杏林东路跨线桥变截面交替顶升技术与安全监控

林杰

[摘要]本文以厦门杏林东路立交跨线桥第一、二联顶升工程为例，结合ANSYS计算软件，通过假定多工况仿真模拟验算分析设定预警值，并对顶升钢支撑、分配梁等保护系统，纵横向限位、对中调平等安全装置的设置及安全监控要点进行探讨，对异型变截面桥梁的关键技术加以总结。作为成功案例，该工程所采用的变截面桥梁交替顶升技术和安全监控措施为我国桥梁顶升工程提供了有益的参考与借鉴。

[关键词]桥梁；交替顶升技术；方案比选；施工关键技术；安全监控

文章编号：2095 - 4085（ 2018） 02 - 0082 - 02

杏滨路位于厦门市集美区，原设计等级为城市主干道，设计时速为60km/h，现提升改造工程起点位于西滨互通立交，终点位于杏林互通立交，全长为3.753km。其中杏林东路立交共设主线桥（新建，含拆除）378. Om/l座，既有桥改造（顶升）150m/l座，既有桥拼宽改造390. 9m/2座，匝道桥274m/2座。按设计要求杏林东路立交跨线桥第一、二联共计150m的预应力混凝土箱梁进行整体顶升后与新建高架桥衔接，顶升施工区间为桥台至5#墩，桥梁跨径为2 x30+3 x30m等高度变宽度预应力箱梁，其中0#桥台处上部结构桥面宽18m，从第一跨跨中至3#墩桥面变宽，3# -5#墩上部结构桥面宽27m。

1 厦门杏林东路立交跨线桥交替顶升难点

（1）顶升长度长、面积大、高度较大。本次顶升两联总长为150m，总顶升面积为3553. 2m2，最高顶升高度为1.999m，在顶升中多次需进行托换。

（2）顶升桥面为变截面。该桥为变宽度异形桥，桥面宽度由18m变宽至27m，墩柱横桥向两侧自重荷载分布不均面对横桥向两侧顶升控制要求较高。

（3）顶升条件受限。东侧新建匝道与顶升后既有桥之间仅预留2cm间隙，顶升过程对既有桥梁横向偏位控制要求高，不仅不能与新建桥梁产生冲突，同时要满足纵向伸缩缝安装要求。

（4）限位控制技术要求高。在顶升过程中因调整坡度的需要，梁体会无法避免的回产生相对位移，纵横向变形如何控制是重点。

（5）顶升步骤多需密切配合。本工程第一联顶升过程先同步顶升后调坡顶升，第二联顶升过程为先调坡顶升后同步頂升最后调坡降落，工艺步骤较多，各阶段需密切配合。

2 多工况仿真分析及预警值设定

本工程全桥分五个工况计算：工况一是HO号桥墩施加lcm竖向强迫位移；工况二是Hl号桥墩施加lcm竖向强迫位移；工况三是HO号桥墩的内侧施加lcm竖向强迫位移、外侧施加2cm竖向强迫位移；工况四是Hl号桥墩的内侧施加lcm竖向强迫位移、外侧施加2cm竖向强迫位移；工况五是HO号桥墩的内侧施加lcm竖向强迫位移、Hl号桥墩的外侧施加0.5cm竖向强迫位移。经仿真分析，结合实际顶升过程中梁体在纵横向顶升高度不同，加之诸如千斤顶漏油故障等外界因素的影响，处于安全考虑，最终设定不同墩竖向位移差预警值为5mm，相同墩不同侧竖向位移差预警值为3mm；应力差预警值为lMPa。

3 交替顶升关键技术

3.1 钢支撑托架系统

各个千斤顶下设置顶升支撑钢管为传力构造。支撑钢管采用φ500mm×12mm钢管，两端焊接12mm钢板法兰，通过法兰连接。钢管支撑通过植入M20锚栓与改造承台连接，对承台接触面不平整的，应通过高强度砂浆予以处理。顶升中，每顶升0.2m时，用专用垫块作为临时支撑，当临时钢垫块累计高度达到1m时，用一节钢管替代，以消除不稳定性。同时根据支撑高度及受力特性，钢支撑体系横向连接每2. 5m设置一道横向联系，底部两道横向联系采用口100 x6方钢管配合L75 x8等边角钢进行横向联系，两道以上联系采用口150 x6方钢管配合L75 x8等边角钢，纵桥向采用槽钢增加纵向稳定。

