連續(xù)鋼箱梁橋臨時(shí)支架同步卸載控制施工技術(shù)研究

馬 洪 龍

(中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，山西 太原 030032)

連續(xù)鋼箱梁橋臨時(shí)支架同步卸載控制施工技術(shù)研究

馬 洪 龍

(中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，山西 太原 030032)

以貴安新區(qū)歆民路車田河大橋?yàn)楸尘?，結(jié)合工程施工采用了大量臨時(shí)支架的實(shí)際情況，針對(duì)連續(xù)鋼箱梁橋臨時(shí)支架卸載時(shí)需要保證箱梁整體變形協(xié)調(diào)一致的施工要求，提出了臨時(shí)支架同步卸載控制技術(shù)。采用多個(gè)千斤頂組成的陣列在同一液壓泵驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行箱梁的頂升和卸載，同時(shí)提出了同步控制卸載的詳細(xì)卸載順序和現(xiàn)場(chǎng)組織構(gòu)架，有力保證了箱梁臨時(shí)支架卸載的安全性，可為今后類似工程提供參考。

橋梁工程，臨時(shí)支架，同步控制卸載，組織構(gòu)架

1 概述

鋼箱梁橋具有自重小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟、造型優(yōu)美及施工效率高等特點(diǎn)，為許多市政工程采用[1-3]。貴安新區(qū)歆民路車田河大橋采用了V型腿+桁架連續(xù)箱梁方案，歆民路在K4+020～K4+140段連續(xù)跨越規(guī)劃車田河景觀帶和濱湖路，橋位處車田河規(guī)劃寬度為40 m左右，兩側(cè)河岸為景觀步行道，歆民路與河道大致正交。在K3+988.240～K4+148.160范圍設(shè)置橋梁，橋梁分兩聯(lián)，第一聯(lián)跨徑布置為32 m+56 m+32 m鋼結(jié)構(gòu)V構(gòu)橋，其中，6 m中跨跨越車田河，邊跨跨越河岸景觀步行道；第二聯(lián)為30 m簡(jiǎn)支鋼箱梁，跨越濱湖路。橋梁全長(zhǎng)159.92 m，分為左右兩幅修建，單幅橋?qū)?1.25 m。邊跨主梁為正交異形板鋼箱梁高度為1.8 m～1.94 m，頂板形成橋面橫坡，底板水平。頂板寬21.1 m，底板寬度15.66 m，斷面為單箱6室形式，兩側(cè)懸臂寬度分別為3 m和2.5 m，箱室寬度為：邊室1.58 m,中室寬度為3.11 m。

箱梁梁段在臨時(shí)支架拆除前，大部分荷載由臨時(shí)支架承載，臨時(shí)支架卸載過程中，逐漸完成受力體系轉(zhuǎn)換。一般而言，這一過程都要求臨時(shí)支架按照合理的順序和卸載控制措施，以保證橋梁的安全性，尤其是在支架卸載過程中需要保證其同步性，避免因卸載不同步造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷甚至破壞。目前關(guān)于臨時(shí)支架的結(jié)構(gòu)安全性研究[4,5]和施工技術(shù)研究[6,7]較為成熟，但是關(guān)于連續(xù)箱梁臨時(shí)支架的卸載技術(shù)研究相對(duì)滯后，雖然在類似鋼結(jié)構(gòu)工程中有學(xué)者研究了卸載施工技術(shù)[8]，但整體而言，卸載技術(shù)研究非常有限，一定程度上已經(jīng)成為連續(xù)鋼箱梁施工中的短板所在。

本文結(jié)合車天河鋼箱梁連續(xù)橋施工方案、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)支架方案和橋梁自身特點(diǎn)，提出了利用千斤頂陣列，采用人工+機(jī)械控制方法，提出了鋼箱梁臨時(shí)支架同步卸載控制技術(shù)，有力保證了橋梁結(jié)構(gòu)安全，為類似橋梁施工提供了有益借鑒。

