顶推法灵活运用

1、顶推法灵活运用前 言 自从聚四氟乙烯滑板（简称四氟板）在工程实践中广泛应用以后，预应力混凝土(以下简称PC)连续梁便由于可用顶推法施工而得到进一步的发展，这主要是由于： 1)所有预制工作均在桥头进行并逐段推上桥位，无须大起重力和远距离运输； 2)在桥孔中（往往在河流中）无须设立脚手架，乃致不受桥下水流和交通的影响；仅在多孔桥的跨度都超过六十米时须增设临时钢排架墩，这些钢排架可以拆除回收；如只有一大孔跨越河流或深谷，虽其跨度大达一百几十米，仍可不在大孔内设临时墩； 3)四氟板的摩阻系数很小，仅在2%5%之间，故对上万吨重的桥梁也只须几百吨的顶推力，因此顶推设备比较简单，四氟板虽有损耗，但总的施工

2、费用低廉； 4)工期一般不受洪水与流冰等季节影响，施工进度易于掌握，其总进度的长短还可由桥头预制场地的太小决定，若能将45米的短节段发展到几十米的长节段，则施工进度可以大大加快（现已有26米节段的实例）。 总之，顶推法由于优点很多，故在连续梁上的应用已在国外得到广泛采用，在国内也有相当的成就。除本汇编中载有许多国内外的经验介绍外，本文着重讨论如何广议理解和灵活运用这种顶推法新技术，使它在多方面能发挥更大的作用。 下面分别介绍灵活运用顶推法的构思和运用场合。 一、灵活运用顶推法的构思 设行车方向（纵向）为X向，横向为Y向，竖直向为Z向。我们经常使用的连续梁顶推法是沿X向考虑的，便是我们的构思可以

3、扩大到Y向与Z向以及在XY平面中的斜移或平转，和在XZ或YZ竖面中的斜移或竖转，其中有些是目前还未能运用的，留待以后再研究。 二、沿x向顶推 这是大家熟悉的问题无须赘述，但有些发展的情况还值得讨论如下： 2.1 单向顶推 对等跨的与孔数不很多和单向坡的直线连续梁固可单向顶推，即使是曲线梁也可按统一曲线半径单向顶推。至于对曲线半径变化的介曲线能否顶推的问题，以往虽感困难，现在也得到解决；即箱梁的箱子部分仍按固定半径制作，而箱梁两侧悬臂板挑出的长短则随介曲线变化。这种方案在设计中虽要多考虑一些箱梁扭矩的问题，但却给施工带来很大的方便；更何况恒载扭矩可通过两侧悬臂板的重量或附加反向扭矩的预应力筋来消

4、除，至于活载扭矩原在对称截面 中也存在，不过在此长悬臂板的一侧略大一些而已，不难用预应力来处理。为了不使前端的介曲线控制各桥墩的受力情况，可只先顶推此段单箱（或带对称的短悬臂板），然后再加宽长悬臂板一侧。 遇有单向坡时，在XZ竖面中，若按下坡顶推可以省力但较危险，故一般总按上坡顶推。设计时注意勿在桥上变坡度。 2.2 两向对顶 当桥上纵坡是双向的，则须从两岸对顶，以便在驼峰处用竖曲线现浇段连接。这样做还允许中孔 采用双倍大的跨度，如图1所示35米70米35米。而若用单向顶推时，即使全桥是平坡也不可能，除非在中孔跨中深水处设临时墩，这不仅施工费用大、有危险，而且还妨碍通航。 图1 对顶法施工的三

5、跨预应力混凝土连续梁 在中孔有通航要求时，尤其航运频繁和通航净空要求宽时，更非双向对顶不可。 当通航孔跨度超过100米，双向对顶时若无特殊措施，则还有很大困难，因混凝土梁本身太重不易伸出六、七十米；若用钢导梁，不仅它的长度要很大，还须使导梁与主梁错开衔接，其复杂性很大，施工费用必然大增。 如运用斜张桥的原理，在梁上设临时塔架，则可靠几对前斜缆将中孔的半跨主梁吊住，并用几对后斜缆吊住边孔来平衡；然后在边孔主梁下面的几只较密的临时墩上进行顶推，直至塔架座落到中墩上为止。图2示一例，其中孔大达133米，相对顶推后便 可在跨中合拢，合扰后拆除索与塔便成连续梁。用此法时所须特别注意的是临时塔架下面的集中

