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浅谈预应力混凝土连续梁跨越既有线顶推施工技术与应用

作者：张海龙

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2012年第11期

摘要：本文将介绍桥梁顶推施工的发展历程及顶推施工定义，并以津秦客专下坞蓟运河特大桥7×16m预应力砼连续梁顶推施工为背景，将顶推施工的程序与主要环节的设计应用要点进行了详细的阐述，并对顶推施工的发展前景进行了展望。 关键词：既有线 预应力混凝土连续梁 顶推施工 1 顶推施工简介

1.1 顶推施工的发展历程 桥梁的顶推施工方法最初产生于20世纪60年代的欧洲。1962年德国教授包尔和弗·雷昂特博士首先提出用顶推的方法施工桥梁，其设想对奥地利的阿格尔桥上（Ager）进行研究，该桥为4跨（73m+2×85+36m）连续梁。1964年在委内瑞拉的卡洛西河桥（caroni）采用预制的箱型梁节段，用预应力联成一体的六跨连续梁，其桥式为48m+4×96m+48m，节段长9.2m，随后被许多国家所接纳采用。

我国顶推法施工的桥梁起步稍晚，1977年11月建成的西延线上的狄家河桥是我国第一座用顶推法施工的桥梁，其桥式为4×40m预应力混凝土连续梁，在预制场生产块件，现场拼装，块件长4m。1978年在广东万江大桥上采用了顶推三孔一联共二条的撑架式箱型连续梁，其桥式为40+54+40m。1980年湖南沩江大桥则采用了并联单点顶推，其桥式为4×38+2×38。1990年钱塘江大桥成功地完成3联9×32m箱梁单点顶推工作。

近年来，随着改革开放的大好形势，铁路和交通运输业在飞速发展，许多大桥均引用了顶推施工。

1.2 顶推施工概念 顶推施工即在桥位周围（一般优先选择桥轴向或桥位横向位置）开辟预制场地，分节段或整体预制梁身，然后通过液压千斤顶同步施力，借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板组成的装置及相关大临设施，将梁段向设计位置推进，待全部顶推就位后，再进行落梁和更换正式支座，完成桥梁施工。

2 津秦客专7×16m预应力砼连续梁施工技术

2.1 7×16m预应力砼连续梁工程背景 下坞蓟运河特大桥是津秦铁路客运专线在天津滨海新区跨越蓟运河、津山铁路、唐津高速等大型河流及构筑物的一座特大桥，总长约19.3Km。其中在DK73+153.06处跨越既有津山铁路，跨越处墩高15m，交角仅为12度，设计

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采用7×16m连续梁，梁长115.74m。梁体为单箱单室，梁高2.0m，梁顶宽12.0m，梁顶、底板厚0.3m，腹板厚由跨中0.45m变为支点1.05m，横向支座中心距4.9m，边跨支点距梁端0.7m，梁体重量约为3500t。

2.2 跨越既有线顶推施工方案选型 依据顶推施工定义，连续梁可以在桥位周围另开辟场地预制，就该梁体本身特点，有三个可据选择的范畴。其一是不考虑桥位的限制，在其周围最有利的地方选择预制场地，另两种则需要考虑桥位对顶推的影响，即桥位纵向和横向两个方面。但通过对既有线施工安全风险的考虑及社会经济效益的对比，应优选沿桥轴线纵向预制顶推。这样可以向背离既有线安全限界以外的桥墩主体上进行整体预制，将既有线施工进行转移，大大减小既有线运营的外在威胁，而且施工时可以摆脱既有线的种种束缚；同时利用主体墩身作支承体系，大临投入较少。顶推施工总体布置见图1。 2.3 顶推工艺设计与应用

2.3.1 导梁设计。为解决连续梁顶推过程中梁体内应力变化及梁端弯矩对梁体的不利影响，在梁端设置钢导梁，并检算导梁在主梁顶推全过程中的内力和应力。实施时导梁采用Q345钢板焊接而成，有效长度为12.6m，根部高度2m与主梁前端固结，前端高度1.4m，刚度约为主梁刚度的1/13.6。导梁横向共两片，采用焊接钢管作为横向连接系，根部与梁体采用精扎螺纹钢张拉连接。

2.3.2 滑移设计。综合顶推施工的发展历程及本连续梁顶推特点，滑移仍采用聚四氟乙稀橡胶板+不锈钢板+滑道调整垫块+支座垫石方式，并考虑梁体的横向位移纠偏，具体设计如下：①滑道：从上至下的构造为滑块+不锈钢板+滑道梁，考虑梁体的受力结构及跨越既有线的布置条件，不锈钢板+滑道梁构成的滑道长度应与主体墩身垫石相适应。②滑块：由于梁体较重，为了减少滑动时摩擦力，滑道梁顶面焊接整块不锈钢板，梁体与滑道梁之间设NGE滑板。高度调节可在滑块上垫钢板或滑动垫块得以实现。③横向纠偏：横向限位考虑静动摩擦的区别，采用在顶推的动过程中实施纠偏。

