顶升法施工（共8篇）
顶升法施工 篇1
1 总述
1.1 储罐主要设计参数公称容积:20000m3
储罐内径:Φ40.5m
罐壁高度:17430mm
储液高度:16130mm
储存介质:原油
结构形式:单盘式浮顶储罐
计算容积:20867 m3
单台罐重:439.322t
1.2 主要实物工程量
主要实物工程量见下表1所示。
2 施工工艺及工序安排
2.1 施工工法及主体安装程序
2.1.1 液压顶升装置倒装法
现场实际施工情况:利用吊车、叉车、壁板组装卡具及人工配合组装壁板, 在顶圈壁板组焊完成后, 沿壁板内部组装涨圈, 此涨圈有两项功能:
(1) 提升罐壁板的支撑平台。
(2) 通过涨圈之间附加千斤顶的伸缩及罐壁板上打斜支撑来有效控制储罐的直径及椭圆度。
液压升降总成器沿圆周均匀布置, 现场采用28根液压顶升柱。连接液压管线及液压站主油路, 系统液压管线分为输油管线和回油管线。利用液压升降总成器将油输入系统输油管线进行打压提升, 每次提升高度为100m m, 然后采用人工锁住液压顶升柱, 而后将油退入系统回油管线, 重复以上操作直至将罐壁提升到需要高度, 然后关闭各控制阀门。所有控制程序采用人工半自动化操作, 罐壁焊接采用手工电弧焊。此后进行下一圈壁板组焊, 重复上述操作, 逐次完成各圈壁板的组装及焊接。所有附件安装均跟随罐壁提升, 整个罐主体施工采用地面施工, 无需高空作业, 安全性高。
2.1.2 主体安装工序如图
2.2 施工工艺
2.2.1 罐底安装
(1) 罐底板采用手工电弧焊焊接。
(2) 罐底边缘板焊接后在立板处磨平, 中幅板焊接前在每张板焊缝两端均设防变形夹具, 焊接采用隔道跳焊, 每道焊缝打底时分段退焊, 填充盖面时相邻两道焊缝焊接方向相反, 每张板两端各留200mm不焊。
2.2.2 罐壁安装
(1) 罐壁安装时机
(1) 罐底板组装完。
(2) 罐底扇形边缘板对接焊缝外侧300mm范围内全部焊接完, 并探伤合格。
(3) 组立壁板位置的边缘板焊缝余高磨平。
(2) 组装准备
(1) 第八圈壁板的安装位置划线。
考虑焊接收缩影响, 确定壁板安装沿罐底板放线内径为:
式中:
RS—壁板实际放线内径;
R—为壁板图示内径R=20250mm;
NS—为壁板立缝数量NS=16;
α—为壁板的设计焊接收缩量 (一般按1.5mm考虑) ;
A—为罐底坡度值A=15:1000。
2.2.3 壁板放置
壁板在安装前, 利用叉车沿基础周围将壁板散放布置, 用方木按弧度垫稳, 严禁车辆轧、碰撞和放置沉重物品。
2.2.4 卡具安装
壁板安装前在壁板内侧组焊好组对横缝用的龙门板、组对立缝用的眼块 (如图2) , 卡具焊接为单侧满焊, 卡具焊完后要检查确认。
2.3 第八圈壁板组焊
2.3.1 组装
根据排板图和放线位置, 确定壁板安装起始位置, 沿逆时针或顺时针逐张排列 (也可沿两个方向同时安装) 。采用叉车、吊车吊装组对壁板, 人工进行配合, 第一张板在内侧加三根带有加减丝的支撑管, 以后每张板加三根带有加减丝的支撑管, 相邻两板之间用立缝夹具连接, 以调整壁板的垂直度。并进行立缝间隙, 水平度、错口等的粗调。
2.3.2 调整
罐壁组装后, 调整壁板的水平度、垂直度、椭圆度。
其调整次序为:水平度、垂直度、椭圆度。
水平度:用方销子或千斤顶调整, 控制相邻两壁板上口水平偏差, 不应大于2mm;在整个圆周上任意两点水平的偏差, 不应大于6mm。
垂直度:用加减丝撑杠和立缝夹具进行调整, 控制偏差应不大于3mm。
椭圆度:用2m长的弧形样板、组装挡板及方销进行调整。
在第八圈壁板焊接后对“三度”应再次进行检查调整。
2.3.3 焊接
由于每圈壁板由16张壁板组对而成, 每圈壁板有16道立缝, 采用16个焊工一人一道立缝、一段环缝同时同向进行施焊, 先外侧后内侧焊缝、先立缝后环缝的原则, 中间过程加强变形控制。通过罐内涨圈之间附加千斤顶的伸缩、罐壁板上打斜支撑和罐外加卡具来有效控制储罐的垂直度、直径及椭圆度, 从而确保焊接质量, 防止变形。
2.4 第一圈至第七圈壁板组焊
(1) 根据排板图, 确定安装起始位置;
(2) 将壁板吊装就位;
(3) 用立缝夹具、横缝夹具固定壁板, 罐上卡具:立缝眼块、横缝组装龙门板等。
(4) 调整垂直度, 粗调对口间隙;
(5) 组焊纵缝, 纵缝夹具拆除;
(6) 组焊撗缝, 横缝夹具拆除;
(7) 待大角缝焊接完后拆除涨圈
3 结束语
姬塬油田外输总站2具20000m3储罐施工中采用的液压顶升倒装法施工工艺, 较现场另外2具20000m3储罐正装法施工工艺, 从投入力量 (人力、财力、物力) 、工期、质量及成本效益控制来看, 具有施工成本低、进度快、手工焊操作灵活、安全性高等突出优点。现场采用的液压顶升装置较为落后, 属于半自动操作施工, 顶升一次只能升高100mm, 而且要靠人工经验结合实际顶升情况把握整圈壁板的提升水平度, 耗时较长, 如果采用更为先进的倒装顶升装置, 不仅能做到一圈壁板一次性顶升到位, 而且水平度也能得以保证, 效果会更加显著。虽说现场采用手工焊对焊工的焊接质量要求高, 人工劳动强度较大。但是就整体而言, 倒装法在不大于20000m3储罐施工中具有明显优势, 值得在储罐建设中推广。
参考文献
[1]《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》, GB50128-2005[1]《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》, GB50128-2005
顶升法施工 篇2
桥梁梁体顶升、平移复位维修方案及施工工艺
文章主要介绍了茂湛高速公路匝道桥桥梁体第一联和第二联绕固定支座发生了偏转,且固定支座所在墩柱均出现了环向裂缝.通过病害原因分析评价,采用桥梁梁体顶升、平移复位的方法进行维修.
