杏林東路跨線橋變截面交替頂升技術與安全監控

林杰

[摘要]本文以廈門杏林東路立交跨線橋第一、二聯頂升工程為例，結合ANSYS計算軟件，通過假定多工況仿真模擬驗算分析設定預警值，并對頂升鋼支撐、分配梁等保護系統，縱橫向限位、對中調平等安全裝置的設置及安全監控要點進行探討，對異型變截面橋梁的關鍵技術加以總結。作為成功案例，該工程所采用的變截面橋梁交替頂升技術和安全監控措施為我國橋梁頂升工程提供了有益的參考與借鑒。

[關鍵詞]橋梁；交替頂升技術；方案比選；施工關鍵技術；安全監控

文章編號：2095 - 4085（ 2018） 02 - 0082 - 02

杏濱路位于廈門市集美區，原設計等級為城市主干道，設計時速為60km/h，現提升改造工程起點位于西濱互通立交，終點位于杏林互通立交，全長為3.753km。其中杏林東路立交共設主線橋（新建，含拆除）378. Om/l座，既有橋改造（頂升）150m/l座，既有橋拼寬改造390. 9m/2座，匝道橋274m/2座。按設計要求杏林東路立交跨線橋第一、二聯共計150m的預應力混凝土箱梁進行整體頂升后與新建高架橋銜接，頂升施工區間為橋臺至5#墩，橋梁跨徑為2 x30+3 x30m等高度變寬度預應力箱梁，其中0#橋臺處上部結構橋面寬18m，從第一跨跨中至3#墩橋面變寬，3# -5#墩上部結構橋面寬27m。

1 廈門杏林東路立交跨線橋交替頂升難點

（1）頂升長度長、面積大、高度較大。本次頂升兩聯總長為150m，總頂升面積為3553. 2m2，最高頂升高度為1.999m，在頂升中多次需進行托換。

（2）頂升橋面為變截面。該橋為變寬度異形橋，橋面寬度由18m變寬至27m，墩柱橫橋向兩側自重荷載分布不均面對橫橋向兩側頂升控制要求較高。

（3）頂升條件受限。東側新建匝道與頂升后既有橋之間僅預留2cm間隙，頂升過程對既有橋梁橫向偏位控制要求高，不僅不能與新建橋梁產生沖突，同時要滿足縱向伸縮縫安裝要求。

（4）限位控制技術要求高。在頂升過程中因調整坡度的需要，梁體會無法避免的回產生相對位移，縱橫向變形如何控制是重點。

（5）頂升步驟多需密切配合。本工程第一聯頂升過程先同步頂升后調坡頂升，第二聯頂升過程為先調坡頂升后同步頂升最后調坡降落，工藝步驟較多，各階段需密切配合。

2 多工況仿真分析及預警值設定

本工程全橋分五個工況計算：工況一是HO號橋墩施加lcm豎向強迫位移；工況二是Hl號橋墩施加lcm豎向強迫位移；工況三是HO號橋墩的內側施加lcm豎向強迫位移、外側施加2cm豎向強迫位移；工況四是Hl號橋墩的內側施加lcm豎向強迫位移、外側施加2cm豎向強迫位移；工況五是HO號橋墩的內側施加lcm豎向強迫位移、Hl號橋墩的外側施加0.5cm豎向強迫位移。經仿真分析，結合實際頂升過程中梁體在縱橫向頂升高度不同，加之諸如千斤頂漏油故障等外界因素的影響，處于安全考慮，最終設定不同墩豎向位移差預警值為5mm，相同墩不同側豎向位移差預警值為3mm；應力差預警值為lMPa。

3 交替頂升關鍵技術

3.1 鋼支撐托架系統

各個千斤頂下設置頂升支撐鋼管為傳力構造。支撐鋼管采用φ500mm×12mm鋼管，兩端焊接12mm鋼板法蘭，通過法蘭連接。鋼管支撐通過植入M20錨栓與改造承臺連接，對承臺接觸面不平整的，應通過高強度砂漿予以處理。頂升中，每頂升0.2m時，用專用墊塊作為臨時支撐，當臨時鋼墊塊累計高度達到1m時，用一節鋼管替代，以消除不穩定性。同時根據支撐高度及受力特性，鋼支撐體系橫向連接每2. 5m設置一道橫向聯系，底部兩道橫向聯系采用口100 x6方鋼管配合L75 x8等邊角鋼進行橫向聯系，兩道以上聯系采用口150 x6方鋼管配合L75 x8等邊角鋼，縱橋向采用槽鋼增加縱向穩定。

