大跨度鋼箱梁T構轉體橋落梁施工技術之淺析

桑澤晶

摘 要 轉體橋的施工過程中，從球鉸安裝開始，到轉體完成需要經歷多次的體系轉換，轉體橋落梁就是其中一個重要的體系轉換過程，整體結構由超靜定結構體系轉化為靜定結構體系，結構受力發生明顯變化。本文依托太原市臥虎山快速路2*100m鋼箱梁T構轉體橋施工，總結分析以往大跨度鋼箱梁T構轉體橋落梁施工經驗，提出分級加載頂升拆除支架法施工技術和倒裝千斤頂頂升技術，從臨時支架布置、落架方案選擇、落架工藝的確定等方面，詳細敘述了梁體頂升步驟、卸載過程中臨時支架拆除和落梁施工，形成了一套比較完成的施工技術和工藝，為類似工程提供良好的經驗借鑒。

關鍵詞 大跨度;鋼箱梁;落梁;體系轉換;分級加載頂升;倒裝千斤頂

引言

橋梁轉體施工工法作為一種成熟的架橋工藝，在施工過程中需經歷多次的體系轉換，尤其T構梁體落架，是轉體橋整體由超靜定結構體系轉化為靜定結構體系的過程，結構受力發生明顯變化，所以，針對大跨度鋼箱梁T構轉體橋落梁的體系轉換過程，因其相對混凝土梁體剛度小、撓度大，更加涉及橋梁結構的安全、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構轉體橋，是為跨越石太上下行鐵路、石太客專上下行鐵路而設的，上跨鐵路轉體橋位于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，因此上部結構設計為連續鋼箱梁，橋長200m，寬28.5m漸變為31.409m，采用單箱五室截面，T構中間支點處梁高7.5m，邊支點梁高3.5m，梁底線形呈1.8次拋物線變化。

連續鋼箱梁T構采取分節段拼裝，臨時支架體系支承，根據設計及建模計算分析，落梁后T構懸臂端最大撓度79.32cm，加之日照溫度梯度效應對鋼箱梁結構的影響，大跨度鋼箱梁T構落架難度大于現澆梁T構[1]。

1.2 臨時支架體系

本工程鋼箱梁T構采取分節段拼裝方案，臨時支架由基礎、立柱、分配梁和連接系組成。根據鋼梁分節情況，順橋向設置20組臨時支墩，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）基礎設置：臨時墩每根立柱基礎采用二階鋼筋混凝土結構，基礎頂部各預埋1塊預埋鋼板，用于與鋼立柱焊接聯接。

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

（3）分配梁設置：鋼立柱柱頂橫橋向設置雙拼工字鋼分配梁，工字鋼采用I56a，長度26.5m，每組采用雙拼結構形式。順橋向設置一道工字鋼分配梁，工字鋼采用I56a，長度4m，以增加立柱頂的整體性。

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

2大跨度鋼箱梁T構落架工藝的選擇

本轉體橋為無索塔、大跨度、有偏心、曲線鋼箱梁，鋼梁總重量5377t，單側懸臂長度100m，落架后懸臂端最大撓度79.32cm，加之日照溫度梯度效應對鋼梁變形的影響，落架的體系轉換過程涉及結構的安全和鋼梁應力的釋放等諸多影響因素，所以，落架方案的合理選擇，是保證結構安全的關鍵。

方案一：硬支承切割法，即按照常規鋼箱梁落架方法，從轉體主墩處支架向懸臂端逐一切割硬支承。此方法的優點是速度快，缺點是因切割速度不同，產生鋼箱梁的點受力情況，造成鋼箱梁底板變形或分配梁變形，而導致落架過程中支承體系失穩。

方案二：分級加載頂升拆除支架法，即在鋼箱梁T構梁端分布多臺液壓同步千斤頂，同步頂升，待梁體與臨時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。此方法的優點是多臺千斤頂同步頂升，球鉸和主墩受力均衡，千斤頂受力平均，整體結構穩定性好;缺點是需增加反頂支架和同步頂升設備。

綜合以上方案的對比和分析，分級加載頂升拆除支架法具有三點優勢：一是雖增加了頂升支架，但是通過優化方案，頂升支架與懸臂端臨時支架設置為一體，不需另外增加頂升支架。二是液壓同步千斤頂也是常規設備，購置或租賃成本低，操作簡單方便。三是針對大跨度、有偏心、曲線鋼箱梁落架是超靜定結構轉化為靜定結構的體系轉換過程，橋梁結構的安全是至關重要的。所以，綜合比選后確定采用分級加載頂升拆除支架法[2]。

3大跨度鋼箱梁T構分級加載頂升拆除支架法施工工藝

3.1 總體方案的制定

在鋼梁兩側懸臂端分別設置液壓同步千斤頂，發布指令千斤頂同步頂升，待鋼梁與臨時支架全部脫離后，分別拆除臨時支架;再發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，分別拆除頂升設備和反頂支架，完成分級加載頂升拆除支架的落架程序，完成鋼箱梁T構轉體橋落梁體系轉換過程。

3.2 同步頂升設備選擇

在2×100m 鋼箱梁T構懸臂的兩端分別設置4臺800噸液壓同步千斤頂（SJFD800-120），由兩臺變頻調速液壓泵站（SVSIC-BP-ZK）控制，兩臺變頻調速液壓泵站由一臺手持式控制器操作系統（SVSLC-BP）負責同步，避免梁端頂升力差別過大從而引起較大的不平衡彎矩。

