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摘要：以怀化市高堰西路舞水大桥钢箱梁顶推施工为例，详细介绍步履式顶推施工工艺及流程，通过有限元分析软件MIDAS对顶推过程中四个典型工况进行受力及变形分析，确保施工过程中的安全。

关键词：钢箱梁;步履式顶推;施工技术;工况验算

1. 钢箱梁顶推施工技术的研究

桥梁钢箱梁顶推施工的工作原理是根据桥梁纵线方向，在台面、后面设置分阶段预制桥梁体，利用千斤顶进行辅助施力施工的方法[1]。目前随着研究人员对顶推原理的不断深入研究，并结合大量实际施工经验，顶推施工技术已经取得了很大的发展，顶推法施工的相关研究已经相当成形，顶推法已经演变成我国桥梁工程建设中一种常用的施工方法[2]。

1.1 顶推施工技术研究现状

1.1.1. 国外研究现状

1975年，Grant Arivd [3] 针对混凝土桥梁结构首次提出桥梁顶推理论以及顶推方法，认为在跨径和节段长度合理的情况下，顶推法施工在施工过程中精度可达到较好的水平，达到较好的成本控制效果，因此是很好的施工选择。

1999年，Favre Renaud，Badoux Marc等[4]对瑞士法尔孔岛桥的施工过程进行跟踪及研究，发现顶推法施工可以很好地应用于非直线型桥梁，同时对施工成本有着较好的控制效果。

2007年，Marzouk Mohamed等[5]进一步对顶推法进行深入研究，将计算机建模分析方法引入对桥梁施工影响的研究，通过对顶推法施工全过程考虑高度非线性的影响进行了详细数值模拟及分析，并得到了相关结论。

1.1.2. 国内研究现状

1979年，邵厚坤、周以诚、罗西园等[6]以1977年我国首次运用顶推技术进行施工的陕西狄家河铁路桥工程为例，对顶推法施工进行了详细的说明，并针对顶推过程的具体施工流程进行了总结。

1994年，谭荣鸣，赵雨忠，周滨等[7]提出采用千斤顶进行连续顶推以保证梁体稳步前进的提议。该方法不存在以往顶推时突然停歇的情况，避免了梁体停歇对于墩柱产生的巨大水平冲击，从而保证了顶推施工中墩柱的安全。使顶推施工过程中的梁体更加平稳的移动，有效规避了施工风险。

2010年，郝维索，吴东升等[8]基于杭州江东大桥钢箱梁顶推施工工程，研究了多截面组合竖向曲线连续钢箱梁的顶推施工过程。结合钢箱梁内力及临时墩支撑的应力变化规律，深化了临时墩初始高程及临时支护标高的调整方案，为后续同类型桥梁顶推施工提供了理论依据。

2017年，任亮、梁明元等[9]依托吉安市深圳大桥实际施工项目，对顶推施工过程中顶推设计参数对结构性能的影响进行了研究。通过有限元软件模拟顶推全过程，分析主梁受力情况及导梁前端挠度并研究导梁刚度、自重及临时墩位置等设计参数对主梁受力性能的影响。保证了施工过程中的安全，并提出了相关建议优化施工方案。

2. 工程概况

湖南省怀化市高堰西路舞水大桥设计为独塔双索面自锚式悬索桥，全桥总长443.28米，桥跨布置为（49.9+40+190+110+39.9）m，桥梁主桥采用190米+110米跨钢混结合结构，其中钢箱梁结构长278m，东岸混凝土过渡段长10.5m，西岸混凝土过渡段长11.5m。主桥钢箱梁顶面宽40.6m，呈封闭式箱形截面，钢箱两侧外挑人行道，梁体总宽45.0m，桥梁中线处梁高3.6m。钢梁标准节段长度为7.0m。全桥设置40个节段（190m跨设置25个，110m跨设置15个），长度为6.5m钢梁节段2个，7.0m钢梁节段35个，7.5m钢梁节段2个，9m钢梁节段1个。位于桥塔附近和梁端主缆锚固处的为特殊节段。

大桥宽幅钢箱梁采用横向多点（超过两点）同步顶推施工，顶推的同步性及成桥线型控制难度大，并且桥梁主跨部分位于缓和曲线段上，施工中钢箱梁顶推精确就位和缆索系统的定位控制面临较大的考验。

