大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋中跨合龍段頂推施工技術(shù)

胡琪

摘要：向莆鐵路莆田特大橋跨沈海高速公路連續(xù)剛構(gòu)橋具有跨度大、小半徑、施工干擾多、安全隱患大、技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)對(duì)中跨合龍段頂推施工技術(shù)總結(jié)回顧，希望可為今后同類特大橋施工提供借鑒和建議。通過(guò)計(jì)算、對(duì)比、分析，得出四點(diǎn)同時(shí)、同步頂推，墩頂偏移控制為主，頂推力控制為輔的雙控原則進(jìn)行指導(dǎo)施工，能夠更有利于改善主梁和橋墩的變形，并可以有效改善橋墩底部、頂部墩梁固結(jié)處的受力。

Abstract： The continuous rigid frame bridge of the Shenyang-Haikou expressway of Putian Bridge in Xiangpu Railway has the characteristics of large span， small radius， much construction interference， large safety hazard and complicated technology. Through the summary of the incremental launching construction technology of mid-span closure section， the author hopes to provide reference and recommendations for the future construction of similar bridge. Through the calculation， comparison and analysis， the dual control principle of pier top offset control at first and supplemented by the top thrust control is got to guide construction， and this control principle can be more conducive to improving the deformation of the main beam and pier， and can effectively improve the force in bottom of the pier and the top of the pile beam consolidation.

關(guān)鍵詞：大跨度；連續(xù)剛構(gòu)；中跨合龍；頂推

Key words： large span；continuous rigid frame；mid-span closure；incremental launching

中圖分類號(hào)：U448.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）18-0121-03

0 引言

連續(xù)剛剛構(gòu)橋具有跨越能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、施工技術(shù)成熟、行車舒適性好等優(yōu)點(diǎn)，特別是在主跨100～350m具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。連續(xù)剛構(gòu)橋在長(zhǎng)期荷載作用下會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失、主梁下?lián)?、主梁及橋墩水平偏位。溫度變化也?huì)影響主梁變形。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)均勻溫度作用有著明確的規(guī)定。計(jì)算表明，過(guò)大的溫差會(huì)顯著增大主梁和橋墩的附加內(nèi)力，尤其是橋墩底部，附加內(nèi)力更大。合龍前在懸臂端進(jìn)行適當(dāng)?shù)捻斖疲歉纳崎L(zhǎng)期作用效應(yīng)和溫差效應(yīng)的一種較為理想的施工措施[1]。

1 工程概況

向莆鐵路莆田特大橋左、右線跨沈海高速公路（80+132+80）m、（88+146+88）m為掛籃懸臂施工的連續(xù)剛構(gòu)橋。線路位于R=1600m的小半徑曲線上，該橋梁部結(jié)構(gòu)小半徑、大跨度、線性控制、中跨合攏頂推控制技術(shù)等為該橋的關(guān)鍵控制技術(shù)。文章重在對(duì)中跨合龍段頂推施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

在大跨度剛構(gòu)連續(xù)梁懸臂施工過(guò)程中，因梁段自重，混凝土收縮、徐變等因素的影響會(huì)產(chǎn)生較大的位移和撓度。這就需要在中跨合龍時(shí)，對(duì)兩端梁體施加一個(gè)水平頂推力，使主墩產(chǎn)生反向水平位移，以抵消溫差和后期混凝土收縮徐變產(chǎn)生的位移，改善墩身和主梁受力結(jié)構(gòu)和撓度。在平常施工過(guò)程中設(shè)計(jì)只要求了頂推力的大小，未明確頂推力施加后各主墩的位移量和合龍段的變化量。為了頂推施工的精確和安全，避免盲目頂推施工，通過(guò)查詢規(guī)范資料、運(yùn)用Madas軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模模擬分析，得出初步結(jié)論，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

2 技術(shù)原理及思路

運(yùn)用Madas軟件建立了理論模型，模擬出頂推各主墩施加頂推力后的理論預(yù)偏量。頂推時(shí)遵循“墩頂偏移控制為主，頂推力控制為輔”的雙控原則，通過(guò)預(yù)埋的鋼板和傳力型鋼構(gòu)件，四臺(tái)千斤頂同時(shí)、同步頂推，實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)生的預(yù)偏量。比較分析頂推的效果，最終使實(shí)際發(fā)生的預(yù)偏量值接近模擬得出的理論值，使結(jié)構(gòu)受力趨于更合理，順利實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)頂推效果。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 合龍段頂推施工工藝流程

