一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法

2023-06-29 18:58:41 1

專利名稱：一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法
技術領域：
本發明涉及橋梁整體頂升施工，具體說是一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法。
背景技術：
隨著我國交通基礎設施建設的迅速發展，有眾多的既有橋梁因道路或河道升級等諸多原因需要整體升降以調整線形標高。綜合考慮橋梁的實際狀況，採用液壓設備整體升降橋梁已成為當今工程改造領域的新趨勢。
現有的工程升降案例大多針對平曲線為直線的簡支梁或連續梁橋的整體同步頂升，對大跨度、大噸位、大高度的小半徑平曲線連續梁橋進行整體同步旋轉頂升在國內尚無工程先例，其頂升線形變化規律目前也無文獻資料可供參考。由於小半徑平曲線橋線形上具有平彎加豎彎的幾何特性，整體同步旋轉頂升過程異常複雜。例如廈門市湖濱東路立交是一座4X35m的預應力混凝土小半徑平曲線橋，平曲線半徑600m,豎曲線半徑2500m,重8500t,根據改造要求,一端抬高3. 615m,另一端降低
0.141m,是目前國內同類橋梁頂升中重量和規模最大的一座。

發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，通過對小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升過程中結構線形變化的研究，首次指出其結構線形變化原理，採用相應的頂升控制技術，並利用落梁間隙調整最終施工精度，保證了小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的成功實施。為達到以上目的，本發明採取的技術方案是
一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於，包括以下步驟
步驟(I)改造原橋的承臺作為頂升基礎根據承臺承載力計算的結果，確定是否對原橋的承臺進行加固改造，當原橋的承臺承載力計算無法滿足頂升強度要求，採用植筋並新澆混凝土對承臺進行擴大和加厚改造；
步驟(2)將鋼管立柱4布置於承臺上並構成管樁結構鋼管立柱4與承臺間通過螺栓進行有效連接，所述鋼管立柱4通過抱柱箍、剪刀撐連成整體構成管樁結構；
步驟(3)根據各墩位處主梁構造特點及施工空間，在中間墩梁底設置縱向分配梁2，在邊墩梁底設置橫向分配梁3 ；
步驟(4)將千斤頂I倒置安裝於縱向分配梁2和鋼管立柱4之間以及橫向分配梁3和鋼管立柱4之間，且當千斤頂I倒置固定在縱向分配梁2上時，將千斤頂I的千斤頂吊頂鋼板11與縱向分配梁2間用楔形鋼板墊實，保證千斤頂的軸線垂直，以免安裝傾斜頂升時產生水平分力；
步驟(5 )在橋梁的高端橋頭安裝縱向限位裝置和橫向限位裝置，縱向限位裝置約束雙向，橫向限位裝置限位卡緊；在橋梁的低端橋頭安裝橫向限位裝置，根據小半徑平曲線橋旋轉頂升計算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預留變位空間，允許發生縱向位移和豎向位移；
步驟(6)布設液壓頂升系統、頂升控制系統以及應力監測系統，並對頂升控制系統進行控制區位劃分，進行控制區位劃分時，將每個橋墩單側的千斤頂作為一組進行控制，使液壓頂升系統能做到對橋梁整體、單邊以及單點的控制；
步驟(7)對頂升控制系統的可靠性、穩定性以及液壓頂升系統結構進行檢查所述檢查為頂升控制系統和該系統中的位移監測元件的線路連通性檢查，以及液壓頂升系統的結構外觀檢查，為試頂升做準備；