总体实施原则为：聚四氟乙稀橡胶板（滑块）与不锈钢板形成副摩擦，当千斤顶施力于箱梁时，由于副摩擦之间的摩擦力很小，水平力拖动箱梁和聚四氟乙稀橡胶板，聚四氟乙稀橡胶板在不锈钢板上滑动，最终向前滑出。梁体在前移过程中，通过人工更换和喂入滑块实现梁体的滑行。

2.3.3 顶推设计及其设备选型 牵引可以采用单点或多点施力进行，但考虑到本连续梁梁体较长，梁体为预应力混凝土结构，多点施力后梁体内力变化复杂，为了确保梁体质量，选用单点施力。实施过程采用连续千斤，施力不停顿，多台可采用主控台同步控制。

梁端反力点设置于主梁尾端隔墙底部，通过横向两根10-φ15.2mm高强度低松弛钢绞线与牵引端相连。牵引端设置梁跨墩墩顶，由预埋件、反力座及ZLD连续千斤顶组成。连续千斤顶为两台TX200LJ型连续牵引油缸进行顶推施工，额定牵引载荷：200t；钢绞线根数：10

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根；油缸外径：410mm；油缸长度：约2350mm。液压泵站采用TX-80-P型双回路液压泵站，功率：45KW；最高压力：31.5MPa；流量：80L/min；速度：8m/h；控制精度为±1mm内。后锚采用OVM锚具锚固于后锚反力座。

顶推初始时理论计算静摩擦需要顶拉力2800KN，开始滑动后需要顶拉力下降。顶拉时通过千斤顶控制顶拉速度，以8m/h为顶拉时速度上限。顶推过程中对中线进行测量，发现偏位及时进行纠偏。实际顶推时静磨阻力最小170KN，顶推过程中牵引力在1500-3500KN间，最大速度9m/h，最大偏位280mm。在顶推梁纵向距设计位置0.2m时，利用横向限位进行横向纠偏，梁体中心线偏差控制在10mm以内后进行最后0.2顶推。 2.4 落梁设计

2.4.1 落梁设备。由于梁体与墩顶支承部位间距较小，支点反力较大，普通千斤顶高度不满足起落梁要求。为此专门设计了吨位为300t扁顶，各台扁顶统一由主控台控制，实现各点起落梁同步实施。

2.4.2 落梁控制措施。落梁时在连续梁墩顶支座部位放置千斤顶进行起落，在连续梁8个墩顶各配备两台300t扁顶。起落梁时为了消除由于预制产生的连续梁底部高程误差，预应力所引起的二次力矩，使梁体受力状态符合于自重力引起的弯矩和反力，落梁时千斤顶顶力以支座反力调整控制为主，同时适当考虑梁底高程。梁体起落高度的控制与测量的操作程序如下：①分级调压：根据千斤顶顶点反力，并根据反力的0.3、0.5、0.7、0.8、0.9、0.95、0.975、1.00、1.015、1.030、1.045……倍作为分级调压的油压控制值；每升一级压力的操作时间不短于10min，且在每级压力上持压5min，以保证有足够的时间使梁体进行内力传递和分配，减小直至消除梁体变形“滞后”现象带来的影响。②高差限位：通过百分表可以测得油压读数时刻梁体的实际起落高度，以决定持压时间及是否进行下一级的加压操作。 3 跨越既有线顶推施工总结与发展前景

3.1 跨既有线顶推施工总结 预应力砼连续梁顶推法在津秦客专下坞蓟运河特大桥跨越既有铁路的成功应用，使得顶推施工的优越性更加明显，其一，在跨越既有线施工时，可以将既有线施工转化为临近既有线施工或是普通性质施工，规避了既有线施工的重重约束，使该跨越施工绝大部分重获新生，且该跨越施工工期更为可控；其二，利用了桥梁主体结构作为预制大临设施，大幅减少了大临设施的投入，经济效益更为显著；最后，千斤顶的研发，能在多点同步控制，使得超长梁体能实现超落更为简便与安全。

3.2 顶推施工展望 随着我国高速铁路与交通设施的快速发展，跨越大型连续梁跨越构筑物会更为频繁，随着科学技术的不断发展，往复千斤顶的研制成功，履带式滑道及电脑主控的综合应用，顶推施工技术将会更广泛地使用。 参考文献：