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【摘 要】结合郑州市南三环跨越京广铁路项目情况，介绍顶推施工发展动态及顶推施工技术所取得的成就，系统总结了顶推桥梁的技术原理、施工方法、及关键技术。
【关键词】预应力混凝土桥；顶推法；技术原理；施工方法；关键技术。
1 顶推施工的技术原理及方法
1.1顶推法施工原理
施工原理是沿桥纵轴方向的台后设置预制场，分阶段预制梁体，纵向预应力筋张拉后，通过水平千斤顶施力，借助滑道、滑块，将梁体逐段向前顶推，就位后落梁，更换正式支座。
1.2顶推施工方法
施工的关键是在一定的定推动力作用下，梁体能在滑道装置上以较小的摩擦系数向前移动。施工实测资料显示，聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的摩擦系数一般为0.04-0.06，静摩擦系数比动摩擦系数大些。
1.3顶推施工方法分类
1.3.1 按顶推动力装置分
（1）单点顶推。顶推动力装置集中设置在靠近梁场的桥台或桥墩上，支承在纵向滑道上的垂直千斤顶和支承在墩（台）背墙的水平千斤顶联动，能使梁体以垂直千斤顶为支承向前移动。如图1所示。
另一种单点顶推的方式是水平千斤顶通过拉杆带动梁体前移，滑道为固定的不锈钢板，滑块在滑道上支承梁体，在滑道前后设置垂直千斤顶用来起落图1单点顶推示意梁体使滑块能从前向后移动，这是早期做法。后来把滑道前后作为斜坡，滑块可以手工续进，就不必用垂直千斤顶顶起梁体后移动滑块了。
（2）多点顶推。单点顶推必须依靠辅助动力才能完成顶推。柔性墩在水平力的作用下会产生较大的墩顶位移，甚至威胁到结构的安全。因此便产生了多点顶推。多点顶推法的优点是在任何阶段都能提供必需的顶推动力，在顶推过程中水平千斤顶对墩台的水平推力同梁体作用在墩台上的摩擦力相平衡，有利于柔性高墩的安全。但必须保证多台千斤顶同步工作，而且可以分节调压，使作用在墩顶的水平力不超过设计允许值。多点顶推的动力装置近年来都采用穿心千斤顶、钢绞线束、自动工具锚体系。其滑道除个别工程利用盆式支座等形式外，一般采用图2所示的方式。
1.3.2按支撑系统分
（1）临时滑道支承装置顶推施工。
（2）永久支承兼做滑道的顶推施工。
1.3.3按顶推方向分
（1）单向顶推。
（2）双向（对向）顶推。
1.3.4按动力装置的类别分
（1）步距式顶推。
（2）连续顶推。
1.3.5按箱梁阶段的成型方式分
（1）预制组拼，分段顶推。
（2）逐段预制，逐段顶推。
2 顶推关键技术
2.1本项目工程概况
本次跨京广铁路方案设计范围为：北线N幅桥起于NK0+784.924，止于NK1+062.580，全长277.656m，孔跨布置为2*27.45+（30+45+30）+4*29.439；南线S幅桥起于SK0+787.142，止于SK1+092.083，全长304.941m，孔跨布置为3*28.667+（30+45+30）+4*28.485m。全桥下部采用柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，上部结构跨越铁路联采用顶推法施工，其余联采用支架现浇施工。
2.2制梁台座和节段的制作
制梁台座为预制箱梁节段和顶推作业的过渡场地。台座上一般设有可升降的活动底模架和不动的台座滑道。与制梁台座相配套的还有预应力钢束穿束平台、钢筋绑扎平台、测控平台及必要的吊装设备。这些设施使梁段制作具有明显的工厂化生产特点，从而有效地保证了箱梁的施工质量。梁体节段的预制周期制约全桥的施工工期。顶推节段长度一般为1 0～24m，又以16～20m 居多。每联箱梁除首尾两节外，中间各节段长度均相等。顶推施工进入正常后，节段作业循环周期一般在7～1 5d。由于节段较长，这个速度是不慢的。我国预制周期的记录已经达到7d。这要求模板设计时，外模必须是大块整体式，内模是可以整体拖出并整体推进的装备化机械化形式，还必须考虑蒸汽养生条件。
