上跨石津干渠鋼桁梁施工技術(shù)研究

摘 要：頂推施工技術(shù)是橋梁建設(shè)中常見的施工技術(shù)之一，它可以有效地解決新建橋梁跨越既有溝渠、線路等復(fù)雜的施工環(huán)境問題。石家莊市復(fù)興大街市政化改造工程中涉及到一聯(lián)跨越石津干渠的鋼桁梁施工項(xiàng)目，具有一定的施工難度，以該項(xiàng)目為背景進(jìn)行頂推施工關(guān)鍵技術(shù)研究。該文重點(diǎn)闡述鋼桁梁拼裝與頂推的施工流程，以及施工過程中的相關(guān)注意事項(xiàng)，重點(diǎn)對頂推過程中的導(dǎo)梁及成橋后的鋼桁梁進(jìn)行施工過程仿真分析。分析結(jié)果表明，頂推過程中，鋼導(dǎo)梁的最大應(yīng)力σ=144.7 MPa，最大變形u=206.7 mm；成橋后鋼桁梁的最大拉壓軸向應(yīng)力均發(fā)生在主桁架上，大小分別為σ拉=187.6 MPa、σ壓=199.9 MPa，在恒載、活載作用下橋面系的位移分別為u恒=55.2 mm、u活=25.6 mm。以上均滿足相關(guān)規(guī)范要求，為類似施工項(xiàng)目提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁；施工；模擬；頂推；鋼桁梁

中圖分類號：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0101-04

Abstract： Jacking construction technology is one of the common construction technologies in bridge construction， which can effectively solve the complex construction environment problems of newly-built bridges crossing existing ditches and lines. The construction project of steel truss beam crossing Shijin Main Canal is involved in the urbanization transformation project of Fuxing Street in Shijiazhuang City， which has a certain degree of construction difficulty. This paper focuses on the construction process of steel truss beam assembly and pushing， as well as the relevant matters needing attention in the construction process， and focuses on the simulation analysis of the construction process of the guide beam in the pushing process and the steel truss beam after the completion of the bridge. The analysis results show that in the process of jacking， the maximum stress of steel guide beam is σ = 144.7 MPa and the maximum deformation is u=206.7 mm. After the completion of the bridge， the maximum axial stress of the steel truss girder occurs on the main truss， and the magnitude is σ tension=187.6 MPa and σ pressure=199.9 MPa respectively. Under the action of dead load and live load， the displacement of the bridge deck system is u constant=55.2 mm and u active=25.6 mm respectively. The above all meet the requirements of relevant codes and provide reference for similar construction projects.

Keywords： bridge; construction; simulation; push; steel truss beam

隨著時代的發(fā)展，鋼箱梁頂推施工技術(shù)一直在進(jìn)行著技術(shù)迭代升級，眾多學(xué)者持續(xù)不斷地研究也為頂推施工技術(shù)源源不斷地提供理論技術(shù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的支持。曹嵩嶺[1]對跨越既有箱梁的鋼箱梁頂推施工進(jìn)行了研究，主要對鋼箱梁和鋼導(dǎo)梁在整個頂推過程中的力學(xué)行為進(jìn)行了模擬，保證了其施工過程的安全性。葉洪波[2]以某一匝道橋?yàn)槔ㄟ^優(yōu)化橋墩結(jié)構(gòu)，選用適宜的頂推設(shè)備，解決了鋼梁橫坡、路線半徑、橋墩與路線前進(jìn)方向交角等因素對施工過程中結(jié)構(gòu)受力和變形的影響，保證了施工的順利進(jìn)行。范曉震[3]對某跨河橋梁不帶加勁弦的頂推方案進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，對于跨河大橋大噸位鋼桁梁而言，步履機(jī)+滑塊的施工方案完全適用，再加上各類控制技術(shù)的應(yīng)用，主墩及臨時墩支反力得到較好控制，結(jié)構(gòu)受力安全有保證。吳磊等[4]以某山區(qū)曲線鋼箱連續(xù)梁橋工程為背景，介紹了曲線鋼箱連續(xù)梁頂推施工的關(guān)鍵施工工藝，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了有限元仿真模擬，分析主要結(jié)構(gòu)在頂推施工全過程中的受力狀態(tài)，并得出頂推施工最大支反力。谷繼振等[5]研究了適用于小曲線半徑變截面鋼箱梁頂推關(guān)鍵技術(shù)，介紹了步履式差速頂推、多點(diǎn)相對坐標(biāo)測量控制、調(diào)平結(jié)構(gòu)、頂推支架等關(guān)鍵技術(shù)，解決了小曲線半徑頂推施工過程中的技術(shù)難題，保證了工程的順利實(shí)施。