步驟(8)檢查主梁邊界確保結構獨立首先拆除橋面的伸縮縫，解除梁體通過支座與橋墩的連接，清除頂升主梁與相鄰橋跨縫隙間的渣滓，確保橋梁成為獨立結構方可進行頂升施工；·
主梁邊界獨立後進行試頂升，試頂升合格方可進行正式頂升；
步驟(9)主梁正式頂升，在中間墩和邊墩的頂部設置臨時支撐5，臨時支撐5用於當頂升施工中千斤頂收缸洩壓時承擔梁體自重，主梁頂升時通過將主梁的支撐點在鋼管立柱4和臨時支撐5間循環倒換實現抬升標高的目的；
步驟(10)在主梁整體旋轉頂升到位後、橋墩切割頂升前，將支座放置在墩頂墊石上，所述支座包括支座頂面鋼板10，待橋墩頂升到位接高完成且全橋落梁成功後，再將支座與上下墊石鋼板焊接；
步驟(11)施工橋墩頂面上支座下墊石，然後將支座安放在下墊石上，支座安放好後再將橋墩切斷頂升接高，主梁高端橋頭切除墩頂降低標高；
步驟(12)考慮頂升後主梁線形誤差以及橋墩標高誤差，以控制梁底支座墊石鋼板9到支座頂面鋼板10的間隙來實現落梁目標。在上述技術方案的基礎上，步驟(2)中進一步採用有限元軟體建立鋼管立柱群體模型，驗算鋼管立柱群體的整體性與穩定性。在上述技術方案的基礎上，步驟(3)中的縱向分配梁2縱橋向布置，縱向分配梁2呈扁擔形態，且縱向分配梁2僅在主梁橫隔板寬度範圍內填充分配梁填充灌漿料8 ；
步驟(3 )中的橫向分配梁3橫橋向布置，且橫向分配梁3僅在主梁橫隔板寬度範圍內填充分配梁填充灌漿料8 ；
縱向分配梁2和橫向分配梁3與主梁的接觸點應做承壓面計算，且縱向分配梁2和橫向分配梁3應具有足夠的強度，避免撓曲變形造成混凝土局部壓潰。在上述技術方案的基礎上，步驟(8)中所述的試頂升的具體過程如下試頂升高度10mm，首先加載至理論頂升力的80%，再緩慢加載頂升至達到IOmm垂直位移，停機持荷10分鐘後檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形、加載點有無局壓破壞。在上述技術方案的基礎上，步驟(9)中所述的主梁頂升的具體步驟為
步驟(91)結合小半徑平曲線橋旋轉頂升結構線形變化規律計算各頂升控制點分步頂升指令位移；
步驟(92)為整體旋轉頂升的控制系統設定同步誤差容許值Imm ；
步驟(93)將計算出的與各頂升點對應的分步頂升指令位移輸入到控制系統中，注意平曲線內外側位移值的不同；步驟(94)分步頂升時全程嚴密監控各位移測點和應力增量測點的偏差；
步驟(95)每個頂升行程結束後，將各頂升控制點的標高與理論值對比，做出全部頂升控制點的標聞對比表；
步驟(96)主梁頂升到位後，施工梁底支座墊石，並安裝梁底支座墊石鋼板9。在上述技術方案的基礎上，小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的結構線形變化規律為
在保證梁體剛性轉動、結構受力安全的前提下，小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升時，因頂升點繞著旋轉軸線發生轉角而產生縱向位移，垂直於橋軸線不同頂升點因到旋轉軸線的距離不同而產生位移差值，梁體整體同步頂升後因相對於平曲面圓心發生轉角而產生橫橋向位移。·在上述技術方案的基礎上，梁體在頂升的過程中會產生水平位移，並使坡度變小，由此會使千斤頂偏心受力，並與支撐之間會出現一定的間隙，採取在千斤頂吊頂鋼板11上開長圓孔調整水平位移，避免千斤頂偏心受力，採取在千斤頂與支撐之間填補楔塊抵消坡度減小對千斤頂垂直度的影響。在上述技術方案的基礎上，在步驟(10)中，梁體在頂升過程中會產生一定的水平位移，墩柱頂升到位後，支座安裝時，原梁底預埋鋼板的螺栓孔會與墩柱螺栓孔出現錯孔的現象，同時在此處梁體內部有預應力鋼筋存在，需要在原梁底預埋鋼板下焊接一塊鋼板，再與新裝支座頂板相焊接。