主桥上部结构为3×210m三孔结合梁—钢拱组合体系拱桥，相邻两个拱桥间采用简支结合梁连接。单孔拱桥每片主拱在结构上分为6个区段，最大长度36m，最大重量110t；每片副拱在结构分为6个区段，最大长度35.5m，最大重量32t；每片主纵梁分为21个节段，最大长度为12.75m；端横梁长23.6m，重量为60t。拱肋区段划分见图5.1-41，区段重量见表5.1-6。1）、顶推控制要求
桥涵施工规范中关于顶推法施工的滑道顶标高误差精度控制要求是很严格的。其目的是保证滑道在顶推过程中能均匀受力，避免主纵梁底产生变形，控制梁体最终实现满足设计要求的线形。
常规的顶推所有滑道（包括拼装平台）顶面高程设计在同一个纵坡或同一个大半径的竖曲线上进行的。近年来在顶推施工预应力混凝土连续箱梁桥基础上，发展到施工斜拉桥、自锚式悬索桥及钢管系杆拱桥。在施工中临时墩布置比较密，顶推跨径比较小，且梁截面尺寸大，刚度大。例如自锚式悬索桥的加劲梁截面是一个强大的钢箱梁，顶推过程中尽管滑道顶标高控制误差偏大，但其变形仍然在弹性范围内，并未产生过大的塑性变形，最终效果比较理想。而本桥钢拱梁顶推，滑道标高控制及滑道构造是一个难点。充分认识本桥顶推安装施工的特点：
①、结构复杂
主桥上部构造为3跨钢拱梁结合体系，相邻两拱桥间又采用简支结合梁连接，整个结构的纵向刚度是变化的。为了顶推滑动过程中变化的内力要求必须采取多种措施进行连接。
②、梁底线形变化多样
三跨钢拱梁纵坡从北边跨的0.35%到中跨跨中通过半径为20000m的竖曲线变为南边跨的-0.35%。滑动的主纵梁底面即不在同一个纵坡上，也不在同一个大曲线半径内，还可能设置预拱度。这就要求滑道顶标高在顶推过程中进行多次调整来适应梁底线形变化。
③、顶推跨径大
为了满足施工期间通航要求，在每跨主跨跨中只布设了一个临时墩，布置在跨中位置，顶推最大跨径达到了94m。顶推过程引桥跨径也有78m、85m，这在国内目前顶推跨径都是最大的。顶推跨径大，相应钢拱梁对一个滑道的作用力最大也达到14000KN。
④、梁体变形控制难
在滑道顶滑动的主纵梁的断面尺寸相对较小即刚度小，且与主拱肋连接的临时撑杆相比较稀少。如果顶推过程中控制不严，将导致钢拱梁产生过大的塑性变形顶推到位后钢拱梁线形不满足设计要求。
我公司对钢拱梁顶推过程进行了7个工况的验算：
工况1为第一孔钢拱梁顶推过程中，前导梁处于最大悬臂状态；
工况2为第一孔钢拱梁尾部顶推到拼装平台前沿；
工况3为第二孔钢拱梁尾部顶推到拼装平台前沿；
工况4为三孔拱梁拼装完成，前导梁前导梁前端未搭在PS1墩上处于最大悬臂状态和前导梁前端搭在PS1墩上；
工况5为前导梁前导梁前端未搭在PS1墩与PS2之间的临时墩上处于最大悬臂状态和前导梁前端搭在PS1墩与PS2之间的临时墩上；
工况6为前导梁前端未搭PS2墩上和前导梁前端搭PS2墩上；
工况7为钢拱梁顶推到位。
通过以上工况计算出的应力及变形结果分析，主桥钢拱梁在顶推过程中是稳定的。
2）、临时墩及引桥临时托架的构造
临时墩基础垂直荷载按钢拱梁作用时支反力、临时墩自重及受力不均匀性情况设计。每个临时墩基础采用27根Φ1000×12mm钢管桩，从平均高潮水位（+4.43m）以上采用Φ200×6mm的钢管联撑连成整体以保证支架的稳定性。为满足通航要求，但又必须确保施工期间临时墩的安全，临时顿上下游两侧设置防撞设施。综合考虑多种因素，临时墩纵向水平推力按：140000×0.1＝14000KN来验算，横向水平推力主要考虑风荷载及横向导向力。
钢管立柱顶安装I56工字钢横系梁组，横系梁上支撑纵向分配梁及上面滑道系统，并作为施工操作平台，安装水平千斤顶及液压油泵、横向导向纠偏装置等。横系梁上设置纵向分配梁。纵向分配梁用1500×1200mm钢箱梁，上面支撑滑道钢垫梁。
