頂推施工法

橋梁是線路的重要組成部分，每當(dāng)運(yùn)輸工具發(fā)生重大變化,便推動(dòng)了橋梁工程技術(shù)的發(fā)展。19世紀(jì)20年代,隨著鐵路的出現(xiàn)，橋梁工程建設(shè)技術(shù)不斷翻新,從工程技術(shù)的角度來看，橋梁發(fā)展分為古代、近代和現(xiàn)代三個(gè)時(shí)期：古代橋梁一般為倒躺樹木自然形成；在近代橋梁施工中鋼材成為重要的造橋材料；20世紀(jì)30年代，預(yù)應(yīng)力混凝土和高強(qiáng)度鋼材相繼出現(xiàn)，材料塑性理論和極限理論的研究，橋梁振動(dòng)的研究和空氣動(dòng)力學(xué)的研究以及土力學(xué)的研究等進(jìn)展使近代橋梁施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前橋梁施工有懸臂澆注施工、頂推法施工等方法。現(xiàn)在單對(duì)橋梁頂推施工方法進(jìn)行了研究，本文闡述了其施工原理和施工工藝及相關(guān)內(nèi)容，指出其優(yōu)缺點(diǎn)和不足之處，為以后同類工程施工提供一定的借鑒。

頂推法多應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等截面連續(xù)梁橋和斜拉橋梁的施

工。指的是梁體在橋頭逐段澆筑或拼裝，用千斤頂縱向頂推，使梁體通過各墩頂?shù)呐R時(shí)滑動(dòng)支座面就位的施工方法。頂推施工是在橋臺(tái)的后方設(shè)置施工場(chǎng)地，分節(jié)段澆筑梁體，并用縱向預(yù)應(yīng)力筋將澆筑節(jié)段與已完成的梁體連成整體，在梁體前安裝長(zhǎng)度為頂推跨徑0.7倍左右的鋼導(dǎo)梁，然后通過水平千斤頂施力，將梁體向前方頂推出施工場(chǎng)地。重復(fù)這些工序即可完成全部梁體施工。

頂推法最早是1959年在奧地利的阿格爾橋上使用，其特點(diǎn)是：由于作業(yè)場(chǎng)所限定在一定范圍內(nèi)，可于作業(yè)場(chǎng)上方設(shè)置頂棚而使施工不受天氣影響，全天候施工。連續(xù)梁的頂推跨徑30~50m最為經(jīng)濟(jì)有利，如果跨徑大于此值，則需要臨時(shí)墩等輔助手段。逐段頂推施工宜在等截面的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋中使用，也可在組合梁和斜拉橋的主梁上使用。用頂推法施工，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工平穩(wěn)，噪聲低，施工質(zhì)量好，可在深谷和寬深河道上的橋梁、高架橋以及等曲率曲線橋、帶有曲線的橋和坡橋上采用。頂推施工的方法可分為單點(diǎn)頂推和多點(diǎn)頂推。

頂推方法的分類：

單點(diǎn)頂推：一對(duì)頂推裝置集中在橋臺(tái)上或某一橋墩，其它墩臺(tái)僅設(shè)滑道。頂推力要求大。

多點(diǎn)頂推：在每個(gè)橋墩、臺(tái)（不包括臨時(shí)墩）上都設(shè)有一對(duì)頂推裝置。要求千斤頂同步運(yùn)行。

水平——豎直千斤頂法：由水平千斤頂和豎向千斤頂交互使用而產(chǎn)生頂推力

拉桿千斤頂法——由固定在墩臺(tái)上的水平張拉千斤頂，通過張拉錨碇在主梁上的拉桿而使梁體前移

頂推施工法的特點(diǎn)：

• 機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)便，無需大型起吊設(shè)備

• 節(jié)省施工用地，工廠化制作，能保證構(gòu)件質(zhì)量

• 模板可周轉(zhuǎn)

• 不影響通航

• 節(jié)約勞力，施工安全

• 適應(yīng)于連續(xù)梁，結(jié)合梁（橋面板），簡(jiǎn)支梁，拱橋（橋面縱梁，斜拉

橋（主梁）等結(jié)構(gòu)

