高速铁路组合梁桥大量程预顶升施工技术

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2019年10期

高速铁路组合梁桥大量程预顶升施工技术

冀光华1，刘宗孝1，杨宇轩2

（1.中铁隧道局集团路桥工程有限公司，天津300308；2.同济大学，上海200092）

摘要：对于钢-混组合连续梁桥，中支点附近受负弯矩控制，导致混凝土结构层受拉开裂，影响结构的耐久性和使用性能。工程上

可以采用支点位移法，依靠钢梁强迫位移对组合梁施加预应力，来控制和减少负弯矩区的裂缝。文章以商合杭铁路钢混梁桥建造为背

落梁过程以及配套的施工工艺。景工程，对顶升系统进行了设计；并介绍了顶升过程的关键技术，包括：顶升过程、

关键词：预顶升；施工技术；设计研究；钢混组合梁中图分类号：TU398文献标志码：A文章编号：2095-2945（2019）10-0152-03

Abstract：Forthesteel-concretecompositecontinuousbeambridge，thenegativemomentcontrolnearthemiddlefulcrumleadstothetensilecrackoftheconcretestructurelayer，whichaffectsthedurabilityandperformanceofthestructure.Inengineering，ful-crumdisplacementmethodcanbeusedtocontrolandreducecracksinthenegativebendingmomentzoneofcompositebeamsbyapplyingprestressonthecompositebeamsdependingontheforceddisplacementofsteelbeams.Thispapertakestheconstructionofthesteel-girderbridgeofShanghe-HangzhouRailwayasthebackgroundproject，anddesignsthejackingsystem.Italsointroducesthekeytechnologiesofthejackingprocess，includingthejackingprocess，thefallingbeamprocessandthesupportingconstructionprocess.

Keywords：pre-jacking;constructiontechnology;researchonthedesign;steel-concretecompositebeam

1概述

组合梁桥兼有混凝土桥和钢桥的特点，它充分发挥了混凝土耐压和钢材抗拉强度较高的特点。但同时，连续组合梁在外荷载作用下，在负弯矩区中处于受拉状态的混凝土板常因拉应力过大而开裂，以致降低结构耐久性。工程中常使用张拉高强钢筋或者在浇筑桥面板前预顶升钢梁来施加预应力。

随着近些年来液压同步顶升控制系统的技术成熟，预顶升钢梁来施加预应力在铁路和公路桥梁的施工领域已有较多实践并取得一定的成果。中建交通建设集团有限公景观大道立交桥项目司承建的临汾市滨河西路与彩虹桥、

就采用了支座预顶升法为钢-混组合结构桥梁墩顶负弯矩区施加预应力[1]；港珠澳大桥CB05标段浅水区组合梁桥采用了多种针对混凝土桥面板的抗裂措施，其中就包括支点强迫位移法改善钢-混凝土组合连续梁负弯矩区受力状态，抑制桥面板开裂的设计方法[2]。已有的部分研究介绍了相关施工方法，并通过有限元模拟方法分析了顶升参数对桥梁结构的受力影响[3]。但以上工程实践和研究的施工方法均采用依次顶升回落的工序，且顶升量较小，所得经验和结论不能适应更复杂的顶升工艺和更大的顶升量。

图1桥梁横断面布置示意图

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图2同步顶升系统总体布置图

图3锁定装置横桥向布置示意图

本文将针对以上问题，系统介绍了组合梁大量程预顶升法对桥面板施加预应力的施工技术、工艺流程以及安全和质量控制系统。依托背景工程为商丘至合肥至杭州铁路工程商丘至阜阳段，无砟轨道上承式组合连续梁，合计五跨5×50.7m结合连续梁。

2工程概况

新建商丘至合肥至杭州铁路工程商丘至阜阳段，无砟轨道上承式连续组合梁，位于安徽省阜阳市太和县关集镇，为古城特大桥跨越茨谷河而设。桥长253.5m，为五跨5×50.7m连续结合梁。