在上述技術方案的基礎上，在步驟(11)中，在承臺頂面以上適宜高度用繩鋸將墩柱切斷並進行頂升，頂升行程以對應位置處主梁頂升高度為準，到位後進行墩柱接高。在上述技術方案的基礎上，在步驟(12)中，橋墩頂升前，墩頂支座墊石和支座已安裝到位，橋墩頂升到位後，橋墩接高高度也已確定，此後，能夠改變落梁結果的只有梁底支座墊石高度或者落梁高度，而梁體支座墊石需在主梁下落前施工完成的，考慮頂升後橋梁現有姿態等各種因素，以控制梁底支座墊石鋼板9到支座頂面鋼板10的間隙來實現落梁的目標，這樣可以將主梁的頂升標高誤差、橋墩頂升標高誤差、下墊石施工誤差以及支座安裝偏差統統處理在梁底支座墊石的高度裡，只控制考慮各項誤差後的落梁間隙，保證主梁下落到設計要求的標高處。本發明所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，通過對小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升過程中結構線形變化的研究，首次指出其結構線形變化原理，採用相應的頂升控制技術，並利用落梁間隙調整最終施工精度，保證了小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的成功實施。本發明之小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法具有以下有益效果
I、明確了小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升過程中結構線形變位的原理，形成了一套小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升控制技術。2、橋梁經過豎向頂升、縱向旋轉、軸線扭轉、整體落梁，能夠有效控制梁體內的殘餘應力，使之均小於規範容許值，保證施工安全。3、利用控制梁底支座墊石鋼板到支座頂面鋼板的間隙來控制並調整頂升施工偏差的方法，能減小施工難度，加快施工進度，並顯著提升橋梁頂升的施工精度。


本發明有如下附圖
圖I為本發明實施案例的整體頂升縱向分配梁系統正視 圖2為本發明實施案例的整體頂升縱向分配梁系統側視 圖3為本發明實施案例的整體頂升橫向分配梁系統正視 圖4為本發明實施案例的整體頂升橫向分配梁系統側視 圖5為本發明千斤頂與吊頂鋼板和分配梁連接關係側視圖；
圖6為本發明示意一跨小半徑平曲線橋的側視 圖7為本發明示意一跨小半徑平曲線橋的俯視 圖8為本發明實施案例的整體頂升系統俯視 圖9為本發明實施案例的橋墩頂升系統正視 圖10為本發明實施案例的橋墩主筋接長正視 圖11為本發明實施案例的橋墩混凝土接高正視 圖12為本發明梁底墊石鋼板到支座頂面鋼板控制間隙側視圖。附圖標記
I為千斤頂，2為縱向分配梁，3為橫向分配梁，4為鋼管立柱，5為臨時支撐，6為鋼筋連接套筒，7為墩柱接高混凝土，8為分配梁填充灌漿料，9為梁底支座墊石鋼板，10為支座頂面鋼板，11為千斤頂吊頂鋼板。
具體實施例方式以下結合附圖和實例對本發明作進一步詳細說明。本發明針對小半徑平曲線橋，其主梁在整體同步旋轉頂升過程中水平投影會伸長，表現為主梁端頭向橋外移動，同時還伴有橫橋向位移發生，更關鍵的是主梁在旋轉頂升過程中橫橋向的頂升位移並不一致。頂升過程既要控制小半徑平曲線橋沿著主梁中軸線的旋轉(橫橋向頂升位移差異)，同時還要關注主梁的縱向滑移和橫向擺動，防止梁體傾覆開裂，頂升施工步步關鍵，需要做全程控制。如圖I至圖12所示，本發明所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，包括以下施工步驟
