一种宽幅预应力钢筋混凝土连续箱梁人工控制顶升施工与监测的探讨

徐善中

摘 要：本文以一幅城市宽幅预应力钢筋混凝土连续箱梁桥顶升施工为例，介绍了一种人工控制宽幅预应力钢筋混凝土连续箱梁顶升施工方案，并对顶升方案实施过程中的应力变形监测成果、施工主要控制环节进行分析和总结，为类似桥梁顶升施工以及设计优化提供参考和借鉴。

关键词：连续箱梁桥；顶升施工；方案；参考

1 工程概况

某桥梁属于跨越高速公路城市宽幅桥梁，桥梁总宽50.5m，上部结构为现浇预应力混凝土箱梁，下部结构采用花瓶墩，桩柱式台，钻孔灌注桩基础。其中一幅需要顶升施工桥梁为3×25m现浇预应力钢筋混凝土连续箱梁，该部分桥梁处于线路2.49%的纵坡上，桥面布置为24m机动车道。为满足桥下高速公路净空需求，需要对桥梁上部结构按照预设线形进行顶升施工。

2 顶升方案与监测方案

2.1 模拟计算及控制值设定

该连续箱梁采用部分预应力钢筋混凝土结构设计，本次顶升施工应力计算由有限元分析软件MIDAS/Civil模拟完成。经计算并考虑一定的结构安全储备，本次顶升施工将箱梁支点相对强迫位移控制值设定为1.6cm。

2.2顶升方案及千斤顶选择

本桥箱梁顶升施工采用人工控制顶升系统的方式进行，墩顶用黄沙薄层整平后设置一块2cm厚钢板，在钢板上布置千斤顶，边、中墩顶千斤顶布置如图1～图3所示，千斤顶顶升总重量按照不小于计算承重的1.5倍考虑。顶升施工用临时支撑设置在千斤顶附近，同一个墩顶千斤顶采用同一个油路系统由专人负责同步顶升操作，配置顶升施工指令员1名，负责发布所有顶升施工指令，每个墩配置1名负责人传递指令员下达的指令和监督指令执行。考虑到墩顶操作空间等因素，千斤顶的厚度经厂家专门定制为20cm，单个顶升能力均为200t，单个千斤顶最大行程均定制为1.6cm。箱梁纵横向位移控制主要通过在墩顶防落梁挡块、梁端伸缩缝位置设置限位装置等来实现。

2.3 顶升监测

在箱梁中墩顶支点截面底板、腹板、顶板布设应力传感器，用于监测箱梁中墩支点截面在顶升施工过程中的应力变化情况，箱梁中、边墩支点处顶升高度监测，采用在墩顶设置固定参考点使用百分表结合直钢尺进行测量控制。

3 顶升施工监测

3.1 顶升高度控制

每个墩顶的千斤顶顶升作业由同一个单独的油路系统控制完成，单次顶升高度严格按照预定值控制，预定值的设置必须满足箱梁支点相对强迫位移值，每一轮顶升时每个墩顶同时进行，顶升高度由百分表结合钢尺测量控制。

3.2 应力监测成果

在箱梁整体顶升施工过程中，应力变化监测成果可以反映结构在顶升施工过程中的应力变化情况，以箱梁8#墩（中墩）支点截面8-1#～8-9#测点应力变化监测成果为例，箱梁顶升施工过程该截面应力变化监测成果如图4～图6所示。

从以上中墩支点截面应力变化监测成果可以看出，在顶升施工过程中，中支点截面应力变化较小，箱梁8#墩（中墩）支点截面测点应力变化累计值（压应力变小为正，变大为负）8-1#测点为0.09MPa，8-2#测点为0.39MPa，8-3#测点为-0.07MPa，8-4#测点为0.35MPa，8-5#测点为-0.45MPa，8-6#测点为-0.64MPa，8-7#测点为-0.57MPa，8-8#测点为-0.29MPa，8-1#测点为-0.67MPa。

4 结论与建议

从本次人工控制宽幅预应力钢筋混凝土连续箱梁桥顶升施工过程可以看出：

（1）预应力钢筋混凝土连续箱梁结构属于超静定结构，顶升施工过程中，正确设定箱梁在支点位置的强迫位移控制值非常关键，可确保箱梁在顶升过程中应力、变形均处于正常受控状态[1]；

（2）结合强迫位移值和每次顶升高度，采用最大行程小于强迫位移值的千斤顶进行顶升施工有利于结构安全；

（3）一般情况下，顶升施工受到空间不足的影响，限制了大吨位大行程千斤顶的使用，结合现场实际情况，厂家定制满足现场要求的千斤顶可以作为一种非常有效的解决途径；

（4）墩顶空间不能满足布置千斤顶、临时支撑的要求，将会给连续梁顶升施工带来诸多不便，非常有必要在设计阶段适当综合考虑后期管养维护的类似特殊需要；

（5）人工控制同步顶升施工过程中，是否能够实现真正同步顶升非常关键，可以通过考虑增加顶升循环次数、减小单次顶升量的方法来降低结构安全风险，另外，横桥向的位置控制也很关键；

（6）连续箱梁顶升施工过程中，有必要开展结构应力、位移监测工作，实现施工预警、指导等服务功能。

5 结语

连续箱梁桥结构复杂，顶升施工质量不但受到结构本身结构状况的制约，同时受到空间不够、顶升工具受限等多种外部因素影响。通过结合现场实际情况采取一定的控制措施，人工控制完成宽幅预应力钢筋混凝土连续箱梁桥顶升施工是完全可以实现的，这种方法同样适用于其他超静定结构顶升施工，可以为类似施工提供借鉴和参考。

参考文献

[1] 葛耀君.分段施工橋梁分析与控制.北京：人民交通出版社，2003.5，6-26.