黃河大橋6×80m鋼梁步履式頂推法施工技術(shù)95,黃河,大橋,80,鋼梁,步履,式頂推法,施工,技術(shù),95 目 錄V目 錄 第 1 章 引言.11.1研究項目概述.11.2研究背景及意義.11.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.21.3.1國外發(fā)展概況.21.3.2國內(nèi)發(fā)展概況.31.3.3近年來國內(nèi)外代表性橋梁概況.41.3.4本項目適用情況分析.61.4研究的內(nèi)容、研究方法和技術(shù)路線.61.4.1研究的內(nèi)容.61.4.2研究方法.71.4.3技術(shù)路線.71.4.4主要創(chuàng)新點.7第 2 章 工程概況.92.1銀川濱河黃河大橋概況.92.1.1項目概況.92.1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).92.1.3680m 西岸水中引橋概況.102.2施工重點與難點.112.3鋼梁安裝總體方案研究與比選.132.3.1方案一：支架拼裝法方案.132.3.2方案二：頂推施工方案.132.3.3方案比選與施工方案確定.142.4鋼梁頂推總體方案設(shè)計.152.4.1總體方案進(jìn)一步優(yōu)化.152.4.2確定鋼梁安裝施工總體流程.162.4.3確定頂推系統(tǒng)組成與功能.16武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文VI第 3 章（680）M 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算.193.1計算方法與模型.193.1.1引言.193.1.2計算方法.193.2主要計算參數(shù).203.2.1荷載取值.203.2.2荷載組合.203.2.3材料容許用力值.213.3頂推施工步驟與節(jié)段劃分.213.3.1鋼梁節(jié)段劃分.213.3.2西岸水中引橋鋼梁頂推施工步驟.233.4頂推計算結(jié)果分析.303.4.1計算步驟與模型.303.4.2施工工況及計算內(nèi)容.333.5本章小結(jié).43第 4 章（680）M 鋼梁步履式頂推施工工藝設(shè)計.454.1導(dǎo)梁.454.1.1創(chuàng)新點與結(jié)構(gòu)概況.454.1.2導(dǎo)梁設(shè)計計算情況.464.1.3導(dǎo)梁主要施工工藝.574.2頂推系統(tǒng)及設(shè)備.584.2.1設(shè)備組成.594.2.2頂推系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù).594.2.3頂推設(shè)備布置.604.2.4頂推控制系統(tǒng).614.2.5步履式頂推施工.624.2.6頂推過墩.634.2.7落梁.634.3頂推平臺與拼裝吊機(jī).634.3.1創(chuàng)新點與結(jié)構(gòu)概況.634.3.2頂推平臺設(shè)計計算情況.664.3.3門吊軌道基礎(chǔ)計算及結(jié)果.734.3.4頂推平臺施工工藝.75目 錄VII4.4墩旁支架.764.4.1創(chuàng)新點與結(jié)構(gòu)概況.764.4.2墩旁支架計算情況.774.4.3墩旁支架施工工藝.804.5導(dǎo)梁拆除支架.814.5.1結(jié)構(gòu)概況.814.5.2導(dǎo)梁拆除支架計算情況.834.5.3導(dǎo)梁拆除支架施工工藝.874.6本章小結(jié).88第 5 章 結(jié)論與展望.915.1本文所得主要結(jié)論.915.2下步工作的展望.92.第 1 章 引言1第第 1 章 引言章 引言1.1 研究項目概述本論文依托工程為銀川濱河黃河大橋，該橋位于銀川市主城區(qū)與濱河新區(qū)之間，作為寧夏首府銀川與寧東能源基地的交通大動脈，是我國新絲綢之路的重要組成部分，也是寧夏自治區(qū)有史以來最大的單體工程，主橋同時還是世界上最大跨度的多塔連跨鋼混疊合梁自錨式懸索橋。1西岸水中引橋梁部采用鋼混疊合梁，由于施工條件限制不能采用水上運輸，采用單向多點同步頂推法施工。橋位處秋冬、冬春交替季節(jié)有冰凌通過，夏季黃河汛期洪水來勢猛，夾雜泥沙含量大，對臨時結(jié)構(gòu)影響大。加上銀川地區(qū)氣候環(huán)境、晝夜溫差大等情況給施工帶來了前所未有的難度。1.2 研究背景及意義頂推施工法：在橋端部沿橋縱軸線方向?qū)⒅鸲晤A(yù)制張拉的梁向前推出使之就位的橋梁施工方法2。頂推法自出現(xiàn)以來，施工方法已經(jīng)趨于完善。由最初的僅適用于一般直線式連續(xù)梁橋（含鋼橋），發(fā)展到曲線連續(xù)梁、變高度連續(xù)梁、簡支鋼桁梁、拱橋、斜拉橋主梁、自錨式懸索橋加勁梁等多種橋梁類型。在多年的橋梁施工應(yīng)用中，頂推法施工根據(jù)其采用的設(shè)備和受力原理不同逐步發(fā)展成楔進(jìn)式、拖拉式（擦滑式）和步履式三種方式。目前拖拉式設(shè)備在國內(nèi)鐵路鋼桁梁施工中應(yīng)用廣泛，步履式頂推設(shè)備在國內(nèi)公路鋼箱梁施工中應(yīng)用廣泛。由于設(shè)備的選擇不同，對于鋼梁受力與頂推臨時結(jié)構(gòu)支撐體系要求均不相同，針對不同橋型的施工需要進(jìn)行單獨研究與設(shè)計。對于該項目的平彎鋼槽梁頂推施工裝置及方法尚屬于新技術(shù)，已申報國家發(fā)明專利并已立項受理。該技術(shù)需要深入施工技術(shù)，優(yōu)化工藝，武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文2細(xì)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，鑒于西岸水中引橋平彎鋼槽梁頂推施工過程中主梁復(fù)雜的受力狀態(tài)，結(jié)合橋位特殊的水文情況，為保證鋼槽梁頂推施工工藝先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)可行和安全可靠，特開展本項研究，旨在對鋼槽梁頂推方案進(jìn)行比選優(yōu)化，通過對全過程計算模擬分析，優(yōu)化臨時結(jié)構(gòu)，對頂推過程實施監(jiān)控，能有效指導(dǎo)施工并控制過程安全風(fēng)險，為同類型橋梁施工提供經(jīng)驗借鑒。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀頂推法的構(gòu)思來源于鋼橋的縱向拖拉施工法3-5，主要區(qū)別是使用的機(jī)械設(shè)備不同。多年來國內(nèi)外研究者對頂推法施工設(shè)備與工法進(jìn)行了廣泛的理論和應(yīng)用研究,主要包括頂推設(shè)備研發(fā)、臨時結(jié)構(gòu)計算與施工方案設(shè)計等方面。1.3.1 國外發(fā)展概況1959 年，前聯(lián)邦德國的萊昂哈特博士和鮑爾教授首次將頂推法施工應(yīng)用在奧地利的阿格爾橋，該橋為最大跨徑 85m 的四跨連續(xù)梁橋，全長280m；1962 年，在委內(nèi)瑞拉卡羅尼河橋（4849648）m 連續(xù)梁頂推施工中引入了導(dǎo)梁和臨時墩；1964 年，頂推法得到近一步改進(jìn)，采用了分段預(yù)制、逐段頂推、逐段接長、連續(xù)施工的工藝。5-6前蘇聯(lián)、日本、法國等國相繼采用頂推法修建了多座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。如全長 1132m 的聯(lián)邦德國法伊茨赫希海姆美因河橋，采用雙向頂推施工；全長 300m 的意大利山谷橋在 150m曲率半徑上進(jìn)行頂推；非洲南部的科馬提河橋也相當(dāng)具有代表性。第 1 章 引言3圖 1.1 卡羅尼河橋圖 1.2 山谷橋圖 1.1 卡羅尼河橋圖 1.2 山谷橋圖 1.3 美因河橋圖 1.4 科馬提河橋圖 1.3 美因河橋圖 1.4 科馬提河橋1.3.2 國內(nèi)發(fā)展概況1974 年，我國在狄家河鐵路橋（440m 連續(xù)梁）施工中，首次采用頂推施工法。