2 臨時(shí)支架架設(shè)方案

箱梁吊裝到位后到梁段焊接完成前，梁段由臨時(shí)支架支撐。臨時(shí)支架的作用在于將梁段固定在設(shè)計(jì)位置，保證每節(jié)梁段空間位置的準(zhǔn)確性，進(jìn)而確保后續(xù)焊接工序完成后梁段之間不存在因空間位置偏差而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無應(yīng)力裝配。根據(jù)本工程的實(shí)際特點(diǎn)，箱梁吊裝時(shí)的臨時(shí)支架主要包括兩大類，一是用于固定和支撐V型腿；另一類是固定和支撐上下層梁段和桁架。支架整體架設(shè)方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分段施工技術(shù)及場(chǎng)地基礎(chǔ)條件確定，整體安裝效果圖見圖1。

2.1V型腿臨時(shí)支架設(shè)計(jì)及施工

本連續(xù)梁橋的一大特點(diǎn)是采用了桁架+V型腿連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，V型腿在與上部箱梁及中間桁架段焊接裝配前處于與周圍結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立狀態(tài)，而后期要實(shí)現(xiàn)與周圍結(jié)構(gòu)的大面積無應(yīng)力裝配焊接，則需要保證V型腿的空間位置具有非常高的準(zhǔn)確性。V型腿支架不僅要承擔(dān)V型腿的豎向作用，還必須承擔(dān)可能出現(xiàn)的順橋向水平荷載，而一旦支架在水平作用下出現(xiàn)位移，V型腿則將會(huì)出現(xiàn)繞支座微小轉(zhuǎn)動(dòng)，豎向位移在其頂部出現(xiàn)放大，導(dǎo)致后期與上部箱梁段裝配位置出現(xiàn)偏差，位置糾偏工作出現(xiàn)困難。

本項(xiàng)目部采用了雙重順橋向楔形頂部支架結(jié)構(gòu)，用于固定V型腿的空間位置。楔形支架頂部與V型腿采用了焊接方式連接，確保V型腿空間位置一旦被固定，后續(xù)不會(huì)出現(xiàn)偏移。V型腿支架所采用的楔形頂部支架見圖2，安裝效果圖見圖3。

支撐架ZCJ-2(ZCJ-8)平面尺寸為2.5 m×2.5 m，每節(jié)高度為2.3 m。支撐架立桿選取圓管P245×8，材質(zhì)為Q235B；直腹桿選取圓管P140×6，材質(zhì)為Q235B；斜腹桿選取圓管P108×6，材質(zhì)為Q235B；頂面平臺(tái)梁選用HW300×300×10×15。

支撐架ZCJ-1(ZCJ-3)平面尺寸為3 m×3 m，每節(jié)高度為3 m。支撐架立桿選取圓管P245×8，材質(zhì)為Q235B；直腹桿選取圓管P140×6，材質(zhì)為Q235B；斜腹桿選取圓管P108×6，材質(zhì)為Q235B；頂面平臺(tái)梁選用HW300×300×10×15。

2.2箱梁臨時(shí)支架設(shè)計(jì)及施工

下層桁架在吊裝施工過程中需要承擔(dān)自重荷載、下層箱梁部分自重及上層箱梁全部自重，并通過臨時(shí)支架傳遞至基礎(chǔ)。下層桁架吊裝完成后需要和上層桁架進(jìn)行焊接拼裝，必須保證下層桁架在上述荷載作用下變形量控制在合理范圍內(nèi)，本工程采取了下層桁架支架布設(shè)在桁架節(jié)點(diǎn)處的方法進(jìn)行變形控制。桁架下方每個(gè)支架均位于桁架節(jié)點(diǎn)下方，以保持桁架受力簡(jiǎn)化，避免出現(xiàn)過大或者桁架局部變形過大，影響后續(xù)焊接拼裝作業(yè)。

支撐架ZCJ-3和ZCJ-10平面尺寸為3.2 m×3.2 m，3聯(lián)排，每節(jié)高度為4.4 m。支撐架立桿選取圓管P351×8，材質(zhì)為Q345B；直腹桿選取圓管P140×6，材質(zhì)為Q235B；斜腹桿選取圓管P108×6，材質(zhì)為Q235B；頂面平臺(tái)梁選用HW300×300×10×15，細(xì)部結(jié)構(gòu)見圖4。