步驟(I)改造原橋的承臺作為頂升基礎根據承臺承載力計算的結果，確定是否對原橋的承臺進行加固改造，當原橋的承臺承載力計算無法滿足頂升強度要求，採用植筋並新澆混凝土對承臺進行擴大和加厚改造；
當原橋的承臺承載力計算滿足頂升強度要求，則不需改造直接轉步驟(2);
步驟(2)將鋼管立柱4布置於承臺(滿足頂升強度要求的承臺)上並構成管樁結構鋼管立柱4與承臺間通過螺栓進行有效連接，所述鋼管立柱4通過抱柱箍、剪刀撐連成整體構成管樁結構；
採用有限元軟體建立鋼管立柱群體模型，驗算鋼管立柱群體的整體性與穩定性；
步驟(3)根據各墩位處主梁構造特點及施工空間，在中間墩梁底設置縱向分配梁2 (見圖1、2)，在邊墩梁底設置橫向分配梁3 (見圖3、4);
由於梁體中間墩處橫隔板跨度小於橋墩縱橋向寬度，故縱向分配梁2縱橋向布置，縱向分配梁2呈扁擔形態，且縱向分配梁2僅在主梁橫隔板寬度範圍內填充分配梁填充灌漿料8，縱向分配梁2將頂升力傳遞到主梁的橫隔板上(見圖2)；
主梁橋頭處實體段橫隔板對應頂升反力設施有充足的頂升施工空間，故橫向分配梁3橫橋向布置(見圖4)，且橫向分配梁3僅在主梁橫隔板寬度範圍內填充灌漿料8，橫向分配梁3將頂升力傳遞到主梁的橫隔板上(見圖4)；
縱向分配梁2和橫向分配梁3與主梁的接觸點應做承壓面計算，且縱向分配梁2和橫向分配梁3應具有足夠的強度，避免撓曲變形造成混凝土局部壓潰；
步驟(4)將千斤頂I倒置安裝於縱向分配梁2和鋼管立柱4之間以及橫向分配梁3和鋼管立柱4之間，且當千斤頂I倒置固定在縱向分配梁2上時，將千斤頂I的千斤頂吊頂鋼板11 (見圖5)與縱向分配梁2間用楔形鋼板墊實，保證千斤頂的軸線垂直，以免安裝傾斜 頂升時產生水平分力；
所述鋼管立柱4、縱向分配梁2、橫向分配梁3、千斤頂I均作為反力設施；其中，所述分配梁(包括縱向分配梁2、橫向分配梁3)均用於傳遞並擴撒千斤頂I施加的頂升集中力；步驟(5)在橋梁的高端橋頭安裝縱向限位裝置和橫向限位裝置，縱向限位裝置約束雙向，橫向限位裝置限位卡緊；
在橋梁的低端橋頭安裝橫向限位裝置，根據小半徑平曲線橋旋轉頂升計算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預留變位空間，允許發生縱向位移和豎向位移；
步驟(6)布設液壓頂升系統、頂升控制系統以及應力監測系統，並對頂升控制系統進行控制區位劃分，進行控制區位劃分時，將每個橋墩單側的千斤頂作為一組進行控制，使液壓頂升系統能做到對橋梁整體、單邊以及單點的控制；
所述液壓頂升系統包括液壓泵站、液壓油管及千斤頂；
所述頂升控制系統包括頂升控制軟體、位移監測元件；
所述應力監測系統包括應力測試儀和應力監測元件；
步驟(7)對頂升控制系統(尤其是該系統中的位移監測元件)的可靠性、穩定性以及液壓頂升系統結構進行檢查所述檢查為頂升控制系統和該系統中的位移監測元件的線路連通性檢查，以及液壓頂升系統的結構外觀檢查，為試頂升做準備；
步驟(8)檢查主梁邊界確保結構獨立首先拆除橋面的伸縮縫，解除梁體通過支座與橋墩的連接，清除頂升主梁與相鄰橋跨縫隙間的渣滓，確保橋梁成為獨立結構方可進行頂升施工；
主梁邊界獨立後進行試頂升，試頂升合格方可進行正式頂升；所述試頂升的具體過程如下試頂升高度IOmm,首先加載至理論頂升力的80%,再緩慢加載頂升至達到IOmm垂直位移，停機持荷10分鐘後檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形、加載點有無局壓破壞；
步驟(9)主梁正式頂升，在中間墩和邊墩的頂部設置臨時支撐5，參見圖8，臨時支撐5用於當頂升施工中千斤頂收缸洩壓時承擔梁體自重，主梁頂升時通過將主梁的支撐點在鋼管立柱4和臨時支撐5間循環倒換實現抬升標高的目的；