1980 年，在湖南望城溈水橋（438m+238m 連續(xù)梁）施工中，首次采用多點頂推施工。1990 年，首次成功在平順橋（28m+35m+28m 連續(xù)梁）R=90m 平面圓曲線上應(yīng)用多點頂推。3迄今為止（含我國），世界各國已有近 400 座大橋采用頂推法施工。頂推法施工在預(yù)應(yīng)力砼梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋中均有應(yīng)用，適用性非常廣泛。頂推跨度和頂推重量也在逐步發(fā)展中。我國頂推梁施工的橋梁：單跨達(dá)到 90m（湖南衡山湘江橋、1993 年），兩岸頂推總長達(dá)到 1504m（杭州錢塘江二橋、肖山岸 704m、杭州岸 800m、1987 年），重量達(dá)到 32888t（南昌贛江大橋西引橋、1988 年），平順橋（山西 1990、曲率半徑 90m 連續(xù)彎梁橋)，沅陵沅水橋（湖南 1991、施工時滑道與武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文4永久支座合一）。圖 1.5 狄家河橋圖 1.6 望城溈水橋圖 1.5 狄家河橋圖 1.6 望城溈水橋1.3.3 近年來國內(nèi)外代表性橋梁概況近些年來國內(nèi)外采用頂推施工的代表性橋梁有：2004 年底，法國米約大橋建成通車，成為當(dāng)時世界上最高的橋梁。該橋成功的應(yīng)用了楔進(jìn)式頂推裝置完成斜拉橋頂推施工，使頂推技術(shù)在其他橋型的應(yīng)用和頂推設(shè)備得到進(jìn)一步發(fā)展。7圖 1.7 法國米約橋圖 1.7 法國米約橋2010 年完工的鄭州黃河公鐵兩用橋，主梁采用鋼桁梁,跨度 168m,第一聯(lián)長 1080m,重約 3 萬噸，鋼梁只能節(jié)點受力。國內(nèi)首次采用了單向多點同步頂推（拖拉式）施工鋼桁梁。在頂推平臺上拼裝鋼桁梁節(jié)段,實現(xiàn)了工廠化作業(yè),通過在頂推平臺頂設(shè)置防雨棚,防止雨季、冬季施工對焊接、高強(qiáng)度螺栓施擰產(chǎn)生不利影響,保證了鋼梁安裝質(zhì)量。鋼桁梁第 1 章 引言5采用單向多點同步頂推施工,跨間不設(shè)臨時墩,減少了對河道過水?dāng)嗝娴膲嚎s。頂推施工有效的減少了高空和水上作業(yè),進(jìn)而減少了施工安全隱患。8圖 1.8 鄭州黃河公鐵兩用橋圖 1.8 鄭州黃河公鐵兩用橋2011 年完工的杭州九堡大橋，主梁采用了 3 跨組合拱橋帶拱整體頂推施工工藝，在國內(nèi)外同類橋型施工中尚屬首例，突破了拱橋主梁先頂推到位后拼裝拱肋的常規(guī)思路。該橋主梁頂推最大跨度 94m，為國內(nèi)首次應(yīng)用步履式頂推設(shè)備及計算機(jī)同步控制系統(tǒng)，完全滿足了組合拱橋主梁整體頂推的結(jié)構(gòu)受力要求。9圖 1.9 杭州九堡大橋圖 1.9 杭州九堡大橋2013 年完工的桃花峪黃河大橋，主橋橋跨布置為(160+406+160)m，為目前世界最大跨度的自錨式懸索橋，梁寬 39m，鋼梁頂推段梁高 3.5m，鋼箱梁質(zhì)量 16180t，支墩反力 2420t，采用變剛度高柔性臨時支墩(高武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文654m)、長距離單向多點同步頂推（拖拉式）技術(shù)(685.75m)。該橋采用的連續(xù)頂推系統(tǒng)集機(jī)、電、液、計算機(jī)控制論等多學(xué)科、高技術(shù)于一體，結(jié)合現(xiàn)代施工控制工藝，實現(xiàn)超大型構(gòu)件的大跨度#長距離連續(xù)牽引的水平頂推，有效地控制了高墩不平衡水平力。10-11圖 1.10 鄭州桃花峪黃河大橋圖 1.10 鄭州桃花峪黃河大橋1.3.4 本項目適用情況分析本項目適用情況分析基于目前國內(nèi)外鋼梁頂推法施工應(yīng)用的研究現(xiàn)狀和銀川濱河黃河大橋西岸水中引橋情況，頂推法施工能較好的在該工程進(jìn)行應(yīng)用，主要適用特點如下：(1)根據(jù)該橋?qū)嶋H水文（河道和水深）、地質(zhì)情況，現(xiàn)場不具備鋼梁浮運施工條件，頂推法施工能將頂推施工跨徑加大、減少臨時設(shè)施投入，具備較好的經(jīng)濟(jì)性能。(2)該橋的鋼梁采用開口槽形截面，應(yīng)用步履式頂推裝置及計算機(jī)同步控制系統(tǒng)，能更好的滿足鋼梁局部受力與局部穩(wěn)定要求。1.4 研究的內(nèi)容、研究方法和技術(shù)路線1.4.1 研究的內(nèi)容研究的內(nèi)容（1）根據(jù)方案比選分析，確定鋼梁安裝架設(shè)方法，選擇頂推設(shè)備，制定總體施工方案與步驟；第 1 章 引言7（2）根據(jù)施工方案和步驟，采用有限元軟件對鋼梁步履式頂推施工全過程進(jìn)行計算模擬分析；（3）根據(jù)施工步驟分析計算結(jié)果，對導(dǎo)梁、墩旁支架等大型臨時結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化；（4）研究關(guān)鍵施工工藝。1.4.2 研究方法研究方法在分析借鑒國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，采用系統(tǒng)調(diào)研、現(xiàn)場調(diào)查、理論分析、數(shù)值計算和現(xiàn)場驗證相結(jié)合的方法開展研究。1.4.3 技術(shù)路線技術(shù)路線（1）現(xiàn)場調(diào)查、文獻(xiàn)調(diào)研和工程類比。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，對鋼梁支架拼裝與頂推方案進(jìn)行比選，初步確定鋼梁安裝架設(shè)方法。針對選定的鋼梁頂推施工方法，調(diào)查收集國內(nèi)外相關(guān)案例研究，選擇頂推設(shè)備，制定總體施工方案與步驟。（2）理論研究。對鋼梁頂推施工結(jié)構(gòu)計算原理進(jìn)行探討。（3）數(shù)值模擬計算?；谟邢拊ㄔ恚鶕?jù)施工方案和步驟，采用有限元軟件對鋼梁步履式頂推施工全過程進(jìn)行計算模擬分析。（4）工程設(shè)計實踐。將理論研究成果與數(shù)值模擬計算成果，應(yīng)用于頂推平臺、墩旁支架等大型臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化。（5）現(xiàn)場測試。根據(jù)計算與設(shè)計成果，做好鋼梁步履式頂推施工過程中導(dǎo)梁等臨時結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)控工作，確保施工頂推過程中鋼梁與臨時結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全。1.4.4 主要創(chuàng)新點主要創(chuàng)新點（1）本研究提供了一種平彎鋼槽梁頂推施工裝置和施工方法，其用于采用頂推鋼槽梁在橋墩間完成橋梁的施工，施工裝置包括龍門吊機(jī)、復(fù)合平臺、頂推設(shè)備及導(dǎo)梁拆除支架，龍門吊機(jī)設(shè)置在橋梁的首跨武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文8位置且橫跨復(fù)合平臺，頂推設(shè)備用于將在復(fù)合平臺拼裝的鋼槽梁頂推至對應(yīng)的安裝位置，導(dǎo)梁拆除支架用于在頂推鋼槽梁時分段拆除導(dǎo)梁，復(fù)合平臺在頂推設(shè)備將所拼裝的鋼槽梁頂推完成后組裝剩余鋼槽梁。該裝置和施工方法進(jìn)行了專利申報，為本研究的主要創(chuàng)新點。