大跨径连续刚构桥合龙段顶推施工技术

何财基

(向莆铁路股份有限公司，福建 福州 350013)

连续刚构桥在全桥合龙后，在二期恒载、混凝土收缩徐变以及温度的影响下，整体有向中跨跨中移动的趋势，另一方面张拉跨中底板束时主墩会向跨中方向发生较大的水平位移，对桥墩受力较为不利，同时会产生梁体腹板开裂、跨中下挠等问题。为了抵消后期产生的这种水平推力以及给主墩带来的不平衡弯矩，可在合龙前施加一定的水平顶推力，相当于给主墩一个背向跨中的水平位移。顶推力应结合温度变化、收缩、徐变等方面的影响综合考虑，类似于桥面设置预拱度的问题。

向莆铁路莆田特大桥有2联连续刚构在中跨合龙前，使用了顶推工艺，实际顶推的效果和理论模型基本吻合，达到了预期的效果。下面结合莆田特大桥实际施工的实例，将顶推工艺和控制要点作一简要介绍。

1 工程概况

向莆铁路为国家Ⅰ级铁路，设计行车速度200 km/h。其中，莆田特大桥全长16.99 km，其中含有2联连续刚构桥，均上跨沈海高速公路，左线连续刚构孔跨布置为(81+132+81)m，右线连续刚构孔跨布置为(88+146+88)m，设计均采用挂篮悬臂施工，两桥顶推工艺相同，主要介绍左线连续刚构的合龙施工。

梁体为单箱单室直腹板、变高度和变截面结构。梁高按1.8次抛物线变化，箱梁顶宽8.5 m，底宽6.6 m，截面中心处顶板厚度49.5 cm，腹板厚度45～90 cm，底板厚度由跨中50 cm变化到中支点120 cm，中支点处局部加厚到140 cm。全梁共设横隔板7处，在每个中支点处设置两道厚1.6 m的横隔板，梁端支座处设置厚1.6 m的端横隔板，跨中合龙段设置0.8 m的中横隔板。主梁结构主要尺寸见图1。

图1 半中支点半跨中截面(单位:mm)

2 顶推施工

2.1 工艺流程

理论计算→悬臂梁段施工→安装预埋件→浇筑悬臂段混凝土→悬臂段混凝土张拉 →移动挂篮→安装千斤顶→张拉顶推→观测→数据分析

2.2 理论计算

根据设计图纸要求，在中跨合龙前，在两侧悬臂端的四个角点均匀施加一对3 000 kN的对顶力，但设计中没有给出顶推之后主墩的预偏量。为了更好地控制顶推过程，分析顶推的效果，在顶推前，运用MIDAS软件建立了理论模型，即模拟出顶推后主墩的预偏量，然后测量实际顶推后发生的位移量，就可以比较分析顶推的效果。通过MIDAS软件模拟，按照设计图的要求，在两悬臂端，均匀地施加一对顶推力，见图2，通过图3可以看出顶推后的理论模型，图4可以看出悬臂端的位移量，最大悬臂端施加对顶力后，450#主墩悬臂端位移为11.734 mm，451#主墩悬臂端位移为13.477 mm，共发生位移为25.211 mm。通过图5可以看出，双薄臂墩在3 000 kN的对顶力作用下，450#主墩发生的位移为6.661 mm，451#主墩发生的位移为8.587 mm。

图2 施加对顶力示意

图3 施加对顶力后整体位移示意

图4 中跨对顶位移示意

图5 双薄壁墩位移示意

2.3 顶推前的准备

2.3.1 预埋件的加工及安装

在进行梁段施工时，在4个角点提前预埋顶推用的40 cm×40 cm×2 cm钢板，便于顶推传力型钢的焊接，使千斤顶顶推过程中梁体受力均匀。

由于千斤顶的长度有限，合龙段的长度又为2 m，因此必须加工型钢作为传力设备，根据计算，型钢用I36双拼焊接即可，焊缝≥8 mm，焊缝一定要饱满，并在接触面加焊两块三角筋板，安装时，型钢的轴线和梁体轴线要保持同一方向。

2.3.2 观测点的布置

顶推前在两悬臂段的梁顶面，对称布设好4个用于观测高程变化的基准点1，2，3，4点，并在顶推前测出基准点的坐标和高程，以便观测顶推前后梁体的位移，此两组点距最好取固定值(本梁取2.2 m)，便于在顶推过程中能用钢卷尺方便直观量测出梁体位移变化数据。基准点布置见图6所示，千斤顶顶推作用点见图7，千斤顶作用力为3 000 kN。