（1）制梁台座位置的选择
制梁台座位置选择的原则主要有以下几个方面：
首先，必須保证墩台后端梁体在顶推过程中的总体稳定和抗倾覆安全，使梁段在预制场地范围内逐步顶推到标准跨。制梁台座的位置应尽量地向前靠，充分利用永久墩、台基础和墩身，少占引桥或引道位置，减小顶推工作量，避免顶推到最后时，梁的尾端出现长悬臂：其次必须使顶推梁体尾端的转角为零，以保证梁体线形一致外，还应考虑拼装导梁的场地。
（2）制梁台座的结构形式
制梁台座的主要功能是预制梁体节段时，能保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致：而在顶推时，不需要顶起梁体就可开始顶推。这就要求制梁台座必须设置滑道、滑块、具有升降功能的活动底模板：具有侧模板、端模板立模与柝卸的灵活装置。预制台座基础应根据地质、水文条件，选择合理的基础方案，必要时平台基础宜采用临时桩基础，防止在浇注和顶推梁体时发生沉陷，影响预制梁段的接长或梁体的顶推。预制台座的构造布置可分为两部分：①为箱梁预制台座。②为预制台座内滑道支撑墩或整体滑道梁。
2.3临时墩
由于支点负弯矩的增加与跨度的平方成正比，在箱梁截面和预应力钢束强度有限的情况下，当跨度增加到一定限度时，预应力钢束就没法布置了，所以PC梁采用顶推法施工有个“适用跨度”的问题。提高适用跨度的途径之一是设置临时墩。在连续梁的跨度大于顶推跨度时，宜设置中间临时墩，在不设临时墩时，为满足安装钢导梁和连续梁前期顶推抗倾覆的要求，在制梁台座前和连续梁第一跨内设临时墩，作为顶推施工的过渡段，保证梁体线形与已经项推出去的梁体完全一致，避免大梁从制梁台座上顶推出去以后，与接灌的下一梁段出现大的转角。临时墩应能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形。在此原则前提下，尽可能降低造价，便于拆装。为提高临时墩的稳定性，防止临时墩在箱梁顶推过程中产生较大的水平位移，保证顶推安全，将临时支墩与相邻的主桥墩和制梁台座进行撑拉连接，用水平或斜拉钢绞线束临时加固，见图3所示。 2.4导梁
导梁设置在主梁前端，可为等截面或变截面钢板梁，导梁结构必须通过设计计算，从受力状态分析，导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩和下翼缘的最大支点反力。国内外的施工经验表明：导梁长度一般为顶推跨径的0.6～0.7倍，较长的导梁可以减小主梁的负弯矩，但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加，合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近。导梁的刚度宜选主梁刚度的15～19，它对主梁内力的影响远较其长度对主梁内力的影响为小。导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下，选用较小的刚度及变刚度的导梁，将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩，使负弯矩的2个峰值比较接近。此外，在设计中要考虑动力系数，使结构有足够的安全储备。为减轻自重最好采用从根部至前端为变刚度的或分段变刚度的导梁。
2.5滑动装置墩顶
滑道一般采用单滑道板形式，滑道板为一块整钢板，置于滑道垫块钢架之上，该种形式的滑道，能很好的承受各向作用力，而且标高容易控制，拆除也非常方便。近几年，台座滑道采用了一种连续梁式的整体滑道，它是通过在滑道梁上铺设滑道板形成的。整体滑道构造为：活动底模板+滑块+滑道板+滑道梁+重轨支座。如在支座上设置滑道顶推，其永久支座需在厂家做特殊处理，即施工时上、下部临时固定，以承受顶推的水平摩阻力。再在永久支座纵向两边设垫块，上面盖一块厚40mm 钢板做盖板，再设置滑道。箱梁顶推到位后，将梁顶起，拆开盖板及滑道，解除支座上临时约束，恢复支座设计功能，完成落梁工序。
