多点连续顶推桥梁设计与施工

多点连续顶推桥梁设计与施工

杨勇 (中铁第四勘察设计院集团有限公司　武汉　430063)

摘　要

结合工程实例,介绍了多点连续顶推施工的基本原理和施工方法。通过与单点顶推和间断顶推施工方法的比较,阐述了多点连续顶推施工方法在建设长大高墩桥梁时的优点。介绍了此法在国内桥梁建设中的应用情况,并总结了多点连续顶推设计及施工中应予关注的问题。

关键词　单点顶推　多点顶推　间断顶推　连续顶推　多点连续顶推　爬行

顶推法应用于桥梁施工始于1959 年奥地利 的阿格尔桥建设,其施工流程为:在桥位一侧的场 地上预制并组拼好全桥,再一次顶推到位。其后, 顶推施工法得到了不断的发展,委内瑞拉卡罗尼 河桥的建设中首次使用了钢导梁和辅助临时墩。 随着节段顶推施工方法的出现,由于其施工占地 小、模板利用率高等优点,顶推施工法在桥梁建设 中得到了广泛的应用。 我国首先采用顶推法施工的桥梁为狄家河铁 路桥,采用单点顶推的施工方法。湖南望城沩水 河大桥的建设,为柔性墩多点顶推施工方法提供 了宝贵经验。随着长沙湘江北大桥和刘家沟铁路 桥的建设中多点连续顶推施工方法的成功,改善 了顶推过程中梁的“爬行”现象,标志着顶推法施 工桥梁技术的成熟。

1 多点连续顶推技术的优势

1. 1 单点顶推与多点顶推 顶推法施工总顶推力的计算可采用下式: P = W (μ±i) K (1) 式中: P为总顶推力; W 为顶推总重力; μ为滑动 摩擦因数; i 为桥梁的设计纵坡(通常顶推方向为 由低处向高处) ; K 为安全系数,通常可取1. 2 。 早期采用顶推法施工的桥梁均为单点顶推, 顶推装置布置在主梁预制场附近的桥台或桥墩 上,顶推的反力由单个墩、台或者预制台座承受。 当顶推施工的桥梁不长且墩高较矮时,采用单点 顶推的施工方法具有设备简单、易操作等优点。 随着顶推施工的桥梁长度不断增加,顶推的 反力逐渐加大。采用单点顶推必然使主力墩受力 过大,从而导致桥墩截面尺寸过大而造成浪费;未 设置千斤顶的桥墩,梁体与桥墩间的摩阻力也将 导致桥墩墩顶位移过大,对于较高、柔的桥墩,往 往超过墩顶位移的限值。 多点连续顶推施工的方法很好地解决了这个问 题,使采用顶推施工的长大桥梁的设计尤其是下 部设计趋于合理。其基本思路是将总顶推力分散 到各墩台上,使墩、台上的顶推反力与梁作用于桥墩的滑动摩阻力相平衡(或限制在一个有限的差 值内) ,从而改善桥墩受力。

1. 2 间断顶推与连续顶推间断顶推又称为步距式顶推,每次顶推的距 离受制于千斤顶的工作行程,一般在0. 5 m 左 右,每次顶推完一个行程,千斤顶需回程复位然后 准备下一次顶推。 连续顶推则通过将2 台千斤顶进行串联,1 台顶推,另1 台回程复位,交替循环,实现桥梁的 连续顶推。 采用间断顶推施工的桥梁,梁由静至动,再由 动至静,往复多次,造成梁体的“爬行”现象,由于 梁体的惯性力作用于桥墩,导致桥墩来回纵向摆 动,对桥墩和梁体的安全形成威胁。而连续式顶 推施工减少了梁体的动、静交替次数,改善了梁体 的“爬行”现象,从而改善了桥墩来回摆动的问题, 并且顶推过程连续不间断,也提高了顶推的工效。

1. 3 多点连续顶推 多点连续顶推施工结合了多点顶推和连续顶推的优势,使桥墩的设计和施工更趋经济合理,在长大 高墩桥梁的顶推设计及施工中具有明显的优势。 以邵怀高速公路炉坪大桥为例,桥梁孔跨布 置为6 ×50 m + 43 m + 25 m ,桥梁设计纵坡为 2. 8 % ,最大顶推长度约365. 5 m ,顶推总重力约 73 100 kN。假定μ为0. 05 ,按式(1) 计算,顶推力 P = 73 100 ×(0. 05 + 0. 028) ×1. 2≈6 842 kN。 如此巨大的水平推力作用于单个墩、台上,将导致 下部结构及基础设计的极大浪费。而岳阳洞庭湖 大桥东引桥桥长500 m ,总重近2 万t ,双柱式桥 墩采用直径2. 2 m 墩柱接直径2. 8 m 的基桩,桥 墩设计较为轻柔。岳阳洞庭湖大桥东引桥采用多点连续顶推的方法进行施工,工程进展的相当 顺利,25 m 长的梁段每次顶推一般在4 ～ 8 h 完成,施工过程中克服了梁呈爬行状态前进的现 象[1 ] ,若采用单点顶推的施工方法则几乎不可能 完成。

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