大跨度鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋落梁施工技術(shù)之淺析

桑澤晶

摘 要 轉(zhuǎn)體橋的施工過(guò)程中，從球鉸安裝開(kāi)始，到轉(zhuǎn)體完成需要經(jīng)歷多次的體系轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)體橋落梁就是其中一個(gè)重要的體系轉(zhuǎn)換過(guò)程，整體結(jié)構(gòu)由超靜定結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)受力發(fā)生明顯變化。本文依托太原市臥虎山快速路2*100m鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋施工，總結(jié)分析以往大跨度鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋落梁施工經(jīng)驗(yàn)，提出分級(jí)加載頂升拆除支架法施工技術(shù)和倒裝千斤頂頂升技術(shù)，從臨時(shí)支架布置、落架方案選擇、落架工藝的確定等方面，詳細(xì)敘述了梁體頂升步驟、卸載過(guò)程中臨時(shí)支架拆除和落梁施工，形成了一套比較完成的施工技術(shù)和工藝，為類似工程提供良好的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞 大跨度;鋼箱梁;落梁;體系轉(zhuǎn)換;分級(jí)加載頂升;倒裝千斤頂

引言

橋梁轉(zhuǎn)體施工工法作為一種成熟的架橋工藝，在施工過(guò)程中需經(jīng)歷多次的體系轉(zhuǎn)換，尤其T構(gòu)梁體落架，是轉(zhuǎn)體橋整體由超靜定結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)體系的過(guò)程，結(jié)構(gòu)受力發(fā)生明顯變化，所以，針對(duì)大跨度鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋落梁的體系轉(zhuǎn)換過(guò)程，因其相對(duì)混凝土梁體剛度小、撓度大，更加涉及橋梁結(jié)構(gòu)的安全、使用壽命和耐久性等因素。

1工程概況

1.1 工程概況

臥虎山快速路2*100m鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋，是為跨越石太上下行鐵路、石太客專上下行鐵路而設(shè)的，上跨鐵路轉(zhuǎn)體橋位于R=150m的圓曲線、緩和曲線和直線上，且為滿足鐵路限界要求橋梁孔跨較大，因此上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為連續(xù)鋼箱梁，橋長(zhǎng)200m，寬28.5m漸變?yōu)?1.409m，采用單箱五室截面，T構(gòu)中間支點(diǎn)處梁高7.5m，邊支點(diǎn)梁高3.5m，梁底線形呈1.8次拋物線變化。

連續(xù)鋼箱梁T構(gòu)采取分節(jié)段拼裝，臨時(shí)支架體系支承，根據(jù)設(shè)計(jì)及建模計(jì)算分析，落梁后T構(gòu)懸臂端最大撓度79.32cm，加之日照溫度梯度效應(yīng)對(duì)鋼箱梁結(jié)構(gòu)的影響，大跨度鋼箱梁T構(gòu)落架難度大于現(xiàn)澆梁T構(gòu)[1]。

1.2 臨時(shí)支架體系

本工程鋼箱梁T構(gòu)采取分節(jié)段拼裝方案，臨時(shí)支架由基礎(chǔ)、立柱、分配梁和連接系組成。根據(jù)鋼梁分節(jié)情況，順橋向設(shè)置20組臨時(shí)支墩，以主墩為中心，從懸臂端向主墩依次排列為1#…10#支架和1#…10#支架：

（1）基礎(chǔ)設(shè)置：臨時(shí)墩每根立柱基礎(chǔ)采用二階鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)頂部各預(yù)埋1塊預(yù)埋鋼板，用于與鋼立柱焊接聯(lián)接。

（2）立柱設(shè)置：臨時(shí)支墩立柱采用Φ630×9鋼管，每組12根。柱間連接系采用Φ325×5直縫焊管制作，環(huán)繞鋼立柱進(jìn)行布置，支撐之間用等邊角鋼∠75×8呈十字交叉狀加固。

（3）分配梁設(shè)置：鋼立柱柱頂橫橋向設(shè)置雙拼工字鋼分配梁，工字鋼采用I56a，長(zhǎng)度26.5m，每組采用雙拼結(jié)構(gòu)形式。順橋向設(shè)置一道工字鋼分配梁，工字鋼采用I56a，長(zhǎng)度4m，以增加立柱頂?shù)恼w性。

