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1、<p>钢箱梁顶推设计技术分析摘要：沈阳某跨铁路连续梁桥主桥部分（36+54+36）m，通过方案比选确定了主桥滑移顶推施工法，能够有效保证桥下交通，同时缩短了建设工期，保证铁路运输安全。通过MIDAS CIVIL建立实桥模型进行验算，详细介绍了钢箱梁顶推施工运行的可靠性。关键词：钢箱梁，顶推，技术分析Analysis of Steel Box Girder by Incremental Launching designAbstract:The span of a continuous railway girder bridge are (36 + 54 + 36)m in Sheny
2、ang. Through scheme comparison to determine the main slip jacking construction method. It can effectively ensure the traffic under the bridge, shorten the construction period and ensure the safety of railway transportation. Through the MIDAS CIVILsoftware to build a real bridge model checking.And in
3、troduces the reliability of steel box girder launching operation.Key words: Steel box girder, incremental launching, technical analysis1 工程概况沈吉铁路位于大东区大北关街与东北大马路相接处，东北大马路和大北关街是沈阳西北部的重要的城市出口路，承担重要的过境交通功能。现状沈吉铁路为平交，经常形成交通拥堵，铁路平改立建成后，将大大提高道路的通行能力，解决该节点拥堵和区域交通状况。本工程跨铁路及新开河采用3孔36+54+36m连续钢箱梁，平面线形为半径为300m的
4、曲线，钢箱梁全宽为23.5m，钢箱梁外形按曲线设计，单箱六室。梁高（中心处）2.295m，底板水平，横坡通过调整腹板高度形成。钢箱梁顶板厚度1630mm，底板厚度1630mm，腹板厚度16mm；顶板、底板、腹板设置纵向加劲肋。横隔板标准间距2m，其间设置腹板竖向加劲肋。在横桥向支座内侧设置钢箱限位挡块。由于钢箱梁跨径下方有铁路线、新开河上拱桥，所以采用滑移顶推施工方法。这种方法能够有效保证桥下交通正常进行的同时，能够缩短工期，保证铁路运输的安全，技术相对成熟。桥体分为17段，每段布设一个滑靴，所有滑靴设置位置均为横隔板和腹板交点位置，滑靴布置位置及编号见下图，根据现场实际情况，临时支墩布置位置
5、见下图。图1.1 滑靴布置位置及编号图图1.2 临时支墩布置图2 顶推设计2.1 支撑体系在拼装和顶推钢箱梁的过程中，其重量全部由支撑体系来承担，支撑体系主要由临时墩、滑道、贝雷梁、滑块和加高垫组成。临时支墩设计为500×8的钢管柱，用Q235钢板卷制。1组临时墩共由4根钢管柱组成，柱间用16槽钢作剪刀撑连接，柱顶设置用于固定下滑道的钢支座。考虑到拼装钢箱梁过程中需要设置顶升千斤顶，同时提高临时墩抗推能力，在每组支墩顶部纵向设置2根140纵梁。位于桥墩处的临时墩，其墩顶用塑钢与桥梁支座垫石进行连接。临时墩需要满足钢箱梁拼装平台的作用，同时又要符合空间曲线顶推的作用。所以，在设
6、计临时墩时，既要承受顶推时最大竖向荷载和最大水平力，同时考虑顶推过程中钢箱梁沿着同半径平面圆曲线轨迹前进。并兼顾到千斤顶的安放位置、横向限位装置，以及施工人员的工作平台空间。钢箱梁在最大悬臂状态是满足抗倾覆系数1.5以及钢箱梁分段长度的要求，确定临时墩的纵向中心距为10m，每组临时墩钢管柱横向间距5.15m，纵向间距2m。导梁长度一般为顶推跨径的0.6倍，本桥钢导梁长度内侧20m、外侧22m，其截面为工字形钢板梁。导梁顶板、底板厚度20mm，腹板厚度1612mm。导梁高度及线形与钢箱梁相同，并与钢箱梁腹板栓接。考虑到导梁上墩时要设置千斤顶顶升，导梁前端做弃门。2.2 施工流程钢箱梁采用工厂预制
7、，顶推法施工。下部结构完工后，制作钢箱梁顶推临时支架及滑移平台，在铁路“天窗”时间且在接触网双线停电情况下制作铁路邻近侧顶推临时支架。拼装顶推段钢箱梁及顶推导梁。顶推钢箱梁就位，位于铁路上方顶推作业须在铁路“天窗”时间内进行。拼装焊接余下部分钢箱梁。拆除钢箱梁顶推临时支架、滑移平台及顶推导梁；在铁路天窗时间且在接触网双线停电情况下拆除铁路邻近侧顶推临时支架。根据计算，本工程采用2台1000KN液压千斤顶进行顶推施工，同时准备两台进行备用。该顶推设备千斤顶前段与曲线型滑靴铰接，后部与爬行器铰接（爬行器为轨道式锁紧器，支座反力由爬行器锁紧轨道提供）。顶推过程中曲线型滑靴均设置在腹板于横隔板交汇节点