在眾多學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，以石家莊一聯(lián)跨越石津干渠鋼桁梁的施工項(xiàng)目為例，對項(xiàng)目頂推施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，為類似工程提供參考和借鑒。

1 工程介紹

擬建橋梁為輔路跨越石津干渠而設(shè)，與石津干渠斜交角度約117.4°，橋梁采用1×75.4 m下承式斜交鋼桁梁，左、右分幅，每幅橋梁寬度18.45 m，凈寬16.85 m，主桁中心高度9 m，節(jié)間長度9.15 m。主桁上下弦桿及腹桿均采用箱型截面；上平聯(lián)采用K型撐，工字型截面；下橫梁除端橫梁采用箱型截面外其余采用工字型截面。下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1.8 m。橋面鋪裝采用10 cm瀝青混凝土+8 cmC50防水混凝土，左幅橋型布置圖與斷面圖如圖1所示。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 鋼桁梁的拼裝

在鋼桁梁頂推之前，先進(jìn)行鋼桁梁的地面拼裝，具體拼裝過程如下。

1）在組拼場地用吊車1（50 t吊車）對第一段橋面系進(jìn)行組拼，即東側(cè)3段下弦桿與西側(cè)2段下弦桿，及其5段下弦桿對應(yīng)的橫梁和橋面板。

2）在組拼場地用吊車1（50 t吊車）對第二段橋面系進(jìn)行組拼，即東側(cè)1段下弦桿與西側(cè)2段下弦桿，同時用吊車2（350 t吊車）在第一段橋面系上進(jìn)行主桁梁組拼及吊裝，并安裝橫聯(lián)進(jìn)行固定。

3）按2）所述流程循環(huán)3次對其余的橋面系及主桁梁、橫聯(lián)進(jìn)行吊裝組拼直至整個鋼桁梁組拼完畢，如圖2所示。

在整個吊裝拼裝過程中，應(yīng)用全站儀、水準(zhǔn)儀等準(zhǔn)確地測量梁體的標(biāo)高及水平位置，確保梁段緩慢地落在橋墩或臨時支架上，并在整個起重吊裝施工過程中密切觀測吊車站位處（沉降量小于等于3 cm）及支架基礎(chǔ)處的沉降變形（沉降量小于等于1 cm）情況，確保安全施工。

2.2 鋼桁梁的頂推

在頂推施工前，對鋼導(dǎo)梁軌道基礎(chǔ)進(jìn)行施工。本項(xiàng)目頂推采用拖曳式頂推施工方法，利用2臺200 t連續(xù)千斤頂頂推至設(shè)計(jì)位置。

具體頂推施工過程如下。

1）在小里程梁端3 m范圍內(nèi)進(jìn)行均勻壓重，壓重荷載為120 t。

2）首先進(jìn)行試頂，頂出1 m位置后停止，待設(shè)備檢查無誤后繼續(xù)進(jìn)行頂推，待鋼導(dǎo)梁到達(dá)1#橋臺處，采用千斤頂將鋼導(dǎo)梁端部頂起，順利就位到軌道上。