（4）連接系設(shè)置：支承鋼梁的連接系采用Φ219×8無(wú)縫鋼管作為硬支承，鋼梁底的支承點(diǎn)位于底板與腹板或隔板交匯處。

2大跨度鋼箱梁T構(gòu)落架工藝的選擇

本轉(zhuǎn)體橋?yàn)闊o(wú)索塔、大跨度、有偏心、曲線鋼箱梁，鋼梁總重量5377t，單側(cè)懸臂長(zhǎng)度100m，落架后懸臂端最大撓度79.32cm，加之日照溫度梯度效應(yīng)對(duì)鋼梁變形的影響，落架的體系轉(zhuǎn)換過(guò)程涉及結(jié)構(gòu)的安全和鋼梁應(yīng)力的釋放等諸多影響因素，所以，落架方案的合理選擇，是保證結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。

方案一：硬支承切割法，即按照常規(guī)鋼箱梁落架方法，從轉(zhuǎn)體主墩處支架向懸臂端逐一切割硬支承。此方法的優(yōu)點(diǎn)是速度快，缺點(diǎn)是因切割速度不同，產(chǎn)生鋼箱梁的點(diǎn)受力情況，造成鋼箱梁底板變形或分配梁變形，而導(dǎo)致落架過(guò)程中支承體系失穩(wěn)。

方案二：分級(jí)加載頂升拆除支架法，即在鋼箱梁T構(gòu)梁端分布多臺(tái)液壓同步千斤頂，同步頂升，待梁體與臨時(shí)支架連接系硬支承全部脫離后，再逐根切割硬支承，最后千斤頂緩慢卸載至鋼梁最大撓度位置。此方法的優(yōu)點(diǎn)是多臺(tái)千斤頂同步頂升，球鉸和主墩受力均衡，千斤頂受力平均，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好;缺點(diǎn)是需增加反頂支架和同步頂升設(shè)備。

綜合以上方案的對(duì)比和分析，分級(jí)加載頂升拆除支架法具有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一是雖增加了頂升支架，但是通過(guò)優(yōu)化方案，頂升支架與懸臂端臨時(shí)支架設(shè)置為一體，不需另外增加頂升支架。二是液壓同步千斤頂也是常規(guī)設(shè)備，購(gòu)置或租賃成本低，操作簡(jiǎn)單方便。三是針對(duì)大跨度、有偏心、曲線鋼箱梁落架是超靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換過(guò)程，橋梁結(jié)構(gòu)的安全是至關(guān)重要的。所以，綜合比選后確定采用分級(jí)加載頂升拆除支架法[2]。

3大跨度鋼箱梁T構(gòu)分級(jí)加載頂升拆除支架法施工工藝

3.1 總體方案的制定

在鋼梁兩側(cè)懸臂端分別設(shè)置液壓同步千斤頂，發(fā)布指令千斤頂同步頂升，待鋼梁與臨時(shí)支架全部脫離后，分別拆除臨時(shí)支架;再發(fā)布指令千斤頂同步卸載，待鋼梁懸臂端落至最大撓度處停止，分別拆除頂升設(shè)備和反頂支架，完成分級(jí)加載頂升拆除支架的落架程序，完成鋼箱梁T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋落梁體系轉(zhuǎn)換過(guò)程。

3.2 同步頂升設(shè)備選擇

在2×100m 鋼箱梁T構(gòu)懸臂的兩端分別設(shè)置4臺(tái)800噸液壓同步千斤頂（SJFD800-120），由兩臺(tái)變頻調(diào)速液壓泵站（SVSIC-BP-ZK）控制，兩臺(tái)變頻調(diào)速液壓泵站由一臺(tái)手持式控制器操作系統(tǒng)（SVSLC-BP）負(fù)責(zé)同步，避免梁端頂升力差別過(guò)大從而引起較大的不平衡彎矩。

3.3 落架過(guò)程中技術(shù)保證措施

（1）鋼箱梁結(jié)構(gòu)焊縫檢測(cè)：鋼箱梁拼裝完成后，對(duì)鋼箱梁焊縫進(jìn)行100%無(wú)損探傷檢測(cè)合格，并出具正式檢測(cè)報(bào)告后，方可進(jìn)行鋼箱梁落架施工。

（2）頂升高度確定：應(yīng)用midas軟件建立仿真模型，模擬落架過(guò)程，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，確定鋼梁懸臂端頂升30cm后，鋼梁懸臂與臨時(shí)支架體系全部脫離或臨界脫離。

（3）鋼梁應(yīng)力和位移監(jiān)測(cè)：在轉(zhuǎn)體橋上下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，分別在承臺(tái)、主墩處預(yù)埋應(yīng)變傳感器，鋼箱梁處設(shè)置表面貼式應(yīng)變傳感器，采集各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)據(jù)，對(duì)采集的應(yīng)力數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)應(yīng)力異常的施工階段提出預(yù)警。