2.6顶推动力装置
顶推动力装置由千斤顶、高压油泵、拉杆（束）、顶推锚具（自动工具锚、拉锚器）组成，顶推动力一般使用水平千斤顶或自动连续千斤顶及其配套的普通高压油泵或专用的液压站作为动力装置，拉杆体系最早使用精轧螺纹钢，1988年以后逐渐采用高强钢丝束、钢绞线束群锚体系，拉锚器的施力位置由拉箱梁腹板兩侧逐渐过渡到拉箱梁底板的方式，并由穿过箱梁顶、底板布设笨重的传力型钢演变为仅在箱梁底板中心线预留孔插入牛腿式钢块拉锚器。拉锚器的间距应能保证墩上千斤顶有施力点和便于主墩上千斤顶统一更换拉索以提高顶推工作效率。
2.7顶推动力计算和设备配置
当顶推箱梁的各个主墩和临时墩的施工阶段反力Fi和摩擦系数f已知后，即可计算出必须的顶推动力，从而确定项推千斤顶的数量，并将各千斤顶按逐墩布顶的原则，布置在各主桥墩上。各顶推千斤顶通过液压站，在主控台的集中控制下，同时启动、同时停止，实现顶推的集中控制和同步运行。总顶推动力H=KΣRifi4±GI，式中K是安全系数，K=1.5～2.0；R.是墩台滑道的垂直反力；fi是相应的静摩擦系数：G是箱梁总重量：I是顶推坡度，上坡取“+”，下坡取“-”。
3 结语
顶推施工，尤其是采用多点顶推的施工技术，充分利用墩台容许承受水平力的潜在能力，避免了设置大吨位的顶推锚固设施。随着我国顶推法的广泛应用，顶推施工及其配套技术、设备将会不断完善，自动连续项推新工艺必将在全国推广应用。在预应力设计得到进一步改善后，采用项推法施工在直接成本方面同样是节省的。我国将要修建的各类桥梁中，中等跨度的梁桥占有相当的比例，而我国大型架梁吊装设备又严重不足，所以顶推法是适合我国国情的一种较好的建桥方法，其发展前景是广阔的。
参考文献：
【1】交通部第一公路工程总公司.公路施工手册【M】.北京：人民交通出版社
【2】杨昀用顶推法修建大跨度连续梁桥（丘墩大桥设计简介）【J】华东情报网
【3】桥梁建设，1983～2007【7】公路，1990～2001。
【关键词】预应力混凝土桥；顶推法；技术原理；施工方法；关键技术。
1 顶推施工的技术原理及方法
1.1顶推法施工原理
施工原理是沿桥纵轴方向的台后设置预制场，分阶段预制梁体，纵向预应力筋张拉后，通过水平千斤顶施力，借助滑道、滑块，将梁体逐段向前顶推，就位后落梁，更换正式支座。
1.2顶推施工方法
施工的关键是在一定的定推动力作用下，梁体能在滑道装置上以较小的摩擦系数向前移动。施工实测资料显示，聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的摩擦系数一般为0.04-0.06，静摩擦系数比动摩擦系数大些。
1.3顶推施工方法分类
1.3.1 按顶推动力装置分
（1）单点顶推。顶推动力装置集中设置在靠近梁场的桥台或桥墩上，支承在纵向滑道上的垂直千斤顶和支承在墩（台）背墙的水平千斤顶联动，能使梁体以垂直千斤顶为支承向前移动。如图1所示。
另一种单点顶推的方式是水平千斤顶通过拉杆带动梁体前移，滑道为固定的不锈钢板，滑块在滑道上支承梁体，在滑道前后设置垂直千斤顶用来起落图1单点顶推示意梁体使滑块能从前向后移动，这是早期做法。后来把滑道前后作为斜坡，滑块可以手工续进，就不必用垂直千斤顶顶起梁体后移动滑块了。
