随着我国生产水平的迅速发展，工程项目对拱桥跨径的要求不断增大，设计和施工技术难度不断提升。钢系杆拱桥具有跨越能力较大、实用耐久、外形美观、施工对交通干扰小、施工方便快捷、自重轻等优点，在大跨度的系杆拱桥和景观要求较高的桥位如跨越铁路、高速公路、城市河流及城市干道中应用广泛。桥梁的施工方法是桥梁建设中的关键问题，其主要影响因素包括结构、取用材料、跨径大小、地理位置等。常见组合拱桥施工方法包括支架施工、缆索吊装施工、转体施工、悬臂施工、顶推施工等。与其他施工方法相比，顶推施工对桥下交通干扰小，顶推设备轻型简便，不需要使用大量脚手架，工作面积小且集中，在跨越江河和既有铁路公路线路的工程项目中被广泛使用。在钢系杆拱桥顶推施工过程中，随着施工过程的不断进行，导梁不断向前移动。钢箱梁与桥墩台的接触点不断发生变化，会导致钢箱梁产生正负弯矩交替出现的现象，梁体的应力和变形复杂多变。文章以汕头市某下承式钢箱提篮拱桥为研究对象，建立钢箱梁桥有限元模型，进行施工过程的模拟分析。总结顶推要点和控制难点，提出相应的控制措施，为类似的桥梁结构提供一定的技术参考。1工程概况汕头市某下承式钢系杆拱桥跨径149.24 m、宽36.5 m、梁高2.3 m、主拱跨度145 m、立面矢高约32.222 m，主拱矢跨比为1/4.5，拱轴线采用二次抛物线，主拱肋按72° 内倾。主墩采用门式墩，矩形承台，桩基础为2.0 m钻孔灌注桩。该桥采用步履式多支点顶推施工，顶推重量约3 700 t，共设置8组临时墩，每组临时墩设置2台顶推设备，共16台。在顶推方向前方布置导梁，长35 m，重约160 t。岸上临时墩L1~L4基础采用扩大基础；临时墩L5、L8布置主墩上；河中临时墩L6、L7基础采用钢管桩。为减小落梁高度，在部分引桥盖梁待顶推完成后施工。2施工过程数值模拟分析2.1顶推设备及施工要点该桥顶推设备包括机械结构系统、液压系统、控制系统（包括顶升行程传感器、平推行程传感器、压力传感器）。整个顶推设备自成一体，可以在顺桥向、竖向、横桥向进行移动、顶升或调整，保证桥梁顶推施工完成后的全桥线型。按步骤安装顶推设备后，进入调试工序、顶推前的检查、加载与升降试验、试顶推。正式顶推前，确定各点的受力、位移等控制参数，进行整体调试和演练，确保顶推过程中所有油缸、泵站、油路、传感器、控制系统的正常运行。按要求进行正式顶推，及时反映各观察点的测量情况，记录各点测量数据。顶推过程中注意顶升力、平移力、下降力的变化，顶推力骤升时，及时停止顶推并检查原因。顶推至最后梁段时，应特别注意梁段是否到达设计位置，顶推到最终位置须选择在温度稳定的夜间，根据温度仔细计算测定梁长。最后一次顶推时，应采用小行程点动，以便纠偏及里程到位。2.2建立模型采用midas Civil 2019有限元软件，建立钢桥及导梁整体三维有限元模型，进行顶推过程安全模拟分析。下承式系杆拱桥有限元模型如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.23.068.F001图1下承式系杆拱桥有限元模型根据《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64—2015）确定各项材料参数，主纵梁和导梁选用Q345材料，综合刚度为195.0 GPa、泊松比0.3；主拱圈选用Q390钢材，综合刚度为206.0 GPa、泊松比0.3，钢材容重均为78.5 kN/m3。吊杆选用材料代号为Wire1770，综合刚度205.0 GPa。系杆选用材料代号为Strand1860，综合刚度195.0 GPa。主梁和主拱圈采用箱型截面，导梁采用工字型钢截面，主拱圈和导梁涉及截面变化部分，在模型中进行变截面的处理。确定各项材料参数以及截面形式，利用midas Civil的顶推法建模助手快速建立模型。边界条件设置：边界条件在整个顶推过程中分为顶推阶段、成桥阶段。主梁与支架之间设置弹性连接，顶推阶段的边界条件根据顶推间距布置。