3. 顶推施工工艺

钢箱梁采用顶推施工工序流程为：桥位拼装平台上梁段拼装、钢箱梁顶推、梁段合龙。

3.1 梁段拼装

在现场临时拼装厂完成梁段组装后，运输并吊装至拼装平台上进行梁段拼装。钢箱梁拼装平台设置于桥梁与河西滨江中路交叉处，总长36m，一次可进行5个梁段拼装。梁段提升孔设置于拼装平台与4#墩之间，梁段提升采用43m跨龙门吊（100t+100t）。

3.2 顶推临时支墩布置

全桥共设置6个顶推支墩，跨度布置为（17.5+40+50+55+55）m，具体如下图：

3.3设备布置

根据顶推的进度，分阶段性的在各及主墩上安装步履式顶推设备，要求导梁在上墩前将步履顶推设备安装并调试完毕，全桥共24套，步履顶推设备布置在箱梁腹板正下方，如图2所示。

为了顶推施工的需要，临时墩和主墩顺桥向长度除了考虑步履顶推设备布置位置以外，还要在顺桥方向上设垫块，作为步履顶推装置行程倒换所用，垫块高度要求比步履顶推设备高度高出3cm～5cm为宜。

3.4 设备选型

临时墩间距最大55m，采用同步顶推，由此计算顶推过程中，最不利工况时，最大支反力为14541.1KN，同个墩上在四道腹板下布置四套步履设备。考虑一定的设备安全储备，选用600T步履式顶推系统。

600T步履式顶推系统主要由600t步履顶推装置、液压泵站、液压控制系统三大部分构成完整的步履式顶推系统。系统采用1台泵驱动2台步履式顶推装置，速度最高可达3～4m/h，同步精度可达±2mm。

3.5 导梁

本桥最大顶推跨度55m，根据经验数据，导梁长度约为最大跨径0.7倍，采用38m长导梁，导梁分四段，分别为8m+10m*3，导梁采用δ16mm的钢板加工的变截面工字钢，钢材材质同钢箱梁，采用Q345qd。导梁各分段之间采用高强螺栓连接。为便于安拆，导梁与腹板采用螺栓连接，导梁上下翼板与钢箱梁顶板、底板之间采用焊接。

对应钢箱梁横向4道腹板均设置顶推千斤顶，每道腹板处均设置导梁，各导梁之间设置平联体系，增加导梁的整体稳定。

3.6 钢箱梁顶推

主桥钢箱梁安装拟采用多点步履式顶推，最大顶推跨度55m。因本工程为宽幅钢箱梁，横桥向设置4个千斤顶同步顶推。全桥共设顶推支墩6个，主钢箱梁顶推由大里程往小里程方向，每次拼装顶推4节段，前端设38m导梁。

3.6.1钢箱梁顶推步骤

本桥钢箱梁顶推主要分以下6个步骤：

步骤一： 搭设拼装平台、顶推支墩，施工钢混结合段。

步骤二：在拼装平台上拼装M19～M23共5个节段，长35m，拼装导梁。

步骤三：第一次顶推28m，再拼装4个节段，依次循环进行后续拼装、顶推作业，每次拼装、顶推4个节段。

步骤四：导梁顶推到1#支墩时开始逐节拆除导梁。导梁由4个节段（8m+10*3m）栓接组成，导梁接头顶推过1#支墩纵向分配梁时，即开始拆除该节段导梁，分4次拆除。每节段先拆除导梁之间平联，再拆除导梁，采用50t吊车上钢平台配合拆除。

步骤五：钢箱梁顶推到位，拼装S9、S10节段，补充支架依次拼装S13、S12节段。受梁段提升通道净空（7m）制约，S12节段支架长度较短，S12拼装时将悬臂3.4m（7m节段），为防止倾覆，拼装时先将S12与S13节段部分焊接后，再卸载龙门吊吊钩。

步骤六：补充支架，先进行S11节段合拢（采用板单元拼装），待河东锚跨箱梁施工完成后，再进行M24节段合拢（采用板单元拼装），钢箱梁施工完成。

钢箱梁合拢后可进行拼装平台拆除，保留临时支墩。待悬索桥缆索张拉完毕后，方可拆除临时支墩。

3.6.2迎墩措施

顶推时，导梁即将搭上1#支墩，导梁处于最大悬臂状态时，出现最大挠度约109㎜，当导梁从拼装平台顶推准备到达下一个临时墩之前，需要做迎墩准备工作。导梁过墩步骤如下：