作 者：张伟明 ZHANG Wei-ming 作者单位：广东省高速公路有限公司湛江分公司,广东湛江,524300刊 名：广东交通职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF GUANGDONG COMMUNICATIONS POLYTECHNIC年，卷(期)：8(3)分类号：U445.7关键词：桥梁梁体 顶升 平移 复位
顶升法施工 篇3
新建武汉至黄冈城际铁路路口特大桥位于黄冈市路口镇,设计里程为DK52+429.735～DK58+393.495,全长5.964 km,共计177跨。其中92号～93号跨上部结构设计采用1-112 m提篮拱,跨越106国道,与线路夹角151°,系杆拱梁全长116 m,计算跨度112 m。拱肋采用悬链线方程(拱肋平面内)为y=f(chkξ-1)/(m-1),拱肋钢管直径为1 200 mm,截面高度为3.0 m,采用哑铃形钢管混凝土截面,由厚18 mm的钢板卷制形成,腹板采用厚16 mm的钢板与拱肋连接,钢管内填充C55无收缩混凝土,钢管及钢板采用Q345q-D和Q235q-D钢材。拱肋在横桥向内倾9°,形成提篮式,拱顶处两拱肋中心距9.19 m,拱脚处两拱肋中心距16.20 m。全桥共有48根吊杆,采用尼尔森体系,索体采用外包不锈钢防护低应力索体,采用127根ϕ7高强低松弛镀锌平行钢丝束,冷铸镦头锚。
2施工准备
2.1 上道工序验收
钢管拱安装完成后,对钢管拱线型及焊接质量进行验收,钢管拱线型应符合《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》的要求,采用100%超声波和不少于10%的X射线对全溶透焊缝及溶透性焊缝进行检测,焊缝质量符合国家标准及《钢结构工程施工质量验收规范》。焊缝强度要求与母材等强,焊缝高度he=s,焊缝余高c应趋于零。经以上验收合格后方可进行混凝土灌注施工。
2.2 施工配合比设计
提篮拱钢管混凝土采用C55无收缩混凝土,泵送法施工,设计坍落度180 mm～220 mm,初凝时间不小于12 h,为确保内填混凝土的密实及确定膨胀剂的品种及掺量,对混凝土进行严格的性能试验。
根据基准和调整的配合比混凝土拌合物的性能、抗压强度及耐久性试验结果,按照经济合理的原则,选定配合比为:
水泥∶粉煤灰∶矿粉∶砂∶石∶水∶膨胀剂∶减水剂=350∶30∶70∶
712∶1 068∶140∶50∶7.0。
核算单方混凝土氯离子含量(占胶凝材料):
[(350×0.02%+30×0.004%+70×0.01%+712×0.004%+1 068×0.006%+140×38/106+50×0.02%+7.0×0.03%)/500]×100%=0.04%<0.10%。
核算单方混凝土总碱含量:
350×0.59%+1/6×30×1.12%+1/2×70×0.46%+140×55/106+50×0.40%+7.0×1.9%=2.623 kg/m3<3.0 kg/m3。
核算单方混凝土三氧化硫含量(占胶凝材料):
[(350×2.5%+712×0.25%+1 068×0.2%+30×0.8%+70×2%+140×56/106)/500]×100%=2.9%<4%。
该配合比耐久性指标均满足设计使用100年年限级别要求。
3施工工艺及方法
拱肋钢管混凝土共计606 m3,单管混凝土最大方量为130 m3,考虑混凝土拌合站混凝土供应能力约35 m3/h,单管对称压注时间约4 h左右,总计分3次压注,钢管内混凝土采用由拱脚向拱顶连续顶升泵送施工,距离提篮拱拱脚8 m～15 m左右,在地面各设置1台HBT90.20.180S地泵,四个拱脚处地泵同时泵送,一次到顶,施工时准备6台SY5125THB-9018Ⅲ地泵(4台施工,2台备用),泵送顺序为上管→下管→腹腔。待混凝土强度达到设计强度90%以上方可灌注同拱肋相连的其他钢管施工。
3.1 混凝土灌注工艺流程
钢管混凝土灌注工艺流程见图1。
3.2 施工方法
1)施工前期准备。
a.施工开始前组织压注混凝土的工人进行培训,并现场演练,明确各自的职责范围,对闸阀的开关,管节的接头,泵送的机械进行调试,并试压清水。
b.压注孔、出浆孔、排水孔的设置:在离拱脚1 m～1.5 m处钢管及腹腔侧面开设主压注孔,钢管压注孔连接管在施工现场焊接连接。压注孔连接管与钢管侧壁成30°～45°进行焊接,压注孔连接管采用125 mm直径钢管(见图2)。出浆孔设于拱顶最高处侧面,并接出1.5 m长,出浆管采用ϕ125 mm的钢管,排水孔开设于拱脚最低处,在上钢管、腹腔侧面及下管的下面开设50 mm排水孔。压浆孔密闭示意图见图3。
压浆管采用与地泵大小相吻合的钢管,露出拱肋或腹板表面30 cm～40 cm,压注完成且混凝土形成一定强度后拆除,按设计要求将拱肋修补复原,压浆管通过截止阀(闸阀)与地泵泵管连接。截止阀示意图见图4,闸阀组装示意图见图5。
c.压注施工设备检修到位及管道连接:检查混凝土输送泵,混凝土拌合站等,配齐各类短管,接头弯管,接头扣件及密封圈,检查地泵管节的固定是否可靠牢固,管节的接头是否漏水,与接口管相连的第一节泵管为直管,并尽量减少弯接头。
d.泵送混凝土前测量队对拱肋的线性进行现场测量,记录拱肋的三维坐标,在拱脚,1/4L,1/2L等处做好无棱镜反射标志,并在泵送混凝土过程中监控坐标的变化,每隔一段距离在拱肋截面的顶底部安放应变片,灌注混凝土前后对拱肋的应力进行监控,并与理论值进行对比,在钢管拱肋弦管顶面沿钢管轴线每1.0 m处作好标志,以便混凝土泵送顶升时准确判断混凝土顶面标高。
e.沿着系梁顶面,顺着支撑拱肋的钢管支架布置多级泵水管,以便及时冲洗拱顶溢出水泥浆液及混凝土,清洗的混凝土及浆液及时运走。
2)清洗管内污物湿润内壁。
用高压水泵抽水从出气孔注入清水,冲洗管内壁,水由泄水孔排出。
3)混凝土灌注。
混凝土由输送车运至现场,由四台地泵同时压注混凝土,制作试块。泵送开始时,位于低速低挡状态,待工作压力及工作状况稳定时,调整至正常泵送速度,泵送压力启动前,地泵料斗内充满混凝土,防止吸入空气,万一进入空气,地泵反向转动,彻底排除空气后再转为正常压注,开始泵送时采用低压,待混凝土上升到拱肋的1/4截面时采用高压状态,理论最大压力20 MPa,施工时控制在8 MPa～15 MPa,每个拱脚处各安排一个人随时监测混凝土的质量,另安排4人专门察看地泵管路有无漏浆情况,固定有无松动情况,并安排人在拱肋上用锤击监测混凝土顶升面的位置,并加强与地面总指挥联系,以保证顶升时同步,上升高度基本一致,泵送速度均匀对等,两侧混凝土面上升高度不宜超过1 m。泵送过程中,测量班随时监控钢管拱的线性变化,以调节泵送速度。
4)拱顶排浆。
压注时直至拱顶出浆孔排出合格的混凝土并持续的时间不少于20 s,利用混凝土截止阀对压注管封堵,完成混凝土顶升压注。
5)关闭闸阀。
用多级泵水管对拱肋、腹板遗留的混凝土进行清洗,待混凝土强度达到2.5 MPa后拆除管节接头,切割压注管等临时设施。
3.3 人员分工
112 m提篮拱混凝土压注是提篮拱施工的一道关键工序,工作必须职责到人,分工明确,密切配合。
4质量控制及检验
4.1 混凝土灌注质量控制要点
1)严格按混凝土施工配合比施工,泵送混凝土前拌合站用砝码重新标定归零,混凝土出拌合站前试验室对坍落度、含气量等指标进行检测,合格后才运至现场,如有异常,立即处理,拌合站及现场各配备一名试验人员,发现泌水,决不允许出料,必须另做处理。2)顶升前,对止浆阀、输送管的布管及接头等进行检查,防止漏气,混凝土输送泵进行试运转正常后方可开始工作。泵送混凝土宜选择在阴天、温度低时进行,以免拱肋温度过高,坍落度损失严重,泵送混凝土前,先泵送清水,后泵送同标号混凝土砂浆,待管壁充分湿润后连续泵送混凝土。3)顶升泵送混凝土应遵循匀速对称,慢送低压的原则,两台固定泵的压注速度应尽量保持一致,确保两端混凝土同时压注,其顶面高差不大于1 m。应安排专人沿顶升长度方向检查顶升情况;当混凝土从拱顶排气管冒出时,即停止泵送,可用土工布封住冒浆口,关闭闸阀,加强混凝土车量调度,尽量避免停顿时间,保持压送畅通及连续性。4)在混凝土初凝时间内两侧拱肋上管或下管必须一次顶升压注完毕。5)泵送混凝土顶升过程中,测量队用全站仪测量拱肋三维坐标,如变化较大出现异常情况应及时通知现场总指挥。
4.2 混凝土灌注质量检验
1)原材料进场后,按验标要求抽检批次合格后方可投入使用。2)管内混凝土的灌注工艺及顺序应符合设计及技术方案的要求。3)试验室对同条件试块进行抗压强度试验,当拱肋及腹板混凝土满足设计强度后,请资质符合要求的检测单位对拱肋及腹板内混凝土进行密实度试验,试验结果应满足《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》。
参考文献
[1]TB10752-2010,高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].