主梁頂升的具體步驟為
步驟(91)結合小半徑平曲線橋旋轉頂升結構線形變化規律計算各頂升控制點分步頂升指令位移；步驟(92)為整體旋轉頂升的控制系統設定同步誤差容許值Imm ；
步驟(93)將計算出的與各頂升點對應的分步頂升指令位移輸入到控制系統中，注意平曲線內外側位移值的不同；
步驟(94)分步頂升時全程嚴密監控各位移測點和應力增量測點的偏差；
步驟(95)每個頂升行程結束後，將各頂升控制點的標高與理論值對比，做出全部頂升控制點的標聞對比表；
步驟(96)主梁頂升到位後，施工梁底支座墊石，並安裝梁底支座墊石鋼板9 ；
步驟(10)在主梁整體旋轉頂升到位後、橋墩切割頂升前，將支座放置在墩頂墊石上，所述支座包括支座頂面鋼板10，待橋墩頂升到位接高完成且全橋落梁成功後，再將支座與上下墊石鋼板焊接；
支座放置於上墊石鋼板和下墊石鋼板之間，上墊石鋼板與下墊石鋼板之間無連接，支座自身頂、底兩面各有一塊鋼板，分別與上墊石鋼板和下墊石鋼板進行焊接，支座頂面鋼板10實際是支座的一部分，為說明支座與上下墊石鋼板的連接關係，特意進行標示，參見圖12 ；
步驟(11)施工橋墩頂面上支座下墊石，然後將支座安放在下墊石上，支座安放好後再將橋墩切斷頂升接高，主梁高端橋頭切除墩頂降低標高；
步驟(12)考慮頂升後主梁線形誤差以及橋墩標高誤差，以控制梁底支座墊石鋼板9到支座頂面鋼板10的間隙來實現落梁目標。
在上述技術方案的基礎上，小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的結構線形變化規律
為
在保證梁體剛性轉動、結構受力安全的前提下，小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升時，因頂升點繞著旋轉軸線發生轉角而產生縱向位移，垂直於橋軸線不同頂升點因到旋轉軸線的距離不同而產生位移差值，梁體整體同步頂升後因相對於平曲面圓心發生轉角而產生橫橋向位移。在知曉上述規律後，正式頂升前應首先研究並掌握其幾何變形原理，並計算出各頂升點的位移允許誤差控制值，方可確保頂升作業有的放矢(本段是對該原理的總結性描述，下面的內容即是對該原理的細節披露，並均給出了計算公式，對於本專業技術人員，可以據此掌握並進行實施作業。)。現以一跨小半徑平曲線橋為例，闡明小半徑曲線橋整體同步旋轉頂升過程中的結構線形變化規律，包括縱橋向位移、橫橋向位移、同截面橫橋向位移不一致的原理和計算方法；多跨橋梁僅增加頂升控制點，規律相同。在上述技術方案的基礎上，如圖6、7所示，設
ABCD為一跨的外輪廓，0點為橋梁平曲線圓點，ABO示意平彎加豎彎的梁體曲面，距離均為直線連接間距，該橋繞OB軸整體同步旋轉頂升，旋轉的角度為a ；
縱橋向位移頂升控制點到旋轉軸的物理距離AE、DF是一常量，主梁繞OB軸旋轉完成後梁體曲面與水平面的夾角減小a，則與水平面的夾角餘弦值變大，各點的距離常量與變大的餘弦值相乘得到變大的梁體水平投影長度，增量即為縱橋向位移，表現為頂升抬高端向橋外伸長；橫橋向位移主梁繞OB軸整體同步旋轉頂升，旋轉的角度為a，則OA也相應轉動，設旋轉角度為￠, OA作為物理距離是一常量，旋轉P角後OA與水平面的夾角增大P，則與水平面的夾角餘弦值變小，各點的距離常量與變小的餘弦值相乘得到梁體橫橋向擺動後的長度，長度縮小值即為橫橋向位移；