3）繼續(xù)頂推鋼桁梁，待鋼導(dǎo)梁可靠支撐在導(dǎo)軌上后，去掉配重。

4）繼續(xù)頂推鋼桁梁，直至到達(dá)設(shè)計(jì)位置。

5）拆除鋼導(dǎo)梁，頂推完成，如圖3所示。

鋼桁梁頂推完畢后，進(jìn)行落梁施工，在0#和1#橋墩蓋梁內(nèi)側(cè)支架處放置320 t千斤頂，千斤頂搭配20 cm厚鋼墊箱進(jìn)行落梁。落梁采取兩側(cè)千斤頂與對側(cè)鋼墊箱交替循環(huán)工作的方法逐步落梁，用全站儀或吊線墜方式時刻關(guān)注鋼箱梁左右位置，若超過3 mm預(yù)警值及時進(jìn)行糾偏。

2.3 施工仿真模擬

鋼桁梁計(jì)算采用Midas Civil程序按照桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算參數(shù)如下。

2.3.1 材料

主桁采用Q390qD，導(dǎo)梁采用Q345D，彈性模量：2.06×105 MPa，剪切模量：0.79×105 MPa，線膨脹系數(shù)：1.2×10-5。

2.3.2 荷載

恒載：結(jié)構(gòu)自重，鋼材容重取78.5 kN/m3；橋面鋪裝：10 cm厚瀝青混凝土鋪裝，容重24 kN/m3；8 cm厚C50混凝土，容重26 kN/m3；防撞護(hù)欄：機(jī)動車道護(hù)欄單側(cè)11.0 kN/m，人行欄桿6.0 kN/m，含兩側(cè)防落網(wǎng)。

汽車荷載：荷載等級為城-A級，機(jī)動車道側(cè)按照3個車道取值，人非道按1個車道取值。

2.3.3 仿真模擬結(jié)果

對于鋼導(dǎo)梁，分析其在整個頂推過程中的受力及變形。分析發(fā)現(xiàn)，鋼導(dǎo)梁的最大應(yīng)力σ=144.7 MPa，最大變形u=206.7 mm，如圖4所示，在施工過程中應(yīng)對發(fā)生最大應(yīng)力的桿件進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，保證桿件應(yīng)力不超限。

對于鋼桁梁，對其成橋后的應(yīng)力進(jìn)行分析，其主桁架、上平聯(lián)、橫梁所受的軸向拉壓應(yīng)力見表1。由表1可知，最大拉壓應(yīng)力發(fā)生在主桁架的上下弦桿上，大小為σ拉=187.6 MPa、σ壓=199.9 MPa，經(jīng)校核滿足相關(guān)規(guī)范要求，施工中應(yīng)做好上下弦桿的應(yīng)力監(jiān)測，防止其屈服破壞。主桁架的軸向應(yīng)力云圖如圖5所示。

鋼桁梁橋面系在恒載和活載下的位移分別為u恒=55.2 mm、u活=25.6 mm，如圖6所示。

3 結(jié)論

石家莊市復(fù)興大段市政化改造工程跨越石津干渠段鋼桁梁順利地完成了施工，對該項(xiàng)目的施工關(guān)鍵技術(shù)研究得到以下3點(diǎn)結(jié)論。

1）鋼桁梁的拼裝精度控制是后續(xù)施工順利進(jìn)行的保證。

2）頂推過程中，鋼導(dǎo)梁的最大應(yīng)力σ=144.7 MPa，最大變形u=206.7 mm，符合相關(guān)規(guī)范要求。

3）鋼桁梁的最大拉壓軸向應(yīng)力均發(fā)生在主桁架上，σ拉max=187.6 MPa、σ壓max=199.9 MPa，在恒載、活載作用下橋面系的位移分別為u恒=55.2 mm、u活=25.6 mm，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形均符合相關(guān)規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹嵩嶺.跨越既有線路鋼箱梁頂推施工有限元仿真分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2024，14（2）：75-78.

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[4] 吳磊，楊建鋒.曲線鋼箱連續(xù)梁橋頂推施工技術(shù)[J].公路，2023，68（11）：153-158.

[5] 谷繼振，陳時波.小曲線半徑變截面鋼箱梁頂推關(guān)鍵技術(shù)[J].施工技術(shù)（中英文），2023，52（21）：99-103.

第一作者簡介：劉興（1985-），男，工程師。研究方向?yàn)楣窐蛄骸?/p>