（2）本研究基于鋼梁 80m 頂推跨度，跨間無臨時墩的技術(shù)思路，重點對導(dǎo)梁、頂推平臺和墩旁支架等大型臨時結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以最大限度的減少臨時結(jié)構(gòu)投入，較支架拼裝方案和初步頂推設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)性明顯。對臨時結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)化點有：A導(dǎo)梁：前端底面設(shè)計為圓弧形上翹結(jié)構(gòu)，可使導(dǎo)梁滑動上墩，避免了臺階式導(dǎo)梁上墩時反復(fù)倒換滑塊的問題；導(dǎo)梁采用直腹板變高度工字形鋼板梁，各節(jié)段之間焊接，制造及安裝方便，且有效減輕了導(dǎo)梁重量。B.頂推平臺：通過調(diào)整頂推順序與頂推平臺位置，頂推平臺長度減小 30m；頂推設(shè)備布置優(yōu)化減少鋼管樁數(shù)量；鋼梁節(jié)段劃分優(yōu)化調(diào)整，利用既有門吊。C.墩旁支架：根據(jù)墊梁使用功能，合理設(shè)置墊梁高度，便于導(dǎo)梁上墩；利用連接系設(shè)置安全操作平臺。第 2 章 工程概況9第第 2 章工程概況章工程概況2.1 銀川濱河黃河大橋概況2.1.1 項目概況濱河黃河大橋位于銀川中心城區(qū)和濱河新區(qū)之間，是溝通兩區(qū)的主要過河通道。銀川項目的起點順接北京路延伸段，設(shè)置主線收費站，隨后起橋跨過濱河大道，并設(shè)置互通立交與之相連，路線跨越黃河，并在黃河?xùn)|岸上跨 S203 省道至河?xùn)|新區(qū)內(nèi)順接緯四路，在經(jīng)一路交叉處設(shè)互通立交與之相連，路線終點位于緯四路與經(jīng)一路交叉口東南 650m，橋位距上游銀川黃河輔道橋約 8.8km，距下游在建兵溝黃河橋 12.6km。濱河黃河大橋包含，堤外引橋 640m 先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土 T梁橋一座，跨濱河大道主線橋（50+70+40）m 變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁一座，西岸灘涂段引橋 8（440）+240m 先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土 T 梁橋一座，西岸水中引橋（680）m 等截面連續(xù)組合箱梁一座，主橋（88+218+218+88）m 三塔四跨自錨式懸索橋一座和東岸水中引橋（580）m 等截面連續(xù)組合箱梁一座，東岸灘涂段 2740m 預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁橋一座。12.1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公路等級：一級公路兼城市快速路行車道數(shù):雙向 8 車道設(shè)計速度：80 公里/小時標(biāo)準(zhǔn)路基寬度：34.5m橋梁寬度：引橋 34.5m，主橋 41.5m（含布索區(qū)）。路基、橋面橫坡：2%橋梁設(shè)計荷載：公路-級，城-A 級校驗。設(shè)計基準(zhǔn)期：100 年武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文10橋梁設(shè)計安全等級：一級黃河設(shè)計防洪流量：6260m3/s黃河航道等級：V 級航道通航凈空：凈寬 80m，凈高 8m最高通航水位：1108.22m設(shè)計洪水頻率：1/300抗風(fēng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：運營階段設(shè)計重現(xiàn)期 100 年，基本風(fēng)速：37m/s施工階段設(shè)計重現(xiàn)期 20 年，行車風(fēng)速：25m/s橋梁抗震設(shè)防烈度：8 度2.1.3 680m 西岸水中引橋概況西岸水中引橋上部采用等截面連續(xù)組合箱梁，跨徑布置為 680480m，左幅平曲線半徑為 3293.75m，右幅平曲線半徑為 3276.25m，順橋向設(shè) 0.5%縱坡。單箱單室斷面，雙幅布置，單幅橋?qū)?17m，中央隔離帶 0.5m，梁高 4.0m，橋墩采用多邊形截面，尖圓形承臺，樁基礎(chǔ)為 1.8m鉆孔灌注樁，樁長 60m。西岸水中引橋型布置如下圖。圖 2.1 西岸水中引橋橋式布置圖圖 2.1 西岸水中引橋橋式布置圖梁體總高 4m，鋼槽梁中心高 3.72m，底板寬 6.6m，頂板寬 16.5m，挑臂長 3.35m，預(yù)制混凝土橋面板通過剪力連接件與鋼梁連接。鋼梁由第 2 章 工程概況11頂板、腹板、底板以及通長布置的底板、腹板縱向加勁肋組成；頂板板厚 20mm-65mm，寬 1.2m；腹板板厚 16mm-35mm，內(nèi)外側(cè)腹板斜率分別為1:2.183 和 1:2.069；底板板厚 14mm-30mm，寬 6.6m。腹板水平加勁肋為縱向間斷布置的板式結(jié)構(gòu)，腹板豎向加勁肋僅在支點附近布置，采用 T 型結(jié)構(gòu)；底板縱向加勁肋采用縱向連續(xù)布置的板式結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置過焊孔穿越空腹式橫梁。鋼梁按標(biāo)準(zhǔn)間距 4m 設(shè)置空腹式橫梁，空腹式橫梁由頂板橫梁、腹板和底板橫向加勁肋、型鋼撐桿組成。支點位置設(shè)置實腹式橫梁。中墩頂左右各 13m 范圍頂板采用 Q420qE 鋼材，型鋼撐桿采用 Q345E鋼材，其余部位均采用 Q345qE 鋼材。在全長范圍內(nèi)，設(shè)置 28cm 等厚度橋面板，材料為 C50 砼，橋面板采用分塊預(yù)制，再現(xiàn)澆縱橫向濕接縫。圖 2.2 西岸梁部斷面圖圖 2.2 西岸梁部斷面圖全橋基礎(chǔ)施工采用棧橋加鉆孔平臺輔助施工。其中鉆孔樁采用旋挖鉆施工，鋼板樁圍堰施工承臺，翻模法施工墩身。上部結(jié)構(gòu)按先鋼梁后橋面板的順序施工，鋼梁采用頂推法施工，預(yù)制混凝土橋面板在鋼梁頂推完成后架設(shè)并澆筑濕接縫。2.2 施工重點與難點（1）氣候、水文與地質(zhì)情況復(fù)雜A.橋位處年平均氣溫 8.5，極端最高氣溫 39.3，極端最低氣溫武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文12-30.6。日照：年平均日照時間 29873039 小時。凍土深度：年平均凍土深度 1.0m。B.年平均降水量 206mm，極端最大降水量 354.3mm,極端最小降水量98.4mm。橋位處一般暴雨發(fā)生時間為每年的 7-9 月。C.風(fēng)向、風(fēng)速：以北、東風(fēng)為主，基本風(fēng)速（百年一遇）37.0m/s，行車風(fēng)速：25.0 m/s。年平均 8 級以上大風(fēng)天氣 29 天。D.洪水特征：汛期為 6-10 月，汛期洪水來勢兇，泥沙含量大，沖刷大。300 年一遇設(shè)計水位 1107.61m，20 年一遇設(shè)計水位 1107.44m。主河槽 300 年一遇洪水頻率下主河槽一般沖刷深度 10.78m，局部沖刷深度 7.96m。橋位處河段秋冬、冬春交替季節(jié)有冰凌通過，冰凌面積廣，撞擊力大，對施工臨時設(shè)施抗凌汛能力要求高。凌汛最高水位為 1107.29m。E.地質(zhì)情況：地質(zhì)情況復(fù)雜，大直徑超深度鉆孔樁成孔難度大。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、及地質(zhì)勘探成果，橋址處地層結(jié)構(gòu)自上至下依次為：第四系全新統(tǒng)：人工堆積耕植土 0.8m，沖湖積粉砂層 4.1m，fa0=150kpa,qik=40kpa；沖湖積卵石層厚 2.0-8.8m，稍密中密，卵石含量 60%，粒徑 3050mm,fa0=350kpa,qik=100kpa；沖湖積細(xì)砂，厚 4.6m，于橋位 K17+826-K18+130 段連續(xù)分布。