定义静力荷载工况，以恒载为结构自重，混凝土容重取26 kN/m3，根据实际节段重量进行修正，本钢桥顶推重量约3 700 t，包含结构自重、导梁、加固支撑等。根据《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01—2004）和设计文件，汕头市十年一遇10 m高度基准风速为28.6 m/s，分别计算主梁和主拱圈的风荷载。根据桥梁施工工序，设置各个阶段施工时间、预应力张拉混凝土初始材龄等涉及混凝土时间效应的数据。施工时，分析顶推过程中导梁及钢桥梁结构安全情况，设置8个计算工况，即顶推初始、顶推56 m、顶推88 m、顶推112 m、顶推116 m、顶推130 m、顶推134 m、顶推到位。3有限元计算结果分析3.1主梁弯矩计算结果导梁向前移动过程中，主梁弯矩呈现正负交替现象，最大正弯矩为25 375.36 kN·m，出现在顶推130 m工况；最大负弯矩为-16 417.31 kN·m，出现在顶推134 m工况。顶推过程中，主梁弯矩未出现突变现象，满足受力要求。3.2墩顶反力计算结果甲酸岸上临时墩L1~L4、河中临时墩L6、L7、设置在主墩上的临时墩L5、L8对应的墩顶反力。8个工况下墩顶反力结果统计如表1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.23.068.T001表18个工况下墩顶反力结果统计计算工况L1L2L3L4L5L6L7L8顶推初始5 5763 4853 6233 5092 767———顶推56 m——5 9173 6694 7564 611——顶推88 m———5 4813 9928 0711 417—顶推112 m———2 8464 3335 5076 275—顶推116 m————6 6136 9975 135217顶推130 m————5 4955 0547 1561 256顶推134 m————5 1944 8896 8052 073顶推到位————4 2165 0734 9164 757kN由表1可知，顶推过程中，墩顶支反力最大发生在顶推至88 m工况下，河中临时墩L6处，为8 071.0 kN。从顶推初始至顶推88 m工况下，墩顶反力最大值逐渐变大，分别出现在L1、L3和L6。从顶推112 m至顶推到位工况下，墩顶反力最大值均维持为约6 500 kN，且在L6、L7两个河中临时墩上反复出现。顶推过程中，主梁临时墩均出现负反力，未发生支座脱空现象。3.3主梁位移计算结果主梁最大竖向变形统计如表2所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.23.068.T002表2主梁最大竖向变形统计计算工况位移顶推初始28顶推56 m77顶推88 m52顶推112 m152顶推116 m56顶推130 m61顶推134 m62顶推到位23mm顶推过程中，主梁位移最大值为152 mm，出现在顶推至112 m工况下；顶推到位时，主梁位移竖向变形最小，为23 mm。顶推初始工况下，主梁最大竖向变形28 mm，与顶推到位时相接近，主梁变形均在安全范围内。3.4顶推施工监控结果8组顶推临时墩中，在临时墩承台4个角处布置测点，共布置32个测点。陆上临时支架沉降监测过程中，主梁拼装时L4#临时墩沉降速率较大，采用堆载加压的方式后沉降趋于稳定；顶推过程中未发现水平位移与沉降趋势稳定，无明显异常。顶推施工过程中，水中临时墩应具有足够的刚度、强度和稳定性，为确保施工时支撑体系不下沉，需要对水中临时墩偏位进行监测。临时墩施工监控如图2所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.23.068.F002图2临时墩施工监控现场水中墩共分为4组，在近墩顶4角处布点，共16个测点。监测频率为2~3 d/次，监控过程中未发现水平位移与明显沉降。4结语顶推施工过程中，主梁弯矩未出现突变现象，满足受力要求。对墩顶反力计算结果的统计分析，顶推过程中主梁临时墩均出现负反力，未发生支座脱空的现象。顶推过程中，主梁总体变形较小，处于安全范围内。