6、反力很大，边孔中的临时墩要按不同位置的反力大小 计其承载力，同时还要避免沉降。 图2 按临时斜张桥对顶 a.预制台 b.辅助支架 c.临时斜张桥塔架 D.预制场地 E.北半桥向前顶推 F.南半桥已顶推就位 此法在永久性斜张桥中的应用将在第七节内专门讨论。 三、横向（Y向）顶推 在改建旧桥工程中，如须维持桥上原有交通，则只能在其旁另建新桥并用横移法更换旧梁，此法在铁路钢桥中早已运用。 混凝土桥由于自重大，尤其是城市道路桥往往很宽（有超过30m的），故以往认为无法横移。自用四氟板在纵向顶推中取得大量成功的经验后，于是将顶推法也运用到横向中来。新桥在旧桥旁建成后须临时转移交通路线，以便拆除旧桥。在这

7、种改建工程中，不仅要趁此机会增加车道数和提高承载力，往往 还要拓宽桥下通航净空；因此设计新桥时就要为放大跨度和避免水中（或深水）基础而选择新桥型。尤其在设计构想中决定用横向顶推法时，就要认识到：不怕支点集中、反力大，而怕支点多、临时横移滑道多和较难同步顶推。于是，为此往往选用独塔斜张桥，如用钢梁则较轻、更易顶推。下面介绍两例： 四、竖向（Z向）顶推 在竖向顶升桥梁部件时必须与重力抗衡，一般说来不存在利用四氟板减小顶推力的问题。但如广开思路也会发现在某些场合中会有用处，例如在斜张桥中对由一整根缆索跨过塔上索鞍所形成的一对斜缆进行张拉时，可从下面张拉并在梁内锚固，也可先按设计长度将缆索两端预先埋固

8、在梁内并在塔上顶升索鞍使这一对斜索张紧。 在用后法时，往往由于索鞍的阻力相当大而使前后索的张力有较大的差值。如在钢圆弧面的索鞍上加铺一层四氟板，则前后索力之差会带动四氟板在钢板上滑动，这就是在ZX两向运动中的组合运用。另外在上坡顶推时也存在ZX两向组合问题。 五、在XY平面中的顶推 在XY平面中的顶推结果就是斜移与平转。用此法时允许将半桥长在岸边陆地支架上施工，然后拆除支架便可将半桥平转若干度使其就位，当两个半桥均平转就位后，只须浇筑短短一段现浇段便可全桥合拢（在悬臂梁体系中只须架上挂梁）。在斜交桥中越是斜交角度大，平转的角度就越小。 此法在斜张桥中与连续梁中均已有实例，可将双柱塔通过三角形桥

9、墩收到一个支点上，以便以此支点下的四氟板圆座盘作为转动中心，并对半桥的边孔后端施力使其平转就位。此桥墩下的反力大达四千吨。转动力臂长则顶推力可小，但1/4圆弧滑道则较长，这两者是成反比的。 若直接在桥墩下顶推转盘，则可不用1/4圆弧滑道而在转盘四周做好承受顶推反力的几个角度的后座。这样顶推力虽大，便不仅可以节省圆弧滑道还可避免梁受扭矩，如在平转过程中认为有必要时，对后端用攘风绳加强稳定安全度则更好。 六、X向顶推与XY平转的混合运用 法国某新桥在老桥旁修建时，由于两桥轴线相交10°，无法在老桥轴线上施工，也不允许按新桥轴线向 后延伸到老桥的桥头路堤上妨碍交通，于是采用了顶推与平转相结

10、合的方法如下： 在桥头平行于老桥的场地上浇筑新桥的一半（另一半在对岸施工以便对顶合拢，如图1），并在此半桥中间断面AA下面的桥台后面临时墩B上向河中顶推； 当AA断面到达新桥的桥台上时，将此半桥平转10°，使其前端到达永久性桥墩上，后端由B转到B'上； 然后再沿新桥轴的X向顶推，使AA断面座落在河中永久性墩桥上，后端座落到桥台上，前端按悬臂状等候与对岸的半桥合拢。 此桥系22.5米46米22.5米三孔连续梁，全桥面积750平方米，梁身用 400号混凝土324立方米，高强钢筋28.6吨，纵向预应力筋9.7吨；墩台用混凝土193立方米，高强钢筋11.2吨。请注意此桥的跨度的比还略