[2]铁建设[2010]241号,高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].
[3]王华廉.桥梁施工[M].北京:中国铁道出版社,1996.
[4]GB50017-2003,钢结构设计规范[S].
路桥施工中顶升加固技术 篇4
通过对多条公路及桥梁的使用调查, 最为常见的病害主要包括修补损坏、路面铺装破碎、梁板底面局部出现孔洞、横向裂缝、渗水以及桥梁底部勾缝脱落等问题。
随着路桥通行车辆的重载及超载现象的逐渐加剧, 导致桥面铺装的损坏现象日益严重, 板件连接损坏导致单板受力发生。在公路工程中最为常见的则是梁板出现的横向裂缝, 有许多桥梁都通过换板处理, 当新旧桥面板出现连接强度不足时, 很快则会有道路损坏现象出现, 对路桥的安全状态造成一定程度的危害。
对其损坏原因进行分析表明, 大多数原因是由于铺装和面板出现脱离、通过车辆在公路进水后的长期荷载、防水层损坏等因素造成的。当沥青铺装层与面板发生脱离后, 会导致损坏速度加剧, 雨后层间水未能及时排出, 当炎热天气来临时会逐渐生成水蒸气, 通过汽车荷载引发的振动现象, 进一步将水气扩散及铺装层破坏的速度得到加快。
2 提升法加固的施工步骤
2.1 搭设脚手架及支架
运用门架或钢管对施工中的脚手架进行搭设, 采用竹架板对钢架上进行铺设, 使其发挥施工平台的作用, 平台的宽度应与材料、油泵、工作人员的位置相符。在脚手架周围应进行必要的防护措施的设置, 在支架搭设之前, 应先对支架进行处理, 使其能够与承载要求得到满足。
2.2 就桥面的凿除、清理及伸缩缝拆除
在桥面运用小型凿岩机进行凿开, 在施工过程中, 小型凿岩机应对风镐的功率进行严格控制, 确保风镐直接与桥面和梁板的接触面进行凿除, 避免对梁体造成损坏。在凿除结束之后, 运用人工装运的方式对施工现场存在的废旧料使用小型拖拉机进行丢弃, 促使一部分恒载得到减轻。
应对两侧桥台伸缩缝位置的伸缩缝进行解除, 在解除之后采用模板或橡胶对两桥台或梁板的间缝位置进行临时填塞, 避免在起顶的过程中出现面板纵向滑移。
2.3 千斤顶、泵站的安装及保养
为了使顶升过程中梁体的受力达到均匀状态, 应采用型号为300×300×20mm的钢板对千斤顶下方进行铺垫, 并运用250×250×20mm的钢板在顶部进行设置, 在工字梁的支架板上对千斤顶的位置进行确定, 确保千斤顶安装达到平稳状态。当梁底或工字梁支架位置有不平整发生时, 应采用人工凿平的方式, 并运用细砂进行一层铺垫。在施工之前应对所有千斤顶及高压油泵进行试运行处理, 避免施工中有安全故障发生。
2.4 观测标志的设置
在顶升的过程中应对应变片、百分表及水平位移观测标志进行安装, 促使在顶升时对梁体的水平位移、竖向及内力变化进行控制, 从而在施工中发挥指导作用。
2.5 顶升施工前的准备
在顶升前应对各方面进行详细检查, 确保设备处于完好状态, 施工人员就位, 通信器材及计算机数据的准确合理。其次还应对现场所有操作人员进行现场培训及技术交底, 促使施工的安全得到保障。在梁底进行显著的标记, 安装百分表, 准确的对顶升的位移进行量测。在顶升的过程中, 用钢板尺对高度进行测量, 并对其施工过程实施有效记录, 便于对顶升高度的变化进行观察。
2.6 顶升施工
在梁体腹板位置对千斤顶进行放置, 通过专人指挥及发令, 使其每次提升的高度控制在2mm, 总顶升高度控制在50mm。油泵对千斤顶进行控制, 一台油泵对单侧桥台的所有千斤顶实施控制, 设置专业人员对每个千斤顶进行负责, 采用钢板尺实施随时测量, 确保每个千斤顶的顶升位置基本相符, 使其误差不能高于1mm。
在提升过程中, 应对1~2人观察人员对板顶、负弯矩区段及桥面进行观察, 当有异常情况出现时, 应向总指挥进行及时报告, 通过总指挥下达的命令对顶升进行制止, 并运用有效的补救措施进行运用。在提升的过程中应对竖向位移及千斤顶的油压表的读数进行双向控制, 要求竖向位移差大大一致状态。要求竖向位移观测人员应与油泵操作人员保持随时的控制, 对操作人员的操作进行指导。在提升的过程中若有异常情况出现时, 要立即对顶升进行停止, 对原因查明后即可进行继续顶升。在顶升的过程中应处于缓慢同步的状态, 使其保持一边顶升一边支垫的方式, 避免有突发事故出现。
2.7 更换伸缩缝
对伸缩缝进行更换时, 应按照以下顺序进行操作:封闭交通、清理桥面、检查伸缩缝、放线及开槽、伸缩缝杂物清理、温度适宜的状态下对伸缩缝进行安装、混凝土浇筑、养护。
在安装的过程中, 首先应对伸缩缝的标高进行控制, 再对纵向平直度实施调节, 其次则是对其进行临时固定。当临时固定完成之后, 再对伸缩缝的标高及平直度进行核对, 当达到核对无误以后, 即可对对固定及混凝土浇筑进行操作。在安装之后, 伸缩缝的缝面应处于平整状态, 纵横坡度应能与设计要求相符, 促使两侧路面达到衔接平顺的目的。
3 顶升加固技术的注意要点
为了使顶升加固技术的施工质量得到保障, 在项目的组织及管理中, 应对以下几点进行关注:
(1) 顶升的控制。在顶升之前, 应对桥上交通进行临时封闭, 对过桥车辆实施引导, 使其能够与周边路网的分流状态进行引导。运用百分表的安装, 促使地基下沉量及千斤顶的顶升量得到测量, 促使顶升位移量与千斤顶顶升量相等, 半分表读数主要对地基下沉系统的百分表的读数进行检测。在平衡梁上对装好的压力表的千斤顶进行设置, 促使每个千斤顶在每次的顶升高度保持在0.5mm即可, 且持荷时间为2分钟。运用专业人员对千斤顶进行指挥, 在顶升之前, 总指挥应对各专业人员实施技术交底工作, 要求专业人员对总指挥达到绝对服从的效果。在正式提升施工之前, 应进行顶升施工的演练, 使其百分表及油压表达到良好状态, 进一步将施工准备的工作得到落实。
(2) 顶升位移观测。通过对地基下沉系统百分表和测千斤顶顶升量系统的百分表进行观测。在桥梁承台上对地基下沉系统进行测量的百分表的一端实施固定, 而其另一端应在基础的钢板上进行设置。测千斤顶顶升系统的百分表一端应在梁板顶部进行固定, 另一端需在对两钢管柱连接的工字钢上进行固定。在顶升结束之后, 在对千斤顶进行设置的工字钢位置应采用标尺进行安装, 在施工期间应对梁板实施观测, 确保每4小时观测一次。一周过后, 观测时间则可推迟为每8小时一次。再顶升结束之后, 位移观测的逐渐可调整为2天, 当未出现变化时, 即可对盖梁进行拆除。
(3) 落梁的控制。落梁与顶升施工相同, 在交通封闭的状态下, 应根据提升的程序进行1~2mm的提升。其次, 对临时钢管柱的钢垫板进行取出。根据每次0.5mm下降的方式对千斤顶的收油进行控制, 直到在新建盖梁的橡胶支座上对梁板进行下落即可。
4 结束语
总之, 对路桥改造及维修的过程都是导致道路交通受到影响的关键。整体提升加固技术的运用不仅能够将该困难得到克服, 而且还能使施工工期缩短, 促使维修加固的质量得到合理提升。因此, 该技术在公路工程施工中能够得到广泛推广及应用。
参考文献
[1]王宏辉, 王凤莲, 刘德福.采用顶升工艺整体加高整体式连续箱梁[J].黑龙江交通科技.2004 (12) .