• 不適應(yīng)多跨變高梁，曲率變化的曲線橋和豎向曲率大的橋梁 受頂推懸臂彎矩的限制，頂推跨徑大于70~80米不經(jīng)濟(jì) 頂推過程中的反復(fù)應(yīng)力，使梁高取值大，臨時(shí)束多，張拉工序繁瑣 隨著橋長(zhǎng)的增大，施工進(jìn)度較慢

頂推的工作原理：

頂推法是梁體在橋頭逐段澆筑或拼裝，用千斤頂縱向頂推，使梁體通過各墩頂?shù)呐R時(shí)滑動(dòng)支座面就位的施工方法。施工原理是沿橋縱軸方向的臺(tái)后設(shè)置預(yù)制場(chǎng)，分階段預(yù)制梁體，縱向張拉預(yù)應(yīng)力筋后，通過水平千斤頂施力，借助滑移裝置和頂推裝置，將梁逐段向前頂推，就位后落梁并更換正式支座。

單點(diǎn)頂推的動(dòng)力學(xué)原理為，當(dāng)集中的頂拉力滿足下式時(shí)，梁體才能向前移動(dòng)： H>ΣRi（fi±αi）

Ri—第i橋墩（或橋臺(tái)）滑道瞬時(shí)的垂直支反力；

fi—第i橋墩（或橋臺(tái)）支點(diǎn)相應(yīng)的靜摩擦系數(shù)；

αi—橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負(fù)為下坡頂推。

多點(diǎn)分散頂推施工的動(dòng)力學(xué)原理為，當(dāng)ΣFi滿足下式時(shí)，梁體才能向前移動(dòng)： ΣFi>Σ(fi±αi)Ni

Fi—第i橋墩（或橋臺(tái)）千斤頂所施的力；

Ni—第i橋墩（或橋臺(tái)）支點(diǎn)瞬時(shí)支反力；

fi—第i橋墩（或橋臺(tái)）支點(diǎn)相應(yīng)摩擦系數(shù)；

αi—橋梁縱坡坡率，正為上坡頂推，負(fù)為下坡頂推。

橋梁頂推法施工示意圖

水平——豎直千斤頂法

頂梁—推移—落豎頂—收水平頂

拉桿千斤頂法

拉桿穿入千斤頂柱塞和錨碇架內(nèi)，并用夾片夾住

—啟動(dòng)千斤頂移梁

預(yù)制梁段的技術(shù)要求

• 底板平整度，要有一定的剛度和硬度

• 嚴(yán)格控制鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋孔道、預(yù)埋件的位置

• 嚴(yán)格控制混凝土的澆筑質(zhì)量

• 盡可能采用機(jī)械化裝拆模板

減少頂推施工時(shí)內(nèi)力的措施：

• 主梁前端設(shè)導(dǎo)梁

• 跨中設(shè)臨時(shí)墩，縮小頂推跨徑（至40~60米）

• 橋墩順橋向設(shè)臨時(shí)撐架，縮小頂推跨徑

• 主梁前端設(shè)臨時(shí)塔架，以斜纜索系于梁上錨固

• 當(dāng)中孔跨徑較大，又無法設(shè)臨時(shí)墩，則變單向頂推為雙向頂推

導(dǎo)梁長(zhǎng)度一般為頂推跨徑的0.6~0.7倍

導(dǎo)梁長(zhǎng)，可減少主梁懸臂負(fù)彎矩，但過長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁接頭處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加

導(dǎo)梁過短，則增加主梁的施工負(fù)彎矩

合理的導(dǎo)梁長(zhǎng)度應(yīng)使主梁最大懸臂負(fù)彎矩和營(yíng)運(yùn)階段的支點(diǎn)負(fù)彎矩基本相近

施工驗(yàn)算的內(nèi)容：

• 各截面的施工內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算

• 頂推過程中的穩(wěn)定計(jì)算（傾覆穩(wěn)定，滑動(dòng)穩(wěn)定）

• 鋼索引伸量的計(jì)算

• 施工中臨時(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

• 確定頂推設(shè)備、計(jì)算頂推力

• 頂推過程中，橋墩臺(tái)的施工驗(yàn)算

• 頂推施工時(shí)，梁的撓度計(jì)算

預(yù)應(yīng)力筋類型：

• 兼顧營(yíng)運(yùn)與施工要求所需的力筋

• 為施工階段要求配置的力筋

• 在施工完成之后，為滿足營(yíng)運(yùn)階段需要而增加的力筋

頂推施工法的施工工序：

頂推方式是根據(jù)主梁長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)頂推跨度、橋墩能承受的水平推力、項(xiàng)推設(shè)備和滑動(dòng)裝置等條件進(jìn)行選擇的，例如單點(diǎn)頂推、多點(diǎn)頂推或雙向頂推等。主要流程如圖1所示。

