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桥梁顶升技术

顶升技术最初使用于铁路桥梁的架设、位移和落梁,后来逐步开始使用于屋面的顶升,在公路建设方面,顶升技术最初仅使用于单片预制梁的架设和移位,随着液压同步顶升技术的飞速发展,应用范围不断扩大。2003年9月,由计算机控制的液压同步顶升技术首次使用于桥梁的整体顶升,工程实践证明,它是一项具有良好应用前景的新技术。

液压同步顶升技术的原理: 大型构件液压同步顶(提)升技术是一项新颖的的建筑施工安装技术。它与传统的顶(提)升方法不同,采用刚性立柱(柔性钢铰线)承重、顶(提)升器集群、计算机控制、液压同步顶(提)升新原理, 结合现代化施工方法,将成千上万吨的构件整体地顶(提)升到预定高度安装就位。在顶(提)升过程中,不但可以控制构件的运动姿态和应力分布,还可以让结构构件在空中长期滞留和进行微动调节,实现倒装施工和空中拼接,完成人力和现有设备难以完成的旌工任务,使大型构件的起重安装过程既简便快捷,又安全可靠。

在大型构件液压同步顶(提)升系统的控制中,计算机控制系统的控制算法和控制策略是保持同步顶(提)升的精度的关键。四个液压顶升油缸的同步控制是通过自整角机组测量油缸间的相对位移偏差实现的。

液压同步提升系统的工作装置都是液压驱动的,液压系统由提升主系统和锚具辅助系统组成。锚具辅助系统主要用于锚具油缸的松锚、紧锚动作。主液压系统由主电机、主液压泵、电磁换向阀、溢流阀、电液比例流量阀桥式换向回路、主阀块、提升油缸等组成。

主液压缸在同步顶升和同步下降时都要有相同的同步位置精度,因为电液比例流量阀不能实现双向调速,为简化控制系统,降低造价,采用了液压桥式换向回路,以实现主液压缸的双向速度控制。主液压缸需要在一定的行程内往复运动,它通过软管进、回油,但一旦软管爆裂,后果将不堪设想。为确保安全,在每个主液压缸的缸体上都安装了液控单向阀,这不仅解决了安全问题,还为顶升作业带来了方便,可以允许主液压缸能在任何位置停留,这在施工过程中是十分必要的。

为了便于系统调试和同步下降控制,调试主系统通过相应的两位四通常开式电磁截止阀来实现主油缸的单缸操作闭锁。

桥梁顶升在梁支座更换方面的应用:支座是桥梁结构的一种特殊而重要的部件,承担着传递上部结构的支承反力和保证结构在活载、温度变形、混凝土收缩徐变等因素下的自由变形。由于一些原因,桥梁支座经常会受到不同程度的损伤,有的甚至危及桥梁的行车、行人安全。对于较轻微的病害,加强后期的维护、维修可延长支座的使用寿命,对于严

重的病害,则必须采取更换支座的措施。

安放橡胶支座的公路或市政桥梁主要为简支(或连续)箱梁、T梁和板梁,对各种形式的上部结构,支座更换的难易程度、方法也不同,常见的主要有支架整体顶升施工法、挂篮施工法、逐个墩更换施工法。

桥梁支座更换是一项非常麻烦而重要的工作,在分析支座病害及原因后,可结合工程实际根据理论计算采取顶升力和顶升位移双指标控制,各墩按一定的顺序起顶、整体顶升更换支座的方法。采用顶升力和位移双指标控制,可有效控制施工过程,避免顶升对桥梁的损伤。理论计算主要包括两方面:确定桥梁结构在自重作用下,各墩的支座反力大小及分配比例;确定梁体不开裂或不破坏的支座一次顶升位移量。根据理论计算结果确定千斤顶量程和数量,拟定整个支座更换工程的施工组织方案。

顶升前,应搭设工作支架和平台,检查盖梁、墩柱、连续梁的外观质量,解除无关约束,清理盖梁、桥面杂物;进行理论计算,确定各支墩的支座反力大小及分配比例,确定顶升顺序和各支墩的一次安全顶升量及其引起的控制截面的最大拉应力;加工、准备临时支撑用的钢垫板、钢垫块若干;安装千斤顶、临时支撑、位移计(百分表)等。每个支座处安装一个自锁式千斤顶(含压力表)、一个百分表,用于控制各千斤顶的顶升力和项升量(位移)。每一支座处的千斤顶和临时支撑呈交叉布置,以保证帽粱的受力。

整体顶升板梁时,各墩顶升步调应尽量保持一致。在正式顶升之前,需要封闭交通,禁止无关车辆、行人通过桥梁,并进行模拟顶升操作训练,使各工作人员熟悉操作规程。在项升力控制(力控)阶段,应根据理论计算的各支墩反力值为依据,分级顶升,直到将梁的自重转换到千斤顶和临时支撑上,每次加力顶升过程中监测顶升量,使各支墩基本保持一致。当梁体自重已全部转换到了千斤顶上时,进入顶升量控制(位控)阶段,该阶段顶升力不再增加(如果各支墩顶升完全一致),改用每次的顶升量来控制,以避免某墩顶升太多而造成梁体开裂。各千斤顶每次顶升2—4mm,直到可将原支座顺利取出为止。

将原支座取出后,仔细检查安放支座处的帽梁顶支座垫块、板梁底面,看是否有严重的混凝土破损、脱落情况,再采用环氧树脂砂浆将支座垫块找平。确保支座位置处理好后,将新支座放入原支座位置,并清理支座表面的杂物。检查安放新支座无误后即可落梁,为了保证落梁时的梁体平衡,要保证千斤项的一次回落量,直到落实为止。同时需再次检查支座与梁底是否完全接触,否则,需重新起顶,直到符合要求。

支座更换工程是一项复杂且带有一定危险性的工作。如何保证更换工作的顺利进行、确保梁体在顶升过程中附加内力增量(或开裂)及落梁后不增加附加内力是非常关键的。因此,对大型、复杂的桥梁,支座的更换除了采用力控和位控外,还应监测墩台的沉降和梁体控制截面的应变(力)等参数。