11、小于1:2:1，在对顶的三孔连续梁中用1:2:1的跨度比是完全适用的，不必再保守旧习惯，要求边孔跨度0.7中孔跨度，因为这样既费材料又增大顶推跨度及其施工难度。至于桥台上的负反力问题是容易处理的，只须在中孔合拢后、在两桥台上施加不大的顶力即可为抵消负反力作储备，并能减小桥墩上的负弯矩和使三跨中都有恒载正弯矩作为抵抗活载负弯矩的储备。总之设计预应力混凝土连续梁不能沿用钢筋混凝土的旧概念，而要掌握内力调整主动权来配合新施工法进行设计。 七、顶推法在斜张桥中的应用 现代斜张桥的主梁原是弹性支承连续梁，加之它的梁高不变，所以从力学性能和构造两方面看，都适合于用连续梁的顶推法来建造斜张桥，只要地形与水文

12、条件允许，就必然是经济合理的。 不过，此法在钢斜张桥中由于钢梁较轻 ，应用较为方便，故已有三个实例；而对PC斜张桥则较困难，所以直到目前为止在国内外尚未有实例。可是作者认为这种困难并不难克服，但对各种跨度须区别对待，才能达到安全与经济的双重目的。 下面先介绍已成钢斜张桥的实例，然后再讨论PC斜张桥。 7.1 钢塔钢梁结合一起顶推 西德朱丽偕路(Julicher Strasse)钢斜张桥，中跨99米两边跨各32米，独柱塔，一对索先在桥头场地上、在较密的支墩上拼装，待将斜索张紧后便按两跨连续梁向前顶推，在此过程中，当塔在桥墩（包括临时墩）附近时必须将索张紧以抵抗长悬臂的负弯矩；但当塔在临时墩之间的

13、跨中时则须放松斜索到一定的程度，以免在跨中产生过大的正弯矩。 如果悬臂长度接近中 跨之半，原可在跨中合拢以成全桥（如图2）。但在此桥中，中孔比边孔大三倍多，故须在跨中设三个临时墩，其位置系配合桥下铁路轨道选定的。 待右塔单元就位后再顶推左塔单元，最后加一段钢梁合拢后，拆除中间三个临时墩（如图3）。 7.2单推（或拉）钢主梁 当所用体系不是塔梁固结时，则须单推（或拉）主梁，塔如系独柱则在主梁就位后安装，如法国的马赛那（Massena）桥；如塔有两个支点在主梁两侧，则塔可提前施工，如苏联的基辅桥。这两例的构思是一样的，但前者用钢梁纵移的旧法，即用几组辊轴支承与绞车在前方拉；而后者则用两台500吨的

14、卧式千斤顶在后方顶并用四氟板支座。其主孔跨度为300米，在水中设立的相距75米的三个临时墩上顶推就位后，再挂斜索。 7.3 PC斜张桥的顶推构思 有鉴于上述钢斜张桥运用顶推法已取得成功的经验，作者认为在PC斜张桥中也有运用顶推法的可能，其优点在于： a.可将半座桥的主梁在纵向浇成整体；接缝既少又可让非预应力筋也连续通过； b.比用挂篮悬浇快得多； c.比用预制节段悬拼可少许多“湿接缝”或“用环氧树脂而无非预应力筋的干接缝”； d.无须大吨位的浮运船和起重机； e.可避免用小吨位吊机时将主梁分成太多的小节段； f.可避免逐段拼装时几十种受力情况的计算与挠度调整； g.可在临时墩上调整索力与标高，

15、这比在悬臂状态中容易得多； h.临时墩可以设得较密以减小连续梁的跨度而并不增加多少桩基费用，因为各墩的反力是基本上和跨度成正比的； i.可避免采用国内目前尚未生产的反力大达 五千到一万吨的平转支座（以后能生产时，平转法可供对比。） 其缺点是要设立临时墩，这将在下面讨论按照桥下条件分别予以处理，至于混凝土梁很重的困难则可靠四氟板克服，这和一般PC连续梁中的问题一样。 7.4 具体措施 随着桥上条件的不同，具体措施必有区别，今按中孔且跨越的是线路、浅水或深水分别讨论如下： 7.4.1 跨越线路 这是最容易解决的情况，即在陆地上设立不高的临时墩。此时只要临时墩不妨碍桥下交通和桥下车辆不致撞击临时墩即

