高速鐵路組合梁橋大量程預頂升施工技術

冀光華 劉宗孝 楊宇軒

摘? 要：對于鋼-混組合連續梁橋，中支點附近受負彎矩控制，導致混凝土結構層受拉開裂，影響結構的耐久性和使用性能。工程上可以采用支點位移法，依靠鋼梁強迫位移對組合梁施加預應力，來控制和減少負彎矩區的裂縫。文章以商合杭鐵路鋼混梁橋建造為背景工程，對頂升系統進行了設計;并介紹了頂升過程的關鍵技術，包括：頂升過程、落梁過程以及配套的施工工藝。

關鍵詞：預頂升;施工技術;設計研究;鋼混組合梁

中圖分類號：TU398? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0152-03

Abstract： For the steel-concrete composite continuous beam bridge， the negative moment control near the middle fulcrum leads to the tensile crack of the concrete structure layer， which affects the durability and performance of the structure. In engineering， fulcrum displacement method can be used to control and reduce cracks in the negative bending moment zone of composite beams by applying prestress on the composite beams depending on the forced displacement of steel beams. This paper takes the construction of the steel-girder bridge of Shanghe-Hangzhou Railway as the background project， and designs the jacking system. It also introduces the key technologies of the jacking process， including the jacking process， the falling beam process and the supporting construction process.

Keywords： pre-jacking; construction technology; research on the design; steel-concrete composite beam

1 概述

組合梁橋兼有混凝土橋和鋼橋的特點，它充分發揮了混凝土耐壓和鋼材抗拉強度較高的特點。但同時，連續組合梁在外荷載作用下，在負彎矩區中處于受拉狀態的混凝土板常因拉應力過大而開裂，以致降低結構耐久性。工程中常使用張拉高強鋼筋或者在澆筑橋面板前預頂升鋼梁來施加預應力。

隨著近些年來液壓同步頂升控制系統的技術成熟，預頂升鋼梁來施加預應力在鐵路和公路橋梁的施工領域已有較多實踐并取得一定的成果。中建交通建設集團有限公司承建的臨汾市濱河西路與彩虹橋、景觀大道立交橋項目就采用了支座預頂升法為鋼-混組合結構橋梁墩頂負彎矩區施加預應力[1];港珠澳大橋CB05標段淺水區組合梁橋采用了多種針對混凝土橋面板的抗裂措施，其中就包括支點強迫位移法改善鋼-混凝土組合連續梁負彎矩區受力狀態，抑制橋面板開裂的設計方法[2]。已有的部分研究介紹了相關施工方法，并通過有限元模擬方法分析了頂升參數對橋梁結構的受力影響[3]。但以上工程實踐和研究的施工方法均采用依次頂升回落的工序，且頂升量較小，所得經驗和結論不能適應更復雜的頂升工藝和更大的頂升量。

本文將針對以上問題，系統介紹了組合梁大量程預頂升法對橋面板施加預應力的施工技術、工藝流程以及安全和質量控制系統。依托背景工程為商丘至合肥至杭州鐵路工程商丘至阜陽段，無砟軌道上承式組合連續梁，合計五跨5×50.7m結合連續梁。

2 工程概況

新建商丘至合肥至杭州鐵路工程商丘至阜陽段，無砟軌道上承式連續組合梁，位于安徽省阜陽市太和縣關集鎮，為古城特大橋跨越茨谷河而設。橋長253.5m，為五跨5×50.7m連續結合梁。

本項目下部為鋼箱梁、上部為混凝土橋面板。跨中設置為預制橋面板，墩頂支點處為現澆橋面板。其斷面布置如圖1所示。

在商合杭鐵路鋼混疊合梁建造項目中，在橋面板施工前將鋼梁次中墩頂升20cm，中墩頂升70cm;安裝中跨、次中跨跨中預制橋面板，澆筑中墩墩頂混凝土，待上一步現澆混凝土達到設計強度及彈模后，邊墩保持高度不變，中墩處鋼梁下降70cm，次中墩保持不變;安裝邊跨、次中墩兩側預制橋面板，澆筑次中墩墩頂橋面板混凝土，待混凝土達到設計強度及彈模后，次中墩落梁20cm;最后澆筑其余隔板及底板壓重混凝土。

由理論計算結果可知，應用此方法施工可以較好地控制墩頂負彎矩所引起的橋面板拉應力。但是也帶來了頂升量提高的問題。

3 頂升系統的設計

3.1 頂升系統的總體組成

頂梁前邊墩鎖緊裝置鎖定完成，中墩、次中墩4個墩同步頂升，每個墩上配置4個千斤頂，4個千斤頂由1臺泵站控制，4個泵站串聯布置，由1臺主泵站同步控制，確保同步頂升。同步頂升系統總體布置圖見圖2。

