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橋梁整體頂升中同步頂升系統的應用
時間: 2021-07-28 20:45 瀏覽次數:
本文結合現場實際施工介紹了如何實施整體頂升方案,旨在為類似工程提供一定的施工經驗。在實際施工中,由于種種原因,可能出現預應力連續箱梁橋橋面橫坡與兩端路基橫坡不順接
 本文結合現場實際施工介紹了如何實施整體頂升方案,旨在為類似工程提供一定的施工經驗。在實際施工中,由于種種原因,可能出現預應力連續箱梁橋橋面橫坡與兩端路基橫坡不順接的情況,為保證路面施工,需要調整橋面橫坡。某高速公路服務區ZK62+689=YK62+700(9.20m)大橋因各種原因在兩端路基未施工的情況下單獨成橋,造成左幅橋面橫坡與兩端路基無法順接。
通過方案比選,我們采用整體頂升的方案對該大橋左幅進行了整體頂升施工,取得了良好的效果。
 
1、工程概況
大橋左幅橋跨組合為9m×20m,分為兩聯,其中1~4跨為第1聯,5~9跨為第2聯。橋梁平面位于R=1800m右偏曲線上,縱坡為0.82%,墩臺徑向布置。由于C匝道起點位于橋梁第一跨上,所以第一聯橋面寬度從16.94m漸變至12m,其余橋跨橋面寬度均為12m。橋梁上部結構采用預應力小箱梁,先簡支后連續,橋面鋪裝層為8cm厚鋼筋混凝土+10cm厚瀝青混凝土。在橋梁調坡施工之前除瀝青混凝土鋪裝未施工外,鋼筋混凝土鋪裝和護欄均已經施工完成。
原設計橋面橫斷面見圖1。調整橋面橫坡后橫斷面見圖2。
 
2、處理方案比選
臨合高速公路設計車速80km/h,設超高圓曲線最小半徑為2500m,本橋位于半徑1800m圓曲線上,曲線半徑較小,原設計的雙向橫坡與設計規范中一般條件下橫坡的設置規定不符,所以必須按規范要求設置成單向橫坡(圖2)。經過反復論證,確定了兩個最有可行性的方案供比選:
2.1整體頇升梁體旋轉調整橫坡
本方案主要通過程控的多臺千斤項同步頂升預制梁,通過調整橫向各個千斤頂的行程使梁體整體繞設計中線旋轉,將橫坡由2%調整至2%,然后加高墊石和擋塊(圖3)。本方案的優點是基本不影響原結構受力且完全滿足規范要求,可以將梁體完全調整至所需的橫坡,同時所需的人力、物力較少,直接工程費較低;本方案的缺點是對同步頂升的同步性要求很高,如果同步頂升出現個別千斤頂不同步的情形,將產生很大的附加內力,嚴重的可以破壞結構,有較大的風險,技術要求相對較高。
2.2梁頂增加結構層調整橫坡
該方案考慮在已經施工的混凝土橋面鋪裝頂面增加一層結構層,以達到調整橫坡的目的??紤]外側最厚的地方需要增加高度達到64cm,為降低自重,采用框格梁形式的空心結構,如圖4所示,且利用其隔熱效果降低溫度應力的影像來滿足結構受力。該方案共增加橋面鋪裝混凝土580m,缺點是造成箱梁極限富余承載能力降低,同時造 成箱梁外邊緣感官厚度達到80cm,外觀效果較差;本方案的優點是施工簡單,施工技術成熟,現有的施工作業隊即可開展施工。通過對兩個方案的比選,我們選定采用方案l進行處理,并對方案1進行細化、優化,并在橋梁內側頂升量比較小的2號梁內側增設小擋塊一個。
 