在边墩、主墩、临时墩墩顶之间，横向对称在两滑道外侧设置2索纵向联系拉索，控制顶推时墩顶位移，平衡可能出现的水平推力。拉索为8-φj15.24钢绞线，并于钢绞线一端设P锚，另一端设置张拉设备及锚具在顶推前实施预拉紧固，以保证临时墩安全。两束钢绞线预拉采用逐级同步张拉，张拉后钢绞线保证不影响通航。临时墩构造见图5.1-70。
由于在主桥钢拱梁顶推过程中， Pn6～Pn3共4个墩身横桥向宽度不够宽度，因此在墩身上下游两侧各搭设一个临时托架，托架水平及斜撑杆件全部采用双支H60的型钢，单侧面4组8支H型钢，H型钢通过I32的工字钢连接成桁架体系，以保证受力体系的稳定。临时托架构造图见图5.1-71。
根据结构布置，对临时墩及临时托架平台仿真模拟验算。
3）、钢导梁构造
根据国内桥梁顶推施工经验，结合本桥梁—拱结合复杂结构体系的顶推，避免顶推过程前端钢导梁在滑道上脱空现象，使钢导梁均匀受力；尽量减小钢拱梁的内力与变形，钢导梁刚度宜大，长度宜长。本桥钢导梁根据招标文件要求选择确定刚度和长度，钢导梁根部抗弯惯性矩不小于1.08m4、总长度为45m、高度为4.02m。,总重量约为420t。
钢导梁与主纵梁对应设有两组纵梁。每组纵梁以两片方钢箱梁为主梁，两片方钢箱梁采取桁架焊接，导梁横向采取桁架螺栓连接。为增加钢导梁的刚度，桁架起点处与桥面梁段间焊接。单片钢板梁采用Q345C钢板，分为四个节段，在工厂制作，现场拼装，逐段拖拉出拼装台座。
钢导梁与钢拱梁主纵梁连接均采用10.9级M30高强螺栓连接，底板采用埋头螺栓连接，使滑动底面平整，接头处拼接板、填板及接头两端板面均需做表面处理，使得其抗滑系数不小于0.05。钢拱梁在连接部位的底板、腹板、顶板对应导梁部位的钢板加厚加强，在工厂内制作时需考虑。
前导梁的主梁前端设置一个鼻架，便于顶推过程中导梁前端下挠即将上墩顶滑道时，用竖向千斤顶将下挠的导梁顶升起来，使导梁顺利地上滑道顶面，向前继续顶推。
在不降低钢导梁的高度和不降低其刚度的条件下建议将钢导梁断面的斜腹板改为直腹板，在钢导梁与主纵梁的过渡连接部位加强。这样既便于横向连接成整体，加工制造简单，整体性提高，受力改善，总总量也有所减轻。
钢导梁构造见图5.1-72。
4）、临时撑杆
主桥拱梁结合体在顶推施工过程中，作用在墩身及临时墩上的支点反力较大，顶推跨度最大达到94m。为保证钢拱梁在顶推过程中支点处不至于挠曲变形过大而损坏，减小前导梁前端下挠高度，在主拱肋与主纵梁之间搭设临时撑杆，临时撑杆与主拱肋和主纵梁之间采用铰接。具体布置见图5.1-73。
5）、主桥三孔拱梁结合体与墩顶简支段之间的临时连接
在整个主桥拱梁结合体的顶推过程中，三孔拱梁结合体本身是一个相对较复杂的组合体系，整个结构在滑道上滑移过程受力相当复杂。为保证三跨结构能够满足顶推受力要求，在三跨拱梁的两个跨与跨之间相对薄弱部位的简支梁本身及简支梁上方采用特殊临时连接措施。这些具体方案与设计单位协商，既要保证顶推时牢固，又要考虑顶推到位的拆除不影响钢拱梁的结构。对顶推过程的工况作了初步计算：工况1为V墩上简支梁一端搭在PN2上，使简支梁一端处在最大跨度（94m）的支座处，该处为简支梁所受剪力最大处；工况2为V墩上简支梁处于最大跨度（94m）的中部，该处正弯矩最大；建议抗剪螺栓采用ф28的螺栓，按80根进行连接布置。
6）、顶推滑道设计
顶推滑道顶面的标高原则上按设计线形控制。考虑到滑道顶面的标高需要调整，所有滑道顶面标高按照设计竖曲线要求的最低值控制，即可以上调，不能下降。
