液壓頂推系統(tǒng)在鋼梁安裝中的應(yīng)用

王志杰

（中交一航局二公司，山東青島 266022）

液壓頂推系統(tǒng)在鋼梁安裝中的應(yīng)用

王志杰

（中交一航局二公司，山東青島 266022）

橋梁頂推施工工藝較傳統(tǒng)的工藝具有施工設(shè)備簡(jiǎn)單、工期短、成本低的特點(diǎn)，在橋梁施工中有廣泛的應(yīng)用前景。論文以牙買(mǎi)加Rio Grande大橋工程鋼梁頂推施工為例，詳細(xì)介紹了液壓油缸及機(jī)械夾軌器頂推系統(tǒng)在施工中得應(yīng)用，為類(lèi)似工程項(xiàng)目提供借鑒。

液壓頂推系統(tǒng)；鋼梁；頂推；應(yīng)用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.032

1　引言

近年來(lái),隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。液壓頂推施工作為一種橋梁施工技術(shù)，具有對(duì)設(shè)備要求低、成本節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)，可有效地克服地形條件、吊裝設(shè)備等限制因素，具有比較廣闊的發(fā)展前景。

牙買(mǎi)加RioGrande大橋鋼梁頂推工藝，首次成功將國(guó)內(nèi)碼頭沉箱出運(yùn)中所用的液壓油缸及機(jī)械夾軌系統(tǒng)應(yīng)用到橋梁頂推施工中，驗(yàn)證了工藝的可行性，為類(lèi)似工程提供了參考。

2　工程概況

Rio Grane大橋位于牙買(mǎi)加H2K北環(huán)海線上，橫跨河面寬150m，河流常水位+0.8m，洪水位+4.3m，河床標(biāo)高-4.1m，橋梁全長(zhǎng)210m，自西向東為1:90的上坡，橋面寬12.5m，橋跨布置為45+60+60+45m，橋梁墩臺(tái)軸線與路線中線為斜交63毅夾角。橋梁上部結(jié)構(gòu)為4榀工字型鋼梁,外側(cè)梁高2.5m，內(nèi)側(cè)梁高2.55m，梁間采用聯(lián)系梁連接，鋼梁總重9240kN，單跨最大重量2610kN。

3　工藝原理

利用頂推鋼梁與不銹鋼板間摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)，在鋼梁與頂推滑道間鋪設(shè)不銹鋼板，同時(shí)涂刷硅脂進(jìn)一步減少摩擦系數(shù)，在鋼梁尾端設(shè)置液壓頂進(jìn)系統(tǒng)，頂進(jìn)系統(tǒng)一端連接鋼梁，另一端與夾軌器連接，在頂進(jìn)過(guò)程開(kāi)始時(shí)由于鋼梁承受靜摩擦力而處于靜止?fàn)顟B(tài)，液壓油缸推動(dòng)夾軌器向鋼梁反方向行走，在此過(guò)程夾軌器運(yùn)用其本身的機(jī)械夾緊原理自動(dòng)夾緊鋼軌而停止移動(dòng)，夾緊力逐漸大于鋼梁靜摩擦力。因此，液壓缸的活塞開(kāi)始頂推鋼梁前進(jìn)；當(dāng)頂推液壓缸活塞行走一個(gè)行程的預(yù)定位置后,停止推進(jìn)鋼梁又處于靜止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)液壓油缸開(kāi)始回油，夾軌器在油缸拉力的作用下逐漸松開(kāi)軌道并隨液壓活塞的收回而沿軌道向前行走。待頂推液壓缸活塞完全收回后，夾軌器再度鎖緊在鋼軌上，又開(kāi)始頂推，這樣周而復(fù)始地將梁逐段頂推至設(shè)計(jì)位置。

4　工藝流程

拼裝場(chǎng)地準(zhǔn)備→臨時(shí)支墩、軌道施工→支座、滑道、限位裝置安裝→鋼梁拼裝→安裝導(dǎo)梁及尾梁→頂推→下一段鋼梁拼裝及頂推（循環(huán)直至完成）→拆除滑道→落梁。

