大跨度预应力混凝土连续梁桥顶升施工监控

1 工程概况

某三跨预应力混凝土变高度连续梁 (图1) , 跨度组成为6 5.4 2 5+1 2 6+6 5.425m, 桥面宽13.2m。全桥支座均采用盆式橡胶支座, 除2#墩为固定支座外, 其余均为活动支座。

在某次特殊检查过程中, 发现1#墩支座不能滑动, 为了恢复支座的使用功能, 需要将主梁顶升一定的高度, 置换聚乙烯四氟板。

根据设计要求, 在1#墩顶布置8台千斤顶 (图2) 将主梁同步顶升, 顶升高度约1 5 m m~2 0 m m。由于顶升力大 (反力为4675t) , 千斤顶数量多, 同步顶升控制难度大。

顶升工艺流程为:施工准备→千斤顶就位→初顶升油表数值为30MPa→封闭交通→整体顶升约15mm→置换聚四氟乙烯板→同步落顶。

顶梁过程中, 各千斤顶顶升速率有可能存在差异, 将导致梁体出现相对位移差, 使结构产生相应的附加应力, 并有可能使结构受到损伤。另由于支座较长时间没有滑动, 梁体内积累水平力有可能突然释放而出现意外情况, 因此, 对顶升过程实时监控十分必要。

2 施工监控

2.1 施工工况

为了做到梁体同步顶升, 整个施工分多阶段进行。每阶段施工完毕后, 将千斤顶锁定, 严密观测应变和位移读数, 观测箱内裂缝情况, 是否有异常响声, 每阶段观察20~30分钟。

顶升施工分为17个阶段 (表1) :1~7阶段为梁体完全脱离支座前顶升工况, 以千斤顶油压表读数控制。从各油压表读数看出各千斤顶反力不断增加, 表明梁体逐步脱离支座, 到阶段7时, 梁体荷载已经全部由千斤顶承担。8~16阶段为梁体脱离支座后的“顶升”阶段, 以梁体“顶升30秒”作为一个阶段 (油泵进油30秒, 梁体顶升量约为1.5mm) 。17阶段为落梁工况。

2.2 测点布置及控制指标

2.2.1 测点布置

1#墩附近共设4个竖向位移测点及1个纵向位移测点 (图2) 。应变测试截面布置见图1, 各截面应变测点布置如图3 (括号中为2#截面应变测点编号) 。

2.2.2 控制指标

千斤顶顶升量差异过大, 将使梁体内产生较大的附加应力, 对梁体结构的受力不利, 根据空间计算结果, 整体顶升系统的位移差值宜控制在1mm范围内。

对于预应力混凝土结构, 当应变校验系数η≤1.05, 就可认为结构符合规范要求。因此本次监控以应变校验系数η≤1.05为应变控制指标。

2.3 监测结果分析

2.3.1 竖向位移监测

实测位移差值见表2, 表中对上游侧1#与4#位移计位移差值、下游侧2#与3#位移计位移差值, 以及上、下游侧位移均值差进行分析, 以说明位移控制是否满足要求。

注:上游侧:1#与4#位移计位移差值;下游侧:2#与3#位移计位移差值。上、下游:上游侧位移均值与下游侧位移均值之差。修正值:是以工况7 (梁体脱离支座前) 为顶升“初始状态”, 上、下游侧位移均值差, 由此可以看出:顶升施工过程中上游侧及下游侧位移差最大值分别为0.65mm、0.9 4 m m, 均小于1 m m, 符合监控要求;工况1~7上、下游侧位移差值一直在增加, 之后基本保持不变。这是因为箱梁在顶升力、自重荷载作用下产生的不平衡力矩导致箱梁发生了“转动”, “转动”完成后形成新的平衡状态。故考虑对上、下游侧位移差进行修正, 将梁体完全脱离支座状态 (工况7) 视为梁体顶升的“初始状态”;工况8~16过程中, 修正后上、下游侧位移差最大为0.24mm, 小于1mm, 符合监控要求, 也表明梁体基本保持同步整体上升。

2.3.2 纵向位移监测

落梁后 (工况17) 梁体纵向位移为4.8mm, 说明支座修复后梁体发生了较大纵向位移, 梁体长度获得自由调整, 达到了支座修复的目的。

2.3.3 应变监测

从应变监测结果看出 (表3, 正号为拉, 负号为压) , 实测应变均小于计算值, 校验系数为0.58~0.92, 满足η≤1.05的要求。同时, 随顶升量不断增加, 各测点应变基本均匀递增, 表明截面处于较好的弹性工作状态。

2.3.4 箱梁外观监测

监测结果为:顶升过程中, 箱内主要受力部位没有出现新的裂缝, 箱内已处理过的裂缝没有出现开裂的情况。

3 结语

通过对位移、应变监测数据的分析并结合外观监测结果, 各项监测内容基本都在控制指标范围内, 可以得到如下结论:在梁体“顶升”过程中, 各竖向位移测点的位移基本一致, 表明梁体脱离支座后, 基本保持同步整体上升;梁体顶升过程中, 各测点应力校验系数为0.58~0.92, 符合规范要求。随顶升量不断增加, 各测点应力基本均匀递增, 该截面处于较好的弹性工作状态。各测点应变较初始状态变化较小, 表明结构没有受到损害, 结构仍然处于良好的工作状态;落梁后, 梁体发生了较大纵向位移, 梁体长度获得自由调整, 达到了支座修复的目的;外观监测结果:顶升过程中, 箱内主要受力部位没有出现新的裂缝, 箱内已处理过的裂缝没有出现开裂的情况;该桥的成功顶升为相类似的工程提供了经验。

摘要：采用顶升施工方法对既有大跨度预应力混凝土连续梁的支座进行置换。为了确保结构安全, 施工过程中采用多阶段同步顶升梁体, 最终达到预定的顶升高度;监控结果分析表明, 施工过程中位移和应变均满足设计要求, 梁体顶升施工安全, 实现了预期目标。

关键词：连续梁,多阶段同步顶升,施工监控,安全

参考文献

[1] (65+126+65) m连续梁1#墩支座修复工程施工图设计文件, 中铁大桥勘测设计院有限公司, 2007, 6

[2] 交通部公路科学研究所.大跨径混凝土桥梁的试验方法[J].1982, 10.