本项目下部为钢箱梁、上部为混凝土桥面板。跨中设置为预制桥面板，墩顶支点处为现浇桥面板。其断面布置如图1所示。

在商合杭铁路钢混叠合梁建造项目中，在桥面板施工

中墩顶升70cm；安装中跨、次前将钢梁次中墩顶升20cm，

中跨跨中预制桥面板，浇筑中墩墩顶混凝土，待上一步现浇混凝土达到设计强度及弹模后，边墩保持高度不变，中墩处钢梁下降70cm，次中墩保持不变；安装边跨、次中墩

两侧预制桥面板，浇筑次中墩墩顶桥面板混凝土，待混凝

最后浇筑其土达到设计强度及弹模后，次中墩落梁20cm；

余隔板及底板压重混凝土。

由理论计算结果可知，应用此方法施工可以较好地控制墩顶负弯矩所引起的桥面板拉应力。但是也带来了顶升量提高的问题。

3顶升系统的设计

3.1顶升系统的总体组成

顶梁前边墩锁紧装置锁定完成，中墩、次中墩4个墩同步顶升，每个墩上配置4个千斤顶，4个千斤顶由1台泵

4个泵站串联布置，由1台主泵站同步控制，确保站控制，

同步顶升。同步顶升系统总体布置图见图2。

3.2临时锁紧装置

顶升前先要用临时锁紧装置将钢梁与边墩锁死，以期顶升时结构能达到设计的受力状态。锁紧装置采用φ50精轧螺纹钢预埋在墩身内，长度为1.5m，确保锚固安全；锁紧盒下方穿入精轧钢处开长圆孔，内垫板粘贴聚四氟乙烯板，允许钢梁顺线路方向伸缩，锁紧盒上方开坡口，与钢梁

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图4锁定装置纵桥向示意图

底板熔透焊接。锁定装置的布置图见图3~图4。

4顶升关键技术4.1中墩、次中墩顶梁20cm

整体的顶梁步骤为：分四次顶升，每次顶升高度为5cm。

（1）操作各墩顶液压油缸，使每个油缸都初步带压。（2）带压5分钟，各墩人员检查液压系统和油缸，是否有漏油、压力表压力下降等情况。有问题应及时汇报，一切正常后四个桥墩同时起顶，一次起顶高度为60mm。达到60mm后停止起顶，将油缸保险捆向上拧，在支座上放置5×10mm厚垫板，实现第一次50mm的顶升。

（3）将油缸保险捆向下拧，油缸同步下落，在油缸顶抄垫5×10mm厚垫板，千斤顶第二次向上顶梁60mm，再向支座上抄垫5×10mm垫板，实现第二次50mm的顶升。

（4）重复按照此步骤，平稳、安全地实现四次顶梁过程。

4.2中墩继续顶升50cm

顶梁前次中墩锁紧装置锁定完成，每个次中墩钢梁顶面配置两块预制板作为压重，采取拉压结合方式确保次中墩处的反拉力，以免发生梁底脱空。

中墩继续顶梁50cm，分十次顶升，每次顶升5cm，操作过程与第一节段顶梁一致。

4.3顶梁过程中注意事项细化节点，分阶段施工，加强过程控制，节点校核，发现偏差及时分析原因，采取调整措施，避免出现累计偏差而超出设计允许范围。

4.4应力扩散装置为扩散应力，避免出现应力集中破坏，分别在千斤顶上、下方各配置一块直径80cm，厚2cm的垫板。上垫板与钢梁进行围焊连接，下垫板放置与墩顶上，墩顶与下垫板接触范围内打磨平整。

4.5顶落梁位移控制

顶升过程中，采取交替在千斤顶顶部与支座下方抄垫

配置2cm、1cm、5mm、3mm等不同厚度的垫板的方式进行。

抄垫板，保证抄垫标高误差控制在3mm以内。

5结束语（1）商合杭铁路古城特大桥采用支座预顶升法对钢混叠合梁桥的混凝土桥面板施加预应力，从而改善钢-混凝土组合连续梁负弯矩区受力状态，抑制桥面板开裂。

（2）该方法通过临时锁紧装置约束边墩位移，全部顶升、回落过程采用液压同步顶升控制系统实现。该系统技术成熟、方法可靠，并且对顶升过程中的偏差能够及时反馈。

（3）为实现施加预应力的目的，在桥面板施工前将钢梁次中墩顶升20cm，中墩顶升70cm，浇筑中墩墩顶混凝土，待上一步现浇混凝土龄期满7天，达到设计强度及弹模后，边墩保持高度不变，中墩处钢梁下降70cm，次中墩保持不变，浇筑次中墩墩顶桥面板混凝土，待混凝土龄期满7天，达到设计强度及弹模后，次中墩落梁20cm，最后施工剩余部分混凝土工程。参考文献：

[1]王建平，李利宾，赵奔，等.钢-混组合连续梁负弯矩区支座预顶

2017（07）：升式预压力施加施工关键技术[J].中国建筑金属结构，

48-53.

阻裂方法研究[D].重庆交通大[2]陈佳佳.钢-混组合梁负弯矩区抗、

2015.学，

[3]徐腾飞.港珠澳大桥非通航孔85m组合连续箱梁体系转换线形2015，15（35）：238-244.监测与分析[J].科学技术与工程，

[4]钊.钢-混凝土组合箱梁桥面板的组合施工技术研究[D].重

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2015[5]刘飞.连续钢混组合梁负弯矩区处理措施[J].北方交通，

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