3.1布置預(yù)置場(chǎng)

預(yù)置場(chǎng)地應(yīng)設(shè)在橋臺(tái)后面的橋軸線的引道或引橋上。若為多點(diǎn)頂推時(shí)，可在橋兩端設(shè)場(chǎng)地，從兩端同時(shí)頂推。預(yù)置場(chǎng)地應(yīng)考慮幾個(gè)長(zhǎng)度，包括梁段底板與腹頂板預(yù)置長(zhǎng)度、梁段懸出時(shí)反壓段的長(zhǎng)度、機(jī)具設(shè)備材料進(jìn)入預(yù)置作業(yè)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)梁拼接長(zhǎng)度；預(yù)置場(chǎng)地的寬度應(yīng)考慮梁兩端的施工作業(yè)的需要。為了便于混凝土的養(yǎng)護(hù)，預(yù)置場(chǎng)地上空宜搭設(shè)固定或活動(dòng)的作業(yè)棚，。

3.2頂推裝置

頂推裝置由千斤頂、高壓油泵、拉桿(束)、頂推錨具(自動(dòng)工具錨、拉錨器)組成，頂推動(dòng)力一般使用水平千斤頂或自動(dòng)連續(xù)千斤頂及其配套的普通高壓油泵或?qū)Ｓ玫囊簤赫咀鳛閯?dòng)力裝置，拉桿體系最早使用精軋螺紋鋼，1988年以后逐漸采用高強(qiáng)鋼絲束、鋼絞線束群錨體系，拉錨器的施力位置由拉箱梁腹板兩側(cè)逐漸過渡到拉箱梁底板的方式，并由穿過箱梁頂、底板布設(shè)傳力型鋼演變?yōu)閮H在箱梁底板中心線預(yù)留孔插入牛腿式鋼塊拉錨器。拉錨器的間距應(yīng)能保證墩上千斤頂有施力點(diǎn)和便于主墩上千斤頂統(tǒng)一更換拉索以提高頂推工作效率

3.3滑移和導(dǎo)向裝置

滑移裝置可分為：①普通的滑移裝置；②起循環(huán)作用的滑移裝置；③起連續(xù)作用的滑移裝置；④導(dǎo)向裝置及其他附屬裝置�；酪话悴捎脝位腊逍问剑腊鍨橐粔K整鋼板，置于滑道墊塊鋼架之上。該種形式的滑道能很好的承受各向作用力，而且標(biāo)高容易控制，拆除也較方便。

為了控制梁體在頂推過程中的中線始終處于規(guī)范范圍內(nèi)，必須設(shè)置橫向?qū)蜓b置。尤其在圓曲線上頂推，橫向?qū)蜓b置顯得更加重要。糾偏器裝在預(yù)制臺(tái)座前臨時(shí)墩的兩旁，且固定一對(duì)，以控制每段梁尾端的橫向位置，保證梁尾與預(yù)制模板正位接頭。頂推時(shí)，作好橫向偏差觀測(cè)，主要觀測(cè)主梁和永久墩的彈性橫向位移。

3.4臨時(shí)墩和導(dǎo)梁

為了在頂推的過程中為了減少過大的懸臂彎矩，可設(shè)置臨時(shí)墩和導(dǎo)梁。

在連續(xù)梁的跨度大于頂推跨度時(shí)，宜設(shè)置中間臨時(shí)墩，在不設(shè)臨時(shí)墩時(shí)，為滿足安裝鋼導(dǎo)梁和連續(xù)梁前期頂推抗傾覆的要求，在制梁臺(tái)座前和連續(xù)梁第一跨內(nèi)設(shè)臨時(shí)墩，作為頂推施工的過渡段，保證梁體線形與已經(jīng)頂推出去的梁體完全一致，避免大梁從制梁臺(tái)座上頂推出去以后，與接灌的下一梁段出現(xiàn)大的轉(zhuǎn)角。臨時(shí)墩應(yīng)能承受頂推時(shí)的最大豎向荷載和最大水平摩阻力引發(fā)的變形。在此原則前提下，盡可能降低造價(jià)，便于拆裝。為提高臨時(shí)墩的穩(wěn)定性，防止臨時(shí)墩在箱梁頂推過程中產(chǎn)生較大的水平位移，保證頂推安全，將臨時(shí)支墩與相鄰的主橋墩和制梁臺(tái)座進(jìn)行撐拉連接，用水平或斜拉鋼絞線束臨時(shí)加固。