桥梁交替顶升施工技术 篇5
仙岳路位于厦门本岛的中部, 西起海沧大桥, 东至翔安隧道, 自西向东贯穿整个厦门岛, 全长10.1km, 是厦门连接海沧、翔安辅城的重要通道, 由于仙岳路与成功大道立交的主线高架、仙岳路西段高架和金尚路跨线桥相连, 需要对高架下桥和跨线桥上桥处的桥梁结构进行改造处理, 考虑既有跨线桥建成时间较短, 结构较新, 为节省工程投资和减少拆除重建产生的社会影响, 在保证结构安全、运营后行车舒适的前提下, 尽可能多通过顶升改造利用既有桥梁结构。
现有福厦路跨线桥第五、六联桥梁均为4×36m预应力混凝土箱梁, 第七联为36+45+36m钢箱梁 (L3) , 第八联为3×36m预应力混凝土箱梁 (L4) , 其中第五联位于R=600m平曲线上;同时第五、六联位于R=15000m的凸形竖曲线上, 第七、八联位于R=3000m的凸形竖曲线上, 其后接纵坡为4.53%的下坡。改造后, 第五、六联位于拼宽段上。改造后的L3 联起点处桥面比现有桥面高出0.001m, L4 联止点处桥面比现有桥面高出11.261m (见图1) 。
2 顶升方案确定
2.1 方案比较
钢箱梁切割顶升比选:L3 联为了满足竖曲线线型, 需要分割成3 段进行微调。先切割后顶升即整体顶升施工前对L3联钢箱梁进行分段切割, 使其成为四段自由体, 顶升施工过程中, 同时对四段钢梁进行顶升, 最后进行墩柱连接并焊接L3 联预制梁段。先顶升后切割微调施工即将L3 联与L4 联整体进行顶升, 顶升过程仅为2 个整体, 待整体桥梁顶升到位后, 对L3 联钢箱梁进行切割, 并对各段梁体进行落梁微调, 使各梁段控制点均达到设计要求标高, 最后根据各梁段之间的空闲距离制作并安装新的梁段。由于本次桥梁顶升高度较大, 先顶升后切割落梁微调对整体线形控制较好、安全性较高。
交替顶升与随动装置顶升比选:为确保施工过程顶升及既有结构安全, 本次采用的交替式顶升方案, 能消除顶升时因千斤顶失效而出现的安全隐患。交替顶升为每个支撑顶点布置处安装两组可主动施加顶升力的千斤顶, 并由控制台控制液压泵站驱动两组千斤顶进行反复交替顶升。顶升过程中, 先由第一组千斤顶进行梁体顶升的一个行程, 同时在顶升过程中另一组千斤顶做跟随使用, 已防止千斤顶失效时梁体突然坠落, 一个行程过后, 通过控制台控制液压泵站驱动第二组千斤顶进行顶升, 同时控制第一组千斤顶收缸, 并在收缸后的第一组千斤顶的活塞下垫设相应高度的钢支撑垫块……重复以上步骤, 直至完成整个顶升过程。
2.2 总体施工流程 (见图2)
3 顶升关键技术介绍
3.1 支撑体系、顶升设备安装
由于仙岳路桥梁顶升高度较大, 支撑长度长, 影响整个体系的稳定性。本次支撑体系采用 φ609×16 钢支撑, 随着顶升高度的增加, 每2.5m设置一道横向联系, 将整个支撑连接成整体, 确保顶升安全。
梁体顶升受力点利用箱梁腹板, 在梁底用灌浆料浇筑临时垫块, 千斤顶通过钢分配梁将顶力传递给垫块。调坡顶升过程中梁体水平投影产生伸长, 分配梁安装时计算各墩的伸长量, 进行预偏, 同时分配梁底设置活动钢板, 千斤顶产生纵向偏移后及时进行纠正, 确保支撑中心受力 (见图3、图4) 。
顶升设备采用交替顶升控制系统, 各墩的千斤顶数为传统顶升的两倍, 单组顶升时安全系数大于1.8。各千斤顶均配置独立的压力传感器和平衡阀, 能实时监测各千斤顶的压力, 平衡阀保证了千斤顶的压力在突发状况下不产生损失, 大大增加了顶升的安全性。
3.2 限位设计
限位是保证桥梁顶升过程中线形符合设计的一项重要措施, 限位分为纵向限位及横向限位。纵向限位主要控制桥梁纵向伸长变形, 安装在伸缩缝位置处。桥梁顶升时, 由于坡度的改变, 其纵桥方向产生伸长或缩短, 同时由于顶升旋转点位于千斤顶顶帽处, 在桥面伸缩缝位置亦会产生闭合或张开。为了保证顶升完成后桥梁伸缩缝宽度达到设计要求, 在桥面安装纵向限位可调节梁缝, 同时又能将各联桥梁连接成整体, 保证桥梁顶升安全。
横向限位主要安装在梁端, 通常采用钢结构桁架设计, 在梁端设置牛腿等反力装置, 当产生偏位后, 反力装置与限位接触产生抵抗力, 防止横向偏位的进一步发展。横向限位设计通常按桥梁重量的3%经验值进行计算 (见图5、图6) 。
3.4 试顶升及顶升施工
本次顶升采用交替式顶升, 交替式顶升在顶升过程中, 梁体处于两组千斤顶交替支撑的状态, 两组千斤顶交替支撑时, 梁体位移均处于可控状态, 在每一组支撑状态下, 支撑体系的压缩量几乎不产生变化, 因而梁体内力也几乎不产生变化。在这种作业方式下, 梁体位移自顶升开始到顶升结束均连续处于受控状态。每个千斤顶压力也均连续监控状态, 因此可以保证梁体在顶升过程中不被损坏, 包括梁体在内的整个支撑体系也处于监控状态中。因此整个桥梁顶升系统也处于安全可控状态中。
顶升前试顶升可对顶升系统、信号线路、油路进行进一步测试, 检查系统可靠性, 并对出行的问题进行排查。通过试顶升, 确定各墩实际荷载, 梁体受力情况等初始数据采集, 为正式顶升提供依据。
进行正式顶升时, 顶升速度控制在3mm/min以内, 每完成1m高度的顶升后, 对支撑倾斜度进行检查, 同时检查梁体伸长偏位情况, 对于千斤顶产生的偏移必须及时进行修正, 同时因角度的变化, 通过楔形钢板调整千斤顶的倾斜。
顶升过程中液压作业小组派专人在现场对设备元器件、油路线路进行检查, 防止突发情况。
顶升时, 顶升的同步性通过计算机自动检查, 产生2mm以上偏差时, 系统自动停止顶升保证顶升安全, 顶升的数据及时与第三方检测单位进行对比, 确定梁体及支撑受力符合限值要求。
4 施工过程中的注意事项
4.1 纵向限位安装
由于纵向限位的安装, 顶升旋转轴由原来的千斤顶顶帽变为纵向限位底部。原桥面有2%横坡, 若纵向限位未安装在同一水平位置, 顶升时对梁体将产生不利影响。因此在安装纵向限位时, 需在桥面浇筑混凝土找平带。
4.2 千斤顶产生倾斜纠偏
顶升千斤顶与分配梁螺栓固定, 随着桥梁坡度的改变, 原安装千斤顶的垂直度发生变化, 产生水平分力, 影响桥梁顶升安全。为了避免这一问题, 在分配梁底部焊接槽型钢板, 千斤顶与钢板螺栓连接, 当产生角度后, 通过楔形钢板将千斤顶调平, 楔形钢板设置为3~6mm、3~12mm两种, 每三块3~6mm楔形钢板更换一块3~12mm钢板, 多块钢板加入后进行焊接。根据楔形钢板的角度, 计算千斤顶行程数, 即每50mm左右需加入一块3~6mm钢板, 以保证千斤顶垂直对中。
5 结语
厦门仙岳路与成功大道立交提升改造工程顶升工程已于2014 年12 月完成顶升, 创造了国内桥梁顶升的最高纪录。顶升完成后对梁体进行检测, 为出行新增裂缝, 主线桥线形符合设计要求, 横向偏位在10mm以内, 圆满完成了既定任务。
跨线桥顶升施工技术探讨 篇6
