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摘要：廈門市仙岳路改造為全程高架快速路工程施工中，為避免拆舊橋帶來的負(fù)面社會影響，充分利用原橋結(jié)構(gòu)，對部分橋梁頂升改造，該措施工期短、經(jīng)濟(jì)效益好。廈門市仙岳路上跨湖濱東路高架橋第一聯(lián)為4×35m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，該聯(lián)上部結(jié)構(gòu)總重8000t，頂升最大高度達(dá)3．6m，頂升施工及監(jiān)控難度大，需對各頂升關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析才能保證工程的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：頂升施工；彎箱梁；支反力；強(qiáng)迫位移；局部應(yīng)力

1箱梁頂升方案設(shè)計

廈門市仙岳路的快速化改造是將原有的湖濱東路口跨線橋、蓮岳路口跨線橋、福廈路口跨線橋頂升與新建的橋梁連接，實現(xiàn)仙岳路全程高架，其中湖濱東路跨線橋的4×35m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁頂升為本次改造工程的難點。該箱梁為空間曲線箱梁，箱梁頂寬24．8m，梁高2m，梁重達(dá)8000t，湖濱東路跨線橋橫斷面見圖1。由于頂升高度大，頂升過程長，施工前應(yīng)制定詳細(xì)的計劃和對各關(guān)鍵問題充分論證方能確保順利完成箱梁的頂升。1．1箱梁各墩臺頂升步長控制湖東路跨線橋第一聯(lián)橋梁頂升布置見圖2，各墩頂升高度及逐次頂升控制值詳見表1。H0號臺頂升高度最大為3625mm，因此以H0號臺的頂升距離作為控制值，H0號臺頂升最大步長為100mm，全部頂升過程共分42步，全梁在頂升過程中均應(yīng)保持為剛體運(yùn)動。1．2梁底分配梁設(shè)計為避免集中應(yīng)力過大，在箱梁與千斤頂之間設(shè)置了分配梁，其中H0臺及H4墩設(shè)置橫向分配梁，橫向分配梁由3根I36b工字鋼組成，橫向分配梁設(shè)置見圖3。H1號墩、H2號墩及H3號墩采用縱向分配梁，縱向分配梁同樣由3根I36b工字鋼組成。1．3墩臺頂臨時支撐千斤頂每升高100mm后需要將千斤頂回油，將支撐鋼管接高后進(jìn)行下一步頂升，因此在千斤頂回油前需先將臨時支撐接高，當(dāng)千斤頂回油后箱梁就落到臨時支撐上，這時將支撐鋼管接高進(jìn)行下一步的頂升。橋臺臨時支撐設(shè)在臺帽上，橋墩臨時支撐設(shè)置在原支座墊石處，臨時支撐設(shè)置平面見圖4。

2頂點反力計算及千斤頂?shù)倪x型箱梁頂點反力計算

采用通用有限元分析軟件Midas進(jìn)行計算，計算單元類型采用梁單元，采用只受壓單元模擬千斤頂。H0號臺千斤頂平面布置見圖5，H1、H2及H3號墩千斤頂平面布置見圖6，H4號墩千斤頂平面布置見圖7。2．1計算模型箱梁共40個單元，虛擬橫梁共64個單元，只受壓單元64個，Midas模型見圖8。由于頂升階段主要考察的是各墩頂升高度不同步時箱梁產(chǎn)生的應(yīng)力增量，故建立計算模型不對預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行模擬。2．2頂升力計算結(jié)果千斤頂?shù)木幪栍蓛?nèi)向外依次為1、2、…、8，千斤頂平面布置及其編號見圖9。由于頂升過程中不能保證每個千斤頂不出現(xiàn)故障，因此計算千斤頂?shù)捻斏Ψ?個工況，工況一：全部千斤頂均有效工作，工況二：H0號臺的4號千斤頂失效；工況三：H1墩前排4號千斤頂失效；工況四：H1墩后排4號千斤頂失效；工況五：H2墩前排4號千斤頂失效。2．2．1工況一全部千斤頂均正常工作時，H0號臺～H4號墩千斤頂反力見表2。2．2．2工況二H0號臺的4號千斤頂失效時的H0號臺～H4號墩千斤頂反力見表3。2．2．3工況三H1號墩前排的4號千斤頂失效時的H0號臺～H4號墩千斤頂反力見表4。2．2．4工況四H1號墩后排的4號千斤頂失效時的H0號臺～H4號墩千斤反力見表5。2．2．5工況五H2號墩前排的4號千斤頂失效時的H0號臺～H4號墩千斤頂反力見表6。2．3千斤頂?shù)倪x型由表2～表4可知：工況三的千斤頂最大反力為1992kN，本項目采用200t千斤頂其頂升力富余量基本沒有，實際頂升施工過程中H1號墩與H3號墩的千斤頂多次出現(xiàn)故障，說明全部64個千斤頂均采用200t的千斤頂不合理，應(yīng)按理論計算結(jié)果合理選擇千斤頂?shù)男吞?。就本工程而言，H1號墩前排、H3號墩后排千斤頂應(yīng)選用300t的千斤頂，其余可采用200t的千斤頂。

