東方大道快速路高架鋼混組合梁支點(diǎn)回落

閔堅

摘要：介紹南通市東方大道快速路高架項目鋼混組合梁跨中兩個支點(diǎn)的回落，經(jīng)過方案的選比，采用支點(diǎn)的形式以及采用美國恩派克公司的PLC多點(diǎn)遠(yuǎn)距離同步控制系統(tǒng)進(jìn)行整體回落，達(dá)到了預(yù)期的效果等。

關(guān)鍵詞：鋼混組合梁；現(xiàn)場方案選比；頂落梁；支點(diǎn)布置；PLC同步控制系統(tǒng)

1、工程概況

鋼混組合箱梁為（53+65+44）米三跨連續(xù)梁，鋼箱梁位于東方大道主線橋Pm375至Pm378墩上，橫跨通啟運(yùn)河。橋?qū)捊孛鏋?4.8米等寬，全橋長為162米，鋼箱梁橋高為2.75米，制造時跨中最大預(yù)拱度值為1.444米，為單箱5室結(jié)構(gòu)。

根據(jù)東方大道快速路高架項目的設(shè)計圖紙，我們和設(shè)計部門建立了工程業(yè)務(wù)聯(lián)系單，并先后四次將方案和計算與設(shè)計溝通，確保我們所做的方案在確保安全的前提下滿足設(shè)計部門所提出的中跨回落至墩頂對負(fù)彎矩進(jìn)行補(bǔ)償。

通過在鋼箱梁加工時的數(shù)據(jù)可知制造時最大預(yù)拱度值為1.444m，此值為中跨跨中最大值，相對于中墩而言即為0.3m，所以支點(diǎn)處回落量為30cm。

2、回落方案比選

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況與實(shí)際受力計算，包括對立柱系梁的應(yīng)力與中跨支點(diǎn)處鋼混組合梁應(yīng)力、應(yīng)變的計算，經(jīng)過可行性對比與設(shè)計院的溝通研究，確定了其中的一個，選比的四個方案為：

方案一：采用臨時砼支墩撐體系加強(qiáng)立柱系梁，支撐系梁受力，但是此種施工方法需要在立柱內(nèi)側(cè)進(jìn)行鋼筋綁扎、立模、混凝土的澆筑等工序，施工高度較高且鑿除時安全風(fēng)險較高，現(xiàn)場又不利于操作，故將此方案否定。

方案二：采用萬能桿件支撐體系，橫挑系梁受力，但是此種施工方法需要在既有成承臺上搭設(shè)高度為18m左右的萬能桿件，施工高度極高且鋼結(jié)構(gòu)用鋼噸位相對較多，搭設(shè)完成后又影響鋼箱梁分段吊裝的臨時支撐體系的安裝，拆除也較麻煩，故將此方案否定。

方案三：采用609鋼管支撐體系，支撐系梁受力，但此種方法需要在系梁下安裝鋼管支撐，而系梁下操作空間十分狹小，且由于系梁底部為弧形斷面，需在管撐頂部用自流平混凝土填充密實(shí)方可進(jìn)行力的傳遞，施工相對較復(fù)雜，故在次否定。

方案四：同樣采用609鋼管支撐體系，但不支撐于系梁下部，而是布置于立柱的兩側(cè)，如此可與鋼箱梁安裝的臨時支撐體系相結(jié)合。這樣的好處在于施工方便簡易、永臨安裝加固體系相結(jié)合，減少了材料用量，安裝、拆除方便，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算時受力相對明確。

以上四種方案雖然都與既有橋墩體系協(xié)同工作的辦法，都提高了支撐系統(tǒng)的承載力，也利用原有橋墩起到限位定位的功能，使得支撐體系具有良好的穩(wěn)定性與支撐強(qiáng)度，但是進(jìn)行相對比較后在施工前期階段的材料準(zhǔn)備安裝、支撐體系的受力明確程度上、拆除時的安全難度和風(fēng)險上還是第四種較為合理。

經(jīng)過先后四次將方案和計算與設(shè)計溝通后，我們采用了在鋼梁架設(shè)階段所用到的609mm鋼管支撐和立柱系梁作為支撐基礎(chǔ)的方案。

3、回落采取的方案措施

3.1變高度鋼混組合梁支點(diǎn)回落技術(shù)難點(diǎn)和對策

（1）頂落難點(diǎn)在于在重荷載作用下，如何確保36個頂升頂及鋼墊塊同時下落，而避免由于不均勻下落而導(dǎo)致連續(xù)梁體產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。

確定采用美國恩派克公司的PLC多點(diǎn)遠(yuǎn)距離同步控制系統(tǒng)控制千斤頂以及模數(shù)化鋼墊塊進(jìn)行整體下落，將所有油頂同步位移偏差控制在2mm以內(nèi)。

