶推油缸到达预定位置时，顶推停止，松开反力座固定紧固螺栓，顶推油缸回程并带动反力座一同前移。顶推油缸活塞回收后，反力座被带到下一个行程位置，再度拧紧螺栓，开始顶推。如此周而复始地循环，直至将钢梁顶推到位。
3.主要设备
3.1顶推设备
3.1.1顶推油缸
顶推油缸两套，最大行程1200mm，技术速度0～1.35m/min，如下图
3.1.2反力座
下滑道上设置反力座，反力座上部与顶推千斤顶连接，下部用夹板螺栓夹在下滑道上。反力座和滑道连在一起，借助滑道与路基面的摩擦力和钢钎的锚固力，为顶推提供受力支撑点。
3.2滑道及其它装置
3.2.1下滑道
拼梁场上纵梁下设置连续下滑道，并且与桥台连接。滑道与桥梁中心线平行，纵坡同梁。具体做法：铺设4根25#b工字钢作为连续下滑道，每桁下2根，长度78m，滑道与桁几乎等宽。滑道下方路基充分压实，调整好纵坡，滑道直接在其上铺设，不设方木。用固定长度的直径48mm架管支撑工字钢，架管内穿一根直径25mm圆钢筋作对拉筋，以保证工字钢间距。每桁两根工字钢之间支撑间隔按2m一道设置，4跟工字钢之间支撑间隔按6m一道设置。下滑道工字钢下底板上每3m开一个孔，从孔内打入钢钎并插入路基，以承受顶推反力。详见顶推设备及下滑道图和下图
3.2.2上滑道
在钢桁梁下弦连接板旁设置上滑道，具体做法：采用2个厚度2cm钢板间夹设1～2层方木，钢板下焊两根小槽钢，使用时倒扣在下滑道工字钢上，在槽钢和工字钢之间安放聚四氟乙烯滑板，以减少摩擦阻力，（见下图）
3.2. 3墩顶滑道
分别在p1、P2、P3这三个墩墩顶垫石上设置不锈钢滑道，滑道长度1.2m，宽度0.4m。在保持梁体高度不变的情况下，采用不同厚度的聚四氟乙烯滑板实现梁底接头板及螺栓帽顺利通过滑道。见下图
3.2.4横向导向和纠偏装置
在墩顶两个垫石之间设置导向纠偏用螺旋千斤顶安装牛腿，装上螺旋千斤顶、导向轮即可进行导向纠偏。当中线出现较大偏差的情况时，可以通过调整螺旋千斤顶行程来进行纠偏处理。螺旋千斤顶最大顶力为320kN。详见上图
3.2.5鼻梁
为使钢梁前端能够顺利地过渡到前方墩台上，可在两纵梁前端各加设一个鼻梁，并采用接引千斤顶引导钢梁通过墩顶滑道。鼻梁采用8颗高强螺栓连接到钢梁前端，其设计示意图如下图：
3.3其它配套设备（见表1）
4施工工艺（见下图）
5受力检算
5.1钢梁概况
钢梁纵梁由四片工字钢组成，工字钢分段长度6m+12m*15+6m。工字钢高度2.4米，底板厚度统一800mm*65mm，顶板厚度在过墩前后12米是700mm*65mm，顶板在其他部位是600mm*50mm，腹板厚度20mm。过墩处工字钢每延米1121.77Kg，其余是1002.45kg。工字钢每隔3米设15mm厚加劲板，每节梁段设置间距为1m+2m+3m+3m+2m+1m。边跨加劲板重170.88kg，中跨加劲板重145.293kg。边跨和中跨在采用40号槽钢和加劲板横向栓接，连接间距0.5m+8.5m+8m+2m+10m+2m+8m+8.325m+0.675m，红字处槽钢和加劲板扩大部分重量236.55kg，黑字处槽钢和加劲板扩大部分重量254.78kg。钢梁分段之间用连接钢板连接，高强螺栓紧固，每处连接连接板重量分别1417kg、1351kg、1351kg、1417kg（包括螺帽、垫圈剪、力钉）。
顶推时先将左幅两片钢梁连接，顶推完毕后再顶推右副。
5.2主要技术参数
a.钢弹性模量Es=2.1×105MPa；
b.自重GC=7.85kN/m3；
c.材料强度设计值：
Q345钢 厚度或直径≤16mm，f=310N/mm2，fV=180 N/mm2
厚度或直径>16～40mm，f=295N/mm2，fV=170 N/mm2
d.荷载系数；
考虑钢梁超载系数：1.05；由软件自行计算，作用于竖向的自重荷载增加1.05的系数。
5.3支座反力计算（见表3）
根据表3数据可以看出，最大支座反力1091KN出现在P1墩上，悬臂长度48m工况下（CS8X12m-2），同时A1台上出现支反力为负的情况，如下图：
对于A1台上出现支反力为负的情况，可采用增加桥台后滑道上钢梁组拼节段数量的办法克服，即保证桥台后未悬出滑道的梁段长度为2-3个梁节。
5.4最大悬臂状态挠度计算
从以上几幅变形图可以看出，悬臂长度48m工况下，钢梁最大挠度为442mm。顶推施工时在钢梁前端增加鼻梁，并采用接引千斤顶引导钢梁通过前滚动装置。
5.5应力计算
由以上几幅应力图可以看出，最大悬臂长度48m工况下悬臂端根部的最大拉应力值为110.2 Mpa，远小于钢梁允许应力295 Mpa，钢梁强度满足要求。
5.6顶推力及设备选择
梁体前移的条件是设备提供的推力H大于梁体所受到的阻力之和，即H≥K∑Nf+∑Ni
由顶推全过程中的支座反力计算表可知，P3墩上悬臂长度48m工况下 （Final1X6m-2），钢梁各支点反力总和为2175.3KN*2=4350.6 KN。
根据上式计算可得H≥364kN，顶推设备推力大于这个值，则梁体向前移动。选择两套水平顶推油缸，一台电动油泵，即能满足施工要求。水平顶推油缸最大顶力为24吨，电动油泵要求油压不小于400Kg/cm2，供回油速度以能满足水平顶推油缸，最大行程1200mm，技术速度0～1.35m为标准。
6结束语
本文根据基隆河大桥桥位所处施工环境及桥梁结构特点，选择采用顶推法施工从空中完成跨越，解决了工程施工过程中的实际问题。
该顶推施工方法实现了大跨度无临时墩、无前导梁顶推，且不需要锚具和大量的使用钢绞线，材料用量省，比传统拖拉法更节约，综合成本低。反力座、千斤顶、钢梁全部采用硬连接，可以有效防止梁体滑坡，非常安全。还具结构简单、受力明确、拼拆迅速、操作方便、稳定可靠、易于周转等特点。
参考文献
《铁路桥梁工程施工技术规范》；《钢结构设计规范》GB50017-2003；《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-2005；《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；钢梁设计图。