随着公路建设的发展, 对可利用的桥梁进行维修加固已经开始普遍采用, 这样既保证了应有功能又节约了投资, 就是其中一方面。现就顶升施工的工艺及施工现场控制相关情况作简单阐述。桥梁顶升即是在原桥台附近开挖基坑浇筑临时砼作为顶升支架的基础, 顶升支架采用无缝钢管, 无缝钢管加工高度根据现场情况实测高度进行加工, 保证同轴无缝钢管上部放置工字梁面处于同一高度。并在桥台或墩柱外侧安装防位移装置 (高度根据现场实际情况而定) 。顶到位后落梁垫好临时支撑柱。在原桥台、墩上进行支座垫石放样, 凿除埋设支座垫石基槽并打磨平整, 调制环氧砂浆安放支座垫石, 对支座垫石进行焊接, 最后安放橡胶支座并找平、落梁。本跨线桥是钢箱梁桥, 由于道路的交通压力日益增大, 现有的跨线桥没法很好的解决交通拥堵现象, 最后决定将现有的跨线桥和新建的桥梁练成整体, 实现全程高架全封闭上下行通车, 可以和好的解决红绿灯过多引起的堵车现象, 所以既有桥的顶升从方案上来说比重新修建要既快有节省成本, 但是技术上是要求很高的, 所以顶升的难度是可以想像的, 尤其是连续梁桥, 如果整体顶升不同步, 产生的不是刚体位移, 整座桥将产生附加应力, 由此在运营阶段加上车辆荷载会带来安全隐患, 十分不利, 甚至在顶升施工过程中产生梁体的侧翻和开裂。 (见图1)
2 施工工艺组织
顶升工艺流程:施工准备→在桥台 (墩) 处凿除预放千斤顶位置→监测设备的安装→试顶升 (问题反馈及处理) →正式顶升→第一次顶升完成→临时支撑的放置→继续顶升至设计位置→临时支撑的放置→落梁至临时支撑上→安装预制垫石及支座→现场清理。施工准备工作:在顶升第一次完成后墩、帽顶基面清理, 凿除基面凸起部分, 并清除破碎松散砼渣子。在桥台 (墩) 预支临时钢垫块部分如存在钢筋头的应予以割除并处理至低于砼表面高度。顶升系统的调试安装:顶升系统采用位移和顶升压力的双控作为顶升控制依据, 外部数据采集以位移电子传感器作为位移采集, 压力传感器作为压力采集。顶升前应单一和统一调试各控制系统的正常运行性, 以保证顶升过程中的正常进行。监测设备的安装:监测设备为顶升系统的配套设备, 主要为压力传感器、位移传感器、百分表等。位移传感器的安装应注意安装位置必须在支顶千斤顶位置附近, 最近的距离控制以真实反映顶升过程中的位移情况。压力传感器的安装应保证配套安装, 真实反映千斤顶所承受的压力数值。同时应在梁底板安装百分表作为辅助位移控制和纠正控制措施。顶升前系统不同人员排异检查:顶升系统安装完成后应保证两人以上的排异检查, 且应保证两人的排异检查的时间、工况等的隔离性, 以保证顶升过程中的顶升系统能真实反映顶升过程中的情况。排异检查的专业技术人员检查完毕后应各自出具检查报告给现场施工负责人。人员工作细致分工:顶升前应对参加顶升的管理人员和操作人员进行明确的分工, 并进行书面分工岗位的书面技术交底。书面交底内容应包括组织机构、分工岗位、岗位职责、紧急频道处理信号、信息渠道常用术语、及施工禁止项等。信息反馈及传递渠道检查:顶升的信息的传递工具宜采用手持对讲机。顶升前应统一为施工当地未禁止的频道作为信息传递渠道。检查每部对讲机的有效沟通性及清晰性。并应再应明确频道的禁止语、紧急语、急令等关键语言。进场工人安全教育及安全防护措施:顶升前应保证对每个参加顶升人员的现场安全教育, 强调安全的必要性、严格性、全员性、责任性。其他准备工作:顶升前应断开顶升施工处的桥面联系, 以保证支座更换不影响到相邻跨的结构, 先凿除桥面处的现浇混凝土, 然后切断连接钢筋以解除两跨之间的联系, 施工应采用人工凿除, 避免使用机械损伤梁体。对搭设的顶升支架进行检查, 保证其足够的强度、刚度、稳定性, 支架跨中挠度要小于10mm, 确保在梁被顶起时支架不倒塌、不倾斜、沉降较小且均匀。顶升前应认真检查防侧移装置及限位装置:预顶升 (以梁体顶起5mm为准) :预顶升主要目的为消除顶升系统可能出现的问题, 如油路接头漏油、油泵压力不够等, 同时消除顶升过程中可能出现的非弹性变形。预顶升以千斤顶顶至设计荷载为控制荷载, 要确保在顶升中梁体同步被顶起, 并应持荷5min以上卸载。卸载后应认真检查系统的各自控制系统及表观现象, 检查重点有:所有油路有无漏油现象、千斤顶有无异常现象、供电线路的表观磨损等。卸载后同时还应认真检查千斤顶上下钢板有无变形现象, 必要时可调整钢板的厚度以满足顶升要求;认真检查千斤顶放置位置下的结构物有无区别于顶升前的现象, 如存在, 应认真查出原因后方可正式顶升, 严禁情况未明时继续进行顶升。卸载后还应立即组织沟通会议, 把出现的问题及时协调处理, 明确对于组织机构、信息传递及反馈等过程控制中有无需再次强调及改进等。所有各项均核对无误后可再次顶升一个量程, 即10cm, 顶升到位后应及时加上辅助支撑。换顶:对于, 要求顶升高度较大, 对于千斤顶有效行程时, 则需要换顶。即加高千斤顶必须严格按照既定的方案进行, 控制内容包括所千斤顶下部加高钢板数量、高度及下次顶升高度等。顶升换顶过程中, 如换顶时间预计要超出10min在其他墩处应把梁落于临时支撑上, 严禁以千斤顶持续承载换顶的方式进行换顶作业。加高千斤顶前应提前在加高的放置位置标线, 加高后的千斤顶要求可参考预顶升部分。顶升至设计位置:经现场再次确认千斤顶无移位等现象后可统一继续顶升工作。根据不同墩号顶升工作需要不同顶升循环才能顶升至设计高度, 应严格过度过程中的换顶作业等工序。应注意顶升过程中千斤顶不可顶升至顶的最大的行程高度, 应考虑70%~80%的降效。顶升至设计高度位置过程中, 临时支撑超过20cm以上时应对临时支撑进行点焊连接, 防止可能出现的失稳及侧倾斜撑现象。顶升过程应严格按照规定分级加载控制程序执行。临时支撑的放置:临时支撑的放置位置应考虑新支座垫石的安装宽度, 留出足够安装对应的支座垫石进口宽度。支座垫石安放时应在相应位置凿除垫石槽, 并将L型角钢与支座垫石预留钢板进行上下焊接, 焊接完毕后检查焊缝并用环氧砂浆修补边槽。待形成一定强度后放置支座。落梁:落梁程序与顶升程序相反, 应严格执行其程序。落梁前应确认所有临时支撑已拆除、钢垫块已安装好。落至支点承载以后应注意位移和压力传感器所示数据, 各墩减速是否一致, 位移变化是否一致, 相差过大时应找出原因处理后重新落梁。临时设施的安全拆移临时设施的拆移应注意安全、有序, 采用与顶升时相同的保障措施进行监控, 同时应注意成品保护和拆除时的施工安全。相关注意事项:施工中尤其注意施工安全保障措施;对进场的支座的规格性能要逐个进行检查, 确保其大小、性能合适;支座垫石必须调平, 待环氧树脂砂浆形成强度后方可落梁。
3 安全施工控制系统的建立
施工监测系统是桥梁施工控制系统中的一个重要部分, 各种桥梁施工控制中都必须根据实际施工情况与控制目标建立完善的施工监测系统。不论何种类型的桥梁, 其施工监测系统中一般都包括结构设计参数监测、几何状态监测、应力监测、动力监测、温度监测等几个部分。通过施工监测系统的建立, 跟踪施工过程并获取结构的真实状态, 不仅可以修正理论设计参数, 保证施工控制预测的可靠性, 同时又是一个安全警报系统, 通过警报系统可及时发现和避免桥梁结构在施工过程中出现的超出设计范围的参数 (如变形、截面应力等) 以及结构的破坏。另外, 该监测系统还可在桥梁使用中对其安全状况进行监测, 为桥梁的科学管理与维护提供数据资料。施工监测系统示意图如图2所示。监测的主要目的:保证在每个施工阶段过程中整座梁体安全;主要措施:在关键截面布置位移传感器和应变计, 通过位移传感器控制主梁顶升过程中的梁体的运动轨迹, 应变计监测主梁内力变化。
4 试顶监控制流程