8、处，该处强度最大，经过计算，局部节点进行补强后完全可以满足顶推时的强度变形要求。图2.1 顶推施工流程2.3 计算分析2.3.1 导梁结构计算分析在整个顶推施工过程中，导梁是非常重要的辅助结构。设置导梁主要是为了减小钢箱梁的最大悬臂长度，减小其在顶推过程中的内力，增大顶推的跨径，防止在平台拼装时梁体的倾覆。在顶推过程中，在满足强度和稳定性的条件下，宜选用重量较轻的变截面导梁。本项目的钢导梁长度为28米，为钢箱梁顶推自由长度的0.7倍左右。导梁主体结构为2个变高、变宽、变厚、腹板开洞的H型钢梁，腹板开洞是为了有效的提高抗风性能，根部连接于钢箱梁的顶板、腹板、底板，根部高度与钢箱梁高度相同。导梁采
9、用Q345材质，根据自身的受力特点，由前端到根部截面变化，第一段截面为H(22952029)*850*20*35，第二段截面为H(20291680)*550*16*25，第三段截面为H(16801400)*450*16*20。图2.2 导梁平面图桥梁顶推施工中，第一跨主梁受力变化幅度最大，在第一跨前端安装临时钢导梁以减小主梁顶推过程中的受力，当主梁顶推到位后，再将钢导梁进行拆除。现场滑移段施工采取在拼装平台上一次性拼装好78米桥体，然后进行滑移，根据滑移流程图建立12种计算工况下导梁与桥体简化计算模型并得出计算结果，限于篇幅有限不一一列出每个工况的计算结果。从12种计算工况中选出导梁及桥体受力
10、的不利工况三进行分析，工况三为悬挑最大时，导梁即将上3#临时支墩。利用MIDAS CIVIL对梁体进行模拟分析，对整个个施工阶段进行分析，根据计算分析，在最大悬臂状态下，导梁最前端的下挠位移最大为168mm，桥体应力最大为69.0N/mm2，顶推过程中的最大支反力为1995KN。2.3.2 滑动平台验算分析在钢箱梁顶推过程中，钢箱梁起吊、调节线形、拼装以及焊接的平台，称为顶推滑动平台，供部分梁段在其上平移和滑动。它需要具备足够的强度、刚度以及钢箱梁拼装时的高度调节措施，同时需要梁体的滑移系统以及导向装置。在同曲率竖曲线顶推过程中，为了保证钢箱梁顶推过程中的平滑性以及其就位的精度，其顶推滑动平台
11、加工为圆弧形，圆弧半径与钢箱梁竖曲线半径相同。最不利工况三，滑动平台最大下挠为13.5mm12500/400=31mm，滑动平台应力最大85.7N/mm2<210N/mm2，滑动平台临时墩反力最大629.1KN，能够满足设计的要求。2.3.3 钢管柱临时墩稳定性分析钢管柱临时墩从三个方面来发挥其作用：首先，减小顶推过程中因桥梁跨度太大引起的梁体内力过大，反过来讲，即增大顶推适用跨径；其次，临时墩协助主梁前端导梁的安装，同时使主梁在顶推初始阶段保持平衡而不至于倾覆。此外，临时墩能够减小主梁尾在每段梁段顶推完成后的转角，从而减小顶推施工过程中的梁体制造误差累积，避免梁体制造误差在梁体
12、上产生过大的次内力。在钢箱梁顶推过程中，钢管柱临时墩属于关键性的临时结构，其应具备足够的强度和刚度，来保证整个顶推过程的顺利进行，如果顶推过程中，临时墩出现问题，将对整个桥梁的建设带来严重的后果。所以，有必要对钢管柱的稳定性进行分析。在整个顶推施工过程中，当导梁悬出最大时，即工况三下，此时临时墩受的竖向压力最大。钢管相应参数如下表所示：表2.3 钢管参数表外径(mm)壁厚(mm)截面积(cm2)惯性矩(cm4)回转径（cm）每米长量（kg/m）52912194.965154.818.2153根据钢管柱高度按8.5m计算，长细比<100，满足构造上的要求。由钢结构设计规范，由长细比
13、以及Q235钢材的设计强度查得b类截面杆件的稳定系数。根据计算，钢管柱最大反力为629.1KN，由此得出钢管的最大压应力max=629.1×103/（194.9×102×0.871）=37.1MPa215MPa，所以，钢管柱的稳定性满足设计要求。综上所述，对导梁、滑动平台及钢管柱临时墩的应力、变形及稳定进行分析，均能满足设计要求。3 结论顶推法施工造价低、占地少、不影响交通、质量稳定，是长桥和中等跨径桥梁建设中较具有竞争力的一种施工工艺。钢箱梁具有造型美观、施工迅速、工厂化高、跨越能力强、节能环保等优点，是未来我国桥梁主要发展方向之一。钢箱
14、梁的施工以往主要采用散拼支架施工或悬拼施工，很少采用顶推施工，尤其是变截面梁国内更是少有。本文该工程对钢箱梁顶推设计技术进行分析，通过分析其顶推设计流程，对顶推过程中的导梁、滑动平台、临时墩进行验算分析，解决了变截面钢箱梁的顶推设计难点，为以后类似工程提供了可以借鉴的宝贵经验。4 参考文献1 陈继光. 顶推法施工关键工艺改进J.筑路机械与施工机械化，2008，25（3）：61-63.2 徐化轩. 顶推梁桥施工中可能出现的技术问题及对策J.铁道工程学报，2002，74（2）:30-33.3 罗正翌. 顶推连续钢箱梁的优化设计J.湖南交通科技，2016，42（2）：177-181.4 王彪. 顶推法施工在桥梁工程中的应用J.科协论坛，2013（8）：1-2.5 王国栋. 大西铁路客运专线连续钢箱梁设计及顶推施工研究J.铁道标准设计，2004（8）：85-87.</p>
