三跨钢桁梁柔性拱桥 分段拼装多次带拱顶推施工工法
中铁四局集团有限公司
1.前言
钢桁梁柔性拱桥具有跨越能力强、动力性能好、桥面至梁底建筑高度小、成桥建筑美观、跨越既有公路或河流对交通干扰小等特点，小角度斜交跨越城市干道、高速公路、通航河流时，具有独特的优势，成为高速铁路大跨度桥梁中具有竞争力的主要现代结构形式之一。
合肥铁路枢纽南环线工程是沪汉蓉高速铁路的重要组成部分,其中经开区、南淝河两座特大桥设计均为小角度斜跨高速公路的钢桁梁柔性拱结构，如何保证在高速公路不间断行车条件下钢桁梁柔性拱施工中结构安全、施工安全及高速公路运营安全是本工程的技术难点。
经过科技攻关、专家论证，中铁四局集团有限公司首次对钢桁梁柔性拱桥采用分段拼装、多次带拱顶推的施工新技术，突破了传统的拱结构施工工艺，解决了大吨位、大跨度多点顶推架设和柔性拱拱脚合龙的技术难题。形成的科技成果通过安徽省科技厅鉴定，达到了国际领先水平；获得国家授权专利7项，其中“大跨度钢桁梁多点顶推系统及其顶推工艺（专利号 ZL 2010 10501988.7）”等2项为发明专利；获得优秀QC成果5项，其中“钢桁梁安装QC小组”荣获“2012年全国工程建设优秀QC小组活动成果一等奖”。通过该项目的工程实践，经总结形成本工法。
2.工法特点
2.1在边跨单端平台上集中拼装钢桁梁节段，实现桥位作业工厂化、标准化及机械化施工，保证了钢梁拼装质量及精度。
2.2通过模拟计算分析研究，科学合理的布设主跨辅助墩和优化长导梁设计，减少顶推最大悬臂时钢梁的应力和变形。
2.3顶推施工中，研究采用上滑道可置换、下滑道多节段间断布置的方式，创
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造性的解决了顶推过程上下滑道不连续的关键技术难题。
2.4采用移动式高度可调节的滑块，结合同步顶推系统和多点横向纠偏装置来实现多点顶推，保证成桥线形，使梁体受力合理。
2.5在高速公路限界外进行柔性拱和钢桁梁的同步拼装架设，钢桁梁带拱顶推，保证了高速公路运营及施工安全，降低了涉路施工风险。
2.6在单端短平台上方利用起顶装置竖向起顶下弦节点，调整钢桁梁线形，并在拱肋箱体内互顶合龙口，实现了柔性拱拱脚高精度合龙，避开了跨中合龙对高速公路运营的干扰，合龙作业操作方便。
3.适用范围
本工法适用于跨越公路、铁路、河流、深谷的大跨度钢桥架设，对其他领域大型构件的整体提升、顶推滑移等牵引作业也具有借鉴作用。
4.工艺原理
在边跨单端设置短平台，利用龙门吊进行钢桁梁分段拼装、调整成设计线形后，采用布置在各辅助墩上的移动式高度可调节滑块、多点纠偏装置和顶推同步控制等系列辅助顶推设备，实现钢梁的多点连续顶推前移。在钢桁梁顶推架设的同时，同步进行柔性拱的拼装架设，在拱未成体系时，钢桁梁多次带拱顶推。待柔性拱在拱脚合龙后，继续进行钢桁梁带拱整体顶推，直至全桥顶推就位，突破了先梁后拱的传统施工技术。钢桁梁分段拼装、带拱顶推工艺原理见图4。
图4 钢桁梁分段拼装、多次带拱顶推工艺原理图
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5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
钢桁梁柔性拱桥分段拼装、多次带拱顶推施工工艺流程见图5.1所示。