滑道从下至上主要由4台升降液压千斤顶、纵向分配梁、橡胶垫层、滑道梁、聚四氟乙烯橡胶滑板组成。整个滑道平面尺寸按设计技术要求：纵向长度为3000mm横向宽度为2500mm。同一个墩顶两条滑道的横向中心间距为25.92m。
四台千斤顶为带自锁装置的液压千斤顶，单台顶升力为5000KN。横向两台为一组共用一台油泵，并且千斤顶顶面设置半球形装置来调整滑道梁纵坡以适应主纵梁纵坡的调整。千斤顶间的空隙用可调整的钢支撑加钢板楔紧辅助受力。
钢垫梁由加劲型钢组合焊接成整体，纵横向满足滑道板的布置要求，且有足够的刚度。
橡胶弹性垫层为60mm厚，是避免顶推过程中钢导梁及钢纵梁与滑道脱空设置的缓冲层，保证两者之间受力均匀，避免局部应力集中造成变形。同时也能达到调整滑道标高误差的作用。
滑道板纵向长度为3m，横向宽度为2.4m。滑道板采用厚40mm的主体钢板，上刨床将端部进出口都加工成圆曲线，使滑板逐步进入和退出滑道。主体钢板上铺设3mm的不锈钢板，并将表面磨光达到一定的光洁度。
滑板采用聚四氟乙烯橡胶板滑板。单块滑板尺寸纵向长400mm，横向长1200mm，厚度20mm，其中四氟厚度为3mm，与光滑的滑道板上面不锈钢板表面接触，在油脂的润滑下摩阻系数小；另17mm厚为橡胶层，橡胶层起弹性缓冲作用，并利用橡胶与钢主纵梁表面接触，增大摩擦力，顶推滑动时主纵梁带动滑板在滑道板上滑动。本桥主纵梁底面的竖向线形变化大，为了保证整个滑道内的滑板受力均匀，根据实际需要另准备5～30mm厚度不等的杂木板用胶水与聚四氟乙烯滑板粘结，这样来精确调整滑板的厚度，保证主纵梁与滑道板之间均匀受力，控制纵梁的变形。
在滑道的四周设置钢牛腿限位装置，来控制整个滑道的平面位置，只允许整个滑道在竖向上根据要求调整滑道顶面标高，不允许在平面特别是纵向上滑动。顶推滑道构造见图5.1-74。
关于顶推时滑道的顶标高，按设计最终成桥标高确定，但还应综合考虑及顶推到位后，钢拱梁的顶升竖向千斤顶的安放，滑道的拆除，永久支座就位安装固定的方便。
7）、顶推施力系统
钢拱梁采用多点拖拉施力方案。安装自动连续顶推系统，来对钢拱梁施加拉力牵引钢拱梁在滑道上滑动。
三孔钢拱梁包括前后导梁和临时撑杆总重约14000t，启动摩擦系数取0.08，滑动摩擦系数取0.05，双向0.35%纵坡忽略不计，整个结构全部完成最大的牵引力约为11200KN。在最不利状态下仍有4个主墩和3个临时墩共7个墩可安装水平千斤顶对其施力牵引。计划每个墩横向对称安装两台ZLD-100水平自动连续千斤顶，共用一台ZLDB液压油泵能满足施力要求。施力不够的情况，仍可对称在桥轴线两侧安装水平自动连续千斤顶来克服启动时最大静摩擦力，因此顶推牵引力是有保障的。
             
多点顶推初期总是要求所有千斤顶施力同步，特别是预应力混凝土连续梁顶推施工的初期非常强调这一点。经过多年顶推实践，证明由于诸多因素影响，真正同步很难实现，事实也没有必要的。多台水平液压千斤顶对钢拱梁施力，全部都由总控柜集中控制，顶推不会造成不安全事故发生，也不至于顶推不动的现象。
顶推施力方案：
多点顶推施力具体方案：纵向在拼装平台上、引桥墩、主桥墩、主跨中临时墩均安装水平千斤顶施力。单个施力墩上水平千斤顶牵引力与墩顶滑道摩阻力相平衡，理论上桥墩不承受过大的水平推力。引桥墩主桥墩及临时墩都具有一定纵向抗水平推力的能力。为了确保安全，在纵向将多个顶推施力墩均用钢绞线连成整体，来控制可能出现的不平衡的水平力，控制桥墩纵向位移。
在钢拱梁顶推施力总的顶推牵引力略大于摩阻力，保证钢拱梁均匀缓慢滑动。对施力桥墩进行分类为前进墩和一般墩。
前进墩即为钢导梁搭上去的桥墩，垂直荷载及摩阻力是随着钢导梁与钢箱梁的上来位置变化而增大，根据测量观测墩顶纵向位移值逐步手动调整水平千斤顶的牵引力。