沖湖積粉質(zhì)黏土，厚 3.7m，fa0=160kpa，qik=40kpa。第 三 系 漸 新 統(tǒng)：泥 巖，厚 2.2m，fa0=350kpa,qik=80kpa。強(qiáng)風(fēng)化泥巖,厚 86m，fa0=450kpa,qik=90kpa。F.環(huán)境特點：橋位處為銀川飲用水水源保護(hù)區(qū)、東岸緊臨銀川軍事文化博覽園風(fēng)景區(qū)，環(huán)境保護(hù)及水土保持要求高。（2）鋼梁跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線形控制要求高鋼梁為縱向開口槽形截面，結(jié)構(gòu)自重輕，剛度小。頂推跨度大（80m無臨時墩），頂推線路長（480m），頂推過程中，鋼梁整體受力情況復(fù)雜，正負(fù)彎矩值交替出現(xiàn)且相差較大，對鋼梁整體穩(wěn)定、底板局部受力與穩(wěn)定要求高，前端變形大對導(dǎo)梁上墩需要特殊處理。鋼梁設(shè)置平曲線與縱坡，其中左幅平曲線半徑為3293.75m，右幅平曲線半徑為3276.25m，順橋向設(shè) 0.5%縱坡，這對頂推過程中的鋼梁整體線形控制要求很高。第 2 章 工程概況13（3）任務(wù)重、工期緊張工程施工計劃總工期 31 個月，橋位處每年冬休 34 個月，期間跨越 2 個冬季，實際有效工期僅 23 個月左右。2.3 鋼梁安裝總體方案研究與比選綜合考慮各方面因素，經(jīng)分析確定合理可行的方法有支架拼裝法和頂推法。以下是方案研究與比選。2.3.1 方案一：支架拼裝法方案支架下部結(jié)構(gòu)采用打入鋼管樁基礎(chǔ)，樁頂設(shè)分配梁，柱間設(shè)型鋼連接系。上部結(jié)構(gòu)采用貝雷梁，最大跨度 18m，貝雷梁頂設(shè)置橫向小工鋼作為鋼梁拼裝平臺。鋼梁大節(jié)段工廠加工成型，采用龍門吊機(jī)提升安裝，龍門吊機(jī)走道采用管樁分配梁基礎(chǔ)。龍門吊機(jī)軌道沿橋兩側(cè)布置，跨度44m，最大吊重 65t，根據(jù)鋼梁分節(jié)最大重量確定。圖 2.3 西岸水中引橋支架拼裝施工方案圖圖 2.3 西岸水中引橋支架拼裝施工方案圖2.3.2 方案二：頂推施工方案采用單向多點同步頂推架設(shè)，從小里程向大里程方向頂推施工。鋼武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文14梁前端設(shè)置鋼導(dǎo)梁，在 PM41 號PM44 號墩之間設(shè)置鋼梁頂推拼裝平臺，PM43 號與 PM44 號墩跨中間設(shè)置臨時墩，利用跨線龍門吊大節(jié)段整體吊裝鋼梁至拼裝平臺頂部，線形調(diào)整完畢后焊接并頂推前移，在 PM44 號PM48 號墩附近設(shè)置墩旁支架，PM48 號墩設(shè)置導(dǎo)梁拆除支架。圖 2.4 西岸水中引橋頂推施工方案圖圖 2.4 西岸水中引橋頂推施工方案圖2.3.3 方案比選與施工方案確定通過對支架拼裝法與頂推法進(jìn)行總體方案研究，從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)先進(jìn)性和工期三個方面分析列表如下，通過方案比選，確定銀川濱河黃河大橋西岸水中引橋鋼梁安裝施工采用單向步履式頂推方案。表 2.1 西岸水中引橋鋼梁施工方案比選表表 2.1 西岸水中引橋鋼梁施工方案比選表單向步履式頂推方案支架拼裝方案經(jīng)濟(jì)方面1、臨時結(jié)構(gòu)工程量：頂推平臺1540t、導(dǎo)梁 350t、墩旁支架765.4t、導(dǎo)梁拆除支架 187t；合計 2842.4t，砼 796 方。2、造價：1734W。1、臨時結(jié)構(gòu)工程量：拼裝支架2896.7t。2、造價：2010W。技術(shù)方面1、頂推施工不收洪水影響，頂推技術(shù)成熟，施工速度 3.8m/d(杭州九堡大橋)；2、陸地運梁至頂推平臺，門吊起吊箱梁，降低棧橋通行壓力；3、鋼梁分節(jié)對吊機(jī)選擇影響較大。1、鋼梁分節(jié)對吊機(jī)選擇影響較大。2、棧橋設(shè)計承載力不滿足大噸位履帶吊吊裝作業(yè)；3、如采用門吊拼裝，設(shè)通長走道，箱梁線形為曲線，門吊軌道需適應(yīng)線形，容易啃軌，安全風(fēng)險高。工期方面頂推平臺拼裝 3 個月；支架拼裝與驗收 3 個月；第 2 章 工程概況15門吊拼裝與驗收 2 個月；鋼箱梁頂推 5 個月；流水作業(yè)，總工期 10 個月。門吊拼裝與驗收 2 個月；鋼箱梁焊接 3 個月；總工期 8 個月。2.4 鋼梁頂推總體方案設(shè)計鋼梁頂推總體方案設(shè)計2.4.1 總體方案進(jìn)一步優(yōu)化經(jīng)過以上鋼梁安裝施工方案研究與比選，西水中引橋鋼梁采用單向多點同步頂推架設(shè)從技術(shù)成熟、不受洪水水位影響、經(jīng)濟(jì)性較好，總工期略長。然后對鋼梁頂推方案進(jìn)一步優(yōu)化，主要有以下幾點：（1）綜合考慮了拼裝平臺位置、現(xiàn)場水文和鋼梁頂推過程分析，將拼裝平臺位置由 PM41#-PM44#墩之間調(diào)整至 PM43#-PM44#墩之間，將拼裝平臺由設(shè)計推薦的 110m 優(yōu)化變更為 80m。（2）鋼梁前端設(shè)置 45m 長鋼導(dǎo)梁，主橋跨中不設(shè)臨時墩。頂推平臺頂最多拼裝 1 孔 80m 箱梁，單次最大頂推長度 68m，（3）經(jīng)與設(shè)計院及制造單位協(xié)商，對鋼梁重新劃分節(jié)段，將鋼梁最重梁段控制在 60t 以內(nèi)，拼裝頂推平臺位置設(shè)置移動式提升站一座，提升站跨徑 45m，吊機(jī)起吊能力 65t。圖 2.5 西水中引橋鋼梁頂推總布置圖圖 2.5 西水中引橋鋼梁頂推總布置圖武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文162.4.2 確定鋼梁安裝施工總體流程鋼梁在工廠制造成節(jié)段單元，采用運梁車經(jīng)便道、棧橋運輸至 65t龍門吊處，由龍門吊將鋼梁節(jié)段提升至頂推平臺，經(jīng)過定位調(diào)整線形后進(jìn)行拼焊，與導(dǎo)梁連接后頂推施工。每孔 80m 箱梁組拼完成后進(jìn)行單向多點同步式步履式頂推，每次頂推長度根據(jù)計算確定，由計算機(jī)控制系統(tǒng)來控制各點同步頂推。各主墩墩旁設(shè)置輔助鋼管平臺以滿足步履式頂推過程中的支撐轉(zhuǎn)換，最后一孔墩邊設(shè)置導(dǎo)梁拆除支架分節(jié)逐步拆除導(dǎo)梁，直至鋼梁頂進(jìn)到位。鋼梁頂推到位后，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換（拆除頂推設(shè)備，施工支座墊石，安裝支座），將鋼梁轉(zhuǎn)換至正式支座上，然后根據(jù)主體圖紙要求施工墩頂結(jié)合段混凝土，橋面布置 35t 特制吊機(jī)與運輸車安裝橋面板，最后施工濕接縫。PM44#PM49#墩墩身施工完成后，暫不施工墊石及支座，在墩頂相應(yīng)位置處安裝步履式頂推設(shè)備，待鋼梁頂推到位后，拆除頂推設(shè)備，施工墊石并安裝支座。2.4.3 確定頂推系統(tǒng)組成與功能該橋頂推系統(tǒng)由兩大系統(tǒng)組成：頂推臨時設(shè)施和頂推裝置。前者包括 65t 龍門吊機(jī)、頂推平臺、墩旁支架、導(dǎo)梁和導(dǎo)梁拆除支架；后者包含頂推設(shè)備結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)、接觸滑移系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)。