淺談橋梁頂升偏移技術(shù)

淺談橋梁頂升偏移技術(shù)

0頂升和頂升布置在施工周期長、對現(xiàn)有交通的干擾、成本高、環(huán)境影響嚴(yán)重的情況下，大型橋梁的拆除和重建帶來了困難。而大型橋梁整體頂升平移技術(shù)可以盡量減少改造與利用施工的不良影響,特別是將工程成本及對環(huán)境的影響減至最小程度,所以整體頂升平移將越來越多地應(yīng)用于舊橋的改造與利用上。國內(nèi)比較有代表性的頂升和平移工程案例有:濟南燕山立交橋的六聯(lián)單幅重量分別約為2150、2240、1630t頂升,頂升高度為0.029~4.139m;上海南浦大橋東主引橋整體頂升重量10000t、頂升面積5000m2、頂升高度由0.008~5.910m不等(目前頂升高度最高);湖州南林大橋主橋結(jié)構(gòu)形式為3跨連續(xù)箱梁約5000t,7跨16m空心板梁橋均整體頂升3m;成都64m系桿拱梁平移工程,重為5000t,平移8m,再落梁60cm。對這些成功的工程案例總結(jié)可以得到以下大型橋梁整體頂升平移的幾個關(guān)鍵技術(shù)。1斷柱向上，直接上升橋梁頂升當(dāng)中主要有兩種應(yīng)用形式:直接頂升法和斷柱頂升法,見圖1。每一個具體的工程應(yīng)用如圖2~8所示。2分步段頂升技術(shù)整體同步頂升、分步到位,一般運用在簡支梁頂升上。對頂升段采取整體同步頂升的步驟為,每一次對頂升橋梁整體頂升10cm,逐步依次頂升10cm,直到先到位的部分可以不需頂升,而對未到位的部分依次頂升。上海南浦大橋東主引橋整體頂升工程采用整體同步頂升、分步到位技術(shù)。整體比例頂升同步到位,一般運用于連續(xù)梁上。根據(jù)橋梁首尾頂升高度的不同,按照線性比例的關(guān)系通過PLC同步控制液壓系統(tǒng)編程設(shè)置千斤頂?shù)捻斏俣?對既有橋梁整體比例頂升,同步到位。此方法可以減小既有橋梁內(nèi)部產(chǎn)生次應(yīng)力,防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫,有助于橋梁結(jié)構(gòu)安全。3橋梁升降系統(tǒng)組成頂升系統(tǒng)大致由4部分組成:千斤頂和隨動支撐系統(tǒng)、托架系統(tǒng)、頂升限位系統(tǒng)、頂升監(jiān)測系統(tǒng)。3.1梁頂升的方案設(shè)計液壓千斤頂,用于對橋梁物進行頂升;跟隨支撐裝置,設(shè)置在液壓千斤頂旁(圖9),用于液壓千斤頂意外失效時臨時支撐住橋梁以確保頂升安全,其跟隨著千斤頂?shù)纳扉L,停止、收縮而自動跟隨。在橋梁頂升的方案設(shè)計中,需考慮千斤頂和跟隨支撐裝置布置對原橋梁的影響,千斤頂和跟隨支撐裝置的個數(shù)需考慮一定的安全系數(shù),位置應(yīng)考慮將來立柱連接時模板安裝所需的施工空間,同時考慮頂升時千斤頂?shù)氖芰顩r。上海南浦大橋東主引橋整體頂升工程在每片蓋梁下使用了8臺千斤頂和8臺隨動支撐。3.2頂升托架下鋼墊塊的裝配托架體系一般由分配梁或抱柱箍、專用臨時鋼墊塊、支撐鋼管、抱柱梁等組成(圖9)。頂升專用臨時鋼墊塊分別用在千斤頂下和臨時支撐下。臨時鋼墊塊與頂升托架體系的鋼管支撐相對應(yīng),即采用500×12鋼管支撐,兩端焊接厚為12mm的法蘭。鋼墊塊共有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四種類型,為適應(yīng)千斤頂?shù)捻斏谐?鋼墊塊的高度分別為100、200mm。當(dāng)墊塊高度到達1.0m時,增加一節(jié)鋼管支撐用以替換臨時墊塊,以增強支撐穩(wěn)定性。同時將墩柱鋼管支撐通過斜綴條連接形成為格構(gòu)柱形式。