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          上海A1、A30立交S1、S3匝道改造工程关键技术
          2010-07-28 来源:中国桥梁网
          第一节、工程概况
          A1、A30立交中S1、S3匝道桥梁总长分别为664.1米和612.1米,计算荷载汽车-超20级,验算荷载挂车-120,结构工程按地震基本烈度7度设防,重要性修正系数1.3。横断面布置为0.5m(防撞墙)+8.5m(机动车道)+0.5m(防撞墙)=9.5m,上部结构采用六跨预应力混凝土连续箱梁,梁高1.8m,单箱双室横断面。一跨设一道跨中横隔板,墩顶设横隔梁。中墩处梁下布置1个盆式橡胶支座,边墩处梁下布置2个盆式橡胶支座。

          S1、S3匝道桥梁全景
          由于弯箱梁桥本身受力情况比较复杂,本工程弯箱梁受预应力钢束、日照温差、特别是超载、重载车辆行使的下,梁体产生明显横向位移,并伴随有支座脱空及梁体扭转的现象。
          表 1立柱处箱梁横向偏移量(单位:cm)


          表 2 各跨箱梁底面横向倾角(研发中心检测结果)(单位:°)

          由表1~2可知S1匝道多数桥跨箱梁已呈现出外低内高的现象,说明箱体已发生了严重的向外扭转,而S3匝道则情况较为正常。由于箱梁外侧本身设有超高,目前实测结果表明,S1匝道外侧已比内侧低,说明箱梁向外侧扭转严重,已造成反超高现象,对桥梁和行车安全造成严重影响。
          第二节、主要工程内容及相关控制点
          一、工程主要内容
          本工程为改善A1、A30立交S1、S3匝道箱梁扭转、偏位的不利状况,通过在原墩柱上新增小盖梁后,对箱梁进行竖向顶升纠偏,并增设支座,加大箱梁的抗扭转能力,在此基础上同步顶升梁体对现有损坏支座进行更换。改造维修后桥梁总体状态基本和原设计一致,桥梁可开放双车道运营,恢复原通行能力。
          改造范围共包括A1、A30立交S1匝道K9~13、S3匝道K8~12范围内墩柱,其中S1匝道K11、K12;S3匝道K10、K11位于磁悬浮二侧。工程主要内容为:
          1、中墩顶增设小盖梁,包括墩顶钻孔及预应力施工;增设小盖梁结构主要作为顶升的反力架与放置新增支座
          2、桥梁顶升竖向复位及新增支座安装;根据设计要求须对S1匝道K9~13、S3匝道K8~12范围内箱梁进行竖向顶升纠偏,在基本恢复原桥状态后新增支座于小盖梁上,增大弯箱梁的抗扭能力。
          3、整体顶升更换支座;在纠偏达到预期目标的基础上,同步顶升箱梁对现有已损坏的支座进行更换
          4、桥面铺装、伸缩缝更换、伸缩缝附近的防撞墙修复及局部裂缝修补。
          二、工程相关控制点
          旧桥改造所涉及的技术内容相较新建桥梁复杂,且连续弯箱梁桥的纠偏改造在国内成功的案例并不多见。本工程存在以下控制点:
          1、顶升系统应能达到多点力与位移的同步,顶升力应有一定的富余。
          2、改造中对外侧支座顶升力、支座转角及桥面高程的监测是指导顶升施工能否达到预期目标的关键。
          3、顶升过程应对箱梁相关危险点进行应变检测,防止箱梁产生不可恢复变形。
          4、S1匝道K11、K12;S3匝道K10、K11位于磁悬浮二侧,改造过程中必定受到磁悬浮运营的影响,同时S2、S4匝道和迎宾大道从S1、S3匝道下方穿过,在施工过程中,对桥下净空和交通有所影响。故应加强施工管理及安全措施予以防范,防止相互影响。
          第三节、总体施工工序安排
          根据方案要求,结合实际情况,并经充分技术论证,在考虑以下三方面因素的基础上,确定了“先顶升纠偏后同步顶升,再顶升测定支座反力”的顶升施工思路:
          1、确保原桥受力状态不变
          2、确保顶升的同步性
          3、确保顶升纠偏效果不变