頂推施工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如下圖：圖 2.6 頂推施工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖 2.6 頂推施工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（1）65t 龍門吊機(jī)：在 PM42#PM44#墩跨兩側(cè)布置軌道，安裝一臺 65t 龍門吊機(jī)，作為起吊鋼梁及鋼導(dǎo)梁節(jié)段的提升設(shè)備。（2）頂推平臺：作為鋼梁的拼裝平臺，作為頂推過程中鋼梁的起始支撐點，布置在 PM43#PM44#墩間。第 2 章 工程概況17（3）墩旁支架及導(dǎo)梁拆除支架：一個頂推循環(huán)中，在頂推設(shè)備回落及水平復(fù)位過程中，代替頂推設(shè)備作為鋼梁的臨時支撐點。在 PM44#PM48#墩各墩設(shè)置墩旁支架，在 PM49#墩小里程方向設(shè)置導(dǎo)梁拆除支架。（4）導(dǎo)梁：減小鋼梁的懸臂長度并幫助鋼梁順利通過各支撐點。（5）頂推設(shè)備結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)、接觸滑移系統(tǒng)、頂推動力、導(dǎo)向及糾偏設(shè)備：步履式頂推設(shè)備為鋼梁頂進(jìn)提供動力支持，并將三個方向的千斤頂和接觸滑移系統(tǒng)集成在一起，使其具備豎向支撐、縱向?qū)蚣凹m偏功能，在頂進(jìn)過程中可不斷調(diào)整鋼梁線形，使鋼梁的線形滿足設(shè)計及規(guī)范要求。在拼裝平臺中部、PM44#PM48#墩各墩墩頂及導(dǎo)梁拆除支架處布置步履式頂推設(shè)備。（6）頂推控制體系：為多點同步頂推提供機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多點頂推的同步控制。武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文18第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算19第第 3 章（章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算3.1 計算方法與模型3.1.1 引言在橋梁采用頂推法施工時，主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與彎矩在不斷變化，為保證施工安全與梁體線形精度，需要對主梁和支撐結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行計算。5針對本項目頂推法施工過程，需要進(jìn)行的施工驗算主要有：（1）、主梁各截面的施工過程中強(qiáng)度驗算將主梁劃分為若干單元，計算各截面在不同施工工況下的結(jié)構(gòu)受力情況。主要計算荷載有主梁自重、施工荷載、頂推力、風(fēng)力和雪荷載等，同時考慮各墩支點高差和同一墩橫向高差對主梁產(chǎn)生的影響。（2）、主梁施工過程中撓度驗算在頂推施工過程中，主梁的受力結(jié)構(gòu)圖式在不斷變化，需要計算各個施工階段主梁的撓度，用以校核施工精度和控制主梁施工線形。（3）、主梁頂推過程的抗傾覆計算施工中可能發(fā)生傾覆的最不利狀態(tài)主要發(fā)生在頂推初期至導(dǎo)梁上首個橋墩期間，此時要求主梁抗傾覆安全系數(shù)不小于 1.3。當(dāng)抗傾覆安全系數(shù)不足時，可考慮在鋼梁后方壓重或在跨間增設(shè)臨時墩等措施。（4）、大型臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算需要對總體方案設(shè)計中的鋼導(dǎo)梁、頂推平臺、墩旁支架、導(dǎo)梁拆除支架進(jìn)行專項設(shè)計，以確定結(jié)構(gòu)形式、材料規(guī)格、工程數(shù)量等，保證大型臨時結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。3.1.2 計算方法施工設(shè)計需要定量分析結(jié)構(gòu)最不利狀態(tài)下的受力和變形情況，借鑒前任的研究成果，采用數(shù)值分析方法對鋼梁頂推過程進(jìn)行分析，得出梁體應(yīng)力、位移和支點反力的情況，確定梁體受力最不利工況。武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文20頂推仿真計算的方法大致可分為“倒退算法”和“前進(jìn)算法”兩種,也被稱之為“梁動墩不動”和“墩動梁不動”。該橋計算采用“前進(jìn)算法”，即假定墩位坐標(biāo)固定不變,且作為整個結(jié)構(gòu)計算坐標(biāo)的參照對象,能直接、形象的模擬實際頂推施工步驟,便于得出每個頂推步驟梁體各單元的位置及內(nèi)力。123.2 主要計算參數(shù)3.2.1 荷載取值（1）鋼梁及導(dǎo)梁頂推自重，按照實際取值：2394.3t；（2）雪荷載：工作狀態(tài)基本雪壓取 0.15kN/m2（十年一遇）；非工作狀態(tài)基本雪壓取 0.20kN/m2（五十年一遇）。（3）水流力：最大流速取 2m/s；（4）施工荷載：人員荷載取 2.5KPa；墊塊及小型機(jī)具荷載取 4KPa；（5）不均勻沉降：縱橋向各支點高差20mm；橫橋向各支點高差5mm；（6）頂推不平衡水平力：按豎向起頂力的 5%計算，由頂推平臺、墩身及導(dǎo)梁拆除支架抵抗；（7）導(dǎo)梁上墩水平力：按豎向起頂力的 5%計算，由頂推平臺、墩旁支架及導(dǎo)梁拆除支架抵抗；（8）頂推狀態(tài)風(fēng)荷載：工作狀態(tài)最大風(fēng)速取 13.8m/s（六級）；非工作狀態(tài)最大風(fēng)速取27.0m/s（十年一遇，十級）。頂推狀態(tài)取 6 級風(fēng)，按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）進(jìn)行計算，頂推設(shè)計基本風(fēng)壓 Wd=0.37Kpa，橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值0130.75 1.77 1 0.370.49whdWK K K WkPa。133.2.2 荷載組合按荷載（6）與荷載（7）不同時出現(xiàn)考慮，荷載組合：（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（7）+（8）。第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算213.2.3 材料容許用力值鋼梁材質(zhì)主要為 Q345qE，導(dǎo)梁縱梁材質(zhì)為 Q345B，聯(lián)接系材質(zhì)為Q235B，考慮 1.3 倍的提高系數(shù)15。Q345qE、Q345B 鋼材的容許應(yīng)力：1.3200260MPa，1.3 120156MPa；Q235B 鋼材的容許應(yīng)力：1.3 140182MPa，1.385110.5MPa。3.3 頂推施工步驟與節(jié)段劃分3.3.1 鋼梁節(jié)段劃分西岸水中引橋每幅鋼梁設(shè)計圖分為 61 個節(jié)段，節(jié)段分段線及橫梁豎向均為鉛垂。橋位平面位于圓曲線上，基于道路中心線進(jìn)行節(jié)段劃分，節(jié)段分段線位于道路中心線法線方向，南、北幅橋橫梁均垂直于分段點連線。設(shè)計鋼梁結(jié)構(gòu)主要尺寸見下表。