3.2 梁底分配梁系统

考虑到现场采用实体墩台或选用直径较大千斤顶的情况，为了保证上部结构均匀受力，应采用钢板焊接成纵横向分配梁将顶力二次再分配。梁底垫块平面尺寸设置为800mm×800mm，厚度不小于200mm。分配梁采用20mm厚钢板，焊接宽800mm、高500mm箱型断面，设置3条竖向肋板，纵向用lOmm钢板间距250mm加劲。

3.3 桥面纵向限位技术

顶升段两联桥共布置5台纵向限位装置，在伸缩缝处加设固定楔形钢板顶住梁体，利用千斤顶未顶升段牵拉住相邻两联梁体，达到限制纵向移动的目的。纵向限位装置靠地锚螺栓与主梁连接，同时橡胶支座固定在顶板上，起防滑作用，千斤顶必须与橡胶支座连接，确保梁体在顶升中发生转动时，千斤顶与顶板全面实时接触。两个相邻的纵向限位装置安装时应注意控制间距，不大于100cm。

3.4 桥梁横向限位技术

梁端为了控制梁体横向偏位，在桥台位置设置空间桁架结构。本工程实例在0#台背段设置横向限位装置，主要是用角钢组成格构柱，为了保持其整体稳定性，利用联系杆组成空间桁架结构，在顶升过程中，利用构件的刚度，使梁体只允许在桁架结构内进行竖向上升和左右移动，避免出现过大的位移偏差（图1，2）。

3.5 对中调平系统

桥梁顶升的水平方向位移纠偏装置，就是在千斤顶下部增加楔形块调平千斤顶。位移纠偏装置包括上钢板、楔形钢板、下钢板，楔形钢板设置在上钢板和下钢板之间。该纠偏装置在顶升过程中，桥梁随产生水平方向偏移时，水平方向位移纠偏装置内的楔形钢板通过改变千斤顶垂直度，从而形成水平方向上的可控的水平力，对建筑物造成偏移的水平力施加反向水平力，使得建筑物由于水平力的改变而改变其水平位移，达到纠偏效果。

4 顶升监控关键技术

4.1 位移监控

顶升施工过程中主梁各顶升点位移的不同步将会增加梁体结构内力，严重时可能导致结构的受损甚至破坏，因此对结构的位移进行全方位的监测，将不协调位移控制在合理范围之内是桥梁顶升施工监控的关键内容。杏林东路立交跨线桥一、二联包括0#墩台和1-5#墩，结合伸缩缝断开，共计7个位移测试截面，一个测试截面布设两个位移观测点，共计14个点。每个位移观测点布置一个光栅尺，每个测试截面配备一套数字显示设备，顶升过程中实时监控竖向位移变化。

4.2 应力和应变监控

梁体的截面应力、应变监控是顶升过程中的监控要素。经设计院、第三方监控、专家论证后，建议在最不利截面（中支点、跨中截面的顶、底板处均布设应变片以监测正应变、在支点截面的外腹板中性轴处布设应变片以监测主应变）。电阻应变片布置在中间墩的顶点位置附近，每个截面布置三个电阻应变片；在每个墩选择一钢支撑作为监测对象，钢支撑的应变计布置在根部距离地面0. 5m的位置处。在本工程实例中，设定一旦梁体应力值超过lMPa，应及时示警。

4.3 裂缝监控

在顶升过程中，需加强观测是否有新增裂缝。裂缝常规检查主要以人工观测为主，长度检测以钢尺或卷尺即可确定，宽度检测以刻度放大镜或裂缝测宽仪测量，为避免损伤梁体混凝土结构，深度检测以超声波无损检测为宜。实地检测时，先在裂缝首尾两端做好标记，并标明走向、检测时间等信息，便于复测后及时比对。对宽度大于0.lOmm的裂缝必须加测裂缝深度。

5 结语

本文通过对厦门杏林东路立交跨线桥的桥梁交替顶升关键技术的系统研究与探索，同时，结合对梁体纵横向位移、墩顶箱梁局部应力、限位装置、钢支撑及箱梁内部应力的实时监控，有效保障了顶升过程的实施效果科学合理，为今后异型变截面桥梁采用交替顶升提供了有益的经验。杏林东路立交跨线桥交替顶升于2015年12月6日顺利完成，2016年5月3日杏林东路立交主线桥实现通车。

参考文献：

[1]刘长卿，成都市二环路红牌楼立交引桥整体顶升关键技术[J].施工技术，2014，（22）：22.

[2]孙立颖，千斤顶组成的顶升系统自爱桥梁单跨梁板整体顶升施工中的应用[J].知识经济，2010，（09）：57 - 63.