通過以上措施保證支撐結(jié)構(gòu)有良好的整體性,防止因頂升可能發(fā)生的滑移造成支撐體系的失穩(wěn)破壞。3.3橋面縱向限位設(shè)計為避免頂升過程中橋梁產(chǎn)生橫、縱向偏移,設(shè)立鋼結(jié)構(gòu)限位裝置。限位支架應(yīng)有足夠的強度,并應(yīng)在限位方向有足夠的剛度。限位裝置分為兩部分:墩柱橫向限位(圖10)和橋面縱向限位(圖11)。墩柱橫向限位采用在墩柱的四個角處安裝分肢角鋼,分肢角鋼作為格構(gòu)柱的綴條,構(gòu)成格構(gòu)柱來限制墩柱橫橋向和縱橋向的位移。對于高度較小的墩柱,采用雙層格構(gòu)柱原理來限位,里層格構(gòu)柱和外層格構(gòu)柱分別與梁體和承臺固定在一起,這樣當(dāng)千斤頂將橋梁頂升時,格構(gòu)柱只允許墩柱在格構(gòu)柱里面上升,很好地限制墩柱的橫向位移。橋面縱向限位分為兩種類型:螺栓橋面牽拉限位裝置和螺旋千斤頂橋面牽拉限位裝置。螺栓橋面牽拉限位裝置可以很好地在坡度方向不變的條件下改變梁體水平方向投影長度大小,在橋梁頂升時,可以有效減小多跨梁體水平投影的長度。螺旋千斤頂橋面牽拉限位裝置:在橋梁反坡頂升過程(即原來為下坡變?yōu)樯掀禄蛘咴瓉頌樯掀伦優(yōu)橄缕?中,可以將螺旋千斤頂放置于頂板和另外一側(cè)反力支架之間,通過伸長螺旋千斤頂來縮短頂板和反力支架之間的距離。拉動反力支架來限制橋梁的位移,縮小梁體之間的縫隙。4平整度高差2m的平面大型橋梁平移(圖12)在移梁方向上一定寬度范圍內(nèi)安裝具有足夠強度、拆卸方便的臨時墊塊,使其頂面行程一個具有一定平整度(高差≤2mm)的平面,其上安裝滑道鋼板(采用2cm厚鋼板制作而成),滑動鋼板鋪設(shè)1cm厚的聚四氟乙烯板。所有千斤頂均采用膨脹螺絲吊裝在梁底,千斤頂下安裝滑撬,滑撬底面粘貼不銹鋼板,不銹鋼板與滑道鋼板上的聚四氟乙烯形成滑動面。利用提前在臨時墩上梁端預(yù)制好的鋼筋混凝土后背作為平移的反力基礎(chǔ),通過千斤頂?shù)臋M向頂推實現(xiàn)梁體的平移。5電氣控制系統(tǒng)PLC液壓同步控制系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)(含檢測傳感器)、計算機自動控制系統(tǒng)兩個部分組成,該系統(tǒng)能全自動完成同步位移,實現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示、故障報警等多種功能。該系統(tǒng)具有以下特點:1)具有友好Windows用戶界面的計算機控制系統(tǒng);2)整體安全可靠,功能齊全;3)操作控制集中,所有油缸既可同時控制,也可單獨控制;4)同步控制點數(shù)量可根據(jù)需要設(shè)置,適用于大體積結(jié)構(gòu)物的同步位移;5)各控制點同步偏差極小,結(jié)構(gòu)物移位精確。本系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)原理(圖13):多點的位移檢測裝置和壓力傳感器的信號由信號電纜連接到超高壓泵站的電氣控制箱內(nèi),經(jīng)信號放大器放大后將頂升位移和負載噸位送至可編程控制器PLC中,PLC根據(jù)操縱臺發(fā)出的操作指令,啟動多臺泵的電機,驅(qū)動油泵工作,油泵的動力油源經(jīng)控制閥組,輸出到外接的液壓油缸中,使液壓油缸上下運動。同時可編程控制器根據(jù)檢測的位移信號,不斷與指令信號進行比較,將誤差值修正后改變變頻器的輸出頻率,以改變電機的轉(zhuǎn)速,達到連續(xù)可調(diào)的動力油源,供給外接液壓油缸,來保持多點液壓油缸同步上下運動。6頂升布置的重、難點橋梁整體頂升平移技術(shù)在橋梁改造與利用中