表 3.1 鋼梁主要尺寸統(tǒng)計表表 3.1 鋼梁主要尺寸統(tǒng)計表節(jié)段類型ABC節(jié)段子類型AB1B2B3C1C2C3C4C5節(jié)段數(shù)量212841216888梁段長度（mm）480080008000800080008000800080008000梁段高度（mm）372037203720372037203720372037203720頂板厚（mm）353545352520202530腹板厚（mm）252530252020161625底板厚（mm）202025202016141425腹板水平加勁4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ腹板豎向加勁2FS4FS4FS4FS-底板縱向加勁6DZ16DZ16DZ16DZ16DZ16DZ26DZ36DZ36DZ1備注端橫梁雙結(jié)合段雙結(jié)合段節(jié)段類型CDEF節(jié)段子類型C6C7C8D1D2D3E1E2F節(jié)段數(shù)量488444642武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文22梁段長度（mm）80008000800060006000600010000100003800梁段高度（mm）372037203720372037203720372037203720頂板厚（mm）304555252055556535腹板厚（mm）202016161616303525底板厚（mm）202025141425253020腹板水平加勁4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ4FZ腹板豎向加勁-2FS2FS-底板縱向加勁6DZ16DZ16DZ16DZ36DZ36DZ16DZ16DZ16DZ1備注雙結(jié)合段雙結(jié)合段端橫梁鋼梁總重為 2416.7t，施工中按照盡量滿足鋼梁加工、運輸及龍門吊吊裝能力的前提下，盡量減少頂推平臺上現(xiàn)場拼焊工作量的原則，在鋼梁下料加工時將鋼梁單幅分為 5 種類型共 43 個節(jié)段。主要參數(shù)見下表。表 3.2 鋼梁節(jié)段長度與重量統(tǒng)計表表 3.2 鋼梁節(jié)段長度與重量統(tǒng)計表梁段類型1 型2 型3 型4 型5 型梁段長（m）101288.87.8梁段重（t）50.46560.55840.37244.40939.363第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算23圖 3.1 西岸水中引橋鋼梁加工分段圖圖 3.1 西岸水中引橋鋼梁加工分段圖3.3.2 西岸水中引橋鋼梁頂推施工步驟按照西岸水中引橋鋼梁頂推總體方案布置，結(jié)合整體過程計算情況，將上部結(jié)構(gòu)鋼梁頂推施工步驟劃分如下，以利于現(xiàn)場施工控制。第 1 步：利用 65t 門吊起吊鋼梁，在頂推平臺上組拼 53.8m 鋼梁節(jié)段；鋼梁頂推施工步驟圖（1）鋼梁頂推施工步驟圖（1）第 2 步：利用 65t 門吊起吊鋼導(dǎo)梁節(jié)段及聯(lián)接系，在主梁前端依次組拼M0M1、M1M2、M2M3、M3M4、M4M5 節(jié)段，導(dǎo)梁在頂推前支點(PM44#墩)懸武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文24臂 21m。鋼梁頂推施工步驟圖（2）鋼梁頂推施工步驟圖（2）第 3 步：利用 65t 門吊起吊鋼梁，拼焊 30m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 51m。鋼梁頂推施工步驟圖（3）鋼梁頂推施工步驟圖（3）第 4 步：頂推 12m，導(dǎo)梁懸臂 63m，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 447mm。鋼梁頂推施工步驟圖（4）鋼梁頂推施工步驟圖（4）第 5 步：拼焊 12m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 63m。鋼梁頂推施工步驟圖（5）鋼梁頂推施工步驟圖（5）第 6 步：頂推 12m，導(dǎo)梁懸臂 75m，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 848mm。第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算25鋼梁頂推施工步驟圖（6）鋼梁頂推施工步驟圖（6）第 7 步：拼焊 12m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 75m。鋼梁頂推施工步驟圖（7）鋼梁頂推施工步驟圖（7）第 8 步：頂推 5m，導(dǎo)梁上 PM45#墩，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 1112mm。鋼梁頂推施工步驟圖（8）鋼梁頂推施工步驟圖（8）第 9 步：1）、頂推 34m，鋼梁脫離頂推平臺支點。2）、頂推 30m，導(dǎo)梁過 PM45#墩懸臂 64m，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 346mm。鋼梁頂推施工步驟圖（9）鋼梁頂推施工步驟圖（9）第 10 步：拼焊 68m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 64m。鋼梁頂推施工步驟圖（10）鋼梁頂推施工步驟圖（10）武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文26第 11 步：1）、頂推 16m，導(dǎo)梁上 PM46#墩，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 1121mm。2）、頂推 22m，導(dǎo)梁過 PM46#墩懸臂 22m，鋼梁脫離頂推平臺支點。3）、頂推 30m，導(dǎo)梁懸臂 52m，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s為 170mm。鋼梁頂推施工步驟圖（11）鋼梁頂推施工步驟圖（11）第 12 步：拼焊 68m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 52m。鋼梁頂推施工步驟圖（12）鋼梁頂推施工步驟圖（12）第 13 步：1）、頂推 28m，導(dǎo)梁上 PM47#墩，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 1182mm。2）、頂推 10m，導(dǎo)梁過 PM47#墩懸臂 10m，鋼梁脫離頂推平臺支點。3）、頂推 30m，導(dǎo)梁懸臂 40m，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 15mm。鋼梁頂推施工步驟圖（13）鋼梁頂推施工步驟圖（13）第 14 步：拼焊 70m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 40m。鋼梁頂推施工步驟圖（14）鋼梁頂推施工步驟圖（14）第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算27第 15 步：1）、頂推 38m，導(dǎo)梁懸臂 78m，鋼梁脫離頂推平臺支點。2）、頂推 2m，導(dǎo)梁上 PM48#墩，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 1174mm。3）、頂推 30m，導(dǎo)梁過 PM48#墩懸臂 30m，導(dǎo)梁前端上翹約 42mm。4）、施工導(dǎo)梁拆除支架。鋼梁頂推施工步驟圖（15）鋼梁頂推施工步驟圖（15）第 16 步：拼焊 68m 鋼梁節(jié)段，導(dǎo)梁懸臂 30m。鋼梁頂推施工步驟圖（16）鋼梁頂推施工步驟圖（16）第 17 步：頂推 38m，導(dǎo)梁到達(dá)導(dǎo)梁拆除支架，鋼梁脫離頂推平臺支點，導(dǎo)梁前端下?lián)霞s 554mm。鋼梁頂推施工步驟圖（17）鋼梁頂推施工步驟圖（17）第 18 步：1）、頂推 10m，導(dǎo)梁上 PM49#墩。2）、拆除導(dǎo)梁 M4M5 節(jié)段。武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文28鋼梁頂推施工步驟圖（18）鋼梁頂推施工步驟圖（18）第 19 步：1）、頂推 9m，導(dǎo)梁上 PM49#墩。