在正式顶升之前进行试顶, 目的是为了对顶升控制系统的工作状态进行评估, 同时对梁体进行称重, 考核理论计算结果的准确性, 确保后续正式顶升工作的顺利进行。试顶计划分三个阶段进行:第一阶段:加载至理论顶升力的80%, 然后缓慢加载使梁整体竖向位移达到2mm, 保持油压稳定, 对梁体进行称重, 采集位移及应力数据, 对实测数据进行分析, 数据在限值内方可进行下一阶段, 若数据异常, 则顶升暂停, 分析原因, 解决问题。第二阶段:继续同步顶升, 使梁体竖向位移达到10mm, 稳定2min后采集位移及应力数据, 对实测数据进行分析, 判断整个工作系统的可靠性与稳定性。第三阶段:千斤顶回油, 梁体缓慢落至原位置, 试顶结束。
由于H17最大顶升高度达1443mm, 为保证梁体整体平衡和结构安全, 顶升应分阶段进行, 以H17处位移值100mm为一阶段, 逐步进行, 每步以100mm为限, 每完成一步行程, 对位移和应变数据进行采集, 将实测数据与理论数据进行对比, 判断是否存在强迫位移及附加应力, 及时处理异常情况。全部顶升过程分19个阶段进行:第1-16阶段:以H14为轴旋转梁体, 先将H17处顶升16x100mm, 每一阶段100mm, 每步H17处位移相同, 其它各墩处同比例顶升;第17阶段:以H14为轴旋转梁体, H17处顶升43mm, 步长分别为43mm, 其它各墩处同比例顶升;第18阶段:整体落梁100mm, 其他墩相同位移的下降;第19阶段:整体落梁98mm, 为使最后梁体高程达到设计标高, 均为-98mm。
5 工况说明
由于本工程的特殊要求, 在施工过程中对技术的要求较高, 但是现场的施工局限性和不可确定性, 必须对各种施工中可能产生的工况进行可行性分析研究, 因为现场无法保证顶升的绝对的同步, 所以对不同的工况进行有限元模拟分析是必要的, 通过计算给出最大的允许偏差。并且通过计算来控制现场的施工操作, 做出实时监控来保证梁体在顶升过程中的安全, 如果顶升偏差一旦超过容许值, 必须马上给出预警报告。全桥分六个工况计算:工况一:全桥自重和二期铺装荷载作用下;工况二:H17号桥墩施加2cm竖向强迫位移;工况三:H16号桥墩施加2cm的竖向强迫位移;工况四:H17号桥墩的一侧施加2cm竖向强迫位移;工况五:H16号桥墩的一侧施加2cm竖向强迫位移;
6 有限元模型
ANSYS有限元模型见图3、4。
7 有限元计算结果
经过工况一原结构计算, 以便对原结构在顶升前对该桥有个应力的了解, 知道何处是最不利的位置, 并为后期顶升分析提供数据, 梁体拉压应力的增量是否在安全范围内 (图5) 。
(2) 工况二强迫位移作用下结果见图6、7。经过工况二顶升后结构计算分析可见, 对原结构在H17墩处顶升2cm后该桥有应力的变化, 其中H17处钢箱梁的上下表面的应力增量是最大的为44.7MP是最不利的位置, 其他各处的应力均减小, 所以梁体拉压应力增量是在安全范围内。
(3) 工况三强迫位移作用下结果见图8、9。经过工况三顶升后结构计算分析可见, 对原结构在H16墩处顶升2cm后该桥有应力的变化, 其中H16处钢箱梁的上下表面的应力增量是最大的为9MP是最不利的位置, 其他各处的应力均减小, 所以梁体拉压应力增量是在安全范围内。
(4) 工况四强迫位移作用下结果见图10、11。经过工况四顶升后结构计算分析可见, 对原结构在H17墩处一侧顶升2cm后该桥有应力的变化, 其中H17处钢箱梁的上下表面的应力增量是最大的为59.6Mp是最不利的位置, 其他各处的应力增量均小于该值, 所以梁体拉压应力增量是在安全范围内。
(5) 工况五强迫位移作用下结果见图12、13。经过工况五顶升后结构计算分析可见, 对原结构在H16墩处一侧顶升2cm后该桥有应力的变化, 其中H16处钢箱梁的上下表面的应力增量是最大的为22Mp是最不利的位置, 其他各处的应力增量均小于该值, 所以梁体拉压应力增量是在安全范围内。同理经过梁体局部应力分析可见, 当梁底受局部顶升荷载时, 结构在H17墩处有应力的变化, 压力增量最大为30mp, 其中H16处钢箱梁的上下表面的应力增量是拉应力最大的, 增量为27.9Mp, 其他各处的应力增量均很小, 所以梁体拉压应力增量是在安全范围内。
8 结论与建议
所以对大多数既有桥来说, 顶升方案比重新修建要既快有节省成本, 但是技术上是要求很高的, 所以顶升的难度是可以想像的, 尤其是连续梁桥, 如果整体顶升不同步, 产生的不是刚体位移, 整座桥将产生附加应力, 由此在运营阶段加上车辆荷载会带来安全隐患, 十分不利, 甚至在顶升施工过程中产生梁体的侧翻和开裂, 所以对顶升的组织控制是尤为重要的, 只有施工方法得当, 科学的去组织控制, 把前期的顶升过程要经过合理的验算和多因素的思考, 才能保证顶升目标的预期完成, 所以顶升的组织控制要科学合理, 从技术要可操作性, 在理论上要合乎安全性, 最终可以实现成功顶升。
经多工况优化计算, 顶升中, 相邻支座竖向位移差不超过20mm时, 钢箱梁的拉压应力增量不超过59.6MPa, 在安全范围内。所以现场施工过程中我们给出最大允许的偏差2cm是可行的, 只要顶升偏差在2cm以内梁体是安全的。包括纵向相邻墩的顶升高差和同一个墩的横向高差。
H16号台和H17号墩处箱梁局部拉压应力达到202MPa, 有富余量, 但是前提是顶升时梁与箱梁底部须紧密相贴, 保证箱梁底部与顶升横梁充分接触。所以在实际的顶升过程中保证匀速、缓慢的供油, 并且在换顶的时候还要确保千斤顶的保压性能的正常运作等, 即使钢箱梁的容许应力较混凝土的大, 但是在顶升的过程中还是有很多需要慎重的环节, 比如分配梁放置位置的准确可以防止底板的局部屈曲, 顶升的精确和同步可以避免整体钢箱梁内顶升附加内力和应力的产生。
千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直。以免因千斤顶安装倾斜在顶升过程中产生水平分力, 千斤顶的上下均设置钢垫板以分散集中力, 保证结构不损坏。
其中随动装置与千斤顶配套起用, 一个千斤顶一个随动装置, 保证千斤顶在失压的情况下随动装置可以代替千斤顶受力, 保证梁体的安全。
参考文献
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公路桥梁单墩多级同步顶升施工 篇7
关键词：同步顶升,反力值,千斤顶,单墩多级
1 线形变化情况
2009年3月工地进场例行检查时, 发现定西施工完未通车某大桥第二联桥面出现横向线形变化。经测量, 发现第二联桥面及下部高程普遍低于设计。8#墩身右侧出现多道裂纹 (只一侧, 不是墩身环向) 。8#墩前后1m左右梁底、梁体腹板位置存在裂纹, 6号、7号墩身也有较少几道裂纹。第二联桥面产生横向位移, 第一联与第二联梁体产生3.5cm错台, 第二联与第三联梁体产生9cm错台。6#、7#、9#墩身向外侧倾斜 (7#倾斜度最大为0.32%) 。单向盆式支座存在桥径向一侧靠死现象。其中第二联:6#、7#、9#墩左侧卡死, 8#墩右侧卡死。
2 纠偏加固思路
通过论证计算, 对该大桥第二联梁体竖向进行单墩分级多次顶升, 并在盆式支座底加设钢板调整桥面标高。由于施工记录丢失, 墩台沉降不能准确确定, 施工过程中主要以墩顶反力作为控制指标, 以调整各墩反力至理论反力或接近未沉降前理论反力为最终目标, 同时参考墩顶支座垫石沉降量 (沉降后与设计差) 进行顶升作业。
3 纠偏施工作业
3.1 平台搭设
施工平台的搭设, 关系到施工人员、机械设备的安全, 搭设时应根据现场情况具体搭设。考虑到本次桥梁净空较大的具体情况采用单墩搭设脚手架, 四周搭设安全网等安全设施。