（4）落梁千斤頂?shù)寡b技術(shù)：由于落架操作空間狹小，需采用體積較小的千斤頂進(jìn)行頂升落架施工，很大的限定了千斤頂工作行程，此處液壓千斤頂行程只有10cm，本橋落架需頂升30cm、落梁110cm，按照正常施工方案，千斤頂需調(diào)整14次，8臺(tái)千斤頂需112臺(tái)次，鑒于千斤頂重量大、操作空間狹小、抽換墊板不便等因素制約，經(jīng)反復(fù)研究確定采用千斤頂?shù)寡b方案，即倒置安裝于鋼箱梁底部，同步頂升后，采用墊板臨時(shí)支撐，收頂后，在千斤頂下方安裝墊板，再次頂升，如此反復(fù)操作，直至頂升到位，待支架拆除完成后，再分級(jí)落梁到位。既保證了落架過(guò)程的安全、又方便墊板抽換、節(jié)約了施工時(shí)間[3]。

4鋼箱梁支架拆除、卸載施工

4.1 梁體頂升步驟

（1）安裝頂升設(shè)備：在頂升支架處對(duì)應(yīng)鋼梁的梁底位置安裝楔形鋼板，將梁底找平，倒裝千斤頂，使千斤頂安裝后的豎向軸線與支架工字鋼分配梁垂直，即每臺(tái)千斤頂頂升和卸載過(guò)程中頂力垂直于頂升支架，保證支架體系和鋼梁不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

（2）人員到位，做好初始讀數(shù)：主要包括梁端鋼箱梁支座中心線位置（控制點(diǎn)1-6）、控制點(diǎn)標(biāo)高;每個(gè)斷面設(shè)6個(gè)控制點(diǎn)，如下圖所示。測(cè)點(diǎn)2-5主要控制千斤頂頂升位移用，1、6號(hào)測(cè)點(diǎn)主要用于判斷頂升過(guò)程中橫向是否出現(xiàn)不對(duì)稱豎向位移，鋼梁是否承受了扭矩。

（3）千斤頂初始讀數(shù)用鋼板尺測(cè)量：測(cè)量完成后，測(cè)量人員下橋，下達(dá)千斤頂頂升命令。

（4）千斤頂頂升分級(jí)加載：結(jié)合所使用千斤頂行程限制以及結(jié)構(gòu)安全考慮，頂升過(guò)程分為三級(jí)加載，共6步：

第一步，千斤頂試頂5cm。千斤頂頂升位移用鋼板尺測(cè)量即可。完成后測(cè)量鋼梁6個(gè)控制點(diǎn)標(biāo)高，判斷是否出現(xiàn)橫向4套頂位移不同步的情況。此時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋼梁變形量比千斤頂頂升位移小的情況，這主要是由于非彈性變形引起的。第一步頂升也可以消除非彈性變形。頂升過(guò)程需注意控制8臺(tái)千斤頂同步進(jìn)行。若實(shí)在難以保證，至少必須確保同一側(cè)的4臺(tái)頂同步進(jìn)行，否則鋼梁會(huì)承受扭矩。頂升過(guò)程橫向的4套頂之間必須配置4個(gè)工人同步用鋼板尺進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)出現(xiàn)一套頂頂升位移緩慢甚至脫空現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，穩(wěn)住其他3套頂油表，待行程最慢的千斤頂與其他頂位移同步后4套頂再一起頂升。

第二步，千斤頂再試頂5cm，總行程頂升10cm。千斤頂頂升位移以鋼板尺測(cè)量即可，完成后測(cè)量鋼箱梁6個(gè)控制點(diǎn)標(biāo)高判斷是否出現(xiàn)橫向4套頂位移不同步的情況。若出現(xiàn)單側(cè)鋼箱梁頂升位移偏低的情況，把對(duì)應(yīng)的千斤頂微微再向上頂升至2側(cè)同步即可。

第三步，拆除a列鋼管柱上的分配梁及分配梁上的常規(guī)墊塊，在鋼管柱頂加塞60×45cm的1#鋼墊塊，鋼墊塊由柱頂塞至梁底，并將墊塊之間進(jìn)行焊接，準(zhǔn)備倒頂。

第四步，千斤頂回油，行程歸零;每套頂下加塞10cm高60×60cm的2#鋼墊塊，鋼墊塊之間焊接，完成倒頂工作。

第五步，千斤頂升10cm，總頂升位移20cm。在上述鋼墊塊的基礎(chǔ)上再加塞10cm高60×45cm的1#鋼墊塊，鋼墊塊塞至梁底。并將鋼墊塊之間進(jìn)行焊接，準(zhǔn)備倒頂。千斤頂回油，行程歸零。在千斤頂下面墊10cm高60*60cm的2#鋼墊塊。千斤頂頂升10cm，總頂升位移30cm。