3.2 臨時鎖緊裝置

頂升前先要用臨時鎖緊裝置將鋼梁與邊墩鎖死，以期頂升時結構能達到設計的受力狀態。鎖緊裝置采用φ50精軋螺紋鋼預埋在墩身內，長度為1.5m，確保錨固安全;鎖緊盒下方穿入精軋鋼處開長圓孔，內墊板粘貼聚四氟乙烯板，允許鋼梁順線路方向伸縮，鎖緊盒上方開坡口，與鋼梁底板熔透焊接。鎖定裝置的布置圖見圖3～圖4。

4 頂升關鍵技術

4.1 中墩、次中墩頂梁20cm

整體的頂梁步驟為：分四次頂升，每次頂升高度為5cm。

（1）操作各墩頂液壓油缸，使每個油缸都初步帶壓。

（2）帶壓5分鐘，各墩人員檢查液壓系統和油缸，是否有漏油、壓力表壓力下降等情況。有問題應及時匯報，一切正常后四個橋墩同時起頂，一次起頂高度為60mm。達到60mm后停止起頂，將油缸保險捆向上擰，在支座上放置5×10mm厚墊板，實現第一次50mm的頂升。

（3）將油缸保險捆向下擰，油缸同步下落，在油缸頂抄墊5×10mm厚墊板，千斤頂第二次向上頂梁60mm，再向支座上抄墊5×10mm墊板，實現第二次50mm的頂升。

（4）重復按照此步驟，平穩、安全地實現四次頂梁過程。

4.2 中墩繼續頂升50cm

頂梁前次中墩鎖緊裝置鎖定完成，每個次中墩鋼梁頂面配置兩塊預制板作為壓重，采取拉壓結合方式確保次中墩處的反拉力，以免發生梁底脫空。

中墩繼續頂梁50cm，分十次頂升，每次頂升5cm，操作過程與第一節段頂梁一致。

4.3 頂梁過程中注意事項

細化節點，分階段施工，加強過程控制，節點校核，發現偏差及時分析原因，采取調整措施，避免出現累計偏差而超出設計允許范圍。

4.4 應力擴散裝置

為擴散應力，避免出現應力集中破壞，分別在千斤頂上、下方各配置一塊直徑80cm，厚2cm的墊板。上墊板與鋼梁進行圍焊連接，下墊板放置與墩頂上，墩頂與下墊板接觸范圍內打磨平整。

4.5 頂落梁位移控制

頂升過程中，采取交替在千斤頂頂部與支座下方抄墊墊板的方式進行。配置2cm、1cm、5mm、3mm等不同厚度的抄墊板，保證抄墊標高誤差控制在3mm以內。

5 結束語

（1）商合杭鐵路古城特大橋采用支座預頂升法對鋼混疊合梁橋的混凝土橋面板施加預應力，從而改善鋼-混凝土組合連續梁負彎矩區受力狀態，抑制橋面板開裂。

（2）該方法通過臨時鎖緊裝置約束邊墩位移，全部頂升、回落過程采用液壓同步頂升控制系統實現。該系統技術成熟、方法可靠，并且對頂升過程中的偏差能夠及時反饋。

（3）為實現施加預應力的目的，在橋面板施工前將鋼梁次中墩頂升20cm，中墩頂升70cm，澆筑中墩墩頂混凝土，待上一步現澆混凝土齡期滿7天，達到設計強度及彈模后，邊墩保持高度不變，中墩處鋼梁下降70cm，次中墩保持不變，澆筑次中墩墩頂橋面板混凝土，待混凝土齡期滿7天，達到設計強度及彈模后，次中墩落梁20cm，最后施工剩余部分混凝土工程。

參考文獻：

[1]王建平，李利賓，趙奔，等.鋼-混組合連續梁負彎矩區支座預頂升式預壓力施加施工關鍵技術[J].中國建筑金屬結構，2017（07）：48-53.

[2]陳佳佳.鋼-混組合梁負彎矩區抗、阻裂方法研究[D].重慶交通大學，2015.

[3]徐騰飛.港珠澳大橋非通航孔85m組合連續箱梁體系轉換線形監測與分析[J].科學技術與工程，2015，15（35）：238-244.

[4]張林釗.鋼-混凝土組合箱梁橋面板的組合施工技術研究[D].重慶交通大學，2015.

[5]劉飛.連續鋼混組合梁負彎矩區處理措施[J].北方交通，2015（01）：33-35.

[6]陳波，章睿.港珠澳大橋淺水區非通航孔橋組合梁體系轉換施工工藝及監理控制要點[J].公路，2017，62（04）：210-217.