合龍段預(yù)埋件的預(yù)埋→頂推傳力桿件焊接→油壓千斤頂安裝固定（各觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量初始數(shù)據(jù)的記錄、焊縫檢查驗(yàn)收）→順序施加20%、50%、80%頂推力（分別測(cè)量記錄觀測(cè)點(diǎn)位移變化）→施加100%頂推力（測(cè)量記錄觀測(cè)點(diǎn)位移變化）→分析比較頂推效果（提前模擬得出理論頂推數(shù)據(jù)）→體外勁性骨架的安裝→油壓千斤頂卸載、拆除→傳力桿件的割除→傳力桿件的割除→合龍段后續(xù)工序施工。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 理論計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，需要在中跨合龍前，在兩側(cè)懸臂端的四個(gè)角點(diǎn)均勻施加一對(duì)3000kN的水平對(duì)頂力，但設(shè)計(jì)中未給出頂推之后主墩的預(yù)偏量。為了更好地控制頂推過(guò)程，分析頂推的效果，我們?cè)陧斖魄?，運(yùn)用Madas軟件建立了理論模型，即模擬出頂推后主墩的預(yù)偏量，通過(guò)實(shí)際頂推位移值及時(shí)和理論預(yù)偏量比較分析，從而可準(zhǔn)確判斷頂推的效果和質(zhì)量，以及保證了頂推施工的安全，避免盲目施工。

其中，計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR DEFORMED SHAPE

X-方向 X-DIR=1.735E+001 NOOD=1

Y-方向 Y-DIR=0.000E+000 NOOD=1

Z-方向 Z-DIR=0.000E+000 NOOD=1

COMB=6.212E+001 NOOD=129

系數(shù)=8.496E+002

STAGE：對(duì)定力 CS：合計(jì) 最后

MAX：105 MIN：79

文件：DK537+347 單位：mm 日期：08/24/2010

表示方向：X：0.000 Y：0.000 Z：0.000

通過(guò)MIDAS橋梁分析軟件模擬，我們按照設(shè)計(jì)圖的要求，在兩懸臂端，均勻地施加一對(duì)頂推力，見圖1施加對(duì)頂力，通過(guò)圖2施加對(duì)頂力后整體位移圖，可以看出頂推后的理論模型，圖3可以看出懸臂端的位移量，最大懸臂端施加對(duì)頂力后，450#主墩懸臂端位移為11.73mm，451#主墩懸臂端位移為：13.48mm，共發(fā)生位移為25.21mm。通過(guò)圖4可以看出，雙薄臂墩在3000kN的對(duì)頂力作用下，450#主墩發(fā)生的位移為6.66mm，451#主墩發(fā)生的位移為8.59mm。

依據(jù)液壓千斤頂檢定證書和設(shè)計(jì)頂推力為3000kN，計(jì)算頂推過(guò)程的千斤頂對(duì)應(yīng)的壓力表進(jìn)程示值。頂推過(guò)程所使用的千斤頂為YCW250B型液壓千斤頂，測(cè)量范圍：（250-2500）kN，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求施加一對(duì)3000kN的對(duì)頂力，即每一個(gè)角點(diǎn)處施加一對(duì)750kN的對(duì)頂力，根據(jù)校準(zhǔn)方程進(jìn)行計(jì)算。

3.2.2 預(yù)埋件的預(yù)埋

勁性骨架固定螺栓預(yù)埋。按照?qǐng)D紙要求在箱梁懸臂最后節(jié)段箱梁底板、頂板四個(gè)位置分別預(yù)埋4根M30地腳螺栓，相對(duì)位置嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求設(shè)置限位板進(jìn)行臨時(shí)固定。

頂推傳力桿件固定鋼板預(yù)埋。在箱梁懸臂澆筑最后一節(jié)段梁端四個(gè)四個(gè)角點(diǎn)位置預(yù)埋10mm厚鋼板，鋼板背面焊接8根Φ16螺紋鋼，單根長(zhǎng)度不小于0.5m作為錨固鋼筋。注意頂推位置和圖紙要求設(shè)置體外勁性骨架位置盡量錯(cuò)開設(shè)置，避免后續(xù)交叉施工的影響。