3.2 横向限位块的设置
为了避免箱梁在顶升过程中侧向滑移, 在8#墩顶内外两设置横向钢结构挡块, 并采用水平向设置的千斤顶系统, 防止解除梁体约束后梁体变位加剧, 确保顶升位置的准确性和合理性。
3.3 解除梁体约束
为保证上部结构在竖向顶升过程中, 其结构处于一个自由状态下, 在进行顶升前应先解除第二联所有支座约束。在解除约束时应重点检查桥梁的现状, 做好顶升前墩顶检查记录, 应包括支座状况、梁底情况等。
3.4 设置千斤顶
千斤顶根据支反力大小设置, 采用一套单液压缸同步项升动力监控系统.该动力监控系统采用“工控机+可编程控制器+液压控制系统”组成分布式控制系统, 实现执行机构的分散控制、集中操作, 信息的集中管理, 能满足桥梁单墩顶升, 又能够对墩顶顶升点的压力、位移和应力进行实时监控。
顶升支撑位置尽量选择在原支座位置附近, 支撑位置越靠近支座, 越符合桥梁的受力。
3.5 顶升作业
1) 实测确定5#、6#墩、7#、8#、9#、10#墩顶沉降量 (桥面、支座垫石与设计差值) 。
2) 对顶升作业中计划使用的千斤顶进行编号、标定。
3) 顶升系统工作原理。顶升控制系统由液系统 (油泵、油缸等) 、百分表传感器、计算机控制系统等几个部分组成。
(1) 液压系统
液压系统由计算机控制, 可以全自动完成同步位移, 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;误操作自动保护、过程显示、故障报警、紧急停止功能;油缸液控单向阀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。
A2F型高压柱塞泵能够稳定地为系统提供100MPa的油压 (尖峰压力值120MPa) 。在每一个顶升缸的下腔接有减压阀, 根据实测到的各顶荷重压力, 将减压阀的零背压出口压力调至比实际荷重压力低2.0MPa;即减压阀的零背压出口压力=实测到的各顶荷重压力-2.0MPa。减压阀共有三个油口;进油口、出油口、回油口, 如果减压阀的调定压力为P0, 而回油口的压力为Pc, 则出油口的压力为Po+Pc。这个组件与外部的位移传感器构成位置闭环系统, 依靠位置闭环系统可实现精确的位置控制。
为了避免Pc变化范围过大, 造成举升过快, 进油口油压每2.0MPa停一次,
在每一个顶升缸的下腔, 另接有液控单向阀和测压接头, 只要电磁阀一断电, 液控单向阀立即关闭, 确保顶升缸不至带载下滑。通过测压接头可向顶升缸内少量补油。
正常工作时, 电磁阀的电磁铁A始终通电。电磁阀的中位, 用于顶升油缸完成一步顶升时进行支垫, 当电磁阀处于中位时, 顶升缸上下腔油压均为零, 关闭液控单向阀后, 可以拆装油管。当电磁铁B通电时, 顶升缸处于空载快速回缩状态。为避免举升或回缩时速度过快, 在电磁阀的进油口接有调速阀, 它可控制顶升缸的最大运动速度。
除单向阀、压力传感器、压力表、测压接头装在千斤顶以外, 其他的元件包括控制电器组装在一个液压泵站内, 液压站与千斤顶之间用3根软管相连接, 分别是进油管、回油管、控制油管, 这样就组成了一个完整的液压系统。
(2) 传感系统
比例阀、压力传感器和电子放大器组成压力闭环, 根据每个顶升缸承载的不同, 调定减压阀的压力, 若干个千斤顶组成一个顶升组, 托举起桥梁上部结构, 但是如果仅有力平衡, 则桥梁的举升位置是不稳定的, 为了稳定位置, 在墩顶和箱梁底部安装位移百分表, 在每组中间进行位移量的反馈, 百分表误差为0.01mm, 满足桥梁顶升位移误差。顶升位移反馈到计算机组成位移闭环, 一旦测量位置与指令位置存在偏差, 便会产生误差信号, 该信号经放大后叠加到指令信号上, 使该组总的举升力增加或减小, 于是各油缸的位置发生变化, 直至位置误差消除为止。由于各组顶升系统的位置信号由同一个数字积分器给出, 因此可保持各个千斤顶顶升同步。
通过油压泵每2MPa停顿一次, 记录出梁底百分表顶升位移, 可以进行顶升压力-位移的控制。
(3) 计算机系统
核心控制装置电脑控制系统, 采用按钮方式操作, 并通过触摸屏显示各个顶升油缸的受力参数, 还可连接打印机, 记录顶升过程数据系统安装了UPS电源, 即使意外断电, 也可确保数据和工程的安全。计算机系统是整个PLC系统的核心, 他把由监测传感系统所收集到的数据进行分析处理, 并把处理后的数据反馈给液压系统, 由液压系统调节各千斤顶油压, 而保证整个顶升系统同步性。
4) 在正式顶升前, 单独顶升测得各墩支反力。通过单墩顶升时控制油压表读数反推出墩顶反力值, 并用百分表同步记录竖向位移, 对顶升过程中的反力及对应竖向位移数值进行详细记录。从数据分析来看, 当千斤顶顶升高度为3～4mm范围时, 油压表压力不再增大而顶升位移继续增大, 这时即为梁体脱离支座瞬间。当位移达到一定值后 (3～4mm) , 油压表读数继续增大位移也继续增大, 反力与位移呈抛物线关系。通过数据分析, 可以认为当千斤顶顶升高度为3～4mm时, 梁体与支座脱离, 此时的反力为支座反力, 通过对每一个墩顶反力测量, 合计结果为整联箱梁自重。
5) 由于顶升测得总反力略小于总理论反力, 经分析认为由于混凝土容重变异、施工误差等影响, 结合位移变化情况引起反力变化的规律, 分析得出用千斤顶测试结果准确, 可依据测量结果进行纠偏施工作业理论反力值经修正后使用。以不超过10%理论反力值进行顶升反力最大控制。
6) 通过计算分析, 调试每次顶升数据, 每墩顶顶升位移不超过10mm, 最终第二联竖向沉降后顶升反力值和理论反力值基本接近, 且在理论值±3%控制范围内。顶升位移与支座点垫石反映出的沉降量比较也接近, 该状态比较理想, 顶升作业结束。对应反力与理论反力, 见表1。
kN
顶升完成后, 撤换临时支撑, 换垫完整钢板。其中8#墩顶顶升位移达50mm, 盆式支座超出锚固的地脚螺栓, 现场采用在墩顶垫完整钢板, 地脚螺栓锚固在钢板上, 然后在钢板和支座底加垫钢板与支座进行焊接, 达到固定支座效果。结束后检查顶升过程对梁体是否有损坏。
该方案顶升优点是千斤顶安置方便灵活, 不受桥型和桥下地理条件限制, 操作直接在盖梁顶面进行, 顶升位移及同步性容易控制, 施工时设备操作人员少, 施工工期相对较短。
4 其他处理情况说明
4.1 防震挡块施工情况
根据大桥平面线性变化, 对全桥防震挡块进行改造, 浇筑素混凝土将原挡块加高、加厚, 并在防震挡块与梁体之间用环氧砂浆粘接20mm×200mm×200mm矩形橡胶块。
4.2 裂纹处理情况
对于6#、7#、8#墩身及8#梁底裂缝处理, 按照要求对裂缝宽度大于0.15mm的进行结构胶压浆处理, 对裂缝宽度小于0.15mm的进行刻V字形槽并在表面粘接结构胶砂浆处理。 (裂缝宽度依据测量数据) 。
5 下一步工作计划
1) 对大桥第二联进行动、静载试验检验受力状况。
2) 在第二联桥面及墩身上设置固定点进行长期高程观测, 顶升结束后每10d测量一次, 以后根据测量数据变化再做测量频率调整, 观测周期为两年。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部标准.JTGB01 2003, 公路工程技术标准[S].人民交通出版社, 2004.