導(dǎo)梁設(shè)置在主梁前端，可為等截面或變截面鋼板梁，導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)必須通過設(shè)計(jì)計(jì)算，從受力狀態(tài)分析，導(dǎo)梁的控制內(nèi)力是導(dǎo)梁與箱梁連接的最大正、負(fù)彎矩和下翼緣的最大支點(diǎn)反力。國(guó)內(nèi)外的施工經(jīng)驗(yàn)表明:導(dǎo)梁長(zhǎng)度一般為頂推跨徑的0.6至0.7倍，較長(zhǎng)的導(dǎo)梁可以減小主梁的負(fù)彎矩，但過長(zhǎng)的導(dǎo)梁也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)梁與箱梁連接處負(fù)彎矩和支反力的相應(yīng)增加，合理的導(dǎo)梁長(zhǎng)度應(yīng)是主梁最大懸臂負(fù)彎矩與使用狀態(tài)支點(diǎn)負(fù)彎矩基本接近。導(dǎo)梁的剛度對(duì)主梁內(nèi)力的

影響遠(yuǎn)較其長(zhǎng)度對(duì)主梁內(nèi)力的影響為小。導(dǎo)梁的剛度在滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度的條件下，選用較小的剛度及變剛度的導(dǎo)梁，將在頂推時(shí)減小最大懸臂狀態(tài)的負(fù)彎矩，使負(fù)彎矩的2個(gè)峰值比較接近。此外，在設(shè)計(jì)中要考慮動(dòng)力系數(shù)，使結(jié)構(gòu)有足夠的安全儲(chǔ)備。為減輕自重最好采用從根部至前端為變剛度的或分段變剛度的導(dǎo)梁

實(shí)例：包頭黃河公路大橋

全長(zhǎng)810m，主孔為三聯(lián)4×65m的預(yù)應(yīng)力混凝土等高度連續(xù)梁，橋面寬12m，主梁為單箱單室梯形箱梁，混凝土標(biāo)號(hào)為C50和C40兩種，預(yù)應(yīng)力體系為24Φ5高強(qiáng)鋼絲輔以F氏錨和鐓頭錨。

• 每聯(lián)箱梁共分17個(gè)節(jié)段預(yù)制，除首尾兩個(gè)節(jié)段各長(zhǎng)8.125m外，其余

15個(gè)中間節(jié)段均為16.25m。當(dāng)?shù)谝还?jié)段底板預(yù)制時(shí)，同時(shí)將導(dǎo)梁下弦在平臺(tái)滑道上拼好，以求導(dǎo)梁下弦與箱梁底標(biāo)高相等且平順；每一節(jié)段混凝土分二次澆筑。

• 采用多點(diǎn)拉桿式頂推裝置進(jìn)行逐段預(yù)制、逐段頂推的方法。每次頂

推的有效行程約50～55cm。每次周期頂推的距離等于16.25m ，約需4～6小時(shí)。

• 為減少頂推過程中主梁的受力，在梁體前端設(shè)有導(dǎo)梁，跨中設(shè)有臨時(shí)墩。

• 由于全橋共為三聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，每聯(lián)之間在施工中無連接。

為此，全聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)制完畢后，需裝上尾導(dǎo)梁，作長(zhǎng)距離的全聯(lián)頂推至預(yù)定的孔跨。

• 全聯(lián)頂推到位后，拆除首尾導(dǎo)梁，即按設(shè)計(jì)步驟張拉后期束，先期

臨時(shí)束拆除，各臨時(shí)墩支點(diǎn)卸載。

• 后期束張拉完畢后，根據(jù)設(shè)計(jì)允許相鄰墩高差1cm的條件，分墩頂

起箱梁拆除滑道，安裝支座。