3、箱梁整體頂升施工方案
3.1橋梁整體提升處理方式
箱梁采用整體提升的方式進行逐步提升,每一級提升lOOmm以內,逐步加設提前準備好的鋼管混凝土墊塊,連續5~6個循環提升到位,頂升到位后盡快連接支座下臨時墊塊與墩臺,使之成為一個整體,并安裝固定原有支座,最后加高最外側擋塊,并在內側施工新增小擋塊。
3.2多點同步頂升控制系統工作原理
采用PLC計算機控制多點同步頂升系統,該系統主要由液系統(油泵、油缸等)計算機控制系統等幾個部分組成。液壓系統由計算機控制,可以自動完成同步位移,實現力和位移的控制、位移誤差的控制、行程的控制、負載壓力的控制;具有誤操作自動保護、過程顯示、故障報警、緊急停止等功能;油缸液控單向閥及機械自鎖裝置可防止任何形式的系統及管路失壓,從而保證負載有效支撐等多種功能。
3.3千斤頂的選用
由于施工的情況比較復雜,現場需要準備兩種以上型號的不同千斤頂,主要采用千斤頂的參數為:頂升力1500kN;行程40mm;高度:125ram。
3.3.1具有液壓鎖定功能
必須保證橋梁項升使用的千斤項具有優越的密封性能,可以確保在特殊情況下在數天內保持恒定的荷載和位移,并能進行單個鎖定和區域鎖定。
3.3.2具有機械螺旋鎖定功能
長期在高壓狀態的頂升系統,可能會出現千斤頂滲油、油管滲油、油管破裂等意外,為保證橋梁的絕對的安全,在提升高度較高、時間較長時,千斤頂要具有機械鎖定油缸的功能,保證油缸有一個固定的幾何高度,無論項升系統出現任何意外,都會使橋梁處于一個安全的狀態。
3.3.3頂部具有球面弧形設計
千斤項的頂部應具有一個球面弧形的設計,能接受橋梁15%的坡度,可以有效保證的千斤頂與橋梁底部的一個密貼狀態,保證橋梁底部混凝土的均布受力。
3.4位移監控系統
提升過程用位移傳感器全過程進行實時動態監控,使用行程為300mm的拉線式位移傳感器及數據采集系統。
3.5頂升、監控系統布置方案
在每片梁下均布置一臺千斤頂,可以保證梁體、濕接縫等結構部件的安全;同時在邊梁下設置縱、橫向位移監控系統,檢測頂升過程中梁體實時位移,確保項升過程安全可控。除了監控系統以外,在施工過程中必須安排人員在橋面上對橋梁關鍵部位(跨中、墩頂截面)外觀的觀察,一旦發現有裂縫等異常情況,將及時報告頂升控制點,停止施工并會同有關部門研究解決。必要時橋梁的關鍵部分設置應變檢測器,對頂升過程中橋梁應力的變化進行實時監控。該同步提升系統,可以保證在提升過程中,各個墩之間提升過程中的相對高差可以控制在2mm以內,各個分步落梁后的相對高差控制在4mm以內,橫向高差控制精度在lmm以內,濕接縫兩側的頂升精度為0.5mm。
 
4、頂升調坡施工流程
4.1液壓系統的布置
千斤頂的噸位為150t,平均每片梁下設置4個千斤項,頂升能力的冗余系數遠大于2.0。
4.2加高墊塊的準備
在各個橋墩下施工平臺上準備頂升和加高梁體必需的鋼板墊塊(厚20mm)、薄鋼板(厚2ram)和支座等施工必需的材料,為了適應調坡時各個梁體提升高度不一致的情況,需要準備高度分別為100mm、80mm、60mm的三種型號永久墊塊,以適應不同的支墊高度需求。
4.3頂升施工
各項準備工作完成后首先進行試頂升,以此檢驗液壓系統、鎖止系統和梁體有無異常情況。各系統檢驗沒有異常后方可開始正式開始頂升施工。正式頂升采用整體提升,逐步調坡的方式進行施工。千斤項的行程為40mm,每次千斤頂頂升30mm,加設20ram厚的鋼板,然后緩慢落梁,加高千斤頂下墊板,再次進行頂升,
加設墊板,第五次頂落粱循環后,撤掉前四次加設的鋼板,墊設6O~100mm厚的永久墊塊。往復循環,每次加設的永久墊塊與之前的永久墊塊進行焊接,直到加設墊塊(墊板)的高度等于橋梁設計增高高度。由于箱梁橫向是不等量提升,每次加設的鋼板高度會有不同,施工中采用2mm薄鋼板以及坡度鋼板進行調整。隨著梁體的提升和調坡,支座與梁體下墊石平面將形成4%的坡度(原來為.2%,調整后為2%),采用預先加工好的4%的坡度板進行調整。
4.4加高墊石及擋塊
在梁體均頂升完成后,撤除所有千斤頂和設備,清理橋臺并鑿毛處理,然后架設模板,按設計要求澆筑混凝土,將永久墊塊使用混凝土包裹,形成加高的墊石,并施工加高或新增加的擋塊。
 
5、頂升注意事項及準備工作
頂升時,左右側的提升精度控制在0.5mm以內。安放千斤頂之前,將墩頂的表面鑿平,并用快硬水泥進行找平或者用2~3mm厚的橡膠片墊在箱梁的下方,以減小局部的應力集中。頂升到位后,并及時鎖緊各個千斤項處的分油閥,以防止意外落梁情況的發生。所有支座安裝好,落梁后都不得出現有脫空、傾斜、偏載等病害,有墊石不平、開裂、做低等情況的,應用快速墊石灌漿料進行修復,使得安裝好后的支座均勻受力。新支座在安裝上梁之前應進行力學性能檢測。頂升梁體,所有獨立工作液壓系統單元進行力的控制和監測。
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