[2]中华人民共和国铁道行业标准.TB/T2331 2004, 铁路桥梁盆式橡胶支座[S].北京:中国铁道出版社, 2004.
[3]天津建设科技编辑部.天津市狮子林桥整体抬升成功——天津市城建集团完成我国第一座采用整体顶升改造的桥梁[J].天津建设科技, 2003 (5) :38-39.
[4]席超波.桥梁橡胶支座常见病例分析及双控整体顶升更换支座方法[J].中外建筑, 2003 (5) :88-89.
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[8]周明华, 翟瑞兴.公路桥梁橡胶支座更换技术的探讨[J].现代交通技术, 2005 (3) .
钢管混凝土泵送顶升施工技术研究 篇8
钢管混凝土拱桥在设计时为了充分发挥钢管的“套箍”作用, 在拱肋内灌注高性能混凝土, 以提高钢管的承载能力和构件的稳定性。主肋高强度混凝土施工技术难度大、质量要求高, 管内混凝土浇筑从两边拱脚向拱顶连续泵送, 钢管内面积小, 混凝土泵送时间长。为了确保施工质量, 混凝土浇筑要求一次成功, 因此混凝土配合比设计是成败的关键, 需选择适宜的原材料比例, 设计出经济、优质的混凝土。与混凝土传统施工方法相比, 拱肋泵送混凝土的可泵性要求更高, 而混凝土的配合比设计直接影响混凝土的可泵性。
1 工程概况
广安奎阁渠江大桥全桥跨径组合为6×30m (引桥) +62m+256m+62m (主桥) +30m (引桥) 。全桥采用256m飞雁式钢管混凝土中承式系杆拱。主拱拱肋为哑铃型四根钢管混凝土组成的桁架结构, 拱肋上、下主弦杆为两根Φ920mm钢弦管, 管内灌注C50混凝土。钢管混凝土采用高压输送泵顶升灌注, 灌注的最大垂直高度为54m, 全桥钢管混凝土C50总量为1760m3。
2 钢管内混凝土配制与施工
2.1 原材料选择及配合比设计
钢管混凝土配合比设计应遵循混凝土具有低气泡、大流动性、收缩补偿、延后初凝和早强的工作性能要求及造价低等原则, 奎阁渠江大桥钢管混凝土配合比设计针对工程实际情况对原材料进行了选择。
2.1.1 原材料选择
a.水泥采用P.O425.R普通硅酸盐水泥;粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰, 含水量<1%;
b.钢管混凝土需要掺入一定量的膨胀剂补偿混凝土的自收缩, 避免混凝土与钢管脱粘, 影响混凝土材料的承载能力。膨胀剂的选择应遵循混凝土强度和膨胀之间的协调发展原则, 通过对不同型号膨胀剂取样试验, 最终采用SY-G混凝土膨胀剂;
c.粗集料采用连续级配碎石 (5~20mm) , 针片状含量小于5%, 含泥量小于0.5%, 压碎值小于10%, 松散堆积密度为1400Kg/m3, 紧密堆积密度为1610Kg/m3;细集料采用天然中砂, 砂的细度模数为3.1, 含泥量小于1%, 松散堆积密度为1480Kg/m3, 紧密堆积密度为1640Kg/m3;
d.高效减水剂, 采用NNO缓凝型高效减水剂, 减水率14%~25%。
2.1.2 C50混凝土配合比设计
为使各个性能达到最佳状态, 最终完成该桥钢管填芯早强、免振、自密、高强混凝土的配合比设计, 配合比在设计过程中要不断进行调整。总的调整方法是:以水泥用量调整混凝土的抗压强度;利用减水剂的品种和用量来调整坍落度, 以缓凝剂调整初凝时间, 以膨胀剂品种和用量调整混凝土的膨胀率;以粉煤灰用量调整混凝土的可泵性和降低水化热。
根据钢管混凝土工作性能要求及主要技术指标, 根据JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》给出的取值范围, 经多次试验, 最终确定施工配合比见表1, 钢管混凝土各项性能指标见表2。
2.2 混凝土泵送顶升施工
钢管混凝土泵送顶升浇筑法是在钢管拱的底部开设压注孔, 通过管内混凝土向下的重力和泵压之差产生向上压力, 使钢管内混凝土自密实的一种非振捣混凝土灌注方法。
2.2.1 拱肋混凝土泵送流程和顺序
拱肋混凝土泵送流程:开设排浆孔、压注孔→焊接进料短管→布设输送泵管→浇筑进料短管以下区段混凝土→压注清水湿润输送泵管→泵送高标号砂浆→泵送C50混凝土→从拱顶排浆孔振捣混凝土→关闭闸板阀→清洗泵管完成泵送。
拱肋混凝土泵送顺序:上、下游内侧下弦管→下、上游外侧下弦管→上、下游外侧上弦管→下、上游内侧上弦管, 全桥钢管拱肋共分8次对称灌注。
2.2.2 混凝土泵送顶升
主拱肋钢管混凝土必须单管对称泵送灌注, 严格控制泵送量, 使管内混凝土长度差不大于2m, 并在混凝土初凝时间内泵送到顶。钢管混凝土泵送技术含量高, 施工工艺复杂, 是整个工程的重点环节之一, 因此必须精心组织, 周密安排, 确保灌注质量和拱肋线形满足要求。
压注孔至拱脚底部这段钢管较长, 依靠混凝土自重和顶升时产生的反压力不足以将先前灌入的水和润滑砂浆全部反压到混凝土顶面, 影响拱脚混凝土的质量。为保证该区段混凝土密实, 在此段弦管上预先开好振捣孔, 振捣孔直径为8cm, 间距为2.5m, 每个拱脚段都需要开一个振捣孔。同时, 应在压注孔下方开设一观察孔, 此观察孔具有排气功能, 其位置根据观察孔与压注孔之间钢管内的空间体积与泵管内混凝土的体积相同来确定, 具体的开设位置由现场泵管的长度和泵机料斗的容积来决定。当钢管内混凝土液面到达观察孔时, 立即封闭观察孔, 不停泵, 泵入2~3m3同标号润滑砂浆, 以润滑压注孔以上部位的主弦管, 然后两边对称泵送顶升混凝土至拱顶。
结束语
本工程钢管混凝土泵送顶升施工过程中, 混凝土配合比的设计及新拌混凝土的质量是保证混凝土连续泵送的关键, 混凝土必须具有低气泡、大流动性、收缩补偿及可泵性好等技术性能。混凝土泵送完成约3个月后, 收缩趋于稳定, 经过超声波和钻孔检测, 钢管内混凝土密实度、混凝土与钢管内壁粘结均符合设计及规范的要求。钢管混凝土泵送顶升施工实践证明, 钢管混凝土拱桥采用对称泵送顶升施工, 拱肋变形及受力比较均匀, 其竖向位移与理论计算结果吻合, 施工速度快, 劳动强度低, 混凝土浇筑易密实。
参考文献
[1]李志强.泵送混凝土施工技术浅析[J].桥梁机械与施工技术, 2004 (8) :38-39.
[2]高吉才.钢管混凝土拱桥主拱肋混凝土灌注施工质量控制[J].华东公路, 2003 (2) :54-58.