董政

前言：通过介绍郑州黄河公铁两用桥主桥第一联钢梁在多点同步顶推施工过程中对几个关键环节的技术研究，以及在顶推过程中出现问题而采取的处理措施，为以后类似工程施工提供参考。

关键词：钢梁顶推千斤顶 同步

Abstract: through the introduction of the main LiangYongQiao HuangHeGong zhengzhou iron steel first page in multi-point synchronous pushing in the process of construction of a few key links technology research, as well as in pushing problems appeared in the process of and treatment measures taken for later similar projects for reference.

Keywords: steel beam pushing jack synchronization

中图分类号：U445.47+2文献标识码：A 文章编号：

1．工程概况：

郑州黄河公铁两用桥主桥由两联钢梁组成，其中第一联钢梁为120+5×168+120m的六塔斜拉连续钢桁结合梁斜拉桥。上层为六车道公路，下层为双线客运专线。主桁为三角形桁式，横向三片桁布置，中桁垂直，边桁倾斜。钢桁梁上弦杆与混凝土桥面板结合形成公路结合桥面，下层铁路桥面为正交异性整体钢桥面板。

第一联钢梁采用在拼装支架上拼装，通过多点同步顶推到位的方法施工，顶推最大跨度168米；顶推最大重量约3万吨；累计顶推距离1080米。钢梁顶推到位后在钢梁顶面安装架板吊机，由北向南依次架设公路桥面板和钢塔，完成第一联钢梁施工。

2、顶推施工技术概述

第一联钢桁梁采用多点同步顶推法架设。同步顶推控制系统采用 “主控单元-总线通讯-现场控制单元”的多级计算机结构。

主要施工步骤为：（1）在第一联钢梁最南侧（7～8#墩之间）设置钢桁梁拼装支架，利用跨墩龙门吊机散拼前导梁和钢桁梁杆件成整体节间。在拼装支架上从北往南拼装5个节间钢桁梁；从南往北拼装4个节间导梁。

（2）利用7#墩顶主控单元控制2台350t连续千斤顶同步顶推钢梁前行48米（四个节间）。每顶推一个节间，需利用布置在墩顶三主桁下的竖向千斤顶将钢梁起顶后，把滑道上的滑动垫块后移至下一节间处再落顶，使钢桁梁支撑在下一节间处再继续顶推。

（3）继续在钢梁后面接拼4个节间钢桁梁，对称悬臂拼装导梁剩余节间，使其前点到达6#墩滑道上。连续顶推钢桁梁向0#墩方向前移84米（七个节间）。

（4）在拼装支架上继续拼装七个节间钢桁梁，再整体同步连续顶推84m，依次循环进行顶推施工。

（5）当导梁过了1#墩后，分段拆除导梁，继续顶推钢梁至0#墩旁临时支墩上，再用履带吊机完成最后半个节间钢梁拼装，从而完成第一联钢桁梁的架设。

3、几个关键环节的技术研究

3.1、水平连续千斤顶同步性

钢梁顶推主要靠在每个墩顶上下游各设置的一台水平连续作用千斤顶，通过多台水平连续千斤顶同步作用实现钢梁前移。因此多点同步控制技术是第一联钢梁顶推的核心技术，也是钢梁能否实现大跨度，长距离顶推的关键。(附:墩顶连续顶照片)

第一联顶推同步控制系统包括：主控单元、总线通讯和现场控制单元的多级计算机结构。主控单元包括主控计算机、主控接口单元和主控操作单元，用于采集主控操作指令，对整个系统的信号进行集中处理，两边桁设位移编码器直接连接在主控接口单元，用于两边桁顶推过程中的同步控制。现场控制单元共七套，分布在每个墩顶，每套含两台总线控制器、总线驱动器以及与连续千斤顶配套的千斤顶位移传感器、油泵压力传感器等信号采集元件。现场控制单元通过总线与主控计算机进行数据通讯，接受主控计算机的控制指令，控制现场执行机构（如电磁阀等）完成相应动作。现场控制单元同时采集现场数据，通过总线传回主控计算机，由主控计算机完成对设备状态的监控，并实现对设备的自动保护。

为实现钢梁稳定、同步地顶推，可通过系统实现单顶单动操作，单顶连续操作和联动同步操作。通过现场监控及测量，按照各顶实际顶推速度与同步顶推速度之差，得出现场各控制单元的速度调整指令，通过总线传输到现场各控制单元，根据指令按比例降低各自千斤顶在不同状态下的实际速度，以实现多个顶的同步控制。

