顶推技术已在桥梁结构施工中应用近60年，工程技术人员针对工程实际情况及不断出现的新材料新技术，不断进行创新，步履式多点同步累积顶推技术是针对杭州钱江路跨运河南半幅钢桁架桥的具体条件采取的施工方案，工程现已竣工，取得了良好效果。

　　1 工程概况

　　杭州钱江路延伸线跨京杭运河桥分南半幅和北半幅，其中南半幅桥梁采用三跨简支下承式钢桁架桥，跨径分别为60.75,91.5,30.75m，桥梁全长189.7m，桥面宽24.75m，桥梁面积约4 695m²，总质量约5 460t。钢桁架主横梁高度均为18.0m，节间距为15.0m，如图1所示。

　　桥梁结构主要由钢桁架、上平联和桥面板组成。钢桁架上下弦杆和斜腹杆均采用焊接箱形断面，并设置板式加劲肋和隔板，上平联采用支杆和交叉形式，斜杆和支杆截面均为工字形断面，桥面板采用密布横梁正交异性整体钢桥面板的形式。钢桥60.75m跨与91.5m跨桥体总重4 400t，高强螺栓共75 950套。

　　30.75m跨桥体在原位通过吊机安装，而60.75m跨与91.5m跨桥体采用步履式多点同步累积顶推架桥方案。选择步履式是因为桥形在顶推过程中有一定拱度，且现场无法布置长滑道。多点同步指同时在多个墩台上布置顶推设备，能将集中的顶推力及垂直反力分散到各墩台上，同时、同步施力，采用1套液压与电路相结合的控制系统，集中控制、分级调压，保证同时启动、同步前进、同时停止。累积顶推指对于整个桥体，现场拼装工序与顶推工序交替进行，与设计施工图中给出的方案不同，某段桥体并不是一次顶推到位，而是留出拼装场地后，停止顶推工序，及时拼装下一个顶推工序的桥体，所以每次顶推工序中的桥体是逐渐增加的，只有最后一个顶推工序是完整的桥体，因此称作“累积顶推”。整个顶推距离为215m，顶推时需将60.75m跨与91.5m跨桥体简支桁架连接成连续桁架，就位后再分离。

　　图1 桥梁立面(单位:m)  

　　2 施工关键技术

　　通过深入了解与分析钢桁架桥梁特点、规模、杆件质量、现场场地条件、安装位置、周围道路交通及通航要求等情况，考虑项目施工质量、安全、进度要求等因素，顶推架设分以下阶段进行:(1)拼装场地回填硬化;(2)龙门式起重机、临时支墩基础浇筑;(3)龙门式起重机安装;(4)场地拼装支架安装;(5)顶推临时支架安装;(6)调试顶推设备安装;(7)导梁及桥体桁架安装;(8)多次顶推;(9)桥体桁架就位拆除导梁;(10)桥梁支座及落梁支架安装;(11)落梁;(12)支架支墩拆除。

　　2.1 顶推施工流程及分析

　　根据现场拼装场地情况及顶推临时支墩布置，确定整个顶推流程分4次进行，每2次顶推间进行桁架和导梁拼装连接，顶推施工情况如图2所示。

　　通过Madis软件对整个顶推过程进行计算分析，发现第4次顶推存在最不利工况。

　　2.2 顶推工艺与设备

　　2.2.1 工艺原理

　　根据本桥特点及现场实际情况，专门设计1套顶推设备，集顶升、平移、横向调整于一体，实现主桥竖向、顺桥向、横桥向的移动或调整，从而保证主桥坡度和全桥线形。该套顶推设备主要由1套带支撑顶升油缸、顶推平移油缸、横向调整油缸的机械结构系统组成，利用液压泵站的驱动实现顶推。

　　“顶”“推”“降”“缩”4个步骤交替进行，先将主桥整体顶升托起;然后顶推平移油缸向前推送1个行程;之后将主桥整体下降，置于临时垫梁上;顶推平移油缸再缩缸到底，完成1个行程的顶推;继续进行下一个循环，通过往复顶推，最终将主桥顶推到预定位置。顶推机械结构的支撑顶升油缸安装于下部结构内，其支撑面位于临时墩上，顶推步骤如图3所示。

　　图2 顶推施工  

　　2.2.2 设备

　　液压顶推器是能自动顶起并进行结构滑移的设备，由顶升油缸和顶推油缸组成。此设备可省去反力架，避免反力点加固问题，省时省力，且由于各点独立往复运动，同步控制较易实现，就位精度高，同时避免了通长铺设轨道。

　　图3 顶推步骤 

　　桥体重4 394t，摩擦系数取0.03，多点顶推时，选取每个点的水平推力1 000kN足以满足需求。滑移过程中，结合每个支墩处的受力，配置不同型号的液压顶推器，本工程主要采用TJX-16,TJX-18型液压顶推器，单台额定竖向顶升力分别为6 000,8 000kN，水平顶推力均为1 000kN。根据结构质量，综合考虑临时支撑布置，结合工程经验及相关规范要求，顶推配置可满足本工程需要。以上设备型号为根据最大支墩反力估算配置，现场需进行重复使用，配备相应的泵源系统与计算机同步控制及传感检查系统。

　　2.2.3 摩擦系统

　　针对本次顶推过程，根据步履式顶推特点，滑靴与底板需多次往复滑移摩擦，如采用传统聚四氟乙烯板+不锈钢板摩擦系统，易造成聚四氟乙烯板变形、破坏加大，影响顶推滑移效果。因此，考虑使用MGE板代替聚四氟乙烯板，实践表明顶推效果良好。