3.3 落架過程中技術保證措施

（1）鋼箱梁結構焊縫檢測：鋼箱梁拼裝完成后，對鋼箱梁焊縫進行100%無損探傷檢測合格，并出具正式檢測報告后，方可進行鋼箱梁落架施工。

（2）頂升高度確定：應用midas軟件建立仿真模型，模擬落架過程，通過數據統計和分析，確定鋼梁懸臂端頂升30cm后，鋼梁懸臂與臨時支架體系全部脫離或臨界脫離。

（3）鋼梁應力和位移監測：在轉體橋上下部結構施工過程中，分別在承臺、主墩處預埋應變傳感器，鋼箱梁處設置表面貼式應變傳感器，采集各測點的應力數據，對采集的應力數據資料進行分析計算，對應力異常的施工階段提出預警。

（4）落梁千斤頂倒裝技術：由于落架操作空間狹小，需采用體積較小的千斤頂進行頂升落架施工，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，千斤頂需調整14次，8臺千斤頂需112臺次，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，經反復研究確定采用千斤頂倒裝方案，即倒置安裝于鋼箱梁底部，同步頂升后，采用墊板臨時支撐，收頂后，在千斤頂下方安裝墊板，再次頂升，如此反復操作，直至頂升到位，待支架拆除完成后，再分級落梁到位。既保證了落架過程的安全、又方便墊板抽換、節約了施工時間[3]。

4鋼箱梁支架拆除、卸載施工

4.1 梁體頂升步驟

（1）安裝頂升設備：在頂升支架處對應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，即每臺千斤頂頂升和卸載過程中頂力垂直于頂升支架，保證支架體系和鋼梁不發生扭轉。

（2）人員到位，做好初始讀數：主要包括梁端鋼箱梁支座中心線位置（控制點1-6）、控制點標高;每個斷面設6個控制點，如下圖所示。測點2-5主要控制千斤頂頂升位移用，1、6號測點主要用于判斷頂升過程中橫向是否出現不對稱豎向位移，鋼梁是否承受了扭矩。

（3）千斤頂初始讀數用鋼板尺測量：測量完成后，測量人員下橋，下達千斤頂頂升命令。

（4）千斤頂頂升分級加載：結合所使用千斤頂行程限制以及結構安全考慮，頂升過程分為三級加載，共6步：

第一步，千斤頂試頂5cm。千斤頂頂升位移用鋼板尺測量即可。完成后測量鋼梁6個控制點標高，判斷是否出現橫向4套頂位移不同步的情況。此時會出現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。頂升過程需注意控制8臺千斤頂同步進行。若實在難以保證，至少必須確保同一側的4臺頂同步進行，否則鋼梁會承受扭矩。頂升過程橫向的4套頂之間必須配置4個工人同步用鋼板尺進行測量。當出現一套頂頂升位移緩慢甚至脫空現象出現時，穩住其他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量即可，完成后測量鋼箱梁6個控制點標高判斷是否出現橫向4套頂位移不同步的情況。若出現單側鋼箱梁頂升位移偏低的情況，把對應的千斤頂微微再向上頂升至2側同步即可。

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，并將墊塊之間進行焊接，準備倒頂。

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。并將鋼墊塊之間進行焊接，準備倒頂。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，對每臺頂的總位移用鋼板尺進行快速測量對比，確認橫向4臺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，對控制點標高進行測量。若誤差較大可用千斤頂微微對偏低的點位進行再次頂升，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 卸載過程中臨時支架拆除施工

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

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

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

（4）對未完全脫離的支架，拆除過程需注意拆除順序，拆除順序為：

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程遵循從兩邊向中間靠近的原則進行，且必須同步拆除。③對同一組支架的縱向兩排拆除過程中原則上應同步拆除。

4.3 卸載過程中落梁施工

（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，使頂的整體高度降低;

（4）倒頂完成，確認安全后，將鋼梁頂升起來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#鋼墊塊使頂的整體高度降低;

（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側鋼管柱常規墊塊上，拆除千斤頂下方60*60cm的2#鋼墊塊使頂的整體高度降低;

（9）如此重復以上流程，直至梁端與千斤頂完全脫離;即可認為脫架順利完成;

（10）拆除頂升支架，進入轉體前的準備工作[4]。

5結束語

轉體橋落梁采用分級加載頂升拆除支架法。在鋼箱梁懸臂的兩端分別設置液壓千斤頂，由變頻調速液壓泵站手持式控制器操作系統同步控制。千斤頂累計頂升3次，總計頂升30cm，鋼箱梁懸臂已脫離支架，在千斤頂旁邊用臨時鋼墊塊對鋼箱梁進行輔助支撐，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，用千斤頂對鋼箱梁進行分級卸載110cm，最終使鋼箱梁處于脫架狀態，落梁完成。

參考文獻

[1] JTG TF50-2011.公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2] TB10401-2003.鐵路工程安全技術規程[S].北京：中國鐵道出版社，2003.

[3] 韓誠善.轉體施工橋梁多次體系轉換施工控制技術[J].工程技術，2016，（7）：43.

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