杏林東路跨線橋變截面交替頂升技術(shù)與安全監(jiān)控

林杰

[摘要]本文以廈門杏林東路立交跨線橋第一、二聯(lián)頂升工程為例，結(jié)合ANSYS計算軟件，通過假定多工況仿真模擬驗算分析設(shè)定預(yù)警值，并對頂升鋼支撐、分配梁等保護系統(tǒng)，縱橫向限位、對中調(diào)平等安全裝置的設(shè)置及安全監(jiān)控要點進行探討，對異型變截面橋梁的關(guān)鍵技術(shù)加以總結(jié)。作為成功案例，該工程所采用的變截面橋梁交替頂升技術(shù)和安全監(jiān)控措施為我國橋梁頂升工程提供了有益的參考與借鑒。

[關(guān)鍵詞]橋梁；交替頂升技術(shù)；方案比選；施工關(guān)鍵技術(shù)；安全監(jiān)控

文章編號：2095 - 4085（ 2018） 02 - 0082 - 02

杏濱路位于廈門市集美區(qū)，原設(shè)計等級為城市主干道，設(shè)計時速為60km/h，現(xiàn)提升改造工程起點位于西濱互通立交，終點位于杏林互通立交，全長為3.753km。其中杏林東路立交共設(shè)主線橋（新建，含拆除）378. Om/l座，既有橋改造（頂升）150m/l座，既有橋拼寬改造390. 9m/2座，匝道橋274m/2座。按設(shè)計要求杏林東路立交跨線橋第一、二聯(lián)共計150m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進行整體頂升后與新建高架橋銜接，頂升施工區(qū)間為橋臺至5#墩，橋梁跨徑為2 x30+3 x30m等高度變寬度預(yù)應(yīng)力箱梁，其中0#橋臺處上部結(jié)構(gòu)橋面寬18m，從第一跨跨中至3#墩橋面變寬，3# -5#墩上部結(jié)構(gòu)橋面寬27m。

1 廈門杏林東路立交跨線橋交替頂升難點

（1）頂升長度長、面積大、高度較大。本次頂升兩聯(lián)總長為150m，總頂升面積為3553. 2m2，最高頂升高度為1.999m，在頂升中多次需進行托換。

（2）頂升橋面為變截面。該橋為變寬度異形橋，橋面寬度由18m變寬至27m，墩柱橫橋向兩側(cè)自重荷載分布不均面對橫橋向兩側(cè)頂升控制要求較高。

（3）頂升條件受限。東側(cè)新建匝道與頂升后既有橋之間僅預(yù)留2cm間隙，頂升過程對既有橋梁橫向偏位控制要求高，不僅不能與新建橋梁產(chǎn)生沖突，同時要滿足縱向伸縮縫安裝要求。

（4）限位控制技術(shù)要求高。在頂升過程中因調(diào)整坡度的需要，梁體會無法避免的回產(chǎn)生相對位移，縱橫向變形如何控制是重點。

（5）頂升步驟多需密切配合。本工程第一聯(lián)頂升過程先同步頂升后調(diào)坡頂升，第二聯(lián)頂升過程為先調(diào)坡頂升后同步頂升最后調(diào)坡降落，工藝步驟較多，各階段需密切配合。

2 多工況仿真分析及預(yù)警值設(shè)定

本工程全橋分五個工況計算：工況一是HO號橋墩施加lcm豎向強迫位移；工況二是Hl號橋墩施加lcm豎向強迫位移；工況三是HO號橋墩的內(nèi)側(cè)施加lcm豎向強迫位移、外側(cè)施加2cm豎向強迫位移；工況四是Hl號橋墩的內(nèi)側(cè)施加lcm豎向強迫位移、外側(cè)施加2cm豎向強迫位移；工況五是HO號橋墩的內(nèi)側(cè)施加lcm豎向強迫位移、Hl號橋墩的外側(cè)施加0.5cm豎向強迫位移。經(jīng)仿真分析，結(jié)合實際頂升過程中梁體在縱橫向頂升高度不同，加之諸如千斤頂漏油故障等外界因素的影響，處于安全考慮，最終設(shè)定不同墩豎向位移差預(yù)警值為5mm，相同墩不同側(cè)豎向位移差預(yù)警值為3mm；應(yīng)力差預(yù)警值為lMPa。

3 交替頂升關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼支撐托架系統(tǒng)

各個千斤頂下設(shè)置頂升支撐鋼管為傳力構(gòu)造。支撐鋼管采用φ500mm×12mm鋼管，兩端焊接12mm鋼板法蘭，通過法蘭連接。鋼管支撐通過植入M20錨栓與改造承臺連接，對承臺接觸面不平整的，應(yīng)通過高強度砂漿予以處理。頂升中，每頂升0.2m時，用專用墊塊作為臨時支撐，當臨時鋼墊塊累計高度達到1m時，用一節(jié)鋼管替代，以消除不穩(wěn)定性。同時根據(jù)支撐高度及受力特性，鋼支撐體系橫向連接每2. 5m設(shè)置一道橫向聯(lián)系，底部兩道橫向聯(lián)系采用口100 x6方鋼管配合L75 x8等邊角鋼進行橫向聯(lián)系，兩道以上聯(lián)系采用口150 x6方鋼管配合L75 x8等邊角鋼，縱橋向采用槽鋼增加縱向穩(wěn)定。

3.2 梁底分配梁系統(tǒng)