（2）落梁工作，荷載大，穩(wěn)定性要求高。

本工程鋼箱梁自重為1481.7t，而橋面混凝土的自重為3013.2t，相對荷載較大，采用609鋼管支撐體系與既有橋墩體系協(xié)同工作的辦法，即提高了支撐系統(tǒng)的承載力，又利用原有橋墩起到限位定位的功能，使得支撐體系具有良好的穩(wěn)定性與支撐強(qiáng)度。

3.2回落方法及步驟

按照設(shè)計方案，施工時將Pm376、Pm377墩處梁體預(yù)先提高了30cm，本次需將其頂落至設(shè)計標(biāo)高。本次頂落擬采用PLC-6點(diǎn)同步控制系統(tǒng)作為動力系統(tǒng)，采用鋼墊塊作為臨時抄墊系統(tǒng)，采用原橋墩作為反力系統(tǒng)對梁體進(jìn)行頂落。

本次頂落梁重量較重，需同步控制的油頂數(shù)量較多，最高峰時Pm376、Pm377各布置18臺200t頂升頂。采用PLC同步控制系統(tǒng)控制。頂升時，先用油頂將梁頂起5mm，取出臨時支座，放入新支座，再逐個拆除替換鋼墊塊，頂升過程中對系梁及臨時鋼管支撐進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測。

頂升支撐為橋墩系梁及鋼箱梁拼裝所用609鋼管支架體系支撐，原橋墩體系均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，經(jīng)驗(yàn)算無需加固即可利用（系梁抗彎、剪驗(yàn)算詳見驗(yàn)算書）。

3.21施工步驟及區(qū)域劃分：

（1）頂升反力架施工：包括采用原有墩柱系梁，安裝分配梁，油頂?shù)鬃帢蚨障盗禾幚硪约颁撓淞焊拱?之間的三道加勁肋進(jìn)行加固。

（2）頂升設(shè)備安裝調(diào)試：按照施工圖安裝及調(diào)試頂升設(shè)備。

（3）頂升更換支座：將梁體同步頂升5mm，取出臨時支座，安放新支座，并抄墊好。

（4）轉(zhuǎn)換頂升及跟隨設(shè)備：將原有φ609mm鋼管支架上的φ300mm的鋼桶支撐逐個更換為墩柱位置上的鋼墊塊。

（5）頂落梁體：分級逐步將梁體落到位。

（6）安裝支座：調(diào)整安裝到位后，再落梁至既有的支座上，再將既有的支座和支座上鋼板、梁底按設(shè)計要求進(jìn)行焊接。

（7）其他：拆除頂落設(shè)備及檢查驗(yàn)收。

3.22預(yù)應(yīng)力儲備系數(shù)計算

頂升過程中采用36個200T的頂升頂和鋼墊塊進(jìn)行頂升更換支座。根據(jù)設(shè)計資料Pm376、Pm377最大支座反力為2200T。頂升設(shè)備布置圖見附圖。

千斤頂受力計算：2200÷18=122 T

千斤頂應(yīng)力儲存系數(shù)：200÷122=1.64﹥1.5

3.3頂落梁工藝

3.3.1準(zhǔn)備工作

頂升準(zhǔn)備工作包括：頂升時φ609鋼管支撐支架的制作、安裝與焊接加固部分的檢查，頂升千斤頂安裝、找平，油路、測量、控制回路配置安裝、油泵站安裝等。

3.3.2 PLC頂升系統(tǒng)控制原理

梁體頂升的重點(diǎn)在于保持梁結(jié)構(gòu)的完整性，防止由于頂升作用點(diǎn)的不同步導(dǎo)致梁體扭曲而出現(xiàn)裂縫等各種病害。為保證頂升過程橋梁結(jié)構(gòu)的安全，使頂升過程平穩(wěn)，本次采用恩派克PLC同步控制系統(tǒng)控制千斤頂同步頂升系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用人機(jī)交互界面控制，使控制更加人性化。

4、實(shí)施效果

通過對橋梁回落過程中的標(biāo)高、中橫向位移、梁體內(nèi)力、鋼支撐內(nèi)力進(jìn)行檢測，可有效及時對回落過程中整體姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，使橋梁控制在預(yù)期的目標(biāo)狀態(tài)內(nèi)，使施工在安全可控的環(huán)境下進(jìn)行。

在監(jiān)理與設(shè)計單位的現(xiàn)場直接見證下，整個回落過程相當(dāng)?shù)捻樌芈渫瓿珊箐摿旱撞康淖冃吻闆r、對橋墩以及支撐系統(tǒng)的應(yīng)力檢測均在原先計算的范圍內(nèi)，支座與鋼箱梁底部密貼、受力均勻，橋面附屬工程完成后經(jīng)過了動靜載成橋試驗(yàn)，滿足了設(shè)計與規(guī)范的要求，達(dá)到了預(yù)期的目的。