3頂升過程中箱梁應(yīng)力增量及扭轉(zhuǎn)角的控制

3．1箱梁縱向頂升不同步計算箱梁同步頂升過程中，如遇頂升距離大，頂升子步驟多，頂升過程必然會出現(xiàn)各墩頂升量不完全同步的情況，此時頂升過程中梁體就不完全是剛體運(yùn)動，梁內(nèi)也就會因強(qiáng)迫位移的產(chǎn)生而出現(xiàn)附加應(yīng)力。因此，首先要考察當(dāng)梁內(nèi)出現(xiàn)最大附加應(yīng)力1．83MPa（C50砼抗拉強(qiáng)度設(shè)計值）時各墩頂箱梁的最大強(qiáng)迫位移，按上述要求計算各墩頂箱梁的最大強(qiáng)迫位移。工況一為H0臺的最大強(qiáng)迫位移計算，由計算得知，當(dāng)H0臺強(qiáng)迫位移為－38mm時H1墩梁頂出現(xiàn)的附加拉應(yīng)力為1．82MPa。工況二為H1墩的最大強(qiáng)迫位移計算，由計算得知，當(dāng)H1墩強(qiáng)迫位移為－17mm時H1墩梁底出現(xiàn)的附加拉應(yīng)力為1．83MPa。工況三為H2墩的最大強(qiáng)迫位移計算，由計算得知，當(dāng)H2墩強(qiáng)迫位移為－15mm時H2墩梁底出現(xiàn)的附加拉應(yīng)力為1．81MPa。分析各計算結(jié)果可知：各墩臺最大強(qiáng)迫位移按15mm控制可避免箱梁產(chǎn)生的附加應(yīng)力不超過C50砼的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值1．83MPa。因此，在頂升過程中，應(yīng)將頂升最大步距100mm再分成7個子步，分別為6個15mm和1個10mm的頂升子步，即每頂升15mm應(yīng)檢查一次各墩頂箱梁有無出現(xiàn)強(qiáng)迫位移，如出現(xiàn)強(qiáng)迫位移或各墩頂箱梁的應(yīng)力增量超過1．83MPa，必須在消除強(qiáng)迫位移和降低應(yīng)力增量后方可進(jìn)行下一子步的頂升。

3．2箱梁橫向不同步產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角的內(nèi)力及應(yīng)力計算內(nèi)外側(cè)頂點不同步產(chǎn)生的高差按子步20mm步距控制，內(nèi)外側(cè)頂點距離為9760mm，扭轉(zhuǎn)角為arctan（20／9760）＝0．12°。當(dāng)箱梁產(chǎn)生0．12°扭轉(zhuǎn)角位移作用下，箱梁最大附加拉應(yīng)力為1．76MPa，滿足規(guī)范要求。通過箱梁縱向頂升不同步及橫向不同步的計算分析可知，縱橫向頂升不同步不能同時出現(xiàn)，否則箱梁拉應(yīng)力可能超過規(guī)范要求，因此在施工監(jiān)控中應(yīng)嚴(yán)格控制箱梁的頂升速度，隨時關(guān)注應(yīng)變及位移的變化，確保箱梁頂升過程中不出現(xiàn)過大的拉應(yīng)力，避免發(fā)生工程事故。

4頂點處箱梁及支座墊石局部應(yīng)力分析

原箱梁每個墩臺設(shè)置兩個支座，本次箱梁頂升的頂點個數(shù)均大于兩個，墩臺處頂升點均為8個，鋼墊板均為60cm×60cm。臨時支撐點為兩個，橋臺臨時支撐為8個，橋墩臨時支撐為兩個，橋墩臨時支撐設(shè)在原支座位置。由以上分析可知：臨時支撐處的箱梁和支座局部應(yīng)力最大，故僅驗算上述兩處局部應(yīng)力，局部應(yīng)力驗算采用ANSYS軟件計算。4．1臨時支撐處箱梁局部應(yīng)力分析箱梁臨時支撐處的最大反力為9820kN，楔形塊尺寸大小為130cm×130cm。4．2臨時支撐處支座墊石局部應(yīng)力分析箱梁臨時支撐處的最大反力為9820kN，支座尺寸為130cm×130cm，支座墊石高10cm。

5結(jié)論

本文通過對湖濱東路高架橋第一聯(lián)4m×35m連續(xù)箱梁頂升改造的施工監(jiān)控，得出以下結(jié)論：（1）在箱梁各頂點的反力計算時，應(yīng)將各頂點位置精確模擬，同時應(yīng)考慮同一橫斷面處的千斤頂中出現(xiàn)一個千斤頂不工作的工況分析，才能準(zhǔn)確選擇千斤頂?shù)男吞枴＃?）同一截面處各頂點反力的變化規(guī)律并非都一致，H0臺千斤頂、H1號墩前排千斤頂、H3號墩后排千斤頂、H4號墩千斤頂?shù)姆戳τ蓛?nèi)側(cè)至外側(cè)逐漸增大，其他千斤頂則正好與之相反。（3）頂升過程中對箱梁應(yīng)力增量及各墩臺的強(qiáng)迫位移雙向監(jiān)控，應(yīng)力與位移監(jiān)控能互相校核，提高監(jiān)控數(shù)據(jù)的可靠性，為頂升過程順利進(jìn)行提供了保證。（4）將箱梁的混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值作為頂升過程中應(yīng)力增量的極限值，避免對原箱梁的預(yù)應(yīng)力鋼束模擬及箱梁的收縮徐變的計算，計算更簡單有效。（5）通過對頂升步驟進(jìn)一步細(xì)化，將施工最大頂升步距100mm拆分成若干子步，便于位移及應(yīng)力監(jiān)控，同時能將箱梁的應(yīng)力增量控制在設(shè)計范圍內(nèi)。

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作者：劉志翁 單位：廣東大雄經(jīng)濟(jì)技術(shù)咨詢有限公司