預(yù)彎梁橋

住房城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司關(guān)于征求行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)彎預(yù)應(yīng)力組合梁橋技術(shù)規(guī)程（征求意見稿）》意見的函

建標(biāo)標(biāo)函[2017]26號(hào)

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)2015年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、修訂計(jì)劃的通知》（建標(biāo)[2014]189號(hào)）的要求，現(xiàn)征求由東南大學(xué)和北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司牽頭起草的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)彎預(yù)應(yīng)力組合梁橋技術(shù)規(guī)程（征求意見稿）》（見附件）意見，請(qǐng)于2017年2月28日前將意見和建議反饋第一起草單位東南大學(xué)。

聯(lián)系人：楊明        聯(lián)系電話：13921435168

Email：mingyang@seu.edu.cn

地址及郵編：南京市四牌樓2號(hào)；郵編210096

附件：《預(yù)彎預(yù)應(yīng)力組合梁橋技術(shù)規(guī)程》（征求意見稿）

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司

2017年1月22日

連續(xù)彎梁橋廣泛應(yīng)用于城市立交橋的匝道橋當(dāng)中。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，彎梁橋的上部梁體結(jié)構(gòu)在恒活荷載、溫度循環(huán)、混凝土收縮徐變等因素作用下，普遍會(huì)產(chǎn)生兩類病害，即內(nèi)支座脫空和梁體向外側(cè)的爬移。由于支座脫空及支座位置改變，會(huì)導(dǎo)致彎梁橋?qū)嶋H結(jié)構(gòu)的受力情況與設(shè)計(jì)時(shí)采用的計(jì)算圖示存在偏差，嚴(yán)重的甚至?xí)绊懶熊嚒⑿腥税踩?，因此進(jìn)行支座更換是非常必要的。

連續(xù)彎梁橋支座的病害

某城市立交匝道橋?yàn)橐宦?lián)四跨連續(xù)彎梁結(jié)構(gòu)，其平面布置如圖1所示?？鐝讲贾脼?7.5m+34m+34m+27.5m，總橋長(zhǎng)123m，平面呈圓曲線，半徑190m，橋?qū)?m，車行道凈寬7m，橋面橫坡為單面坡，標(biāo)準(zhǔn)斷面為1.5%。主梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫截面為單箱單室斷面：箱頂寬8.0m，箱底寬2.3m，標(biāo)準(zhǔn)梁高1.835m。在Ⅰ4、Ⅰ5、Ⅰ6、Ⅰ8號(hào)橋墩處，均設(shè)置內(nèi)外側(cè)抗扭雙支座，兩支座中心距0.9m；7號(hào)墩處采用門架結(jié)構(gòu)墩柱，設(shè)置單支座。各墩柱處支座形式分別為：Ⅰ4號(hào)、Ⅰ8號(hào)為GJZF4 40 X 60 X 6.9；Ⅰ5號(hào)為TXJ Z- ( 700) DX；Ⅰ6號(hào)為TXJ Z- ( 800) DX；Ⅰ7號(hào)為TX.J Z- (900) DX。

圖1 某匝道橋4-8號(hào)軸部分平面布置圖

此匝道橋運(yùn)營(yíng)近10年后，由于一些原因，支座出現(xiàn)一些病害。經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，支座病害主要表現(xiàn)為曲線內(nèi)側(cè)支座脫空和曲線外側(cè)支座剪切變形，詳細(xì)病害情況見表1。雖然該彎梁橋上部結(jié)構(gòu)在恒載作用下，仍然處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是支座脫空和支座縱橫向剪切變形促使梁體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形和不均勻沉降，使箱梁體的受力更加不利。同時(shí)，由于支座縱橫向變形加大，使得4號(hào)、8號(hào)墩四氟乙烯滑板式橡膠支座不能自由滑動(dòng)。因此，在可以預(yù)見的活載作用下，支座變形將更嚴(yán)重，直接影響箱梁主體結(jié)構(gòu)及行車安全，不能滿足原來(lái)設(shè)計(jì)的要求，需要對(duì)脫空和變形的支座進(jìn)行更換，即應(yīng)當(dāng)頂升Ⅰ4號(hào)、Ⅰ8號(hào)墩處梁體。

表1 支座檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)表

彎梁橋由于受到曲率半徑的影響，在任一箱梁橫截面內(nèi)彎矩與扭矩耦合，其頂升難度要比相同情況下的直線橋大。彎梁橋在頂升過(guò)程中，梁體的扭轉(zhuǎn)和側(cè)向位移可能會(huì)引起其他墩柱處支座的橫向受力不平衡，從而導(dǎo)致箱梁結(jié)構(gòu)受力不符合預(yù)定要求，甚至?xí)l(fā)生內(nèi)支座完全脫空，梁體出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外支座頂升更換施工控制研究多集中于直線梁橋，對(duì)連續(xù)彎梁橋的頂升施工控制方法很少分析，進(jìn)而導(dǎo)致在進(jìn)行彎橋的頂升作業(yè)時(shí)，往往缺少規(guī)范、有效的理論指導(dǎo)。因此，進(jìn)行連續(xù)彎梁橋支座頂升更換研究非常重要。