（2）多点顶推。单点顶推必须依靠辅助动力才能完成顶推。柔性墩在水平力的作用下会产生较大的墩顶位移，甚至威胁到结构的安全。因此便产生了多点顶推。多点顶推法的优点是在任何阶段都能提供必需的顶推动力，在顶推过程中水平千斤顶对墩台的水平推力同梁体作用在墩台上的摩擦力相平衡，有利于柔性高墩的安全。但必须保证多台千斤顶同步工作，而且可以分节调压，使作用在墩顶的水平力不超过设计允许值。多点顶推的动力装置近年来都采用穿心千斤顶、钢绞线束、自动工具锚体系。其滑道除个别工程利用盆式支座等形式外，一般采用图2所示的方式。
1.3.2按支撑系统分
（1）临时滑道支承装置顶推施工。
（2）永久支承兼做滑道的顶推施工。
1.3.3按顶推方向分
（1）单向顶推。
（2）双向（对向）顶推。
1.3.4按动力装置的类别分
（1）步距式顶推。
（2）连续顶推。
1.3.5按箱梁阶段的成型方式分
（1）预制组拼，分段顶推。
（2）逐段预制，逐段顶推。
2 顶推关键技术
2.1本项目工程概况
本次跨京广铁路方案设计范围为：北线N幅桥起于NK0+784.924，止于NK1+062.580，全长277.656m，孔跨布置为2*27.45+（30+45+30）+4*29.439；南线S幅桥起于SK0+787.142，止于SK1+092.083，全长304.941m，孔跨布置为3*28.667+（30+45+30）+4*28.485m。全桥下部采用柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，上部结构跨越铁路联采用顶推法施工，其余联采用支架现浇施工。
2.2制梁台座和节段的制作
制梁台座为预制箱梁节段和顶推作业的过渡场地。台座上一般设有可升降的活动底模架和不动的台座滑道。与制梁台座相配套的还有预应力钢束穿束平台、钢筋绑扎平台、测控平台及必要的吊装设备。这些设施使梁段制作具有明显的工厂化生产特点，从而有效地保证了箱梁的施工质量。梁体节段的预制周期制约全桥的施工工期。顶推节段长度一般为1 0～24m，又以16～20m 居多。每联箱梁除首尾两节外，中间各节段长度均相等。顶推施工进入正常后，节段作业循环周期一般在7～1 5d。由于节段较长，这个速度是不慢的。我国预制周期的记录已经达到7d。这要求模板设计时，外模必须是大块整体式，内模是可以整体拖出并整体推进的装备化机械化形式，还必须考虑蒸汽养生条件。
（1）制梁台座位置的选择
制梁台座位置选择的原则主要有以下几个方面：
首先，必須保证墩台后端梁体在顶推过程中的总体稳定和抗倾覆安全，使梁段在预制场地范围内逐步顶推到标准跨。制梁台座的位置应尽量地向前靠，充分利用永久墩、台基础和墩身，少占引桥或引道位置，减小顶推工作量，避免顶推到最后时，梁的尾端出现长悬臂：其次必须使顶推梁体尾端的转角为零，以保证梁体线形一致外，还应考虑拼装导梁的场地。
（2）制梁台座的结构形式
制梁台座的主要功能是预制梁体节段时，能保证梁体线形与已经顶推出去的梁体完全一致：而在顶推时，不需要顶起梁体就可开始顶推。这就要求制梁台座必须设置滑道、滑块、具有升降功能的活动底模板：具有侧模板、端模板立模与柝卸的灵活装置。预制台座基础应根据地质、水文条件，选择合理的基础方案，必要时平台基础宜采用临时桩基础，防止在浇注和顶推梁体时发生沉陷，影响预制梁段的接长或梁体的顶推。预制台座的构造布置可分为两部分：①为箱梁预制台座。②为预制台座内滑道支撑墩或整体滑道梁。
2.3临时墩
由于支点负弯矩的增加与跨度的平方成正比，在箱梁截面和预应力钢束强度有限的情况下，当跨度增加到一定限度时，预应力钢束就没法布置了，所以PC梁采用顶推法施工有个“适用跨度”的问题。提高适用跨度的途径之一是设置临时墩。在连续梁的跨度大于顶推跨度时，宜设置中间临时墩，在不设临时墩时，为满足安装钢导梁和连续梁前期顶推抗倾覆的要求，在制梁台座前和连续梁第一跨内设临时墩，作为顶推施工的过渡段，保证梁体线形与已经项推出去的梁体完全一致，避免大梁从制梁台座上顶推出去以后，与接灌的下一梁段出现大的转角。临时墩应能承受顶推时的最大竖向荷载和最大水平摩阻力引发的变形。在此原则前提下，尽可能降低造价，便于拆装。为提高临时墩的稳定性，防止临时墩在箱梁顶推过程中产生较大的水平位移，保证顶推安全，将临时支墩与相邻的主桥墩和制梁台座进行撑拉连接，用水平或斜拉钢绞线束临时加固，见图3所示。 2.4导梁