下層箱梁支架編號(hào)ZCJ-7和ZCJ-8，其平面尺寸為3 m×3 m，5聯(lián)排，每節(jié)高度為2.75 m。支撐架立桿選取圓管P245×8，材質(zhì)為Q235B；直腹桿選取圓管P140×6，材質(zhì)為Q235B；斜腹桿選取圓管P108×6，材質(zhì)為Q235B；頂面平臺(tái)梁選用HW300×300×10×15，結(jié)構(gòu)細(xì)部如圖4所示。

3 臨時(shí)支架同步控制卸載技術(shù)

3.1支架卸載順序

箱梁、桁架及V型腿吊裝就位并完成焊接拼裝后進(jìn)行支架卸載。臨時(shí)支架卸載過程中，箱梁自重逐漸由支架承載轉(zhuǎn)換為自身結(jié)構(gòu)承載，受力體系轉(zhuǎn)換過程中箱梁整體逐漸產(chǎn)生微小變形，要保證橋梁結(jié)構(gòu)在卸載過程中不出現(xiàn)過大的局部甚至整體瞬間變形，則支架卸載過程需要避免突發(fā)性和不均勻性卸載操作。

臨時(shí)支架的卸載順序直接決定橋梁整體結(jié)構(gòu)受力體系的轉(zhuǎn)換過程，常見的臨時(shí)支架卸載順序包括中間向兩側(cè)逐步卸載、兩側(cè)向中間逐步卸載及由左右兩側(cè)1/4全長(zhǎng)處向外圍逐步卸載?？紤]到本工程臨時(shí)支架有限，且B段跨度并非超大跨度，因此由左右兩側(cè)1/4全長(zhǎng)處向外圍逐步卸載方式并不適用于本橋梁，此卸載方法實(shí)施過程中橋梁整體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜，進(jìn)行專門的卸載結(jié)構(gòu)力學(xué)分析難以實(shí)施。而采用從兩側(cè)向中間逐步卸載的方式容易在卸載最中間臨時(shí)支架時(shí)，橋梁整體出現(xiàn)突發(fā)性卸載，產(chǎn)生突發(fā)性變形，變形量在慣性作用下遠(yuǎn)超過橋梁自重作用下的變形量，容易造成結(jié)構(gòu)損傷，故此方法也不適用。

由上述分析可知，最適用于本工程的臨時(shí)支架卸載順序是從中間向兩側(cè)逐步卸載。本橋梁臨時(shí)支架卸載順序見圖5。

如圖5所示，以左幅橋梁支撐架卸載順序?yàn)槔f明，右幅與左幅一致。所有支架均按照?qǐng)D5中1～6所示順序進(jìn)行卸載，同一線框內(nèi)的臨時(shí)支架在卸載時(shí)保持同步。

3.2臨時(shí)支架同步控制卸載施工

臨時(shí)支架拆除施工時(shí)，橋梁局部自重承載結(jié)構(gòu)由臨時(shí)支架逐漸轉(zhuǎn)移至橋梁自身結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)體系逐漸轉(zhuǎn)換。此過程中需要保證同時(shí)卸載的支架上各個(gè)支撐點(diǎn)卸載同步完成，以保證橋梁結(jié)構(gòu)中不出現(xiàn)大的卸載內(nèi)力，確保結(jié)構(gòu)安全。

卸載時(shí)，對(duì)每個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)用不小于50 t的千斤頂代替，千斤頂距離現(xiàn)有標(biāo)高凳支點(diǎn)不超過200 mm，對(duì)千斤頂?shù)闹挝恢米龊眉庸蹋乐故Х€(wěn)。支架上荷載的卸載至少分三次進(jìn)行，第一次卸載10 mm，第二次卸載20 mm，第三次卸載20 mm；以此類推，直至支架支撐與鋼箱梁分離為止，千斤頂布置示意圖如圖6所示。