5　施工工藝要點(diǎn)

5.1設(shè)備選型

頂推設(shè)備推進(jìn)能力確定：鋼梁總重量為9240kN，鋼板間的靜摩擦系數(shù)一般為0.1～0.12，取0.12，根據(jù)總頂推力計(jì)算公式為：

式中，K為安全系數(shù);K=1.5～2.0;Ri為墩臺(tái)滑道的垂直反力;fi為相應(yīng)的靜摩擦系數(shù);G為梁體總重量;I為頂推坡度,上坡取“+”,下坡取“-”。

本項(xiàng)目為1:90的上坡，需同時(shí)克服靜摩擦力及鋼梁爬坡時(shí)自重的影響，因此，頂推力必須滿足F＞H，H=2290kN，安全系數(shù)取2倍，設(shè)備選型時(shí)，選用了2臺(tái)頂推力為1500kN的液壓油缸，油缸最大行程為1.05m。液壓油缸及頂推系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

圖1　液壓油缸及頂推系統(tǒng)

5.2拼裝場(chǎng)地準(zhǔn)備

鋼梁頂推從西側(cè)往東側(cè)頂進(jìn)，施工時(shí)將西橋臺(tái)路基作為鋼梁的拼裝場(chǎng)地，寬度滿足鋼梁拼裝施工需要，在拼裝場(chǎng)地內(nèi)澆筑混凝土軌道梁，用于鋪設(shè)夾軌器行走軌道，澆筑混凝土臨時(shí)支墩用做鋼梁拼裝平臺(tái)。

5.3臨時(shí)支墩

臨時(shí)墩是頂推成功的關(guān)鍵因素，一方面在頂推的過(guò)程中使鋼梁提前過(guò)孔，減少了懸臂撓度，確保結(jié)構(gòu)的安全，另一方面臨時(shí)墩承受了一半的梁體重量，這樣減少了作用在橋梁主墩上的摩擦力，對(duì)主墩的結(jié)構(gòu)安全提供了保證。本項(xiàng)目在1#與2#橋墩之間及2#與3#墩之間設(shè)置臨時(shí)支墩。

5.4導(dǎo)梁設(shè)置

為減少頂推時(shí)主梁的懸臂長(zhǎng)度，減少主梁的負(fù)彎矩，使梁體提前接觸墩臺(tái)，在主梁前端設(shè)置導(dǎo)梁(見(jiàn)圖2)，導(dǎo)梁的剛度在滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度的條件下,盡量選用滿足結(jié)構(gòu)輕便的要求，導(dǎo)梁長(zhǎng)度一般為頂推跨徑的0.5～0.7倍，在頂推時(shí),導(dǎo)梁前端將要達(dá)到橋墩時(shí),會(huì)產(chǎn)生很大的撓度,無(wú)法爬上滑道,因此在導(dǎo)梁前端設(shè)置一個(gè)上懸的曲線過(guò)渡段,當(dāng)導(dǎo)梁“鼻子”走到滑道上方時(shí),通過(guò)過(guò)渡段曲線緩慢地將導(dǎo)梁抬起。

圖2　導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)

5.5尾梁設(shè)置

尾梁用于頂推系統(tǒng)與鋼梁的連接以及保證鋼梁能夠均勻受力，尾梁使用三肢工字鋼梁制作，尾梁與主梁及頂推系統(tǒng)采用栓接。

5.6支座安裝

由于支座為盆式橡膠支座，單個(gè)支座重量較大,在鋼梁安裝后施工難度很大,因此，在安裝滑道前先將支座安裝完畢,滑道橫跨于支座上方,并與支座頂部預(yù)留5mm間隙。這樣，在頂推時(shí)可以有效保護(hù)支座（見(jiàn)圖3）。

