一種寬幅預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁人工控制頂升施工與監(jiān)測的探討

徐善中

摘 要：本文以一幅城市寬幅預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋頂升施工為例，介紹了一種人工控制寬幅預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁頂升施工方案，并對頂升方案實施過程中的應力變形監(jiān)測成果、施工主要控制環(huán)節(jié)進行分析和總結(jié)，為類似橋梁頂升施工以及設計優(yōu)化提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：連續(xù)箱梁橋；頂升施工；方案；參考

1 工程概況

某橋梁屬于跨越高速公路城市寬幅橋梁，橋梁總寬50.5m，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆預應力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用花瓶墩，樁柱式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。其中一幅需要頂升施工橋梁為3×25m現(xiàn)澆預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，該部分橋梁處于線路2.49%的縱坡上，橋面布置為24m機動車道。為滿足橋下高速公路凈空需求，需要對橋梁上部結(jié)構(gòu)按照預設線形進行頂升施工。

2 頂升方案與監(jiān)測方案

2.1 模擬計算及控制值設定

該連續(xù)箱梁采用部分預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計，本次頂升施工應力計算由有限元分析軟件MIDAS/Civil模擬完成。經(jīng)計算并考慮一定的結(jié)構(gòu)安全儲備，本次頂升施工將箱梁支點相對強迫位移控制值設定為1.6cm。

2.2頂升方案及千斤頂選擇

本橋箱梁頂升施工采用人工控制頂升系統(tǒng)的方式進行，墩頂用黃沙薄層整平后設置一塊2cm厚鋼板，在鋼板上布置千斤頂，邊、中墩頂千斤頂布置如圖1～圖3所示，千斤頂頂升總重量按照不小于計算承重的1.5倍考慮。頂升施工用臨時支撐設置在千斤頂附近，同一個墩頂千斤頂采用同一個油路系統(tǒng)由專人負責同步頂升操作，配置頂升施工指令員1名，負責發(fā)布所有頂升施工指令，每個墩配置1名負責人傳遞指令員下達的指令和監(jiān)督指令執(zhí)行?？紤]到墩頂操作空間等因素，千斤頂?shù)暮穸冉?jīng)廠家專門定制為20cm，單個頂升能力均為200t，單個千斤頂最大行程均定制為1.6cm。箱梁縱橫向位移控制主要通過在墩頂防落梁擋塊、梁端伸縮縫位置設置限位裝置等來實現(xiàn)。

2.3 頂升監(jiān)測

在箱梁中墩頂支點截面底板、腹板、頂板布設應力傳感器，用于監(jiān)測箱梁中墩支點截面在頂升施工過程中的應力變化情況，箱梁中、邊墩支點處頂升高度監(jiān)測，采用在墩頂設置固定參考點使用百分表結(jié)合直鋼尺進行測量控制。

3 頂升施工監(jiān)測

3.1 頂升高度控制

每個墩頂?shù)那Ы镯旐斏鳂I(yè)由同一個單獨的油路系統(tǒng)控制完成，單次頂升高度嚴格按照預定值控制，預定值的設置必須滿足箱梁支點相對強迫位移值，每一輪頂升時每個墩頂同時進行，頂升高度由百分表結(jié)合鋼尺測量控制。

3.2 應力監(jiān)測成果

在箱梁整體頂升施工過程中，應力變化監(jiān)測成果可以反映結(jié)構(gòu)在頂升施工過程中的應力變化情況，以箱梁8#墩（中墩）支點截面8-1#～8-9#測點應力變化監(jiān)測成果為例，箱梁頂升施工過程該截面應力變化監(jiān)測成果如圖4～圖6所示。

從以上中墩支點截面應力變化監(jiān)測成果可以看出，在頂升施工過程中，中支點截面應力變化較小，箱梁8#墩（中墩）支點截面測點應力變化累計值（壓應力變小為正，變大為負）8-1#測點為0.09MPa，8-2#測點為0.39MPa，8-3#測點為-0.07MPa，8-4#測點為0.35MPa，8-5#測點為-0.45MPa，8-6#測點為-0.64MPa，8-7#測點為-0.57MPa，8-8#測點為-0.29MPa，8-1#測點為-0.67MPa。

4 結(jié)論與建議

從本次人工控制寬幅預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋頂升施工過程可以看出：

（1）預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)，頂升施工過程中，正確設定箱梁在支點位置的強迫位移控制值非常關(guān)鍵，可確保箱梁在頂升過程中應力、變形均處于正常受控狀態(tài)[1]；

（2）結(jié)合強迫位移值和每次頂升高度，采用最大行程小于強迫位移值的千斤頂進行頂升施工有利于結(jié)構(gòu)安全；

（3）一般情況下，頂升施工受到空間不足的影響，限制了大噸位大行程千斤頂?shù)氖褂?，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，廠家定制滿足現(xiàn)場要求的千斤頂可以作為一種非常有效的解決途徑；

（4）墩頂空間不能滿足布置千斤頂、臨時支撐的要求，將會給連續(xù)梁頂升施工帶來諸多不便，非常有必要在設計階段適當綜合考慮后期管養(yǎng)維護的類似特殊需要；

（5）人工控制同步頂升施工過程中，是否能夠?qū)崿F(xiàn)真正同步頂升非常關(guān)鍵，可以通過考慮增加頂升循環(huán)次數(shù)、減小單次頂升量的方法來降低結(jié)構(gòu)安全風險，另外，橫橋向的位置控制也很關(guān)鍵；

（6）連續(xù)箱梁頂升施工過程中，有必要開展結(jié)構(gòu)應力、位移監(jiān)測工作，實現(xiàn)施工預警、指導等服務功能。

5 結(jié)語

連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)復雜，頂升施工質(zhì)量不但受到結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)狀況的制約，同時受到空間不夠、頂升工具受限等多種外部因素影響。通過結(jié)合現(xiàn)場實際情況采取一定的控制措施，人工控制完成寬幅預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋頂升施工是完全可以實現(xiàn)的，這種方法同樣適用于其他超靜定結(jié)構(gòu)頂升施工，可以為類似施工提供借鑒和參考。

參考文獻

[1] 葛耀君.分段施工橋梁分析與控制.北京：人民交通出版社，2003.5，6-26.