          总体施工工序

          S1、S3匝道施工现场
          第四节、主要施工技术方案与措施
          一、新增小盖梁

          小盖梁施工工艺流程

          小盖梁钢结构施工流程
          现场盖梁钻孔、植筋实物图
          二、第一阶段竖向顶升纠偏
          待盖梁混凝土达到规定强度后进行竖向顶升纠偏,顶升纠偏目标是改变现状桥梁扭转偏位的不利状态,使维修后总体上桥梁状态基本和原设计一致。在此基础上增设支座加大弯桥的抗扭能力,使桥梁可开放双车道运营,恢复原通行能力。
          竖向顶升纠偏分二阶段完成:
          1、第一阶段顶升纠偏以弯桥整体姿态控制顶升方案,使箱梁的整体姿态基本恢复原设计状态,即以控制中墩支座转角与桥面高程为主,顶升力监控为辅。
          2、第一阶段顶升纠偏达到预期效果后,进入同步顶升更换支座阶段,先更换支座的主要目的是为了达到使中间支座承受大部分恒载,外侧支座分担部分恒载,内侧支座仅承受活载的最终改造目的,保证顶升中三个支座的受力状态。
          3、支座更换完毕后进入第二阶段顶升纠偏,由于弯桥已基本恢复原设计状态,此阶段顶升纠偏主要以顶升力控制为主,支座转角与桥面高程为辅,保证外侧支座受力的合理性,即顶升力=外侧支座反力。在顶升力达到设计要求时,开始增设外侧支座,使附加扭力恒定,最后增设内侧支座。

          第一阶段顶升纠偏施工流程
          本工程通过在既有支座径向外侧施加顶升力,即对箱梁施加附加扭矩(此阶段既有支座仍承担桥梁大部分竖向荷载),以达到消除支座脱空、梁体扭转的不利现象。
          (1) 第一阶段顶升纠偏目标:消除支座脱空、梁体扭转的不利现象,支座转角及桥面高程基本恢复原设计状态。
          (2) 第一阶段顶升纠偏控制:以弯桥整体姿态控制顶升方案,即顶升时以控制中墩支座转角为主,桥面高程为辅。
          (3)顶升中应保证各墩转角同步增长,即保持顶升位移的同步性,以每2mm为一级分级顶升。
          (4) 纠偏使支座转角逐步得到纠正,即由脱空状态至逐渐接触,直至支座转角恢复水平状态(支座受力基本均匀)。由于各支座的转角大小可能有所不同,各墩的顶升力不同,故各墩的顶升力应有一定富余。
          (5) 当中、边墩支座转角及桥面高程基本恢复原状态(横坡2%)时,纠偏可认为达到预期效果,此时应进一步检查梁体线型是否符合要求。保持顶升力,并放置临时支撑,进行约12 h的保持荷载,让桥梁有一姿态调整的时间。
          (6) 为保证顶升纠偏过程中不对箱梁产生损伤,故须与第三方监测单位协调对箱梁相关危险点进行应力应变监测,指导顶升施工。
          (7) 鉴于箱梁发生扭转及水平偏位已经时间较长,箱梁内部发生徐变等非线性变形的可能性较大,因此顶升施工过程中应与设计、监理及第三方监测单位积极协调,根据桥梁状况对顶升施工做动态调整。
          三、同步顶升更换支座

          同步顶升更换支座施工流程
          四、第二阶段顶升纠偏及增设支座
          在更换支座完毕后弯桥箱梁基本恢复原设计状态,为保证改造后效果,在中墩内、外侧各新增一盆式支座。
          (1) 外侧支座主要为代替顶升力,使附加扭力恒定,平衡和抵消弯桥产生的扭矩,使中墩起到抗扭作用。外侧支座在实测顶升力达到设计要求支座反力后进行安装,并开始受力。
          (2) 径向内侧支座主要为增强桥梁传递上部活荷载的能力,不参与分担恒载。内侧支座在同步顶升更换支座完毕,千斤顶卸荷落梁后才进行安装,以保证内侧支座不参与分担恒载。

          第二阶段顶升纠偏施工流程
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