考慮到現(xiàn)場采用實體墩臺或選用直徑較大千斤頂?shù)那闆r，為了保證上部結(jié)構(gòu)均勻受力，應(yīng)采用鋼板焊接成縱橫向分配梁將頂力二次再分配。梁底墊塊平面尺寸設(shè)置為800mm×800mm，厚度不小于200mm。分配梁采用20mm厚鋼板，焊接寬800mm、高500mm箱型斷面，設(shè)置3條豎向肋板，縱向用lOmm鋼板間距250mm加勁。

3.3 橋面縱向限位技術(shù)

頂升段兩聯(lián)橋共布置5臺縱向限位裝置，在伸縮縫處加設(shè)固定楔形鋼板頂住梁體，利用千斤頂未頂升段牽拉住相鄰兩聯(lián)梁體，達到限制縱向移動的目的?？v向限位裝置靠地錨螺栓與主梁連接，同時橡膠支座固定在頂板上，起防滑作用，千斤頂必須與橡膠支座連接，確保梁體在頂升中發(fā)生轉(zhuǎn)動時，千斤頂與頂板全面實時接觸。兩個相鄰的縱向限位裝置安裝時應(yīng)注意控制間距，不大于100cm。

3.4 橋梁橫向限位技術(shù)

梁端為了控制梁體橫向偏位，在橋臺位置設(shè)置空間桁架結(jié)構(gòu)。本工程實例在0#臺背段設(shè)置橫向限位裝置，主要是用角鋼組成格構(gòu)柱，為了保持其整體穩(wěn)定性，利用聯(lián)系桿組成空間桁架結(jié)構(gòu)，在頂升過程中，利用構(gòu)件的剛度，使梁體只允許在桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)進行豎向上升和左右移動，避免出現(xiàn)過大的位移偏差（圖1，2）。

3.5 對中調(diào)平系統(tǒng)

橋梁頂升的水平方向位移糾偏裝置，就是在千斤頂下部增加楔形塊調(diào)平千斤頂。位移糾偏裝置包括上鋼板、楔形鋼板、下鋼板，楔形鋼板設(shè)置在上鋼板和下鋼板之間。該糾偏裝置在頂升過程中，橋梁隨產(chǎn)生水平方向偏移時，水平方向位移糾偏裝置內(nèi)的楔形鋼板通過改變千斤頂垂直度，從而形成水平方向上的可控的水平力，對建筑物造成偏移的水平力施加反向水平力，使得建筑物由于水平力的改變而改變其水平位移，達到糾偏效果。

4 頂升監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

4.1 位移監(jiān)控

頂升施工過程中主梁各頂升點位移的不同步將會增加梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)力，嚴重時可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的受損甚至破壞，因此對結(jié)構(gòu)的位移進行全方位的監(jiān)測，將不協(xié)調(diào)位移控制在合理范圍之內(nèi)是橋梁頂升施工監(jiān)控的關(guān)鍵內(nèi)容。杏林東路立交跨線橋一、二聯(lián)包括0#墩臺和1-5#墩，結(jié)合伸縮縫斷開，共計7個位移測試截面，一個測試截面布設(shè)兩個位移觀測點，共計14個點。每個位移觀測點布置一個光柵尺，每個測試截面配備一套數(shù)字顯示設(shè)備，頂升過程中實時監(jiān)控豎向位移變化。

4.2 應(yīng)力和應(yīng)變監(jiān)控

梁體的截面應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)控是頂升過程中的監(jiān)控要素。經(jīng)設(shè)計院、第三方監(jiān)控、專家論證后，建議在最不利截面（中支點、跨中截面的頂、底板處均布設(shè)應(yīng)變片以監(jiān)測正應(yīng)變、在支點截面的外腹板中性軸處布設(shè)應(yīng)變片以監(jiān)測主應(yīng)變）。電阻應(yīng)變片布置在中間墩的頂點位置附近，每個截面布置三個電阻應(yīng)變片；在每個墩選擇一鋼支撐作為監(jiān)測對象，鋼支撐的應(yīng)變計布置在根部距離地面0. 5m的位置處。在本工程實例中，設(shè)定一旦梁體應(yīng)力值超過lMPa，應(yīng)及時示警。

4.3 裂縫監(jiān)控

在頂升過程中，需加強觀測是否有新增裂縫。裂縫常規(guī)檢查主要以人工觀測為主，長度檢測以鋼尺或卷尺即可確定，寬度檢測以刻度放大鏡或裂縫測寬儀測量，為避免損傷梁體混凝土結(jié)構(gòu)，深度檢測以超聲波無損檢測為宜。實地檢測時，先在裂縫首尾兩端做好標記，并標明走向、檢測時間等信息，便于復(fù)測后及時比對。對寬度大于0.lOmm的裂縫必須加測裂縫深度。

5 結(jié)語

本文通過對廈門杏林東路立交跨線橋的橋梁交替頂升關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研究與探索，同時，結(jié)合對梁體縱橫向位移、墩頂箱梁局部應(yīng)力、限位裝置、鋼支撐及箱梁內(nèi)部應(yīng)力的實時監(jiān)控，有效保障了頂升過程的實施效果科學(xué)合理，為今后異型變截面橋梁采用交替頂升提供了有益的經(jīng)驗。杏林東路立交跨線橋交替頂升于2015年12月6日順利完成，2016年5月3日杏林東路立交主線橋?qū)崿F(xiàn)通車。

參考文獻：

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