高速鐵路組合梁橋大量程預(yù)頂升施工技術(shù)

冀光華 劉宗孝 楊宇軒

摘? 要：對(duì)于鋼-混組合連續(xù)梁橋，中支點(diǎn)附近受負(fù)彎矩控制，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)層受拉開(kāi)裂，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和使用性能。工程上可以采用支點(diǎn)位移法，依靠鋼梁強(qiáng)迫位移對(duì)組合梁施加預(yù)應(yīng)力，來(lái)控制和減少負(fù)彎矩區(qū)的裂縫。文章以商合杭鐵路鋼混梁橋建造為背景工程，對(duì)頂升系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì);并介紹了頂升過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)，包括：頂升過(guò)程、落梁過(guò)程以及配套的施工工藝。

關(guān)鍵詞：預(yù)頂升;施工技術(shù);設(shè)計(jì)研究;鋼混組合梁

中圖分類(lèi)號(hào)：TU398? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）10-0152-03

Abstract： For the steel-concrete composite continuous beam bridge， the negative moment control near the middle fulcrum leads to the tensile crack of the concrete structure layer， which affects the durability and performance of the structure. In engineering， fulcrum displacement method can be used to control and reduce cracks in the negative bending moment zone of composite beams by applying prestress on the composite beams depending on the forced displacement of steel beams. This paper takes the construction of the steel-girder bridge of Shanghe-Hangzhou Railway as the background project， and designs the jacking system. It also introduces the key technologies of the jacking process， including the jacking process， the falling beam process and the supporting construction process.

Keywords： pre-jacking; construction technology; research on the design; steel-concrete composite beam

1 概述

組合梁橋兼有混凝土橋和鋼橋的特點(diǎn)，它充分發(fā)揮了混凝土耐壓和鋼材抗拉強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。但同時(shí)，連續(xù)組合梁在外荷載作用下，在負(fù)彎矩區(qū)中處于受拉狀態(tài)的混凝土板常因拉應(yīng)力過(guò)大而開(kāi)裂，以致降低結(jié)構(gòu)耐久性。工程中常使用張拉高強(qiáng)鋼筋或者在澆筑橋面板前預(yù)頂升鋼梁來(lái)施加預(yù)應(yīng)力。

隨著近些年來(lái)液壓同步頂升控制系統(tǒng)的技術(shù)成熟，預(yù)頂升鋼梁來(lái)施加預(yù)應(yīng)力在鐵路和公路橋梁的施工領(lǐng)域已有較多實(shí)踐并取得一定的成果。中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司承建的臨汾市濱河西路與彩虹橋、景觀大道立交橋項(xiàng)目就采用了支座預(yù)頂升法為鋼-混組合結(jié)構(gòu)橋梁墩頂負(fù)彎矩區(qū)施加預(yù)應(yīng)力[1];港珠澳大橋CB05標(biāo)段淺水區(qū)組合梁橋采用了多種針對(duì)混凝土橋面板的抗裂措施，其中就包括支點(diǎn)強(qiáng)迫位移法改善鋼-混凝土組合連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)受力狀態(tài)，抑制橋面板開(kāi)裂的設(shè)計(jì)方法[2]。已有的部分研究介紹了相關(guān)施工方法，并通過(guò)有限元模擬方法分析了頂升參數(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力影響[3]。但以上工程實(shí)踐和研究的施工方法均采用依次頂升回落的工序，且頂升量較小，所得經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論不能適應(yīng)更復(fù)雜的頂升工藝和更大的頂升量。

本文將針對(duì)以上問(wèn)題，系統(tǒng)介紹了組合梁大量程預(yù)頂升法對(duì)橋面板施加預(yù)應(yīng)力的施工技術(shù)、工藝流程以及安全和質(zhì)量控制系統(tǒng)。依托背景工程為商丘至合肥至杭州鐵路工程商丘至阜陽(yáng)段，無(wú)砟軌道上承式組合連續(xù)梁，合計(jì)五跨5×50.7m結(jié)合連續(xù)梁。

2 工程概況

新建商丘至合肥至杭州鐵路工程商丘至阜陽(yáng)段，無(wú)砟軌道上承式連續(xù)組合梁，位于安徽省阜陽(yáng)市太和縣關(guān)集鎮(zhèn)，為古城特大橋跨越茨谷河而設(shè)。橋長(zhǎng)253.5m，為五跨5×50.7m連續(xù)結(jié)合梁。

本項(xiàng)目下部為鋼箱梁、上部為混凝土橋面板?？缰性O(shè)置為預(yù)制橋面板，墩頂支點(diǎn)處為現(xiàn)澆橋面板。其斷面布置如圖1所示。

在商合杭鐵路鋼混疊合梁建造項(xiàng)目中，在橋面板施工前將鋼梁次中墩頂升20cm，中墩頂升70cm;安裝中跨、次中跨跨中預(yù)制橋面板，澆筑中墩墩頂混凝土，待上一步現(xiàn)澆混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈模后，邊墩保持高度不變，中墩處鋼梁下降70cm，次中墩保持不變;安裝邊跨、次中墩兩側(cè)預(yù)制橋面板，澆筑次中墩墩頂橋面板混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈模后，次中墩落梁20cm;最后澆筑其余隔板及底板壓重混凝土。

