桥梁整体顶升关键技术研究

第卷增刊建筑结构年月 桥梁整体顶升关键技术研究 蒋岩峰蓝戊己 上海天演建筑物移位工程有限公司 〔提要〕对桥梁整体顶升的关键技术加以研究, 为解决既有河道、铁路、公路改造、城市建设改造中的既有桥 梁净空改造问题提供一个新思路。 〔关键词〕桥梁顶升桥梁改造同步顶升监测 助岁, 肠 , , , 玲, , 盯, · 叮叮 前言 在河道、铁路、公路改造、城市建设改造中, 桥梁的 净空及现有桥梁线形与新建桥梁线形衔接等问题是改 造中的难点问题。既有桥梁不能满足设计要求而需顶 升改造的原因可以归结为以下几点由于航道标准 提高, 内河航运中既有桥梁净空不能满足需求跨越 铁路桥梁, 由于铁路提速电气化改造及通行双层集装 箱的需求, 既有桥梁净空不能满足要求高速公路上 跨立交桥净空不足, 发生桥梁被超高车辆刮擦的现象, 危及了桥梁的安全自然灾害引起的桥梁沉降 基础病害引起的桥梁沉降桥梁支座更换大跨 度钢桥的合龙施工错误的修正地铁下穿或采 空区的桥梁沉陷引起的改造城市中既有立交落地 匝道需要变为高架的一部分。

上述问题引发了一系列的难题能否在不损坏 既有桥梁结构的前提下改变桥梁高度从而满足设计需 求能否在尽量减少交通断行时间的前提下最快限 度的改造现有桥梁达到设计需求能否将施工时间、 费用等降至最低以达到改造的需求。 随着桥梁整体顶升技术的产生与应用, 给人们对 既有桥梁的改造提供了新的认识和方法, 可以完美的 解决上述问题。这种新的施工技术的特点是在不改 变既有桥梁形态和结构性能的前提下, 以最短的施工 期约拆除、新建桥梁工期的、最少的工程造价 约新建桥梁造价的乃完成对既有桥梁的改 造。 桥梁顶升技术简述 桥梁顶升施工时, 首先根据设计要求对桥梁结构 进行检测, 为桥梁顶升前后对桥梁的结构状态是否出 现变化做到客观真实的反映。然后依据有关规范、既 有桥梁竣工图对桥梁结构进行受力分析, 分跨计算每 跨顶升重量及总顶升重量, 确定千斤顶用量合理布置桥梁顶升点, 使桥梁在整个桥梁顶升过程中处于整体稳定、结构 受力合理的状态, 确定具体的桥梁顶升反力基础及桥梁顶升托 换体系形式, 设置必要的限位措施, 安装液压控制 系统。系统安装、调试完成后将桥梁受力体系托换至 液压控制系统上, 通过系统的控制室发布的 一系列位移指令完成桥梁的位移桥梁顶升或下降移位 至设计位置后, 在保压平衡状态下将桥梁受力结构体 系再次托换至新的结构基础上, 最终完成整个桥梁顶升施 工。整个桥梁顶升过程要对桥梁进行全过程监测, 包括姿 态监测、位移监测, 必要时还要进行结构内力监测。 液压整体同步控制技术 在采用传统的顶升工艺时, 往往由于荷载的差异 和设备的局限, 无法根本消除油缸不同步对顶升构件 造成的附加应力影响, 具有极大的安全隐患。控 制液压同步顶升是一种力和位移综合控制的桥梁顶升方 法。

这种力和位移综合控制方法建立在力和位移双闭 环的控制基础上, 通过称重的方法由液压千斤顶精确 地按照桥梁的实际荷重平稳地顶举桥梁, 使桥梁顶升过程 中桥梁受到的附加应力下降至最低。同时液压千斤顶 根据分布位置分组, 与相应的位移传感器光栅尺组 一 成位移闭环, 以便控制桥梁顶升的位移和姿态, 同步精 度为土, 这样就可以很好的保证桥梁顶升过程的同 步性, 确保顶升时盖梁、板梁结构安全。 液压整体同步控制系统是由液压控制 室、液压泵站、液压千斤顶、位移监控系统等构成。 系统的工作是由液压控制室按照预先编制 的控制程序输人液压、位移指令传输给液压泵站和位 移监控系统, 液压泵站接受指令后, 输送相应的液压给 液压千斤顶, 液压千斤顶根据液压值和顶力会产生相 应的位移位移监控系统根据各液压千斤顶的位移情 况, 及时反馈给液压控制室, 控制软件程序将根据 位移反馈信息及时修整液压、位移指令, 通过反复调控 形成力与位移的闭环, 使各个千斤顶的位移在每个循 环内的系统误差控制在以内, 从而确保建筑物在 位移过程中的安全、稳定。桥梁 顶升托换技术 根据桥梁的结构形式、基础埋深情况以及周边施 工环境的不同, 对桥梁顶升时采用不同的顶升托换方 法, 桥梁顶升托换技术的应用形式概括如下 直接桥梁顶升法即对原有桥梁不进行切割分离 以承台为反力基础以自然地面为反力基 础以盖梁为反力基础以下抱柱梁为反力基础。 断柱桥梁顶升法对桥梁立柱进行切割, 使上部结 构与基础分离, 形成可移动单元 承台一盖梁桥梁顶升力系上、下抱柱顶升力系 承台一上抱柱桥梁顶升力系下抱柱梁一盖梁桥梁顶升力 系。