16、可，墩的间距按主梁受力条件计算选用，常在(1015)h之间，一般按索距布置以供最后调整索力之用。 至于墩下基础则应按最大反力的1.5倍设置，并须按沉降允许值核算，在墩上要为此储备调节装置。 7.4.2 跨越浅水 在浅水中设立临时墩的桩基还是比较容易的，可趁枯水季节进行打桩，最好用钢桩以便拔起重用。钢桩截面以管形最好，工字形次之，若无正式钢桩，用钢板桩或型钢组合亦可，总要求X向的截面模量为最大，因在顶推过程中X向的弯矩最大。如能打斜桩更好，在横向也要有联系。 桩基之上设立便于装拆的钢排架及其支承平台等问题与一般顶推法同，不赘述。 7.4.3 跨越易打临时桩的深水 在深水中如仍允许打桩，则问题也不

17、难解决，只怕洪水在深水河槽中很急，易将临时墩冲毁，故只宜在洪水过后进行工作，并争取在明年洪水前完工，这要如有1011个月的时间，跨度即使大达二百多米也是可能的。 但若在北方还有流冰的河流上，则在双重危险下，可能只有89个月的时间施工就感到困难了。因为不仅要将主梁顶推到中孔 的临时墩上而且还要到塔顶上挂索，并穿入主梁进行张拉。在这些工序中，将每根索轮流挂到塔顶是最困难也是最费时间的。 为了节约这段很长的时间，作者建议主梁仍按照普遍连续梁方案顶推就位，而将钢筋混凝土（以下简称R.C.）塔架的形状采用A字形，并用斜向滑模只将斜腿浇筑到两侧内壁接近会合处为止，以便在它们上面安装一节钢制锚固段。 这个预

18、制好的钢锚固段特别适合于扇形索比较集中布置在塔顶以利悬浮的要求。按此断面挂索则可免除接近铅直的几对内索穿过RC塔架中很长一段混凝土的或钢的管道，才在塔腿的对面一侧锚固。前后索都分散锚固在梁的两侧，设计者可按具体塔高与索数决定。由于这是一座独塔方案桥的设计，所以前后索不对称，在对称情况中也同样可以应用。 由于锚固段可在塔旁高约2米的木排架上先立好，然后将各对斜索穿入并松松地锚固在上面（锚具支承面最好是球面以利转动）。这些安装工作须在顶推主梁之前完成，并用吊机将锚固段连挂好上端的所有索一齐吊到塔顶，而将各索分别绑在两个塔腿的外侧面上务使其不妨碍主梁的顶推。 一俟主梁顶推就位后，便由4或8个张拉小组

19、对称地安装前后索，其次序可以从外索开始逐渐向塔靠拢以免干扰。如不用钢锚固段而仍用RC塔腿上的RC立柱如斜腿H式塔架，也可预先挂索并锚固上端，但扇形索中较铅直的几对索就须穿过很长的斜向管道，管道施工既不易，安装也困难，除非改用比较费钢的竖琴形索，7.4.4 跨越不能打桩的深水 当桥下水深或繁忙的航运不允许打桩时，可用图2所示的临时斜张桥方案来建造永 久性斜张桥。目前的经验虽只达到中孔113米的跨度，但由于斜张桥主梁横截面比连续梁省和轻，所以跨度还可较大。限制此法发展的并不在于钢塔架多用一点钢材，而在于塔架下面过大的集中反力，要求在岸上预制中孔半跨的范围内加强岸上临时墩及其基础的承载力。 为此，作

20、者建议临时塔至少要有4条腿，甚至于沿X向在每条腿两侧还要再用两根短撑来分散反力。这样布置后，每个支点上只承受1/12的反力，问题就较易解决了。 一旦顶推就位后，钢塔架座落在永久性塔基上，自可拆除辅助短撑，让4条腿承受恒载与活载或用混凝土将塔腿包裹则由设计者决定。这种塔梁结合的体系如须对地震设防则可在主梁下面安装多个橡胶 支座，好让它们用剪切变形来消能。如果预计位移量很大，则须加铺四氟板允许全桥滑动，但须在桥头两端与桥墩上主梁两侧设置缓冲器（带小孔的唧筒式油压缓冲器似可考虑）。 如须在主梁顶推就位后，将塔梁结合体系转换为塔墩结合也是可能的，滑模施工斜腿做好，然后通过RC（或PC）斜腿上面的横梁来

