东方大道快速路高架钢混组合梁支点回落

闵坚

摘要：介绍南通市东方大道快速路高架项目钢混组合梁跨中两个支点的回落，经过方案的选比，采用支点的形式以及采用美国恩派克公司的PLC多点远距离同步控制系统进行整体回落，达到了预期的效果等。

关键词：钢混组合梁；现场方案选比；顶落梁；支点布置；PLC同步控制系统

1、工程概况

钢混组合箱梁为（53+65+44）米三跨连续梁，钢箱梁位于东方大道主线桥Pm375至Pm378墩上，横跨通启运河。桥宽截面为24.8米等宽，全桥长为162米，钢箱梁桥高为2.75米，制造时跨中最大预拱度值为1.444米，为单箱5室结构。

根据东方大道快速路高架项目的设计图纸，我们和设计部门建立了工程业务联系单，并先后四次将方案和计算与设计沟通，确保我们所做的方案在确保安全的前提下满足设计部门所提出的中跨回落至墩顶对负弯矩进行补偿。

通过在钢箱梁加工时的数据可知制造时最大预拱度值为1.444m，此值为中跨跨中最大值，相对于中墩而言即为0.3m，所以支点处回落量为30cm。

2、回落方案比选

根据现场的实际情况与实际受力计算，包括对立柱系梁的应力与中跨支点处钢混组合梁应力、应变的计算，经过可行性对比与设计院的沟通研究，确定了其中的一个，选比的四个方案为：

方案一：采用临时砼支墩撑体系加强立柱系梁，支撑系梁受力，但是此种施工方法需要在立柱内侧进行钢筋绑扎、立模、混凝土的浇筑等工序，施工高度较高且凿除时安全风险较高，现场又不利于操作，故将此方案否定。

方案二：采用万能杆件支撑体系，横挑系梁受力，但是此種施工方法需要在既有成承台上搭设高度为18m左右的万能杆件，施工高度极高且钢结构用钢吨位相对较多，搭设完成后又影响钢箱梁分段吊装的临时支撑体系的安装，拆除也较麻烦，故将此方案否定。

方案三：采用609钢管支撑体系，支撑系梁受力，但此种方法需要在系梁下安装钢管支撑，而系梁下操作空间十分狭小，且由于系梁底部为弧形断面，需在管撑顶部用自流平混凝土填充密实方可进行力的传递，施工相对较复杂，故在次否定。

方案四：同样采用609钢管支撑体系，但不支撑于系梁下部，而是布置于立柱的两侧，如此可与钢箱梁安装的临时支撑体系相结合。这样的好处在于施工方便简易、永临安装加固体系相结合，减少了材料用量，安装、拆除方便，在对结构进行计算时受力相对明确。

以上四种方案虽然都与既有桥墩体系协同工作的办法，都提高了支撑系统的承载力，也利用原有桥墩起到限位定位的功能，使得支撑体系具有良好的稳定性与支撑强度，但是进行相对比较后在施工前期阶段的材料准备安装、支撑体系的受力明确程度上、拆除时的安全难度和风险上还是第四种较为合理。

经过先后四次将方案和计算与设计沟通后，我们采用了在钢梁架设阶段所用到的609mm钢管支撑和立柱系梁作为支撑基础的方案。

3、回落采取的方案措施

3.1变高度钢混组合梁支点回落技术难点和对策

（1）顶落难点在于在重荷载作用下，如何确保36个顶升顶及钢垫块同时下落，而避免由于不均匀下落而导致连续梁体产生内应力，对结构产生危害。

确定采用美国恩派克公司的PLC多点远距离同步控制系统控制千斤顶以及模数化钢垫块进行整体下落，将所有油顶同步位移偏差控制在2mm以内。

（2）落梁工作，荷载大，稳定性要求高。

本工程钢箱梁自重为1481.7t，而桥面混凝土的自重为3013.2t，相对荷载较大，采用609钢管支撑体系与既有桥墩体系协同工作的办法，即提高了支撑系统的承载力，又利用原有桥墩起到限位定位的功能，使得支撑体系具有良好的稳定性与支撑强度。

3.2回落方法及步骤

按照设计方案，施工时将Pm376、Pm377墩处梁体预先提高了30cm，本次需将其顶落至设计标高。本次顶落拟采用PLC-6点同步控制系统作为动力系统，采用钢垫块作为临时抄垫系统，采用原桥墩作为反力系统对梁体进行顶落。

本次顶落梁重量较重，需同步控制的油顶数量较多，最高峰时Pm376、Pm377各布置18台200t顶升顶。采用PLC同步控制系统控制。顶升时，先用油顶将梁顶起5mm，取出临时支座，放入新支座，再逐个拆除替换钢垫块，顶升过程中对系梁及临时钢管支撑进行应变监测。

顶升支撑为桥墩系梁及钢箱梁拼装所用609钢管支架体系支撑，原桥墩体系均为现有结构，经验算无需加固即可利用（系梁抗弯、剪验算详见验算书）。

3.21施工步骤及区域划分：

（1）顶升反力架施工：包括采用原有墩柱系梁，安装分配梁，油顶底座处桥墩系梁处理以及钢箱梁腹板1之间的三道加劲肋进行加固。

（2）顶升设备安装调试：按照施工图安装及调试顶升设备。

（3）顶升更换支座：将梁体同步顶升5mm，取出临时支座，安放新支座，并抄垫好。

（4）转换顶升及跟随设备：将原有φ609mm钢管支架上的φ300mm的钢桶支撑逐个更换为墩柱位置上的钢垫块。

（5）顶落梁体：分级逐步将梁体落到位。

（6）安装支座：调整安装到位后，再落梁至既有的支座上，再将既有的支座和支座上钢板、梁底按设计要求进行焊接。

（7）其他：拆除顶落设备及检查验收。

3.22预应力储备系数计算

顶升过程中采用36个200T的顶升顶和钢垫块进行顶升更换支座。根据设计资料Pm376、Pm377最大支座反力为2200T。顶升设备布置图见附图。

千斤顶受力计算：2200÷18=122 T

千斤顶应力储存系数：200÷122=1.64﹥1.5

3.3顶落梁工艺

3.3.1准备工作

顶升准备工作包括：顶升时φ609钢管支撑支架的制作、安装与焊接加固部分的检查，顶升千斤顶安装、找平，油路、测量、控制回路配置安装、油泵站安装等。

3.3.2 PLC顶升系统控制原理

梁体顶升的重点在于保持梁结构的完整性，防止由于顶升作用点的不同步导致梁体扭曲而出现裂缝等各种病害。为保证顶升过程桥梁结构的安全，使顶升过程平稳，本次采用恩派克PLC同步控制系统控制千斤顶同步顶升系统，本系统采用人机交互界面控制，使控制更加人性化。

4、实施效果

通过对桥梁回落过程中的标高、中横向位移、梁体内力、钢支撑内力进行检测，可有效及时对回落过程中整体姿态进行监控，使桥梁控制在预期的目标状态内，使施工在安全可控的环境下进行。

在监理与设计单位的现场直接见证下，整个回落过程相当的顺利，回落完成后钢梁底部的变形情况、对桥墩以及支撑系统的应力检测均在原先计算的范围内，支座与钢箱梁底部密贴、受力均匀，桥面附属工程完成后经过了动静载成桥试验，满足了设计与规范的要求，达到了预期的目的。