在顶推过程中由于每台千斤顶的性能均有差异，上下游滑道的标高和摩擦性能也不完全一样，必然导致连续千斤顶作用的不同步，现场必须监控千斤顶的作用状态，并对钢梁的状态进行监测，及时将相关信息传输至主控室，主控操作人员经过分析判断后需及时将调整指令发出，以保证同步顶推的顺利进行。

3.2、竖向起顶千斤顶同步性

由于钢桁梁滑动垫块只能支撑在钢梁节点处，每顶推一个节间需要进行一次滑块的转换，就必须对钢梁进行起顶，待滑块转换完毕后还要落顶后才能继续顶推，因此在每个墩顶滑道梁前端对应钢梁三片主桁位置处均设有起顶力不小于2000吨的竖向千斤顶，现场每片桁下采用4台600墩的竖向千斤顶形成一组，三片桁共布置12台。为保证钢梁受力均匀、结构稳定，三主桁起落顶的同步性控制和单片桁下四台顶的同步性控制均十分关键。(附:墩顶竖向顶照片)

每片桁下4台顶采用油管并联，通过一台高压泵站控制，力求做到同步起落顶，但由于每台顶的性能不完全相同，操作中很难做到绝对同步，尤其在落顶过程中容易造成拉缸，损坏千斤顶。三片桁起落頂的同步性则直接关系着钢桁梁结构受力变化以及起顶力的大小。

现场作业需做到12台千斤顶实现双同步，通过不断实验和监测，制定了一套严格的操作规程，对作业人员进行操作培训，作业时通过控制油泵压力表分级和逐级测量千斤顶伸出量的方法监控，同时过程中加强千斤顶、油泵等设备的检修，保证设备完好，最终实现了竖向起顶的同步性控制。

3.3、横向限位及纠偏

在顶推过程中，由于受各桁滑道梁标高及横向偏位、千斤顶不同步等各种因素影响，钢梁有可能向上、下游发生偏移，需要在滑道梁两侧设置刚度较大的强行限位，以限制滑块向上、下游滑移。现场采用两种方法设置横向限位：一是在滑道梁两侧焊接厚钢板，钢板外侧设加劲，内侧焊不锈钢板并涂黄油，以使滑块能沿限位向前滑行；另一种是在滑块一侧或两侧焊接卡板，卡在滑道梁边缘上，同时将滑道梁边缘打磨光滑，以便滑块卡在滑道上前移而不发生偏移。采用这两种方法均可实现钢梁顶推过程中横向限位的目的。

钢桁梁多点同步连续水平顶推系统具有两侧同步、单侧单动、单点单动及点动限位功能。通过调整液压油缸两组千斤顶不同的行程，一组千斤顶多走一段行程，另一组暂停，来达到纠偏目的，调整同步后再同时顶推。

在每个节间钢梁顶推到位后，要及时测量横向偏位情况，若横向偏位超过5cm，就很难通过连续千斤顶自行调节，必须通过施加外侧水平力进行横移调整。现场采用在墩顶滑道梁两侧焊接横移牛腿（反力座），通过在牛腿上设横移千斤顶顶推滑块的方式实现钢梁横向移动和纠偏。

3.4、滑块及滑道系统

第一联钢梁重量将近3万吨，要实现如此重量的大跨度钢桁梁整体前移，必须要有一套可靠的滑移系统。由于钢桁梁只能在节点处承受竖向力，因此靠节点处设置的支撑滑块前移来实现钢梁前移，顶推的滑移系统主要由拼装支架滑道梁、后滑动垫块、墩顶滑道梁、滑块以及其相应的摩擦副组成。

通过计算钢桁梁在顶推过程中单个支点的最大反力达2500吨，顶推过程中的摩擦力也相当大，因此在保证承载力的前提下，如何最大限度地降低滑动垫块和滑道梁之间的摩擦力十分关键，通过计算和比较我们选取一种新型的工程塑料合金（NGA）板和不锈钢板组成摩擦副，这种NGA板密度在1.13g/cm3左右，具有较高承载力、良好的抗冲击性和抗磨损性。NGA板通过螺栓固定在滑动垫块底面，不锈钢板焊接在滑道梁顶面，滑道梁顶面均匀涂抹黄油。实际施工中的摩擦系数仅为0.05，有效减少了顶推力，提高了顶推效率。

4、结束语

钢桁梁多点同步顶推施工技术具有技术先进，施工安全等特点，非常值得在钢桁梁施工中推广。本桥第一联钢桁梁顶推施工的顶推重量、跨度和顶推距离在世界同类桥梁中均处于领先水平，该技术不但对用于顶推施工的各种机械设备的性能有很高的要求，而且对参与顶推施工操作人员的技术水平有很高的要求，如何进一步优化同步控制技术和合理配置顶推设备是以后在类似工程施工中需继续研究。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。