2）、拆除導(dǎo)梁 M3M4 節(jié)段。鋼梁頂推施工步驟圖（19）鋼梁頂推施工步驟圖（19）第 20 步：1）、頂推 10m，導(dǎo)梁上 PM49#墩。2）、拆除導(dǎo)梁 M2M3 節(jié)段。鋼梁頂推施工步驟圖（20）鋼梁頂推施工步驟圖（20）第 21 步：拼焊 66m 鋼梁節(jié)段。鋼梁頂推施工步驟圖（21）鋼梁頂推施工步驟圖（21）第 22 步：1）、頂推 10m，導(dǎo)梁上 PM49#墩。2）、拆除導(dǎo)梁 M1M2 節(jié)段。第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算29鋼梁頂推施工步驟圖（22）鋼梁頂推施工步驟圖（22）第 23 步：1）、頂推 9m，導(dǎo)梁上 PM49#墩。2）、拆除導(dǎo)梁 M0M1 節(jié)段。鋼梁頂推施工步驟圖（23）鋼梁頂推施工步驟圖（23）第 24 步：頂推 8.8m，完成主梁頂推施工。鋼梁頂推施工步驟圖（24）鋼梁頂推施工步驟圖（24）第 25 步：拼焊 30.8m 鋼梁節(jié)段，完成西岸水中引橋鋼梁合攏。鋼梁頂推施工步驟圖（25）鋼梁頂推施工步驟圖（25）第 26 步：1）、在 PM43#墩橫橋向支座內(nèi)側(cè)安裝 2 臺豎向千斤頂后，與步履式頂推設(shè)備同時起頂至鋼梁拼裝狀態(tài)，將墩旁支架鋼管柱頂分配梁上抄墊的橡膠板抽出，之后在頂推平臺、墩旁支架及導(dǎo)梁拆除支架拼裝大梁或分配梁頂抄墊鋼墊塊。武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文302）、落頂，橫移頂推設(shè)備后拆除。3）、澆筑支座墊石，待墊石強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，安裝正式支座。4）、在 PM44PM48#墩支座順橋向兩側(cè)各安裝 4 臺豎向千斤頂，在PM49#墩支座內(nèi)側(cè)安裝 2 臺豎向千斤頂。鋼梁頂推施工步驟圖（26）鋼梁頂推施工步驟圖（26）第 27 步：1）、豎向千斤頂起頂后逐層拆除鋼墊梁，將鋼梁下放至永久支座上，體系轉(zhuǎn)換完成。2）、拆除頂推平臺、墩旁支架、導(dǎo)梁拆除支架等結(jié)構(gòu)。3）、按設(shè)計圖紙要求澆筑墩頂箱梁下緣混凝土結(jié)合段、鋪設(shè)橋面板以及澆筑橋面板濕接縫；進(jìn)行橋面鋪裝，完成附屬設(shè)施施工。鋼梁頂推施工步驟圖（27）圖 3.2 鋼梁頂推施工步驟圖鋼梁頂推施工步驟圖（27）圖 3.2 鋼梁頂推施工步驟圖3.4 頂推計算結(jié)果分析3.4.1 計算步驟與模型主要計算步驟如下：（1）、根據(jù)該橋主梁和導(dǎo)梁特點，先采用 midas/civil 有限元軟件計算出鋼梁和導(dǎo)梁（初步采用）的截面特性（如截面面積、慣性矩和抗扭剛度等指標(biāo)），然后采用梁單元建立整體模型，按照施工階段分步驟（按照頂推 2m 為一個施工步驟）進(jìn)行計算；通過對各施工階段的初步計算結(jié)果分析，確定頂推施工中主梁最大彎矩、導(dǎo)梁前端最大變形出第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算31現(xiàn)工況，然后確定關(guān)鍵的施工步驟。圖 3.3 鋼梁及導(dǎo)梁 MIDAS 梁單元整體分析模型圖 3.3 鋼梁及導(dǎo)梁 MIDAS 梁單元整體分析模型（2）、分析計算結(jié)果，確定頂推過程中主梁最大彎矩位置，針對關(guān)鍵的施工步驟建立鋼梁和導(dǎo)梁的 MIDAS 空間實體模型進(jìn)行分析，確定鋼梁與導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和變形的較精確值，觀察箱梁頂板、底板、腹板及翼緣板的應(yīng)力分布，對主梁與導(dǎo)梁接頭位置、底腹板縱橫向加勁肋布置進(jìn)行檢驗，保證結(jié)構(gòu)的局部受力與穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。在鋼梁和導(dǎo)梁的 MIDAS 空間實體模型中，除導(dǎo)梁連接系采用梁單元模擬外，其余均采用板單元模擬。根據(jù)鋼梁頂推關(guān)鍵施工步驟，劃分了26 個施工工況，共建立了 26 個板單元模型，并設(shè)置相應(yīng)的邊界條件進(jìn)行分析。分析時按照前述架設(shè)施工設(shè)計荷載。鋼梁和導(dǎo)梁 MIDAS 板單元分析模型詳見下圖，導(dǎo)梁和鋼梁的施工工況 CS1-26 的單元和節(jié)點數(shù)量詳見下表。表 3.3 導(dǎo)梁與鋼梁頂推施工工況單元和節(jié)點數(shù)量統(tǒng)計表表 3.3 導(dǎo)梁與鋼梁頂推施工工況單元和節(jié)點數(shù)量統(tǒng)計表數(shù)量（個）施工階段長度（m）節(jié)點板單元梁單元導(dǎo)梁4574727548160CS198.82148322645160CS2128.82752428847160CS3140.82986531247160CS4152.83209633539160CS5152.83209633539160CS6152.83209633539160CS7152.83209633539160CS8220.84519647085160CS9220.84519647085160武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文32CS10220.84519647085160CS11220.84519647085160CS12288.85836560713160CS13288.85836560713160CS14288.85836560713160CS15288.85836560713160CS16358.87154674313160CS17358.87154674313160CS18358.87154674313160CS19358.87154674313160CS20426.88399187177160CS21426.88399187177160CS22426.88399187177160CS23426.88399187177160CS24456.3914429496728CS25447.88989093397CS26478.69080693611(1)鋼導(dǎo)梁板單元有限元模型(1)鋼導(dǎo)梁板單元有限元模型(2)鋼梁頂推至 45#墩板單元有限元模型(2)鋼梁頂推至 45#墩板單元有限元模型第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算33(3)鋼梁頂推至 46#墩板單元有限元模型(3)鋼梁頂推至 46#墩板單元有限元模型(4)鋼梁頂推至 47#墩板單元有限元模型(4)鋼梁頂推至 47#墩板單元有限元模型(5)鋼梁體系轉(zhuǎn)換板單元有限元模型(5)鋼梁體系轉(zhuǎn)換板單元有限元模型圖 3.4 鋼梁和導(dǎo)梁 MIDAS 板單元分析模型圖 3.4 鋼梁和導(dǎo)梁 MIDAS 板單元分析模型3.4.2 施工工況及計算內(nèi)容（1）鋼梁頂推過程計算工況表 3.4 鋼梁頂推過程計算工況表表 3.4 鋼梁頂推過程計算工況表工況工況描述導(dǎo)梁位置CS1拼裝導(dǎo)梁及 53.8m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM44#墩，懸臂 21mCS2頂推 30m 后拼裝 30m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM44#墩，懸臂 51mCS3頂推 12m 后拼裝 12m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM44#墩，懸臂 63mCS4頂推 12m 后拼裝 