21、将钢塔架上的横梁顶起几厘米，便可将全部反力转移过来并允许拆除4条钢腿。这些设计细节问题超出本文范围，恕不赘述。 关于临时墩与顶推过程中的细节问题在此亦从略。 7.4.5 在静水中 在能保持水位基本不变的静水中（例如不受潮汐影响的湖泊或有水坝的河流还可考虑用船代替桥墩，甚至于可用几只船在顶推的方向中浮运全梁到对岸。船组的间距可大达（1015）h（h为梁高），每组船的承载能力应按最大反力的2倍计算。如水位有些变化，则须在梁中用附加临时预应力或临时铰或在船上随时调整高程来解决。 八、顶推法在特种桥梁中的经常运用 在此略举两例以广思路，其中一是已成的，一是设计的提供参考： 8.1悬臂式PC平转开启桥以

22、往平转开启桥都用钢做，其造价固贵，维修更繁，因须用几米直径的圆镜形钢支座作转动中心，和一大圆周的辊轴支座作转盘。但自有四氟板后，PC桥也可做开启桥，且其转盘简单，顶推设备便被经常运用。8.2 斜张式平转开启桥 上述PC开启桥因受悬臂长度与支点反力的限制，跨度未能做得较大。如改用双塔式斜张桥，则其跨度可以做到一百几十米，但对于这种经常要顶推的桥梁，用PC材料似嫌过重，故作者建议可将此构思发展到钢桥方面，其支座反力便可减小到1/4左右。 关于这个问题详细内容因超出本文范围，将另作介绍。 九、顶推法在连续梁中的运用范围 顶推法虽可灵活运用到很多方面，但在每个方面都有它一定的范围，尤其对连续梁，从表面

23、上看来似乎不管它有多少孔，不管它的总长有多少米都可顶推，但由于下列种种原因，不能不考虑它的限度： 顶推力越来越大； 进度越来越慢； 中途万一发生故障，进退两难； 最多只有二个工作面； 如须将箱梁截面分几个阶段组成（例如先做一只矩形箱，以后再加悬臂板），必须等到全桥顶推就位后才好做； 临时预应力束（它往往是对中预加力）的拆除与永久性索的安装，或将临时束转换成永久束的改变线路对孔数越多的连续梁就越感到困难。 当桥很长时，许多桥墩中难免没有个别基础有较大的沉降量，因此所有在它上面通过的各孔总要经受考验并为此多配临时预应力筋。 不能适应变坡度或夹有平曲线或较长竖曲线的桥； 在高的柔性墩上顶推有困难，即

24、使每个高墩上安装一套千斤顶也要对高墩的稳定采取临时性的或永久性的保障措施； 不适用变高度的大跨连续梁。 相反，如用钢脚手架逐孔就地浇筑或悬臂拼装，则无上述缺点，但是约三、五百吨重（随跨度大小而异）的钢脚手架需要一笔投资，如孔数太少则不经济。一般说来，当孔数n15时便值得做比较方案，当n20时，往往是钢脚手架有利。由此看来，顶推法只宜于孔数不太多的连续梁。 虽然国外已有单向顶推1100米与双向顶推1400米总长的实例，但是在我国尚未有顶推700800米的经验之前，似不宜一下子就向1000米以上迈进。在逐步加大总长度的过程中，一方面要总结经验稳步前进，另一方面还要与其它方案（包括简支梁用连接杆（板）保证桥面连续行车平稳的方案。尤其当已具备架梁设备时更应多加考虑）作比较，择其最有把握而又经济的实行。如非用顶推法不可，则对几千米的长桥可分成若干段三、四百米并逐段顶推，为此须设若干制动墩以便提供顶推反力。 在用钢脚手架的方案中，如这一套钢脚手架会再次用到以后各座桥上去，由于原投资已折旧和工人更熟练，它与顶推法竞争的能力便更强。如有23座桥要先后施工，则宜统筹核算各种施工方法的经