一般墩即纵向前后相邻均在钢拱梁的作用下，这时千斤顶的出力按钢拱梁在桥墩上的垂直荷载和摩擦系数施力。由于钢拱梁不是均布荷载，所以也要结合对桥墩顶位移观测数据来调整。钢拱梁顶推牵引装置见图5.1-75。
8）、侧向限位导向
钢拱梁顶推滑动过程的横向两侧限位导向有相当大的难度。顶推跨径大，在导梁所有滑道上垂直荷载也大，加上风作用等自然环境的影响，横向导向纠偏力很大，所以这项工作始终必须高度重视，认真做好。具体措施如下：
a、认真做好施工过程的测量观测工作，不论在拼装平台，还是在顶推滑动过程中。既要保证整个钢拱梁与钢导梁纵向制作安装过程的线型，又要严格控制顶推活动过程的偏差在允许范围内。
b、在拼装平台、引桥墩的托架、主桥墩、临时墩上都须设置导向装置。特别每个主桥墩及主跨临时墩纵向设置2个，原则上不拆除直至顶推出去。
c、采用平面接触导向装置。由钢反力支架加新型滑板材料组成。新型滑板材料润滑油与钢板接触摩阻系数很小。导向装置固定在钢拱梁两侧，在顶推行进过程自动控制横向位置。每个主墩和主跨临时墩横向单侧沿纵向设置2个，即一个墩上要设置4个导向装置。
d、顶推牵引水平千斤顶均对称设置在桥轴线附近，横向两台共用一台大油泵供油施力均匀。尽量减小顶推力产生的横向偏转力，使钢拱梁沿轴线均匀前移，在风力大于五级时停止顶推。
e、导梁刚度远小于钢拱梁，横向宽度也变化，在拼装时期总长不长的情况下顶推时，设置导向纠偏装置，随着钢拱梁的增长只起辅助导向作用。
9）难点及解决措施
①、难点分析
采用顶推法施工安装斜拉桥、自锚式悬索桥、钢管混凝土系杆拱桥，在国内已经取得成功。但是采用顶推法安装三跨结合梁—钢拱组合体系桥施工国内没有先例，技术上具有相当大的难度。
a、主桥上部结构3孔210m结合梁—钢拱组合体系拱桥，是一个相当复杂的体系。整个体系在拼装平台上拼装，构件多，起吊重量大，每一孔桥拼装成符合设计要求与精度要求，都有相当大的难度。
b、钢拱梁本身是一个相当复杂的体系，三孔拱梁又要连接成为整体，滑动的主纵梁截面尺寸小，刚度小，与钢拱连接的临时撑杆薄弱，滑动的钢主纵梁底的纵向线型也有0.35%的双向纵坡及竖曲线，满足顶推过程在滑道上滑移的受力要求，且控制变形成桥后仍符合设计要求，保证顶推顺利进行确是个很难的课题。
②、解决措施
a、设置合理的拼装平台。拼装平台的纵向长度、横向宽度满足拼装的要求。拼装平台的基础、立柱支架及上部纵横梁都有足够的强度、刚度、整体稳定性。拼装的起重设备有足够的起吊能力，能完成钢拱梁单个节段拼装过程的起吊、运输、调节工作。与拼装焊接专业单位共同协调配合，做好这项工作。
b、一定与设计单位密切联系，统一协调认真处理好钢拱梁体系内部临时撑杆，三孔钢拱梁之间的两个简支梁的临时连接，钢拱梁与前后导梁的连接，保证整个三孔钢拱梁结构自身能满足顶推过程受力的要求。在理论上与实际上做到心中有数，避免出问题。
c、认真设计并处理好临时墩、所有顶推滑道系统、横向导向纠偏装置、引桥墩临时托架保证有足够的安全储备，并能适应变化的滑动主纵梁底线型要求，设置调节系统保证滑道顶面与梁底面接触良好，均匀受力。
d、顶推力系统原则上采用国内设备，有必要时也采用国外的更先进的顶推施力设备，确保顶推顺利完成。
e、制定详细的施工观测及控制方案，对拼装平台、滑道、临时托架临时墩滑道系统、钢拱梁各部位、钢导梁都需要进行详细的观测及内力测试，确保结构的安全。
10）施工过程观测
为了确保钢拱梁最终成桥后符合设计的线型要求和应力状态，需要对拼装顶推过程在动态和静态下各种工况，在风力、温度、日照等环境影响下进行施工过程分析，找出不利状态、最大变形值并进行详细观测和有效的控制，具体包括以下内容：
①、拼装平台的沉降和变形。
②、钢拱梁节段运输及起吊就位后的变形。