12m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM44#墩，懸臂 75mCS5頂推 5m頂推至 PM45#墩，懸臂 80mCS6頂推 0m頂推至 PM45#墩，上墩CS7頂推平臺支點脫空導(dǎo)梁過 PM45#墩，懸臂 34mCS8頂推 30m 后拼裝 68m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM45#墩，懸臂 64m武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文34工況工況描述導(dǎo)梁位置CS9頂推 16m頂推至 PM46#墩，懸臂 80mCS10頂推 0m頂推至 PM46#墩，上墩CS11頂推平臺支點脫空導(dǎo)梁過 PM46#墩，懸臂 22mCS12頂推 30m 后拼裝 68m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM46#墩，懸臂 52mCS13頂推 28m頂推至 PM47#墩，懸臂 80mCS14頂推 0m頂推至 PM47#墩，上墩CS15頂推平臺支點脫空導(dǎo)梁過 PM47#墩，懸臂 10mCS16頂推 30m 后拼裝 70m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM47#墩，懸臂 40mCS17頂推 40m頂推至 PM48#墩，懸臂 80mCS18頂推 0m頂推至 PM48#墩，上墩CS19頂推平臺支點脫空導(dǎo)梁過 PM48#墩，懸臂 0mCS20頂推 30m 后拼裝 68m 鋼梁導(dǎo)梁過 PM48#墩，懸臂 30mCS21頂推 36m頂推至導(dǎo)梁拆除支架，懸臂 66mCS22頂推 0m頂推至導(dǎo)梁拆除支架，上墩CS23頂推 2m，頂推平臺支點脫空導(dǎo)梁過導(dǎo)梁拆除支架，懸臂 2mCS24頂推 28m，拆除導(dǎo)梁 M2-M5 節(jié)段，拼裝 66m 鋼梁導(dǎo)梁過導(dǎo)梁拆除支架，懸臂 2.5mCS25頂推 18.5m 拆除剩余導(dǎo)梁，繼續(xù)頂推 9.3m 到位鋼梁頂推到位CS26拼裝剩余 30.8m 鋼梁后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換體系轉(zhuǎn)換（2）計算內(nèi)容主梁的抗傾覆檢算。在自重、雪載和風(fēng)載作用下各工況主梁的結(jié)構(gòu)檢算。（3）抗傾覆計算在導(dǎo)梁未上 PM45#墩前，導(dǎo)梁及主梁均可能傾覆，需檢算工況 2-工況 5 下主梁及導(dǎo)梁的抗傾覆穩(wěn)定性。計算結(jié)果詳見表 3.5。表 3.5 抗傾覆穩(wěn)定性計算表表 3.5 抗傾覆穩(wěn)定性計算表工況懸臂長度抗傾覆長度傾覆力矩抗傾覆力矩抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)mmtmtmCS25147.8347056521.63CS36365.85892131272.23CS47565.89040131971.46CS58072.810563150051.42由此可得，導(dǎo)梁及鋼梁抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)均大于 1.3，滿足設(shè)計要求。（4）不考慮支點高程差的計算情況頂推過程各工況下的支點反力第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算35表 3.6 各工況下的支點反力表（單位：t）表 3.6 各工況下的支點反力表（單位：t）工況PM43#墩頂推平臺支點PM44#墩PM45#墩PM46#墩PM47#墩PM48#墩導(dǎo)梁拆除支架PM49#墩CS1210.9210.916.3CS242.7180.9197.2122.6CS3104.3216.0170.1187.0CS466.8290.7120.6267.1CS573.9312.0312.0CS6163.1175.449.7CS7250.9136.4CS8111.6274.7194.391.5273.6CS9130.579.2349.5349.5CS10112.4142.9261.342.8CS11223.0223.1114.4CS12108.2246.8204.3175.1103.4237.3206.1CS1353.1168.0154.2341.1341.1CS1457.8153.9209.4251.344.4CS15204.6188.8252.672.6CS16104.5234.0235.5175.3159.3113.1223.2239.5174.6CS1722.9151.1208.2147.5342.1342.1CS1821.8154.5197.1201.7252.944.1武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文36CS19189.7181.6205.3252.244.3CS2091.4217.2202.3250.0137.8147.6114.5203.1206.1248.9138.0CS2118.2156.9194.4195.8185.0281.8281.8CS2218.4156.3196.2189.0216.8226.429.1CS23186.1181.9192.4215.9226.629.1CS2494.3210.6183.8208.0229.772.3183.3109.8197.4187.0207.2229.972.2CS2553.1180.3193.6188.2195.8228.5116.9116.9CS26145.4145.4285.2184.2196.2183.7245.594.994.9注：風(fēng)載作用下，頂推設(shè)備位置處兩支點反力不同，此表僅列出大值。鋼梁頂推過程中，主梁頂推水平力為全部頂推力之和，應(yīng)大于或等于鋼主梁承受的全部阻力之和。即：)sinNcosN(Tiiii上式中，T：主梁全部頂推力之和；Ni：主梁自重在 i 支點處產(chǎn)生的豎向反力；：主梁與墩頂設(shè)備之間動摩擦系數(shù)(=5%)；i：支點 i 處設(shè)備面與水平方向夾角；16表 3.7 各工況下頂推水平力匯總表表 3.7 各工況下頂推水平力匯總表名稱頂推平臺支點PM44#墩PM45#墩PM46#墩PM47#墩PM48#墩導(dǎo)梁拆除支架滑道傾角()0.290.290.290.290.290.290.29墩頂豎向最大反力（t）210.9312.0349.5341.1342.1281.8116.9頂推方向水平力（t）11.617.219.218.818.815.56.4導(dǎo)梁前端、鋼梁后端的變形表 3.8 各工況下導(dǎo)梁（懸臂）前端、鋼梁后端變形表 3.8 各工況下導(dǎo)梁（懸臂）前端、鋼梁后端變形工況鋼梁后端變形導(dǎo)梁前端變形工況鋼梁后端變形導(dǎo)梁前端變形（mm）（mm）（mm）（mm）CS1-171-44CS1223-225第 3 章（680）m 鋼梁步履式頂推施工過程仿真計算37CS2-5-237-217-217-210-290CS13-4-1263-1263CS3-85-494CS14-30-232-232-527CS15-19549CS4-101-902CS1625-37-227-938-212-40CS5-167-1172CS17-2-1256CS6-1030CS19-1470CS7-120-2CS202839CS814-417-15740-203-428CS210-470CS9-14-1205CS23-1190CS10-250CS24332CS11-20570-1173CS25-210圖 3.5 各工況下導(dǎo)梁前端變形值圖 3.5 各工況下導(dǎo)梁前端變形值武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文38圖 3.6 各工況下導(dǎo)梁前端變形值圖 3.6 各工況下導(dǎo)梁前端變形值主梁強(qiáng)度檢算鋼梁