頂推傳力桿件的焊接安裝。由于千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度有限，合龍段的長(zhǎng)度為2m，因此必須加工型鋼做傳力桿件，考慮千斤頂長(zhǎng)度0.4m，標(biāo)準(zhǔn)最大行程0.2m，合龍段長(zhǎng)度2m，根據(jù)計(jì)算傳力桿件長(zhǎng)度選為1.55m。根據(jù)計(jì)算，型鋼用I36雙拼焊接即可，焊縫Hf≥8mm，焊縫確保飽滿，并在接觸面每一面加焊兩塊三角加筋板，安裝時(shí)，注意型鋼的軸線和梁體軸線要保持一致，在相應(yīng)位置焊接好四個(gè)傳力桿件。

油壓千斤頂安裝固定。用塔吊分別將4個(gè)250T油壓千斤頂固定在提前搭設(shè)好的腳手架上，注意千斤頂?shù)妮S心要和傳力桿件一致，將千斤頂編號(hào)和對(duì)應(yīng)的油表編號(hào)連接好油泵，四個(gè)油泵同時(shí)啟動(dòng)，待千斤頂頂住梁體和傳力桿件剛受力停止油泵。

3.2.3 測(cè)點(diǎn)布置和數(shù)據(jù)記錄

①提前在剛構(gòu)連續(xù)梁0#塊對(duì)應(yīng)墩頂中心位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)A、B。在合龍段梁端粱面設(shè)置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)①、②、③、④。

②測(cè)量班用全站儀測(cè)量450#、451#墩0#塊中心的觀測(cè)點(diǎn)A、B，得出初始坐標(biāo)值并記錄。A：X=808941.637，Y=507204.560；B：X=808809.589，Y=507208.648。測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)①-③，②-④的間距，分別為2200mm，2200mm。

3.2.4 施加頂推力

施加20%頂推力：現(xiàn)按照設(shè)計(jì)要求，同時(shí)開啟4臺(tái)油泵，開始頂推，第一次加載施加設(shè)計(jì)水平推力的20%，持荷20min；

施加50%頂推力：施加20%頂推力持荷20min后，待合龍段長(zhǎng)度及墩頂位移值穩(wěn)定后，分析測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有什么異常情況，繼續(xù)施加50%力頂推；

施加80%頂推力：施加50%頂推力持荷20min后，待合龍段長(zhǎng)度及墩頂位移值穩(wěn)定后，分析測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有什么異常情況，繼續(xù)施加80%力頂推。

以上三次頂推結(jié)束后，需要并記錄各觀測(cè)點(diǎn)位移變化值，和理論位移值相比較，沒(méi)有出現(xiàn)異常位移變化，認(rèn)為結(jié)構(gòu)安全，可繼續(xù)頂推，并記錄觀測(cè)點(diǎn)頂推后標(biāo)高抬高值。

施加100%頂推力：施加80%頂推力持荷20min后，待合龍段長(zhǎng)度及墩頂位移值穩(wěn)定后，分析測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有什么異常情況，繼續(xù)施加100%力頂推，在頂推過(guò)程中，注意實(shí)時(shí)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)之間的位移，防止出現(xiàn)異常情況。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停止頂推，直至分析找出異常情況的原因所在后，解決出現(xiàn)的問(wèn)題后方可繼續(xù)頂推，并記錄各觀測(cè)點(diǎn)的位移變化數(shù)據(jù)和觀測(cè)點(diǎn)頂推后標(biāo)高抬高值。

3.2.5 數(shù)據(jù)分析

各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)量完畢后，立即進(jìn)行分析，和理論模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，若有大的誤差則要找明原因進(jìn)行分析，再進(jìn)行處理。通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，實(shí)際頂推后的線型、受力狀態(tài)和理論模型基本吻合，說(shuō)明頂推達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，不需要校正二次頂推。由于本方法采用的頂推技術(shù)較好的保證了同步對(duì)稱頂推，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)橋梁的軸線沒(méi)有發(fā)生偏移，較好地保證了連續(xù)剛構(gòu)的合龍線性和頂推安全質(zhì)量和效果。通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，合龍段最前端的高程變化最大為8mm，高程變化很小，說(shuō)明本次頂推過(guò)程中結(jié)構(gòu)是安全的。（表1）

