公路桥梁钢箱梁顶推施工与质量控制

冯瑞俊

在公路建设过程中，受地形地貌的影响，经常需要建设一些大型桥梁。在公路大型桥梁的施工设计中，钢箱梁又是一个不可或缺的重要结构。钢箱梁的质量控制基本要求包括受力要求和线形要求两个方面。其中，受力要求主要是针对钢箱梁上的应力和临时墩上的支反力，只有当二者的受力大小符合设计要求时，才能保证桥体结构充分安全。线形要求则主要是针对钢箱梁的轴线位置和标高。

一、概述

近年来我国汽车保有量持续增长，越来越多的人选择驾车出行，但与此同时，我国现有的公路建设密度与西方发达国家仍存在不小的差距，不能充分满足人们的出行需求。因此，我国的公路建设在未来相当长一段时间内仍将保持快速推进的状态。在公路建设过程中，受地形地貌的影响，经常需要建设一些大型桥梁。在公路大型桥梁的施工设计中，钢箱梁又是一个不可或缺的重要结构。

本文结合桥梁钢箱梁施工实践，对公路桥梁钢箱梁结构中的顶推施工技术和质量控制方法展开探讨。该大桥设计长度为1420m，其中主桥长度为810m，为钢箱梁结构。钢箱梁分为30 节，每节平均长度为12m，重225t。钢箱梁施工采用顶推法，通过智能顶推设备完成施工，共有15 榀支架，相邻支架之间的距离为50m。梁段长度为12m。

二、钢箱梁顶推施工技术要点

1.顶推施工基本要求

钢箱梁结构作为本次工程中桥体的主干结构，必须严格控制好施工质量，防止发生安全隐患。质量控制的基本要求包括受力要求和线形要求两个方面。其中，受力要求主要是针对钢箱梁上的应力和临时墩上的支反力，只有当二者的受力大小符合设计要求时，才能保证桥体结构充分安全。线形要求则主要是针对钢箱梁的轴线位置和标高。

2.临时墩施工

钢箱梁顶推施工的基本原理是从桥的一端开始建造上推平台，通过上推平台逐段推进，安装好整个钢箱梁。安装平台包括临时墩、滑道、导梁等组成部分。临时墩可以为钢箱梁提供拼装平台，应严格按照设计凸形竖曲线和圆曲线要求进行施工。箱梁顶推施工过程中会产生较大的水平力和竖向荷载，临时墩应具有足够的承载能力。本项目临时墩结构设置4 根钢管柱，钢管柱规格应满足国标要求。为了提高刚度，在钢管柱间设置16 槽钢的剪刀撑。使用顶升千斤顶进行钢梁的拼装，并在每组支墩的顶部设置纵向临时墩，以提高临时墩的抗推能力。临时墩基础采用扩大基础，为C25 钢筋混凝土结构，钢管柱M25 地脚螺栓与基础联结。

3.滑动和导向装置施工

顶推滑道安装在底板上部，并在腹板上设置三角形加劲肋提高刚度。为了防止刚箱梁产生较大的变形，可采用加设高肋板的方式稳定滑道。滑道内部用聚四氟乙烯材料制成滑块，滑块上涂有润滑油，以减小摩擦力。本项目上滑块采用450×225×25 的橡胶板，内部设置两层钢板。在上下模板摩擦力和千斤顶作用力的配合作用下进行钢箱梁的顶推施工。下滑道安装完成后，再钢管顶部的支座上安装吊车，并对滑道顶面高程进行调整。

4.导梁施工

导梁长度通常为顶推跨径0.6 ～0.7 倍，本项目采用的导梁截面为工字型，外侧长度为22m，内测长度为20m。顶板和地板的厚度为20mm，腹板厚度为16～12mm。导梁的高度、线形英语钢箱梁保持一致，并与钢箱梁的腹板栓接固定牢固。导梁安装在梁段前端，对梁段起到稳定作用。在整个钢箱梁梁体安装完成后，还需拆除导梁和临时墩。

5)综合木垫板对锚杆预紧力损失、转矩转化效率、预应力扩散效果影响的研究结论，建议在井下锚杆托盘下尽量不使用木垫板，以免大幅度降低支护效果。

5.梁段的顶推

在充分掌握箱梁平曲线与竖曲线顶推因素的情况下，施工中采用多点拉杆进行顶推施工。在进行顶推施工时，工作人员首先应当充分熟悉现场施工环境，特别是要根据上推平台的具体情况，确定合理的施工操作方法。施工开始后，必须进行全面检查，确认梁段已经吊持至指定位置，然后才可进行焊接安装操作。现场工作人员应具备一定的技术水平，判断梁段位置是否符合受力平衡状态。在施工时，用液压穿心千斤顶吊起钢箱梁梁段，并通过钢绞线对千斤顶上的钢箱梁进行张拉，使其在滑道上滑动，最终将其推出，并完成焊接安装。

