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桥梁整体顶升中同步顶升系统的应用
时间: 2021-07-28 20:45 浏览次数:
本文结合现场实际施工介绍了如何实施整体顶升方案,旨在为类似工程提供一定的施工经验。在实际施工中,由于种种原因,可能出现预应力连续箱梁桥桥面横坡与两端路基横坡不顺接
 本文结合现场实际施工介绍了如何实施整体顶升方案,旨在为类似工程提供一定的施工经验。在实际施工中,由于种种原因,可能出现预应力连续箱梁桥桥面横坡与两端路基横坡不顺接的情况,为保证路面施工,需要调整桥面横坡。某高速公路服务区ZK62+689=YK62+700(9.20m)大桥因各种原因在两端路基未施工的情况下单独成桥,造成左幅桥面横坡与两端路基无法顺接。
通过方案比选,我们采用整体顶升的方案对该大桥左幅进行了整体顶升施工,取得了良好的效果。
 
1、工程概况
大桥左幅桥跨组合为9m×20m,分为两联,其中1~4跨为第1联,5~9跨为第2联。桥梁平面位于R=1800m右偏曲线上,纵坡为0.82%,墩台径向布置。由于C匝道起点位于桥梁第一跨上,所以第一联桥面宽度从16.94m渐变至12m,其余桥跨桥面宽度均为12m。桥梁上部结构采用预应力小箱梁,先简支后连续,桥面铺装层为8cm厚钢筋混凝土+10cm厚沥青混凝土。在桥梁调坡施工之前除沥青混凝土铺装未施工外,钢筋混凝土铺装和护栏均已经施工完成。
原设计桥面横断面见图1。调整桥面横坡后横断面见图2。
 
2、处理方案比选
临合高速公路设计车速80km/h,设超高圆曲线最小半径为2500m,本桥位于半径1800m圆曲线上,曲线半径较小,原设计的双向横坡与设计规范中一般条件下横坡的设置规定不符,所以必须按规范要求设置成单向横坡(图2)。经过反复论证,确定了两个最有可行性的方案供比选:
2.1整体顸升梁体旋转调整横坡
本方案主要通过程控的多台千斤项同步顶升预制梁,通过调整横向各个千斤顶的行程使梁体整体绕设计中线旋转,将横坡由2%调整至2%,然后加高垫石和挡块(图3)。本方案的优点是基本不影响原结构受力且完全满足规范要求,可以将梁体完全调整至所需的横坡,同时所需的人力、物力较少,直接工程费较低;本方案的缺点是对同步顶升的同步性要求很高,如果同步顶升出现个别千斤顶不同步的情形,将产生很大的附加内力,严重的可以破坏结构,有较大的风险,技术要求相对较高。
2.2梁顶增加结构层调整横坡
该方案考虑在已经施工的混凝土桥面铺装顶面增加一层结构层,以达到调整横坡的目的。考虑外侧最厚的地方需要增加高度达到64cm,为降低自重,采用框格梁形式的空心结构,如图4所示,且利用其隔热效果降低温度应力的影像来满足结构受力。该方案共增加桥面铺装混凝土580m,缺点是造成箱梁极限富余承载能力降低,同时造 成箱梁外边缘感官厚度达到80cm,外观效果较差;本方案的优点是施工简单,施工技术成熟,现有的施工作业队即可开展施工。通过对两个方案的比选,我们选定采用方案l进行处理,并对方案1进行细化、优化,并在桥梁内侧顶升量比较小的2号梁内侧增设小挡块一个。
 