③、因温度影响、日照不均匀、焊接累积误差而产生纵向长度变化；风的作用力对顶推影响，主纵梁平面点标高，横向位置（坐标）变化。
④、滑道顶面标高的变化：沉降和压缩变形、温度升降的变化、所有滑道施力墩顶推时纵向位移及标高变化。
⑤、钢拱梁挠度观测，每跨尾部接头端面竖向转角挠度测量，关键截面的应力测试；钢导梁挠度、受力变形观测及应力测试。
⑥、钢箱梁底板在滑道上接触情况观测，钢箱梁内腹板、底板最不利受力状态内力检测和分析。
11）顶推过程中控制重点
①、根据工况的支点反力计算摩擦力并与油压表相验证。顶推箱梁水平力计算：顶推总水平力按重量的8%加钢拱梁纵坡的水平分力。
②、位移观测：位移观测主要是梁体的中线偏移和墩顶的水平、竖向位移，在顶推过程需用千斤顶及时调整。墩顶位移观测非常重要，根据设计允许偏位作为最大偏位值，换算坐标，从施力开始到梁体开始移动连续观测，一旦位移超过设计计算允许值则立即停止施力，重新调整各千斤顶拉力。
③、施加顶推力：顶推力的大小是根据摩阻力的大小调节，并通过油表来反应，选用精度较高的油表。千斤顶、油表使用之前进行标定。 每工况下施加顶推力时，先将各个墩上的千斤顶逐步加力至计算的顶力，如梁体仍不能向前移动，则可将顶推平台或主墩上的顶力加大至该墩允许的最大顶推力（箱梁在该墩的摩阻力加该墩允许的最大水平力），此时应按上述第2条的要求进行墩顶位移观测。如施加到最大顶推力时梁体仍未能移动，则应进行检查，研究调整顶推力后方可进行继续顶推。
④、滑块的更换：顶推过程中必须使用表面光洁、无破损的滑块，顶推时各支点应有专人检查更换。
⑤、顶推到最后梁段时要特别注意梁段是否到达设计位置，须在温度稳定的夜间顶推到最终位置，并根据温度仔细计算测定梁长。
⑥、最后一次顶推时应采用小行程点动，以便纠偏及纵移到位。
12）安全质量注意事项
钢拱梁起吊时要仔细检查吊具、吊点是否牢实。
钢拱梁在起吊、运输、安装时应注意保护梁面完好，不得随意钻孔、碰撞、破坏油漆层，严禁机油泄露到钢拱梁表面。
钢拱梁在安装时顶面周边应设防护栏，顶推后不能随意向下丢弃杂物，以免砸伤船只及船员。
钢拱梁在顶推时悬臂端尽量不放杂物不站人，以减少钢拱梁受力。
各临时墩操作人员应严格服从中心控制台指挥，并严格按照工艺步骤及技术交底进行操作。
各临时墩及主墩顶周边设栏杆，操作人员应带救生设备。
钢拱梁起吊遇五级以上大风时停止作业。
13）钢拱梁的施工质量目标、质保方法和措施
①、质量目标
   钢拱梁顶推安装质量达到优良，钢拱梁顶推安装符合设计文件和技术规范（专用条款）中精度要求：钢拱梁拼装横向两幅轴线偏差5mm，纵向顶面标高差2mm，横向顶面标高差1mm。
②、保证方法和措施
组织我公司参加过顶推桥梁施工及先梁后缆自锚式悬索桥顶推经验的技术专家，参加顶推安装方案的制订。
借鉴国内已经施工完成的桥梁的施工经验和教训。
成立以总工程师为主的课题研究小组，对整体施工方案进行反复讨论，制订可靠合理的施工方案，争取不走弯路。
在顶推施工中，各个工序都制订分项的技术操作规程和安全操作规程，对参加施工技术人员和工人进行技术培训和交底，并明确职责和奖惩办法，落实兑现。
对施工过程影响钢拱梁施工质量和精度的要素，争取做到既有理论计算分析，又有实施过程观测，对各种不利因素进行预警，并有相应的补救措施。
采用先进设备和材料，采用不同的滑道和滑板材料。顶推施力装置，除了考虑国产设备，必要时，采用国外的先进顶推设备，确保顶推工作顺利。
    ======================拓展学习：3×210m钢混叠合梁结构拱桥总体施工组织设计附CAD（大直径承台基础 逐跨顶推） ————————————————————————————————————