圖3　支座及滑道布置

5.7滑道布置

在滿足承載能力的情況下盡量減少滑道的數(shù)量，以減少因滑道安裝時(shí)標(biāo)高控制以及表面平整度等因素對(duì)頂推產(chǎn)生的不利因素，滑道制作及安裝時(shí)應(yīng)考慮有足夠的剛度、標(biāo)高容易控制、拆除方便等因素，滑道頂面鋪設(shè)不銹鋼板，頂推時(shí)涂抹硅脂減小摩擦系數(shù)。

5.8導(dǎo)向及糾偏

為控制梁體在頂推過(guò)程中的中線,在墩頂設(shè)置橫向限位裝置。限位裝置設(shè)在墩頂兩側(cè),每個(gè)墩頂固定一對(duì),在頂推過(guò)程中，當(dāng)梁體偏移較大或限位無(wú)效時(shí),采取橫臥式千斤頂進(jìn)行主動(dòng)糾偏，對(duì)鋼梁水平位置進(jìn)行調(diào)整。

5.9頂推控制

在頂推時(shí)通過(guò)控制兩套液壓油缸的供油速度，來(lái)調(diào)整梁體左右兩側(cè)的位移量，使其前進(jìn)速度一致。整個(gè)頂推過(guò)程由4組人員完成，1組負(fù)責(zé)頂推系統(tǒng)的操作、其余3組分別負(fù)責(zé)導(dǎo)梁端、中間梁段的檢查及鋼梁撓度及主墩的變形觀測(cè)。

6　頂推過(guò)程數(shù)據(jù)分析

在本項(xiàng)目鋼梁頂推過(guò)程中，對(duì)頂推系統(tǒng)液壓油表的數(shù)據(jù)及橋墩頂部位移的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集記錄。

1）頂推力確定：根據(jù)采集的結(jié)果，實(shí)際頂推過(guò)程中鋼梁與滑道間的摩擦力約為42.4kN，實(shí)際摩擦系數(shù)約為0.93。

2）主墩位移：根據(jù)對(duì)每個(gè)橋墩頂部設(shè)置的位移觀測(cè)標(biāo)尺的數(shù)據(jù)采集結(jié)果，墩頂?shù)钠骄灰茷?.2mm，其中，最大值約為4mm，計(jì)算最大傾斜度為0.07%，頂推結(jié)束后各墩的最終位移最大值為2mm，頂推過(guò)程中主墩結(jié)構(gòu)安全。

7　結(jié)語(yǔ)

在沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒的條件下，通過(guò)理論研究和實(shí)踐檢驗(yàn)，將沉箱出運(yùn)中所采用的液壓頂推系統(tǒng)成功地應(yīng)用于鋼梁安裝中，和傳統(tǒng)的吊裝工藝相比，該頂推工藝具有大型設(shè)備投入少，對(duì)場(chǎng)地的要求低，能極大的縮短工期，并降低施工成本等優(yōu)點(diǎn)，這次頂推施工的順利實(shí)施，證明了工藝的可靠性，可對(duì)類(lèi)似結(jié)構(gòu)的施工提供一定的參考。

【1】張曉東.橋梁頂推施工技術(shù)[J].公路,2003(9):15-22.

【2】陳繼光.頂推法施工關(guān)鍵工藝改進(jìn)[J].橋隧機(jī)械＆施工技術(shù)，2007（10）：61-66.

【3】劉吉士，張俊義，陳亞軍.橋梁施工百問(wèn)[M].北京：人民交通出版社, 2003.

Application of Hydraulic Push System in the Installation of Steel Beams

WANG Zhi-jie
(CCCC First Harbor No.2 Company Ltd.,Qingdao 266022，China)

Compared with the traditional process,the construction technology of bridge jacking construction has the characteristics of simple construction equipment,short construction period,low cost,and has wide application prospect in bridge construction.This paper introduces the application of hydraulicoil cylinder and mechanical clamping device in the construction of Jamaica Grande Rio bridge.

hydraulic push system;steel beam;push;application

U445.462

B

1007-9467（2016）05-0117-02

王志杰（1983～），男，山東安丘人，工程師，從事路橋、港口施工研究，（電子信箱）liexinsy@126.com。

2015-11-30