施工准备 边跨单端平台和辅助墩施工 龙门吊安装 顶推装置布置 导梁安装 钢桁梁分段拼装、多点顶推 架梁吊机安装 梁、拱同步拼装，拱未成体系时钢桁梁带拱顶推 柔性拱拱脚合龙 柔性拱成体系，钢桁梁多次带拱整体顶推 全桥顶推到位 图5.1 施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1 单端短平台和辅助墩施工
1.单端短平台施工。施工前结合现场施工条件，通过计算确定在边跨单端设置数个节间的钢管桁架结构的单端短平台，以供拼装和顶推施工，确保顶推抗倾覆的要求。平台基础采用钢筋混凝土桩基础，顶部设置箱型的滑道梁，滑道梁上安装顶推装置。边跨单端拼装平台示意图见图5.2.1-1。
2.跨中辅助墩施工。根据现场环境条件,在主跨两端设置1个节间长度的辅助墩，辅助墩结合跨越环境及减小钢梁的悬臂长度进行布置。为避免与高速公路发生
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干涉，辅助墩上部钢支架横断面设计成“V”字形。辅助墩示意图见图5.2.1-2。
5.2.2顶推装置布置 1.水平顶推装置布置
图5.2.1-1 边跨单端拼装平台示意图 图5.2.1-2辅助墩示意图
水平顶推装置采用机电液一体化设计,由机电液集成控制平台、水平连续千斤顶及液压泵站、钢绞线、C型反力座组成。为保证每套水平千斤顶的顶推连续，水平连续千斤顶由2台串联的穿心式液压千斤顶组成，当1台进行负载顶推动作时，另1台空载返回，准备进行千斤顶的负载转换，使顶推过程的钢桁梁处于连续的运动状态。水平顶推装置由左右两组千斤顶组成，设置在桥梁两侧，根据顶推摩阻力及支点位置选择顶推装置数量及千斤顶型号。全桥设3套水平顶推装置。千斤顶顶推力通过钢绞线和C形反力座带动钢梁前移。施工中应对钢绞线进行预张拉，以确保每股钢绞线受力均匀。
2.上、下滑道布置
钢桁梁只能节点受力，上滑道采用移动式高度可调节的铰接箱型滑块，底部镶嵌聚四氟乙烯板作为上滑道面。下滑道因高速公路阻隔不能连续布置，采取间断式布置，即在辅助支架的滑道梁顶面焊接不锈钢板面。四氟乙烯板与不锈钢板面作为滑动摩擦副，形成顶推滑移的上下滑道面，滑动面涂抹润滑脂。经过对顶推滑移工况的统计分析，启动静摩擦系数为0.08，滑动摩擦系数为0.05。
3.竖向起顶装置布置
竖向起顶装置由竖向千斤顶和起顶保护装置组成。根据各顶推工况支反力结果，在各墩顶处布置了竖向千斤顶。每顶推一个节间，利用千斤顶在钢梁下弦设计起顶位置起顶，置换滑块，以备后续顶推。
4.纠偏装置布置
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在滑道梁两侧焊接横向限位挡块，限制滑块偏移，实现主动纠偏。当横向偏移超差时，利用纠偏装置实现强制纠偏。强制纠偏装置由横向反力座、横向千斤顶组成，在滑道两侧对称布置。千斤顶通过横向反力座施力于滑块，实现钢梁的横向偏差调整。
顶推装置平面布置见图5.2.2-1,顶推装置工作原理见图5.2.2-2。
图5.2.2-1 顶推装置平面布置图
图5.2.2-2 顶推装置工作原理图
5.2.3 导梁安装
1.为减小钢桁梁最大悬臂状态支点处负弯矩和前端挠度，在其前端设置钢导梁。导梁长度为钢桁梁最大悬臂长度的2/3，采用带竖杆的N型三角桁架，共8个节间。其主桁弦杆为箱形截面，上、下平面联结系及交叉型横联均采用“H”形截面。
2.为满足上墩需要，导梁前端预抛高，前端节点上翘，内嵌长行程液压千斤顶，预抛高值和上翘值之和大于最大悬臂工况时导梁前端下挠值（由工况计算确
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