局部頂升施工的原則及方法

在Ⅰ4號(hào)、Ⅰ8號(hào)墩處箱梁局部頂升施工過(guò)程中，本聯(lián)箱梁始終都有可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn)，因此在頂升施工作業(yè)前，需要確定合理的頂升施工方案以保證施工過(guò)程符合預(yù)期，同時(shí)采取結(jié)構(gòu)位移和截面應(yīng)力進(jìn)行雙控。本次頂升作業(yè)在考慮彎梁橋?qū)嶋H受力特點(diǎn)后，確立如下頂升施工控制原則：各控制截面應(yīng)力不能超過(guò)規(guī)范要求；頂升過(guò)程中，內(nèi)外側(cè)梁體位移應(yīng)當(dāng)保持一致；局部頂升施工前后全橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化幅度較小。

為達(dá)到上述頂升施工控制原則的要求，對(duì)本次頂升作業(yè)進(jìn)行了以下工作：1.頂升施工仿真分析。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的施工步驟要求，確定各頂升工況，并分別進(jìn)行有限元分析，建模時(shí)盡可能與頂升施工保持一致，從而得出頂升過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形的理論值。2.控制截面的應(yīng)力和位移監(jiān)測(cè)。根據(jù)頂升施工仿真分析得出的數(shù)據(jù)，確定頂升施工控制截面，在頂升過(guò)程中，對(duì)控制截面實(shí)行應(yīng)力和位移雙控。

局部頂升施工仿真分析

有限元模型建立

1.荷載模擬

由于橋梁頂升時(shí)實(shí)行交通管制，因此建立有限元模型時(shí)，主要考慮結(jié)構(gòu)自重。

①箱梁

C50混凝土工程量：601.19m3

考慮鋼筋影響，重度取26kN/m3

整聯(lián)箱梁總長(zhǎng)度：27.5十34+34+27.52=123m。

箱梁=601.19X26÷123=127.08kN/m

②二期鋪裝

二期鋪裝為9cm瀝青混凝土鋪裝+防水層+7cmC30混凝土。

二期總厚16cm,橋面寬為8m,二期重度取25kN/m3。

二期鋪裝＝0.16×8×25=32kN/m。

③護(hù)欄

單側(cè)護(hù)欄混凝土面積約為0.5m2，每延米箱梁長(zhǎng)度上護(hù)欄重度=2×0.5×26=26kN/m。

考慮護(hù)欄上方鋼管及鋼附件質(zhì)量，每延米箱梁長(zhǎng)度上護(hù)欄的重度取為30kN/m。

綜合①②③項(xiàng),恒荷載=127.08+32+30=189.08kN/m。

2.建立模型

采用大型有限元分析軟件Midas/Civil對(duì)該聯(lián)彎梁橋進(jìn)行模擬，曲線半徑為R=190m，支座位置均精確模擬（14墩內(nèi)支座局部脫空較為嚴(yán)重，因此只模擬其外側(cè)支座），并建立相應(yīng)的支座節(jié)點(diǎn)局部坐標(biāo)系。本聯(lián)彎梁橋建模后模型示意圖見圖2，有限元骨架模型見圖3。

圖2 有限元模型示意圖

圖3 有限元骨架模型示意圖

頂升施工方案

利用超薄千斤頂頂升主梁進(jìn)行支座更換，單個(gè)千斤頂?shù)捻斏?50t，在兩個(gè)支座靠近頂升聯(lián)內(nèi)側(cè)各布置6個(gè)千斤頂；使用的臨時(shí)輔助支撐至少能夠承受200t的豎向力，外徑不大于25cm，且具有可靠的穩(wěn)定性。千斤頂?shù)闹行木€應(yīng)與上墊鋼板的中心線重合。千斤頂布置方案如圖4所示。

圖4 千斤頂布置方案(尺寸單位：cm)

頂升施工步驟

由于頂升時(shí)，梁體內(nèi)外側(cè)頂升高度需盡量保持一致，建模時(shí)在4號(hào)、8號(hào)箱梁處分別增加橫橋向虛擬剛梁，并采用未知荷載系數(shù)法，得到頂升時(shí)應(yīng)當(dāng)施加的頂升力。同時(shí)，由于頂升作業(yè)施工時(shí)該匝道橋斷交施工，故不考慮汽車等活載，僅施加前文中的統(tǒng)計(jì)荷載。自重作用下支反力計(jì)算結(jié)果如表2所示，確定的頂升施工步驟見表3和表4。

表2 自重作用下支反力計(jì)算結(jié)果

表3 4號(hào)墩頂升施工步驟

表4 8號(hào)墩頂升施工步驟

頂升監(jiān)控方案

結(jié)合外觀檢查的結(jié)果綜合考慮，選擇第1、4跨為試驗(yàn)跨，選擇5號(hào)墩頂最大負(fù)彎矩截面、7號(hào)墩頂最大負(fù)彎矩截面為控制截面。根據(jù)《某匝道橋1線維修訊罰T—程施工圖》（2014 -07）要求，4號(hào)、8號(hào)墩分別頂升，頂升量最大不超過(guò)6mm?？刂平孛娴膽?yīng)力和位移變化控制量見表5、表6。