第六步，對(duì)每臺(tái)頂?shù)目偽灰朴娩摪宄哌M(jìn)行快速測(cè)量對(duì)比，確認(rèn)橫向4臺(tái)千斤頂頂升位移同步后，再加塞1#鋼墊塊并焊接。焊接完成后，對(duì)控制點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。若誤差較大可用千斤頂微微對(duì)偏低的點(diǎn)位進(jìn)行再次頂升，在梁底加塞薄鋼板。若誤差較小，千斤頂回油，千斤頂下面墊60×60cm的2#鋼墊塊。鋼箱梁重量落至60×45cm的1#鋼墊塊上。需注意每處鋼墊塊頂面要平整，在千斤頂回油前墊塊與梁體之間允許有1～2毫米間隙。

4.2 卸載過(guò)程中臨時(shí)支架拆除施工

（1）在頂升完成，千斤頂回油，鋼箱梁重量由鋼墊塊承擔(dān)后準(zhǔn)備拆架工作。拆架總體原則為從懸臂兩端向中間推進(jìn)的方式。

（2）根據(jù)建模計(jì)算頂升30cm后，鋼箱梁懸臂端均已脫離支架或處于脫離的臨界狀態(tài)。拆除前對(duì)各支架與鋼箱梁的脫離情況在進(jìn)行檢查確認(rèn)。

（3）對(duì)已不受力的支架優(yōu)先拆除。依次拆除鋼梁連接系的硬支承、橫縱向分配梁、鋼管立柱。

（4）對(duì)未完全脫離的支架，拆除過(guò)程需注意拆除順序，拆除順序?yàn)椋?/p>

①人工切割梁底Φ219×8鋼管連接系硬支承，取消所有支承連接。②鋼箱梁斷面橫向的墊塊拆除過(guò)程遵循從兩邊向中間靠近的原則進(jìn)行，且必須同步拆除。③對(duì)同一組支架的縱向兩排拆除過(guò)程中原則上應(yīng)同步拆除。

4.3 卸載過(guò)程中落梁施工

（1）千斤頂頂升5～10mm，拆除最上層10cm高60×45cm的1#鋼墊塊;

（2）千斤頂回油，行程歸0，鋼梁重量落至次上層10cm高60*45cm的1#鋼墊塊;

（3）倒頂，拆除千斤頂下方60*60cm的2#鋼墊塊，使頂?shù)恼w高度降低;

（4）倒頂完成，確認(rèn)安全后，將鋼梁頂升起來(lái)5-10mm，拆除次上層10cm高60*45cm的1#鋼墊塊;

（5）千斤頂回油，行程歸0，鋼梁重量落至最后一層60*45cm的1#鋼墊塊;

（6）倒頂，拆除千斤頂下方60*60cm的2#鋼墊塊使頂?shù)恼w高度降低;

（7）千斤頂頂升5-10mm，拆除最后一層60*45cm的1#鋼墊塊;

（8）千斤頂回油，行程歸0，鋼梁重量落至b側(cè)鋼管柱常規(guī)墊塊上，拆除千斤頂下方60*60cm的2#鋼墊塊使頂?shù)恼w高度降低;

（9）如此重復(fù)以上流程，直至梁端與千斤頂完全脫離;即可認(rèn)為脫架順利完成;

（10）拆除頂升支架，進(jìn)入轉(zhuǎn)體前的準(zhǔn)備工作[4]。

5結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)體橋落梁采用分級(jí)加載頂升拆除支架法。在鋼箱梁懸臂的兩端分別設(shè)置液壓千斤頂，由變頻調(diào)速液壓泵站手持式控制器操作系統(tǒng)同步控制。千斤頂累計(jì)頂升3次，總計(jì)頂升30cm，鋼箱梁懸臂已脫離支架，在千斤頂旁邊用臨時(shí)鋼墊塊對(duì)鋼箱梁進(jìn)行輔助支撐，將鋼管立柱及梁底之間硬支承鋼管和縱橫向分配梁全部拆除，用千斤頂對(duì)鋼箱梁進(jìn)行分級(jí)卸載110cm，最終使鋼箱梁處于脫架狀態(tài)，落梁完成。

參考文獻(xiàn)

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[2] TB10401-2003.鐵路工程安全技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[3] 韓誠(chéng)善.轉(zhuǎn)體施工橋梁多次體系轉(zhuǎn)換施工控制技術(shù)[J].工程技術(shù)，2016，（7）：43.

[4] 杜嘉俊.橋梁轉(zhuǎn)體法施工技術(shù)創(chuàng)新與展望[J].鐵道建筑技術(shù)，2012，（4）：7-11.