3.2.6 勁性骨架鎖定

頂推結(jié)束后，保持千斤頂油泵不回油，保持穩(wěn)壓狀態(tài)，立即安裝合龍段的勁性骨架。勁性骨架的安裝嚴(yán)格按照交底及規(guī)范要求進(jìn)行，保證每一個(gè)螺帽必須按要求擰緊。勁性骨架安裝焊接完畢后，安排技術(shù)人員對(duì)螺栓和焊縫進(jìn)行檢查，保證勁性骨架的臨時(shí)鎖定的質(zhì)量和效果。

3.2.7 拆除千斤頂和傳力桿件及后續(xù)施工

勁性骨架安裝完畢后，先將千斤頂同時(shí)緩慢卸壓、回油，先拆除千斤頂，再拆除頂推傳力型鋼構(gòu)件。拆除完頂推的設(shè)備后，進(jìn)行中跨合龍段鋼筋的綁扎安裝，再進(jìn)行砼的澆筑，預(yù)應(yīng)力張拉、勁性骨架拆除等工作。

4 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

在頂推施工中應(yīng)遵循“墩頂偏移控制為主，頂推力控制為輔”的雙控原則，這樣才能達(dá)到頂推的理想效果，以保證成橋后運(yùn)行階段的安全；頂推過(guò)程必須保證過(guò)程控制，并注意及時(shí)把實(shí)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和理論模擬值相比較，確保頂推過(guò)程的安全和質(zhì)量；頂推工序的檢驗(yàn)、測(cè)量、試驗(yàn)和吊裝設(shè)備都要在實(shí)施前進(jìn)行鑒定和檢查，符合要求后才能使用；連續(xù)剛構(gòu)中跨合龍段頂推施工工序必須制定詳細(xì)的施工工藝及施工作業(yè)指導(dǎo)書，繪制詳細(xì)的施工結(jié)構(gòu)圖紙及細(xì)部圖紙，預(yù)埋件的安裝方面要嚴(yán)格施工現(xiàn)場(chǎng)管理；加強(qiáng)對(duì)工序的監(jiān)測(cè)工作，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究頂推出現(xiàn)異常的原因，利用統(tǒng)計(jì)技術(shù)方法找出影響工序正常的主要原因，采取對(duì)策，消除產(chǎn)生影響工序異常的不確定因素；深入、細(xì)致地做好線性監(jiān)控、監(jiān)測(cè)工作，加強(qiáng)測(cè)量的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語(yǔ)

莆田特大橋跨沈海高速公路剛構(gòu)連續(xù)梁中跨合龍段頂推施工，實(shí)際位移和模擬理論位移值相差3mm，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的頂推效果，確保了合龍段的安全順利施工，合龍后全橋線性與預(yù)計(jì)成橋線性吻合。施工內(nèi)力監(jiān)測(cè)表明，該橋施工中所形成的結(jié)構(gòu)內(nèi)力完全符合設(shè)計(jì)要求。

合攏頂推施工技術(shù)運(yùn)用Midas橋梁分析軟件模擬出頂推施工工況理論位移量，將頂推實(shí)際位移和理論位移比較，指導(dǎo)頂推施工，確保頂推施工安全可靠。四臺(tái)千斤頂同時(shí)、同步頂推，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量橋梁的軸線，保證了連續(xù)剛構(gòu)的合龍后線性質(zhì)量和頂推質(zhì)量。頂推過(guò)程遵循“墩頂偏移控制為主，頂推力控制為輔”的雙控原則，達(dá)到頂推的理想效果，保證了成橋后車輛運(yùn)行的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡清和.多跨連續(xù)剛構(gòu)橋頂推合龍方案研究[J].中外公路，2009，29（3）：109-114.

[2]王起才.莆田特大橋剛構(gòu)連續(xù)梁87.3+146+87.3懸臂施工控制報(bào)告[R].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2010（4）：22-36.

[3]張建軍，文良東，閆石，孫雄.漢江五橋主橋中跨合龍段頂推施工關(guān)鍵技術(shù)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（10）.