　　MGE板作为新型工程塑料合金，具有耐磨、摩擦系数低、承载力高、抗剪抗冲击能力强、与滑道易于连接固定等特点，充分改善了下滑道系统摩擦条件，使垂直千斤顶滑块与下滑道能平顺、稳定、持续、往复作业，从而保证整个顶推方案的顺利实施。

　　传统聚四氟乙烯板最大承受压力为6.4MPa，而MGE板最大承受压力≥65MPa。材料主要性能指标如表1所示。

　　基于MGE板的优良特性，本工程采用20mm厚MGE板代替聚四氟乙烯板，同时对滑块系统进行重新设计、制作。MGE板四角设置内嵌式螺栓孔，以便与下底板连成整体。

　　2.3 临时设施

　　由于轴(3)～Y0桥墩65m范围内有箱涵，不能作为拼装场地，因此60.75m跨与91.5m跨桥体连接后作为最后的整体顶推单元，从拼装场地到最后就位，整个顶推距离为215m。

　　2.3.1 支墩布置

　　临时支墩布置最主要的是确定最大跨度，决定最大跨度的因素是整个顶推过程中的计算。由于步履式的特殊性，原来仅在节点处受力的桥体桁架下弦杆在整个顶推施工过程中需考虑节间承受集中荷载，利用下弦杆能承受的最大荷载确定最大跨度。确定原则是在不对原桥体进行加固的情况下，桥体下弦杆能满足所有顶推工况。经试算，最大跨度为45m左右时，节点计算尚能满足要求。

　　根据上述原则，顶推支墩布置如下:临时墩需设在距Y0桥墩23.5m处的轴(4);Y0与Y1桥墩之间在堤岸上布置1组临时墩(轴(5)处);Y1与Y2桥墩之间在河中布置2组临时墩;Y0与Y2桥墩布置顶推支架，Y1桥墩仅在落梁时采用;在拼装场地布置3组顶推临时墩。

　　2.3.2 导梁

　　顶推滑移过程中，由于存在悬臂端，随着悬挑长度的增加，悬臂端倾覆力矩逐渐增大，后端桥体自重形成的抗倾覆力矩须大于倾覆力矩。另外，由于桥梁自重大，结构能承受悬臂端负弯矩的悬臂长度有限，为具有一定跨度，在前端增加一段称为导梁的附加结构，作用是减小顶推过程中桥体悬臂端的负弯矩。增加顶推前导梁，可使顶推结构状态尽快由悬臂变成简支，后导梁的作用类似。

　　较长的导梁可减小主梁负弯矩，但过长会导致导梁与主桥连接处负弯矩和支反力相应增加。合理的导梁长度应使主桥最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近，一般为顶推跨径的0.6～0.7倍。

　　表1 材料主要性能参数 

　　表1 材料主要性能参数

　　导梁刚度宜选主梁刚度的1/5～1/9，其对主梁内力的影响较长度的影响小。在满足刚度稳定和强度的条件下，宜选用刚度较小及变刚度导梁，可减小顶推时最大悬臂负弯矩，从而使负弯矩的2个峰值较接近。依据上述分析，确定导梁长度为30m。

　　导梁结构需进行受力状态分析和内力计算，导梁控制内力位于导梁与钢桁架连接处最大正、负弯距和下弦杆承受的最大支反力。本工程前后导梁在顶推过程中与主桥共同进行有限元分析。前导梁三维模型如图4所示。

　　图4 前导梁三维模型 

　　2.3.3 临时支墩

　　临时支墩主要包括场地顶推支架、永久桥墩Y0,Y1,Y2上的顶推及落梁支架、河中及堤岸上轴(5)～(7)顶推支架，其中Y1支架不参与顶推。河中顶推支架如图5所示，每个支架下部为4根630×12钢管桩。

　　图5 河中顶推支架  

　　2.4 桥形与标高

　　如果按照最终落梁后状态的桥形进行顶推，将造成中部2m左右的矢高需在每个顶推过程中使用大量垫梁，对桥体稳定性和施工操作均不利。因此，60.75m跨与91.5m跨桥体进行连接时，不是按照最终的桥形，而是将2段桥体放平进行连接，使顶推时的桥体有最小的拱度，有利于保证安全，并方便顶推过程的垫梁操作，对于整个顶推方案至关重要。

　　为便于对整个顶推过程的控制，将最低的下弦底面作为基准线，所有关于标高的计算均以此为基础。该基准线标高须高于最高的Y1桥台标高(11.071m)，还要考虑盆式支座高度等因素。最终根据Y2桥台标高、顶推器底板厚度、灌浆层厚度、垂直千斤顶高度、垫梁高度及必要的操作空间等因素，确定该基准线标高为11.900m。最初方案中落梁高近3m，不仅使所有临时支架用量增加，并使落梁卸载时的风险系数大大增加，经多次讨论计算，使落梁最高点高差仅为1.4m。

　　2.5 落梁

　　顶推作业到位后，需将主桥降至使用阶段的标高，这个过程称为落梁。落梁卸载支墩结构由卸载支墩与落架支墩组成，卸载支墩由单个顶升千斤顶与立柱组成，落架支墩是双肢立柱，包含若干150mm高法兰式支墩(见图6)。落梁下降动作通过卸载支墩与落架支墩交替抽出法兰完成。

　　图6 法兰  

　　落梁作业前需将顶推过程中60.75m跨与91.5m跨桥体的连接进行分离。

　　3 结语

　　步履式多点同步累积顶推技术在杭州钱江路跨运河南半幅桥施工中取得了良好的效果，对该技术的推广应用起到了重要作用，并为类似桥梁工程架设施工提供了良好的借鉴。