限位技术 桥梁顶升过程中处于一种飘浮的状态, 由于设 备安装、施工水平、控制精度及控制手段的差异, 在顶 升过程中可能会出现微小的水平位移在某些桥梁顶 升工程中, 由于坡度调整其纵向长度发生变化会产生 较大的纵向位移。为避免出现上述情况, 使横、纵向位 移在跨内消除、防止逐跨累计传送, 则需设置限位装 置。限位装置形式可以大体分为抵抗式限位和牵拉式 限位两种形式。 抵抗式限位一般布置在桥梁顶升，桥梁的主体结构外 侧, 一般是由钢板焊接而成的钢箱梁形式。具有足够 的强度和刚度, 用钢量大, 限位安装时与主体结构间预 留左右的空隙, 限位装置一旦固定好后, 在桥梁 顶升过程中不可进行自我调整如图所示。 牵拉式限位一般安装在板梁上, 一片板梁设置 组。每组张拉装置由根角钢和螺栓组成。限位装置 连接桥面铺装钢筋, 顶升前, 对桥面铺装层混凝土进行 一 凿除, 把铺装层钢筋割断, 然后安装限位装置。顶升时 派专人对限位装置的螺栓进行不断收紧。这种限位装 置用钢量小, 安装方便如图所示。 图限位装置安装示意 监测技术 桥梁顶升过程是一个动态过程, 随着桥梁的顶升, 盖梁的纵向偏差、立柱倾斜率、板梁间隙等会发生较大 变化, 盖梁的支承点的相对变化对盖梁受力状态也会 发生变化。为此要设置一整套监测系统, 并要设定必 要的预警值和极限值, 以便将姿态数据反馈给施工加 载过程来指导控制顶升施工。 承台沉降观测设置承台沉降观测体系来反映 承台沉降状况, 及时做出相应的措施。 桥面标高观测桥面高程观测点用来推算每个 桥墩的实际顶升高度。设置桥面标高观测点可以精确 的知道每个桥墩的实际顶升高度, 使顶升到位后桥面 标高得到有效控制。 盖梁底面标高测量它是桥面标高控制和测量 的补充, 提供辅助的顶升作业依据。 盖梁纵向位移观测为了对顶升过程中盖梁纵 向位移及立柱垂直度进行观测, 在外立柱外侧面用墨 线弹出垂直投影线, 墨线须弹过切割面以下, 在垂直墨 线的顶端悬挂一个铅球。通过垂球线与墨线的比较来 判断盖梁的纵向位移及盖梁是否倾斜。

千斤顶行程监测采用精度为的光栅 尺对千斤顶行程进行监测。根据千斤顶分组情况, 在 每组安装一个行程为的光栅尺, 使各个千斤顶组 形成位移闭环, 确保同步顶升精度控制在以内, 位移数据可以实时反映到控制平台的显示屏上。 结构内力监测对于较大跨度的桥梁顶升工 程, 宜进行结构内力监测, 合理评价顶升过程中结构内 力的影响因素, 进行内力分析内监控图如图所示, 以便及时、主动地采取措施降低或消除不利因素的影 响, 为确保桥梁结构的安全竖起一道保护屏障。 图内监控示意 由于桥梁顶升施工之前整座桥梁结构已经全部形成, 因此桥梁顶升过程中各桥梁顶升点上升高度的差异都将在结构 内部产生次内力。若次内力与恒载内力之和超过了构 件材料的设计强度s, 必将对结构安全造成危害。同时, 桥梁临时支撑结构在施工过程中将承受桥梁的全部恒 载和施工荷载, 其自身的受力和稳定也将影响到顶升 施工的安全和桥梁结构的受力和变形。因此在施工过 程中对桥梁结构和临时构件的变形和关键部位的内力 进行监控是非常必要的, 其目的就是为了保证施工过 程的安全, 以及桥梁结构的线形和受力在施工过程中 及施工结束后能满足设计的要求。 桥梁整体顶升技术展望 建筑物移位技术已经成为一项日趋成熟的施工技 术, 就目前的顶升技术而言, 无论国内现有桥梁的大 小、结构的复杂程度如何, 在需要的情况下都可以进行 顶升改造。

在既有桥梁的改、扩建施工中引人建筑物 移位技术, 无论从直接经济效益还是从社会经济效益 上分析, 都具有显著的成效。 桥梁整体技术在各种道路改造及城市建设改造中 逐渐起到了举足轻重的作用, 并且为改造工程节约了 大量的资金, 大大缩短了工程工期, 降低了环境污染。 随着国民经济建设的进一步发展, 桥梁整体顶升技术 势必得到更为广泛的应用和发展, 为国家带来更多的 经济利益和社会效益。 一

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