卸載過程中各千斤頂同步進(jìn)行，本課題組采用了液壓泵站連接每個(gè)支架上的千斤頂，千斤頂之間保持油路連通，實(shí)現(xiàn)了同一油泵供油的千斤頂群頂升和卸載的同步控制。每個(gè)支架上千斤頂組群分別有專人操作，在統(tǒng)一指揮下各液壓泵保持一定壓力條件下可以同時(shí)開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了各支架上的液壓千斤頂組的同步頂升和卸載。千斤頂組群安裝調(diào)試完成后，即可對(duì)支架進(jìn)行卸載操作，本工程需要同步拆除多個(gè)支架上的臨時(shí)支點(diǎn)，為保證拆除控制的同步性，本課題組對(duì)支架拆除工作人員進(jìn)行了如下組織安排，具體見圖7。

4 結(jié)語

歆民路車田河大橋整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，全橋分段多，施工中采用了大量的臨時(shí)支架以保證橋梁吊裝施工的安全性。在全橋吊裝和焊接施工完成后，如何保證臨時(shí)支架卸載過程中橋梁結(jié)構(gòu)的安全性是收尾工作的重要一環(huán)，本文結(jié)合橋梁自身特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工方案，確定了橋梁臨時(shí)支架卸載順序，并提出了同步控制卸載技術(shù)。同步控制卸載技術(shù)從支架卸載時(shí)保證橋梁安全性出發(fā)，重點(diǎn)控制各支架支撐點(diǎn)卸載的同步性，主要對(duì)設(shè)備進(jìn)行了配套研究，提出了千斤頂陣列技術(shù)，并制定了合理的現(xiàn)場(chǎng)卸載施工組織構(gòu)架。通過現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用，所提出的連續(xù)箱梁臨時(shí)支架同步卸載控制技術(shù)很好的完成了車田河大橋的臨時(shí)支架卸載工作，保證了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，可對(duì)類似工程提供有益的借鑒。

[1] 袁霖宇.成都市二環(huán)路高架橋特殊鋼箱梁設(shè)計(jì)研究[D].成都：西南交通大學(xué),2014.

[2] 甘立全.城市高架橋大型鋼箱梁整體吊裝技術(shù)[A].成都市“兩快兩射”快速路系統(tǒng)工程論文專輯[C].2014.

[3] 童激揚(yáng),黃南育,曾憲雙.武漢沙湖南環(huán)路跨楚河橋鋼箱梁分節(jié)段頂推安裝技術(shù)[J].世界橋梁,2012,40(3):28-32.

[4] 李 娜,周小勇,呂 露,等.鋼箱梁臨時(shí)支架安全性分析[J].施工技術(shù),2010(S2):250-252.

[5] 周開利,錢云剛.大跨徑連續(xù)梁現(xiàn)澆支架施工階段安全性評(píng)價(jià)[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2016(4):76-79.

[6] 王志強(qiáng).河床內(nèi)大型現(xiàn)澆箱梁少支架方案設(shè)計(jì)與施工[J].鐵道建筑技術(shù),2013(5):17-20.

[7] 王 華,朱莉娟.現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架的設(shè)計(jì)與施工[J].中外建筑,2014(8):154-156.

[8] 魏成權(quán),胡智勇.2011年世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)主體育館鋼屋蓋綜合卸載技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu),2010,25(10):53-56.

Studyonconstructiontechnologyofsynchronousunloadingoftemporarysupportforcontinuoussteelboxgirderbridge

MaHonglong

(CR17BGNo.1EngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

Taking Chetian River Bridge as the background in Gui’an Xinmin road, based on the situation that a large number of temporary support are used for the continuous steel bridge. The overall deformation of box girder should be ensured in the unloading process of temporary support. The temporary support synchronous unloading control technology is put forward. Multiple array composed of Jack box girder lifting are used and unloading at the same hydraulic pump drive. And the detailed sequence of unloading and field structure synchronous control of unloading are puts forward, which effectively ensured the safety of the box girder temporary support unloading. The proposed technology can provide a good reference to future similar projects.

bridge engineering, temporary support, synchronous unloading process, organization frame

1009-6825(2017)32-0157-03

2017-09-06

馬洪龍(1985- )，男，工程師

U448.213

A