3.2 梁底分配梁系統

考慮到現場采用實體墩臺或選用直徑較大千斤頂的情況，為了保證上部結構均勻受力，應采用鋼板焊接成縱橫向分配梁將頂力二次再分配。梁底墊塊平面尺寸設置為800mm×800mm，厚度不小于200mm。分配梁采用20mm厚鋼板，焊接寬800mm、高500mm箱型斷面，設置3條豎向肋板，縱向用lOmm鋼板間距250mm加勁。

3.3 橋面縱向限位技術

頂升段兩聯橋共布置5臺縱向限位裝置，在伸縮縫處加設固定楔形鋼板頂住梁體，利用千斤頂未頂升段牽拉住相鄰兩聯梁體，達到限制縱向移動的目的。縱向限位裝置靠地錨螺栓與主梁連接，同時橡膠支座固定在頂板上，起防滑作用，千斤頂必須與橡膠支座連接，確保梁體在頂升中發生轉動時，千斤頂與頂板全面實時接觸。兩個相鄰的縱向限位裝置安裝時應注意控制間距，不大于100cm。

3.4 橋梁橫向限位技術

梁端為了控制梁體橫向偏位，在橋臺位置設置空間桁架結構。本工程實例在0#臺背段設置橫向限位裝置，主要是用角鋼組成格構柱，為了保持其整體穩定性，利用聯系桿組成空間桁架結構，在頂升過程中，利用構件的剛度，使梁體只允許在桁架結構內進行豎向上升和左右移動，避免出現過大的位移偏差（圖1，2）。

3.5 對中調平系統

橋梁頂升的水平方向位移糾偏裝置，就是在千斤頂下部增加楔形塊調平千斤頂。位移糾偏裝置包括上鋼板、楔形鋼板、下鋼板，楔形鋼板設置在上鋼板和下鋼板之間。該糾偏裝置在頂升過程中，橋梁隨產生水平方向偏移時，水平方向位移糾偏裝置內的楔形鋼板通過改變千斤頂垂直度，從而形成水平方向上的可控的水平力，對建筑物造成偏移的水平力施加反向水平力，使得建筑物由于水平力的改變而改變其水平位移，達到糾偏效果。

4 頂升監控關鍵技術

4.1 位移監控

頂升施工過程中主梁各頂升點位移的不同步將會增加梁體結構內力，嚴重時可能導致結構的受損甚至破壞，因此對結構的位移進行全方位的監測，將不協調位移控制在合理范圍之內是橋梁頂升施工監控的關鍵內容。杏林東路立交跨線橋一、二聯包括0#墩臺和1-5#墩，結合伸縮縫斷開，共計7個位移測試截面，一個測試截面布設兩個位移觀測點，共計14個點。每個位移觀測點布置一個光柵尺，每個測試截面配備一套數字顯示設備，頂升過程中實時監控豎向位移變化。

4.2 應力和應變監控

梁體的截面應力、應變監控是頂升過程中的監控要素。經設計院、第三方監控、專家論證后，建議在最不利截面（中支點、跨中截面的頂、底板處均布設應變片以監測正應變、在支點截面的外腹板中性軸處布設應變片以監測主應變）。電阻應變片布置在中間墩的頂點位置附近，每個截面布置三個電阻應變片；在每個墩選擇一鋼支撐作為監測對象，鋼支撐的應變計布置在根部距離地面0. 5m的位置處。在本工程實例中，設定一旦梁體應力值超過lMPa，應及時示警。

4.3 裂縫監控

在頂升過程中，需加強觀測是否有新增裂縫。裂縫常規檢查主要以人工觀測為主，長度檢測以鋼尺或卷尺即可確定，寬度檢測以刻度放大鏡或裂縫測寬儀測量，為避免損傷梁體混凝土結構，深度檢測以超聲波無損檢測為宜。實地檢測時，先在裂縫首尾兩端做好標記，并標明走向、檢測時間等信息，便于復測后及時比對。對寬度大于0.lOmm的裂縫必須加測裂縫深度。

5 結語

本文通過對廈門杏林東路立交跨線橋的橋梁交替頂升關鍵技術的系統研究與探索，同時，結合對梁體縱橫向位移、墩頂箱梁局部應力、限位裝置、鋼支撐及箱梁內部應力的實時監控，有效保障了頂升過程的實施效果科學合理，為今后異型變截面橋梁采用交替頂升提供了有益的經驗。杏林東路立交跨線橋交替頂升于2015年12月6日順利完成，2016年5月3日杏林東路立交主線橋實現通車。

參考文獻：

[1]劉長卿，成都市二環路紅牌樓立交引橋整體頂升關鍵技術[J].施工技術，2014，（22）：22.

[2]孫立穎，千斤頂組成的頂升系統自愛橋梁單跨梁板整體頂升施工中的應用[J].知識經濟，2010，（09）：57 - 63.