（1）拆除一节钢垫块，使导梁前端越过步履式顶推设备。

（2）用100t千斤顶将导梁前端向上顶起，消除导梁下挠。

（3）在导梁与顶推设备之间抄垫支承垛，用步履式千斤顶支承导梁。

（4）利用设备顶推钢箱梁，导梁梁底到达顶推装置上方后，开始正常顶推。

4. 运用MIDAS软件进行受力验算

4.1 计算参数

钢箱梁模型截面根据设计图纸确定，未考虑横隔板。由于建模钢箱梁自重小于实际重量，经统计钢箱梁实际重量，对模型取1.366的自重系数模拟实际工况。钢箱梁计算截面参数如图8所示。

4.2 顶推各工况计算

4.2.1.工况一

钢箱梁第一阶段5节拼装完，开始顶推，6#支墩处钢箱梁悬臂16.5m，主要计算6#支墩的反力（工况图如图4所示）。

采用MIDAS软件计算结果如下：

4.2.2.工况二

顶推时，钢箱梁尾端刚脱离6#支墩，5#支墩处钢箱梁处最大悬臂17.5m，经过计算，5#支墩反力及导梁应力为主要控制参数（工况图如图5所示）。

4.2.3. 工况三

顶推时，导梁即将搭上1#支墩，导梁处最大悬臂55m，经过计算，支墩反力及导梁位移为主要控制参数（工况图如图6所示）。

4.2.4. 工况四计算

成桥，开始安装缆索，同时施工部分桥面系。桥面系（不含铺装层）荷载按15KN/m考虑，施工荷载计40KN/m（考虑1KN/m2，计40m宽桥面），总荷载为15+40=55KN/m，经过计算，支墩反力为主要控制参数。

4.2.5. 计算结果

各工况主要计算结果详见表1。

综合表1数据可看出，顶推过程钢箱梁最大组合应力29.1MPa，导梁最大组合应力为82.6 MPa，均较小，钢材材质为Q345qd，满足要求。导梁悬臂55m时最大挠度109 mm，容许挠度为55000/400=137.5mm，满足要求。

5.结语

顶推施工技术作为道路桥梁施工建设过程中极为重要的技术，对工程项目的整体质量有着重要影响。在顶推施工过程中相关技术人员必须提前保证施工技术方案的合理性、安全性及可行性，严格把控施工技术及施工质量。针对存在的问题要及时解决。随着施工技术的不断更新与完善，未来顶推施工技术的应用范围将进一步扩大。

本文以怀化市高堰西路舞水大桥钢箱梁顶推施工为例，详细介绍步履式顶推施工工艺及流程，以及应用MIDAS软件对顶推过程中的典型工况进行模拟分析，经软件计算可满足规范要求，可保证施工过程的安全性。目前该工程已经完成施工，所应用的步履式顶推施工工艺可为以后同类型的施工项目提供一定的参考价值。

参考文献

[1]覃明民，杨万里.桥梁钢箱梁顶推施工关键技术探索[J].中国设备工程，2021（07）：266-267.

[2]贾红兵. 钢箱梁步履式顶推法施工关键技术研究[D].长安大学，2019.

[3]Grant Arvid. Incremental Launching of Concrete Structures. Journal of American Concrete Institute， 1975， 72 （08）： 395-402.

[4]Favre Renaud， Badoux Marc， Burdet Olivier， Laurencet Pierre. Incremental Launching of the Ile Falcon Bridge. Concrete International， 1999， 21 （02）： 46-51.

[5]Mohamed Marzouk， Hisham Zein El‐Dein， Moheeb El‐Said. Application of computer simulation to construction of incremental launching bridges [J].Journal of Civil Engineering and Management， 2007，13（01）： 27-36.

[6]邵厚坤，周以诚，罗西园. 用顶推法施工的狄家河桥[J].铁道学报， 1979（02）： 63-78.

[7]谭荣鸣，赵雨忠，周滨等. 湘潭湘江二桥工程特点. 公路工程，1994（4）：37-42.

[8]郝维索，吴东升. 杭州江东大桥多段复合竖曲线钢梁顶推施工分析研究与实践. 城市道桥与防洪，2010（10）：112-116.

[9]任亮，梁明元，徐晶等. 波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工结构性能及参数分析. 世界桥梁，2017，45（6）：12-17.

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