顶推施工源自钢桥纵向拖拉,钢箱梁顶推施工将梁体在桥台背后路堤上逐段拼装,并用顶推装置辅以导梁和临时支撑纵向顶推,使梁体通过各墩顶临时滑移装置而就位。该方法不影响桥下交通,不需要大型起重设备,没有高空作业,适合城市桥梁、长联等截面桥梁施工。然而顶推过程中桥跨结构受力不断变化,而且顶推施工中钢箱梁、临时支墩和钢导梁等构件的力学行为不易把握,相关研究和分析还不足,非常有必要对这些问题开展深入探讨。鉴于此,本文依托某顶推施工跨越高速公路的大跨钢箱梁,利用Midas/Civil和ABAQUS分别建立该桥施工过程钢箱梁、临时支墩和钢导梁有限元模型,研究大跨钢箱梁顶推施工过程钢箱梁和临时设施结构受力特性,并基于有限元分析结果提出相应设计建议和施工措施。本文主要研究内容及结论如下:(1)利用Midas/Civil建立大跨钢箱梁顶推施工全过程有限元模型,研究钢箱梁在顶推过程中关键构件受力特征及变化,明确顶推施工过程中最不利施工工况。分析表明钢箱梁顶推施工过程中应注意顶推设备上方钢箱梁底板受力变化,并进行局部加强;顶推施工过程中顶推临时支墩分配梁承受荷载位置不断变化,结构最大变形较大,应适当加大或保障分配梁刚度,避免应力集中;由于顶推过程并非理想匀速直线推进,顶推力变化对临时支墩底部应力及顶部位移影响较大,在顶推施工过程中应加强监测。(2)利用Midas/Civil建立大跨钢箱梁顶推施工临时支墩有限元模型,研究施工过程临时支墩受力性能。通过对临时支墩设计参数分析表明临时支墩:顶推临时支墩钢管厚度对顶推临时支墩应力影响较大,钢管直径对临时支墩位移影响较大;应力较大部位集中在钢管底部,可采用局部加肋减小钢管底部应力集中,钢管立柱可选择Φ630×10 mm或Φ720×8 mm两种截面形式;随着顶推临时支墩横撑间距的减少,其刚度逐渐增加,钢管立柱底部应力逐渐减小。(3)利用ABAQUS建立顶推施工导梁有限元模型,对比屈曲分析施工中导梁屈曲特征值,并研究导梁加固方案。分析显示:两层横向加劲肋加固方案相比于单层加固方案屈曲特征值提高约62%,增加横向加劲肋数量对提高导梁屈曲特征值影响较大,特别是在导梁腹板靠上部1/4位置处增加横向加劲肋,可确保导梁在顶推施工过程中处于安全状态。