3、箱梁整体顶升施工方案
3.1桥梁整体提升处理方式
箱梁采用整体提升的方式进行逐步提升,每一级提升lOOmm以内,逐步加设提前准备好的钢管混凝土垫块,连续5~6个循环提升到位,顶升到位后尽快连接支座下临时垫块与墩台,使之成为一个整体,并安装固定原有支座,最后加高最外侧挡块,并在内侧施工新增小挡块。
3.2多点同步顶升控制系统工作原理
采用PLC计算机控制多点同步顶升系统,该系统主要由液系统(油泵、油缸等)计算机控制系统等几个部分组成。液压系统由计算机控制,可以自动完成同步位移,实现力和位移的控制、位移误差的控制、行程的控制、负载压力的控制;具有误操作自动保护、过程显示、故障报警、紧急停止等功能;油缸液控单向阀及机械自锁装置可防止任何形式的系统及管路失压,从而保证负载有效支撑等多种功能。
3.3千斤顶的选用
由于施工的情况比较复杂,现场需要准备两种以上型号的不同千斤顶,主要采用千斤顶的参数为:顶升力1500kN;行程40mm;高度:125ram。
3.3.1具有液压锁定功能
必须保证桥梁项升使用的千斤项具有优越的密封性能,可以确保在特殊情况下在数天内保持恒定的荷载和位移,并能进行单个锁定和区域锁定。
3.3.2具有机械螺旋锁定功能
长期在高压状态的顶升系统,可能会出现千斤顶渗油、油管渗油、油管破裂等意外,为保证桥梁的绝对的安全,在提升高度较高、时间较长时,千斤顶要具有机械锁定油缸的功能,保证油缸有一个固定的几何高度,无论项升系统出现任何意外,都会使桥梁处于一个安全的状态。
3.3.3顶部具有球面弧形设计
千斤项的顶部应具有一个球面弧形的设计,能接受桥梁15%的坡度,可以有效保证的千斤顶与桥梁底部的一个密贴状态,保证桥梁底部混凝土的均布受力。
3.4位移监控系统
提升过程用位移传感器全过程进行实时动态监控,使用行程为300mm的拉线式位移传感器及数据采集系统。
3.5顶升、监控系统布置方案
在每片梁下均布置一台千斤顶,可以保证梁体、湿接缝等结构部件的安全;同时在边梁下设置纵、横向位移监控系统,检测顶升过程中梁体实时位移,确保项升过程安全可控。除了监控系统以外,在施工过程中必须安排人员在桥面上对桥梁关键部位(跨中、墩顶截面)外观的观察,一旦发现有裂缝等异常情况,将及时报告顶升控制点,停止施工并会同有关部门研究解决。必要时桥梁的关键部分设置应变检测器,对顶升过程中桥梁应力的变化进行实时监控。该同步提升系统,可以保证在提升过程中,各个墩之间提升过程中的相对高差可以控制在2mm以内,各个分步落梁后的相对高差控制在4mm以内,横向高差控制精度在lmm以内,湿接缝两侧的顶升精度为0.5mm。
 
4、顶升调坡施工流程
4.1液压系统的布置
千斤顶的吨位为150t,平均每片梁下设置4个千斤项,顶升能力的冗余系数远大于2.0。
4.2加高垫块的准备
在各个桥墩下施工平台上准备顶升和加高梁体必需的钢板垫块(厚20mm)、薄钢板(厚2ram)和支座等施工必需的材料,为了适应调坡时各个梁体提升高度不一致的情况,需要准备高度分别为100mm、80mm、60mm的三种型号永久垫块,以适应不同的支垫高度需求。
4.3顶升施工
各项准备工作完成后首先进行试顶升,以此检验液压系统、锁止系统和梁体有无异常情况。各系统检验没有异常后方可开始正式开始顶升施工。正式顶升采用整体提升,逐步调坡的方式进行施工。千斤项的行程为40mm,每次千斤顶顶升30mm,加设20ram厚的钢板,然后缓慢落梁,加高千斤顶下垫板,再次进行顶升,
加设垫板,第五次顶落粱循环后,撤掉前四次加设的钢板,垫设6O~100mm厚的永久垫块。往复循环,每次加设的永久垫块与之前的永久垫块进行焊接,直到加设垫块(垫板)的高度等于桥梁设计增高高度。由于箱梁横向是不等量提升,每次加设的钢板高度会有不同,施工中采用2mm薄钢板以及坡度钢板进行调整。随着梁体的提升和调坡,支座与梁体下垫石平面将形成4%的坡度(原来为.2%,调整后为2%),采用预先加工好的4%的坡度板进行调整。
4.4加高垫石及挡块
在梁体均顶升完成后,撤除所有千斤顶和设备,清理桥台并凿毛处理,然后架设模板,按设计要求浇筑混凝土,将永久垫块使用混凝土包裹,形成加高的垫石,并施工加高或新增加的挡块。
 
5、顶升注意事项及准备工作
顶升时,左右侧的提升精度控制在0.5mm以内。安放千斤顶之前,将墩顶的表面凿平,并用快硬水泥进行找平或者用2~3mm厚的橡胶片垫在箱梁的下方,以减小局部的应力集中。顶升到位后,并及时锁紧各个千斤项处的分油阀,以防止意外落梁情况的发生。所有支座安装好,落梁后都不得出现有脱空、倾斜、偏载等病害,有垫石不平、开裂、做低等情况的,应用快速垫石灌浆料进行修复,使得安装好后的支座均匀受力。新支座在安装上梁之前应进行力学性能检测。顶升梁体,所有独立工作液压系统单元进行力的控制和监测。

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