三、预制阶段的质量控制方法

1.上推平台的质量控制

要想顺利完成顶推施工，就需要建立良好的上推平台。首先应当对上推平台进行合理选址，使之适应施工需要。上推平台的质量要求主要包括平整性和稳定性两个方面。上推平台又包括临时墩和滑道两个部分，其中临时墩的标高只需符合大致要求即可。滑道则需要进行精确控制，利用负重断续焊接等技术手段使之充分平整，避免钢板大面积受热产生变形。若实在不能避免焊接变形，可采用专门的平整设备使之恢复平整。

2.导梁的质量控制

导梁的长度和重量取决于梁体的顶推跨度，若导梁过重，容易造成前倾；过轻则容易发生断裂、坍塌。在施工前要对导梁进行严格的质量检查，确保所有零件都符合现场施工要求。在安装导梁时，要保证拼装点足够牢固。

首先技术人员对钢箱梁进行详细检查，确保合格后运送至施工现场。在现场留出空地安置钢箱梁并进行拼装，以便直接吊装焊接成型。

四、顶推阶段的质量控制方法

1.标高的控制

本次工程中，主桥的钢箱梁设计采用竖曲线形态；施工完成后，钢箱梁在理论上应当在无应力状态下保持施工设计所要求的曲线形态。但实际上，顶推施工后受到重力影响，末端的梁段会出现转动；同时，临时墩钢管受到主梁的压力，也可能产生变形。二者共同作用，将导致末端梁段无法保持在设计曲线所规定的位置上。

要控制末端梁段的标高误差，通常采用的方法是在顶推施工过程中，对顶推平台上需要安装的梁段的线形进行调整。由于每个梁段在无应力状态下的长度和曲率只能在安装时进行设置和调整，不会受外力影响发生变化，因此在安装梁段时，可以比较方便地控制梁段的标高。

在顶推施工过程中，新安装梁段的转角和标高往往不符合施工设计要求中的竖曲线形态。而随着安装过程的逐步推进，后续安装的其他梁段也会受到之前安装的梁段的影响，造成同一方向上的误差逐渐累积。为避免这一现象，在安装每一梁段时，可以对该梁段中的局部设计曲线进行刚体转动与平动，使其与之前安装的梁段之间的夹角满足设计要求中的竖曲线形态。同时参考之前安装的梁段，确定合理的标高。

2.轴线位置的控制

由于顶推施工过程中，桥体两侧的顶推过程不可能完全同步，因此在各种不平衡受力的影响下，可能导致钢箱梁的轴线逐渐偏离设计轴线，导致桥体发生水平位移。

要避免这一问题，首先应当加强桥体两侧施工过程的同步性，尽可能减少轴线的偏移。由于本次施工采用的是智能顶推设备，因此只需要尽可能精确地设定两侧千斤顶的施力大小，就可以有效缓解受力不平衡的问题。但即便如此，受理不平衡和轴线偏移的问题也只能得到缓解，不可能被根除。顶推过程中仍然需要不断观测轴线偏移情况，并对其进行校正，使之回到设计轴线上来。除此之外，在梁段安装时，也要对每个梁段的轴线位置进行详细测量，将梁段轴线误差控制在合理范围内。

3.应力的控制

钢箱梁截面上受到的应力直接反映着钢箱梁结构的安全性，随着顶推施工的不断进行，每一个梁段、每一个位置上的应力情况都会发生持续变化。在现场施工时，应当注意实时监测梁段上的应力，并与设计理论值进行比较，若相差太大，则应当立即停工，排除安全隐患后再进行施工。

4.温度的控制

钢结构在不同温度下容易产生变形。钢箱梁作为一个复杂结构，在不同温度下更容易产生极大的受力差异。为保证工程顺利进行，在施工过程中应当尽可能减少温差造成的影响。例如，在昼夜温差较大的地区，应当尽可能避免夜间施工，以免夜间气温下降造成施工环境发生改变。而在季节温差较大的地区，则要尽可能将施工过程集中在某一个季节内。

五、结语

钢箱梁顶推施工的技术要求较高，在施工前，工作人员应当充分熟悉现场施工环境。施工过程中必须严格控制好施工质量，防止发生安全隐患。安装每一梁段时，可以对该梁段中的局部设计曲线进行刚体转动与平动，同时参考之前安装的梁段，确定合理的标高。顶推过程中需要不断观测轴线偏移情况，并对其进行校正。此外，施工过程中还要控制好应力和温度，防止异常情况危及建筑安全。