大跨度钢箱梁顶推施工计算分析

大跨度钢箱梁顶推施工计算分析

 Calculation of Large Span Steel Beam Top Pushing Construction 潘博PAN Bo （中铁大桥局集团有限公司设计分公司，武汉430050） （China Railway Major Bridge Engineering Group Co.，Ltd. Design Branch，Wuhan 430050，China） 

摘要： 本文以武汉市江汉六桥顶推施工为背景，利用有限元软件对大跨度钢箱梁桥顶推施工过程中主梁以及导梁的受力和变形 进行了研究，并提出了相关建议，为同类钢箱梁桥梁顶推施工提供参考。

 Abstract: Taking Jianghan six bridge top pushing construction in Wuhan as the background, this paper researched the force and deformation of the main beam and guide beam in the process of large span steel beam bridge top pushing construction by using finite element software, and proposed related recommends to provide reference for similar steel beam bridge top pushing construction. 

关键词： 大跨度钢箱梁桥顶推施工；导梁 Key words: large span steel beam bridge；top pushing construction；guide beam 中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）10-0149-02 0 引言 随着顶推能力的增加和顶 推机具的发展，顶推施工方法在 连续梁以外的桥型正在广泛的 应用，施工工艺日趋呈现多样 化、标准化。同时钢箱梁桥的快 速发展意味着顶推施工应用于 钢箱梁桥已成为趋势，钢箱梁桥较混凝土桥梁自重小、跨度大， 需设置临时墩以减小顶推跨径， 顶推过程中施工工况较多，需对 整个顶推过程中各工况进行逐 步计算；除考虑顶推过程中主梁 内力变化外，还需考虑各临时墩 支点反力变化。 

1 工程概况 

武汉市江汉六桥位于江汉 二桥（知音桥）与江汉五桥（长丰 桥）之间，主桥为双塔自锚式悬索桥，桥跨布置为110m+ 252m+110m=472m。主梁采用边主梁形式的钢混结合梁， 边主梁中心距为30m。中间设临时墩以减小顶推跨径，最 大跨径90m，主梁采用单向多点顶推法，顶推采用步履式 顶推设备将钢箱梁顶推到设计位置。顶推方向由汉口侧向 汉阳侧进行，顶推支墩立面布置图见图1。 江汉六桥主跨252m，一跨过江，顶推施工前，已在主 墩之间建3 组临时墩。为满足通航要求，临时墩最大间距 达90m。采用国际先进的“多点同步步履式顶推施工技 术”，启用12 台顶推设备，在顶推集成控制室的统一操作 下，适时调整，确保顶推精度。

 2 计算模型的建立 

采用midas/civil 建立全桥施工模型，导梁以及主梁均 采用梁单元模拟，临时墩与主梁支承处采用一般约束模 拟，顶推施工工况分别考虑导梁支承至支点前后状态 

3 顶推过程中受力性能

 3.1 临时墩支承反力未考虑支座沉降影响，对结构 进行计算，顶推过程中各工况支点反力结果见图2。 由图2 可知：钢箱梁顶推过程中1# 临时墩最大反力 值780t，此时导梁顶推至2# 临时墩，顶部未与墩顶连接； 2# 临时墩最大反力值710t，此时导梁顶推至4# 主墩位置 且与主墩墩顶连接；3# 临时墩最大支点反力反力值为 480t，此时导梁顶推至4# 临时墩且前端与临时墩支承；4# 临时墩最大反力值510t，此时导梁顶推至汉阳侧拼装支架 且与支架顶连接。 

3.2 钢箱梁受力及变形钢箱梁最大变形时前端导梁 处于大悬臂状态，此时导梁及主梁内力以及变形较大，工 况13 下，导梁拆除后，主梁悬臂至汉阳侧拼装支架，此时 边主梁有最大组合应力 

3.3 导梁受力导梁的作用 是减小主梁悬臂长度，增大顶推 跨径，防止顶推过程中主梁因悬 臂过大而发生倾覆。导梁的合理 长度应使施工过程中主梁最大负 弯矩与使用状态支点负弯矩接 近，过长的导梁会导致导梁和主 梁联结处的负弯矩与支反力增 加,导梁过短会导致顶推过程中主梁负弯矩增加，一般导 梁长度宜为顶推跨径0.6～0.7 倍，江汉六桥最大顶推跨径 90m，导梁长度55.9m，为跨径长度0.62 倍，长度较长，应 控制结构自重以减轻导梁受力。 顶推施工过程中导梁应力结果见图4。 由图4 可知：导梁最大拉应力为233MPa，小于容许应 力[σw]=240MPa，此时边主梁剪应力为64MPa，小于剪切容 许应力[τ]=145MPa，其中最大组合应力处的剪应力为 45MPa。

 4 结论和建议 

①根据有限元软件计算结果可知：江汉六桥钢箱梁顶 推施工最大支点反力780t，相应主梁最大挠度585mm，均 发生在顶推至最大跨径工况，钢箱梁最大组合应力 131MPa，最大剪应力16MPa，结果表明主梁受力满足结构 要求。②1#、4# 临时墩最大反力均发生在顶推至下一跨工 况且导梁前端未支承时，此时导梁均达到最大悬臂状态， 临时墩主要承受导梁自重引起的弯矩；2#、3# 临时墩最大 反力工况均发生在顶推两跨之后且导梁前端支承在支点 上，此时临时墩支点处于连续梁支座受力状态，临时墩主 要承受导梁与主梁自重分配在各自支点处的竖向荷载。③ 由于现场地质情况淤泥质黏土层较厚，临时墩存在沉降， 作为对比，在支座位置考虑基础沉降2cm，进行计算，各临时墩支点处最大反力结果汇总如表3（其中括号内数据表 示考虑支座沉降后各临时墩支点反力）。结果表明，考虑支座沉降仅对2#、3# 临时墩支点反力产生影响，说明1#、4# 临时墩处于静定结构状态，支座位移不产生反力影响，而 2#、3# 临时墩前端支点支承在临时墩上形成连续梁结构， 故支座沉降将影响结构反力分布。④导梁长度达到56m， 经过计算导梁最大233MPa，略小于容许应力240MPa，导 梁结构受力满足要求，但应力仍较大，有待优化。

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