一種寬幅預應力鋼筋混凝土連續箱梁人工控制頂升施工與監測的探討

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測成果、施工主要控制環節進行分析和總結，為類似橋梁頂升施工以及設計優化提供參考和借鑒。

關鍵詞：連續箱梁橋；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，上部結構為現澆預應力混凝土箱梁，下部結構采用花瓶墩，樁柱式臺，鉆孔灌注樁基礎。其中一幅需要頂升施工橋梁為3×25m現澆預應力鋼筋混凝土連續箱梁，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，需要對橋梁上部結構按照預設線形進行頂升施工。

2 頂升方案與監測方案

2.1 模擬計算及控制值設定

該連續箱梁采用部分預應力鋼筋混凝土結構設計，本次頂升施工應力計算由有限元分析軟件MIDAS/Civil模擬完成。經計算并考慮一定的結構安全儲備，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督指令執行。考慮到墩頂操作空間等因素，千斤頂的厚度經廠家專門定制為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。

2.3 頂升監測

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測，采用在墩頂設置固定參考點使用百分表結合直鋼尺進行測量控制。

3 頂升施工監測

3.1 頂升高度控制

每個墩頂的千斤頂頂升作業由同一個單獨的油路系統控制完成，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合鋼尺測量控制。

3.2 應力監測成果

在箱梁整體頂升施工過程中，應力變化監測成果可以反映結構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#測點應力變化監測成果為例，箱梁頂升施工過程該截面應力變化監測成果如圖4～圖6所示。

從以上中墩支點截面應力變化監測成果可以看出，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 結論與建議

從本次人工控制寬幅預應力鋼筋混凝土連續箱梁橋頂升施工過程可以看出：

（1）預應力鋼筋混凝土連續箱梁結構屬于超靜定結構，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[1]；

（2）結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構安全；

（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的使用，結合現場實際情況，廠家定制滿足現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，是否能夠實現真正同步頂升非常關鍵，可以通過考慮增加頂升循環次數、減小單次頂升量的方法來降低結構安全風險，另外，橫橋向的位置控制也很關鍵；

（6）連續箱梁頂升施工過程中，有必要開展結構應力、位移監測工作，實現施工預警、指導等服務功能。

5 結語

連續箱梁橋結構復雜，頂升施工質量不但受到結構本身結構狀況的制約，同時受到空間不夠、頂升工具受限等多種外部因素影響。通過結合現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箱梁橋頂升施工是完全可以實現的，這種方法同樣適用于其他超靜定結構頂升施工，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.