由理論計(jì)算結(jié)果可知，應(yīng)用此方法施工可以較好地控制墩頂負(fù)彎矩所引起的橋面板拉應(yīng)力。但是也帶來(lái)了頂升量提高的問(wèn)題。

3 頂升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 頂升系統(tǒng)的總體組成

頂梁前邊墩鎖緊裝置鎖定完成，中墩、次中墩4個(gè)墩同步頂升，每個(gè)墩上配置4個(gè)千斤頂，4個(gè)千斤頂由1臺(tái)泵站控制，4個(gè)泵站串聯(lián)布置，由1臺(tái)主泵站同步控制，確保同步頂升。同步頂升系統(tǒng)總體布置圖見(jiàn)圖2。

3.2 臨時(shí)鎖緊裝置

頂升前先要用臨時(shí)鎖緊裝置將鋼梁與邊墩鎖死，以期頂升時(shí)結(jié)構(gòu)能達(dá)到設(shè)計(jì)的受力狀態(tài)。鎖緊裝置采用φ50精軋螺紋鋼預(yù)埋在墩身內(nèi)，長(zhǎng)度為1.5m，確保錨固安全;鎖緊盒下方穿入精軋鋼處開(kāi)長(zhǎng)圓孔，內(nèi)墊板粘貼聚四氟乙烯板，允許鋼梁順線(xiàn)路方向伸縮，鎖緊盒上方開(kāi)坡口，與鋼梁底板熔透焊接。鎖定裝置的布置圖見(jiàn)圖3～圖4。

4 頂升關(guān)鍵技術(shù)

4.1 中墩、次中墩頂梁20cm

整體的頂梁步驟為：分四次頂升，每次頂升高度為5cm。

（1）操作各墩頂液壓油缸，使每個(gè)油缸都初步帶壓。

（2）帶壓5分鐘，各墩人員檢查液壓系統(tǒng)和油缸，是否有漏油、壓力表壓力下降等情況。有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，一切正常后四個(gè)橋墩同時(shí)起頂，一次起頂高度為60mm。達(dá)到60mm后停止起頂，將油缸保險(xiǎn)捆向上擰，在支座上放置5×10mm厚墊板，實(shí)現(xiàn)第一次50mm的頂升。

（3）將油缸保險(xiǎn)捆向下擰，油缸同步下落，在油缸頂抄墊5×10mm厚墊板，千斤頂?shù)诙蜗蛏享斄?0mm，再向支座上抄墊5×10mm墊板，實(shí)現(xiàn)第二次50mm的頂升。

（4）重復(fù)按照此步驟，平穩(wěn)、安全地實(shí)現(xiàn)四次頂梁過(guò)程。

4.2 中墩繼續(xù)頂升50cm

頂梁前次中墩鎖緊裝置鎖定完成，每個(gè)次中墩鋼梁頂面配置兩塊預(yù)制板作為壓重，采取拉壓結(jié)合方式確保次中墩處的反拉力，以免發(fā)生梁底脫空。

中墩繼續(xù)頂梁50cm，分十次頂升，每次頂升5cm，操作過(guò)程與第一節(jié)段頂梁一致。

4.3 頂梁過(guò)程中注意事項(xiàng)

細(xì)化節(jié)點(diǎn)，分階段施工，加強(qiáng)過(guò)程控制，節(jié)點(diǎn)校核，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)分析原因，采取調(diào)整措施，避免出現(xiàn)累計(jì)偏差而超出設(shè)計(jì)允許范圍。

4.4 應(yīng)力擴(kuò)散裝置

為擴(kuò)散應(yīng)力，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中破壞，分別在千斤頂上、下方各配置一塊直徑80cm，厚2cm的墊板。上墊板與鋼梁進(jìn)行圍焊連接，下墊板放置與墩頂上，墩頂與下墊板接觸范圍內(nèi)打磨平整。

4.5 頂落梁位移控制

頂升過(guò)程中，采取交替在千斤頂頂部與支座下方抄墊墊板的方式進(jìn)行。配置2cm、1cm、5mm、3mm等不同厚度的抄墊板，保證抄墊標(biāo)高誤差控制在3mm以?xún)?nèi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）商合杭鐵路古城特大橋采用支座預(yù)頂升法對(duì)鋼混疊合梁橋的混凝土橋面板施加預(yù)應(yīng)力，從而改善鋼-混凝土組合連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)受力狀態(tài)，抑制橋面板開(kāi)裂。

（2）該方法通過(guò)臨時(shí)鎖緊裝置約束邊墩位移，全部頂升、回落過(guò)程采用液壓同步頂升控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)技術(shù)成熟、方法可靠，并且對(duì)頂升過(guò)程中的偏差能夠及時(shí)反饋。

（3）為實(shí)現(xiàn)施加預(yù)應(yīng)力的目的，在橋面板施工前將鋼梁次中墩頂升20cm，中墩頂升70cm，澆筑中墩墩頂混凝土，待上一步現(xiàn)澆混凝土齡期滿(mǎn)7天，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈模后，邊墩保持高度不變，中墩處鋼梁下降70cm，次中墩保持不變，澆筑次中墩墩頂橋面板混凝土，待混凝土齡期滿(mǎn)7天，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈模后，次中墩落梁20cm，最后施工剩余部分混凝土工程。

參考文獻(xiàn)：

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