另外，在两个主墩的0#段梁顶部的中心位置处，各布设一个观测点来观测顶推后主墩顶部的预偏量，这个点可以利用原来0#段梁顶的水准点(钢筋头上面锯上十字丝便于观测坐标)。

图6 基准点布置

图7 千斤顶作用点布置

2.3.3 顶推机具

顶推所用的主要机具有4台250 t油压千斤顶及配套的4台油泵、水准仪1台，全站仪1台，钢卷尺2把。千斤顶用于顶推，水准仪用于测量观测点的高程，全站仪用于测量观测点的坐标，钢卷尺用于量测观测点间的距离。

2.3.4 顶推

1)安装千斤顶。顶推所用的预埋件安装好后，再安装千斤顶，千斤顶要保持水平，和型钢保持同轴心，然后稍微开动一下油泵，使千斤顶紧紧顶住型钢，测量两个悬臂段观测点的间距，即观测点1至观测点3的间距和观测点2至观测点4的间距，测量各基准点的高程，做好记录。

2)施加20%的力。4个千斤顶全部安装完成后，同时开动油泵，先施加20%的力，持荷约2 min，观察预埋件是否处于最佳的受力状态，受压后各型钢和千斤顶是否同轴心，若发现异常及时调整，再重新安装千斤顶顶推。

3)施加100%的力。施加20%的力后，若没有异常情况就继续施加到100%的力，保持持荷状态，再测量各基准点和两个主墩0#段中心点的高程和坐标，并用钢卷尺量距，做好记录。

4)数据分析。各项数据测量完毕后，马上进行分析，并和理论模型的数据进行比对，若有大的误差则要找明原因进行分析，再进行处理。

本次顶推的数据见表1。通过观测数据分析，实际顶推后的线型、受力状态和理论模型基本吻合，说明顶推达到了预期的设计效果，不需要校正二次顶推。

表1 顶推数据记录 mm

5)安装劲性骨架。顶推工艺结束后，立即安装合龙段的劲性骨架。劲性骨架的安装一定牢固可靠，不能有松动现象。

6)拆除顶推设备。劲性骨架安装完毕后，先将千斤顶同时回油、同时收缩，使顶推用的型钢处于松弛状态，再拆除型钢。

7)后续工艺。拆除完顶推的设备后，进行钢筋的绑扎安装，再进行混凝土的浇筑，按照常规工艺施工即可。

3 顶推施工控制要点

1)提前把顶推前的合龙段两悬臂端梁体高程观测点初始高程测量出来，此时水准仪提前架好，最好架设在0#段上，因为顶推过程对0#段高程影响最小。

2)主墩顶的位移观测时，全站仪要选好一个制高点，不能放在该主墩的0#段上面。

3)当4台千斤顶全部就位后，按照各自千斤顶对应的油表标定方程，由每台千斤顶顶推3 000/4=750 kN力，计算出各自油表读数;4台千斤顶需要同步进行顶推，按照设计要求同时启动4台油泵车对梁体进行缓慢均匀顶推至设计值。

4)顶推的型钢必须具有足够的刚度和强度，不能在顶推时变形，严重时会发生安全事故。

5)4个角点的顶推要保持同步进行，要在顶推前做好演练，防止受力不均对梁体的线型产生影响。

6)保证4台千斤顶不泄压，不回油状态，及时用体外劲性骨架对梁体重新进行临时锁定，体外劲性骨架锁定一定要牢固可靠，螺栓螺母拧到位，并用钢筋加固焊确保安全。

4 结语

顶推施工直接影响到梁体的线型和受力状态，中跨合龙前的顶推，是为了抵消混凝土箱梁收缩徐变而产生的次内力，可以使主梁在全桥合龙阶段以及未来的运营阶段受力符合设计要求，受力更趋合理化，达到理想状态。通过对观测实测数据和理论数据的比较，以及对全桥的检验结果表明，莆田特大桥跨沈海高速连续刚构的顶推技术应用成功。

［1］ 中华人民共和国铁道部．TZ213—2005客运专线铁路桥涵工程施工技术指南［S］．北京:中国铁道出版社，2005．

［2］ 戴福忠，刘学文，潘家英，等．南京大胜关长江大桥主跨钢梁合龙调整的过程控制［J］．铁道建筑，2011(5):15-18．

［3］ 张宁军．客运专线多跨连续梁合龙段施工技术［J］．铁道建筑，2011(7):1-3．

［4］ 范立础．预应力混凝土连续梁桥［M］．北京:人民交通出版社，1988．

［5］ 沈阳云．高墩大跨连续刚构铁路桥合龙施工关键技术［J］．铁道建筑，2009(4):25-27．