表5 4號(hào)墩頂升時(shí)5號(hào)墩應(yīng)力和位移變化控制量

表6 8號(hào)墩頂升時(shí)7號(hào)墩應(yīng)力和位移變化控制量

PLC同步頂升系統(tǒng)施工步驟

PLC同步頂升系統(tǒng)施工過(guò)程可分為頂升系統(tǒng)安裝、荷載頂升——貼合、位移同步頂升、支座更換、位移同步下降。

1.頂升系統(tǒng)安裝。在各支座旁安裝千斤頂，在千斤頂著力點(diǎn)附近安裝位移傳感器，進(jìn)行系統(tǒng)的液壓和電氣連接進(jìn)行試頂升，確保系統(tǒng)正常工作。

2.荷載頂升——貼合。設(shè)定目標(biāo)壓力為3～5MPa,監(jiān)控主機(jī)下達(dá)荷載頂升指令,系統(tǒng)自動(dòng)給所有千斤頂加壓到目標(biāo)壓力,實(shí)現(xiàn)千斤頂和梁底板的緊密貼合,此階段梁體位移無(wú)變化。荷載頂升完成后將所有頂升點(diǎn)當(dāng)前位移清零。

3.位移同步頂升。整個(gè)梁體的頂升過(guò)程分為多次頂升來(lái)完成，每次頂升高度為l～2mm，設(shè)定目標(biāo)頂升高度，監(jiān)控主機(jī)下達(dá)位移頂升指令，系統(tǒng)自動(dòng)將梁體同步頂升到目標(biāo)高度。每一階段需要穩(wěn)壓，此時(shí)注意觀測(cè)梁體有無(wú)異常情況，若無(wú)異常則進(jìn)行下一次頂升。當(dāng)梁體被頂升至可以進(jìn)行支座更換作業(yè)高度時(shí)停止頂升，進(jìn)行千斤頂保壓。

4.支座更換。拆除原有支座，安裝新支座。

5.位移同步下降。整個(gè)梁體降落過(guò)程需分為多次下降來(lái)完成，每次下降高度為1～3mm。設(shè)定目標(biāo)下降高度，監(jiān)控主機(jī)下達(dá)位移下降指令，系統(tǒng)自動(dòng)將梁體同步降落到目標(biāo)高度：這個(gè)過(guò)程中，需注意觀測(cè)梁體有無(wú)異常情況，若無(wú)異常情況，則進(jìn)行下一次下降，指導(dǎo)梁體穩(wěn)定回落至支座頂面。

頂升時(shí)注意事項(xiàng)

1.因梁體自重相當(dāng)大，必須采用大噸位千斤頂才能將其頂起，而當(dāng)局部單位面積的頂升力大于混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，梁體混凝土容易局部受損甚至被壓碎。根據(jù)這一特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在千斤頂上下各設(shè)一塊鋼板。通過(guò)計(jì)算確定其面積和厚度，以保證單位面積的頂升力不大于混凝土抗壓強(qiáng)度，確保梁體混凝土不發(fā)生局部受損情況。

2.頂升時(shí)梁體因局部應(yīng)力突增而造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，釋放時(shí)會(huì)在梁體薄弱處造成損壞。結(jié)合這一特點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算控制總頂升量，將其分割成若干級(jí)頂升高度來(lái)完成。每級(jí)提升量到位后，在梁底用墊塊墊牢，且頂升應(yīng)緩慢進(jìn)行，確保梁體有充分變形的時(shí)間。

3.頂升時(shí)按先頂后支、落梁時(shí)按先拆后降的原則進(jìn)行。

4.在新支座安裝前，應(yīng)在實(shí)地重新精確確定各支座中心及擺放位置，測(cè)定高程誤差，安裝支座高程應(yīng)符合原設(shè)計(jì)要求。

5.支座重新安放完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，合格后用扁形千斤頂緩慢卸壓落梁到位，落梁時(shí)注意避免碰撞支座，以保證支座位置準(zhǔn)確，采用逆頂升法緩慢降落梁體，按頂升時(shí)同樣的步長(zhǎng)步階緩慢進(jìn)行，有利于梁體準(zhǔn)確就位，與支座密貼，若就位不準(zhǔn)或支座不密貼，則應(yīng)查明原因并采取有效措施予以糾正，再重新進(jìn)行調(diào)整。

6.查看墊板與支座間的平整密貼度，支座四周不得有0.3mm以上的縫隙，否則需頂起重新安放。

7.連續(xù)彎梁橋的支座病害會(huì)直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用，甚至?xí)鹆后w側(cè)向傾覆，需要及時(shí)更換支座。該匝道橋的支座成功更換表明，采用上述施工方法進(jìn)行支座更換是可行的，也可為其他同類型彎梁橋支座更換提供參考。

作者單位 / 天津市道路橋梁管理處第二橋梁管理所

編輯 / 王碩

責(zé)編 / 王碩

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