导梁设置在主梁前端，可为等截面或变截面钢板梁，导梁结构必须通过设计计算，从受力状态分析，导梁的控制内力是导梁与箱梁连接的最大正、负弯矩和下翼缘的最大支点反力。国内外的施工经验表明：导梁长度一般为顶推跨径的0.6～0.7倍，较长的导梁可以减小主梁的负弯矩，但过长的导梁也会导致导梁与箱梁连接处负弯矩和支反力的相应增加，合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与使用状态支点负弯矩基本接近。导梁的刚度宜选主梁刚度的15～19，它对主梁内力的影响远较其长度对主梁内力的影响为小。导梁的刚度在满足稳定和强度的条件下，选用较小的刚度及变刚度的导梁，将在顶推时减小最大悬臂状态的负弯矩，使负弯矩的2个峰值比较接近。此外，在设计中要考虑动力系数，使结构有足够的安全储备。为减轻自重最好采用从根部至前端为变刚度的或分段变刚度的导梁。
2.5滑动装置墩顶
滑道一般采用单滑道板形式，滑道板为一块整钢板，置于滑道垫块钢架之上，该种形式的滑道，能很好的承受各向作用力，而且标高容易控制，拆除也非常方便。近几年，台座滑道采用了一种连续梁式的整体滑道，它是通过在滑道梁上铺设滑道板形成的。整体滑道构造为：活动底模板+滑块+滑道板+滑道梁+重轨支座。如在支座上设置滑道顶推，其永久支座需在厂家做特殊处理，即施工时上、下部临时固定，以承受顶推的水平摩阻力。再在永久支座纵向两边设垫块，上面盖一块厚40mm 钢板做盖板，再设置滑道。箱梁顶推到位后，将梁顶起，拆开盖板及滑道，解除支座上临时约束，恢复支座设计功能，完成落梁工序。
2.6顶推动力装置
顶推动力装置由千斤顶、高压油泵、拉杆（束）、顶推锚具（自动工具锚、拉锚器）组成，顶推动力一般使用水平千斤顶或自动连续千斤顶及其配套的普通高压油泵或专用的液压站作为动力装置，拉杆体系最早使用精轧螺纹钢，1988年以后逐渐采用高强钢丝束、钢绞线束群锚体系，拉锚器的施力位置由拉箱梁腹板兩侧逐渐过渡到拉箱梁底板的方式，并由穿过箱梁顶、底板布设笨重的传力型钢演变为仅在箱梁底板中心线预留孔插入牛腿式钢块拉锚器。拉锚器的间距应能保证墩上千斤顶有施力点和便于主墩上千斤顶统一更换拉索以提高顶推工作效率。
2.7顶推动力计算和设备配置
当顶推箱梁的各个主墩和临时墩的施工阶段反力Fi和摩擦系数f已知后，即可计算出必须的顶推动力，从而确定项推千斤顶的数量，并将各千斤顶按逐墩布顶的原则，布置在各主桥墩上。各顶推千斤顶通过液压站，在主控台的集中控制下，同时启动、同时停止，实现顶推的集中控制和同步运行。总顶推动力H=KΣRifi4±GI，式中K是安全系数，K=1.5～2.0；R.是墩台滑道的垂直反力；fi是相应的静摩擦系数：G是箱梁总重量：I是顶推坡度，上坡取“+”，下坡取“-”。
3 结语
顶推施工，尤其是采用多点顶推的施工技术，充分利用墩台容许承受水平力的潜在能力，避免了设置大吨位的顶推锚固设施。随着我国顶推法的广泛应用，顶推施工及其配套技术、设备将会不断完善，自动连续项推新工艺必将在全国推广应用。在预应力设计得到进一步改善后，采用项推法施工在直接成本方面同样是节省的。我国将要修建的各类桥梁中，中等跨度的梁桥占有相当的比例，而我国大型架梁吊装设备又严重不足，所以顶推法是适合我国国情的一种较好的建桥方法，其发展前景是广阔的。
参考文献：
【1】交通部第一公路工程总公司.公路施工手册【M】.北京：人民交通出版社
【2】杨昀用顶推法修建大跨度连续梁桥（丘墩大桥设计简介）【J】华东情报网
【3】桥梁建设，1983～2007【7】公路，1990～2001。