同截面橫橋向位移不一致主梁繞OB軸旋轉時，對於遠端的A點和B點來說，旋轉角度a是相同的，梁體視作一個曲面繞OB軸旋轉，但兩點到旋轉軸OB的距離不同，差值為圖中示意的AG段，A點繞OB旋轉a角度後頂升高度為AEsin a，B點為DFsin a，設兩點的頂升高差為A，則A =AEsin a -DFsin a =EGsin a ;相較於橋梁中軸線的H點，曲線外側的A點高A /2，而內側的B點則低A /2 ;且隨著旋轉頂升，梁體標高不斷抬升，即使中軸線處主梁的頂升行程是一定值且頂升控制截面到旋轉軸的距離也沒有改變，不同頂升行程中同一截面橫橋向理論位移值卻仍然存在偏差，這是由於相同的中軸線行程在不同標高處對應的梁體旋轉角度不斷改變的。正式頂升前，精確計算出小半徑平曲線橋各控制點的分步頂升指令位移是頂升成功實施的基本前提，根據上述研究成果，先手算出分步指令位移後，再在結構模型中輸入強·迫位移來驗算結構受力安全，方可確保小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的成功順利實施。橋梁整體同步旋轉頂升施工需要保證主梁是以剛體姿態發生位移，即主梁不因發生位移而產生附加應力。多點頂升的橋梁總會有位移不同步的情況出現，相應也就會有頂升附加應力。計算分析過程就是找出附加應力控制值相對應的位移偏差，在實橋頂升時通過控制頂升位移偏差來保證梁體安全，同時測試梁體的應力變化值，對位移和應力進行雙控。採用空間有限元軟體建立結構模型，以設計名義拉應力的50%作為附加應力的控制值，對各頂升控制點施加強迫位移，經多工況優化計算，得出頂升控制點的位移偏差允許限制。在上述技術方案的基礎上，梁體在頂升的過程中會產生水平位移，並使坡度變小，由此會使千斤頂偏心受力，並與支撐之間會出現一定的間隙，採取在千斤頂吊頂鋼板11上開長圓孔調整水平位移，避免千斤頂偏心受力，採取在千斤頂與支撐之間填補楔塊抵消坡度減小對千斤頂垂直度的影響。橋梁頂升是一個動態過程，在實際頂升過程中並不會完全按照理論狀態順利進行，有些行程會因為不可預見的原因出現偏差，這時在頂升過程中需要對梁體進行實時監控及時調整，決不可將偏差累計到影響頂升施工安全的程度。在上述技術方案的基礎上，在步驟(10)中，梁體在頂升過程中會產生一定的水平位移(縱、橫兩個方向)，墩柱頂升到位後，支座安裝時，原梁底預埋鋼板的螺栓孔會與墩柱螺栓孔出現錯孔的現象，同時在此處梁體內部有預應力鋼筋存在，不宜使用鑽孔的方法進行螺栓套筒的重新預埋，需要在原梁底預埋鋼板下焊接一塊鋼板，再與新裝支座頂板相焊接。支座在主梁整體頂升到位後、橋墩切割頂升前放置在墊石上，先不進行焊接，此時橋墩處於原位，墩頂與梁底距離較遠，作業空間較大，便於人員操作和支座吊裝；
支座安裝就位後，切割墩柱並予以頂升，並在橋墩頂升到位時調整支座標高和平整度，使之滿足支座施工容許偏差，接高墩柱並落梁成功後，將支座與上下墊石鋼板焊接，完成支座安裝。
在上述技術方案的基礎上，在步驟(11)中，在承臺頂面以上適宜高度用繩鋸將墩柱切斷並進行頂升(見圖9)，頂升行程以對應位置處主梁頂升高度為準，到位後進行墩柱接高。實施橋墩接高前應將新老混凝土結合面進行鑿毛處理，以利於新老混凝土的連接。混凝土鑿除後須用水清洗，不得留有灰塵和雜物。橋墩接高部分採用與原設計同規格等數量的豎向主筋和箍筋，豎向主筋採用鋼筋連接套筒6 (見圖10)連接，墩柱接高混凝土 7 (見圖11)採用緩凝、微膨脹混凝土， 澆築過程中確保混凝土振搗密實。需要降低處理的高墩，測量放線後用繩鋸切割墩頂並移除，然後澆築新的墩頂和墊石混凝土。在上述技術方案的基礎上，落梁確定頂升施工完成後橋梁在長期運營過程中的受力和線形，落梁的好壞直接影響到梁體的安全性。因此，在步驟(12)中，橋墩頂升前，墩頂支座墊石和支座已安裝到位，橋墩頂升到位後，橋墩接高高度也已確定，此後，能夠改變落梁結果的只有梁底支座墊石高度或者落梁高度，而梁體支座墊石需在主梁下落前施工完成的，考慮頂升後橋梁現有姿態等各種因素，以控制梁底支座墊石鋼板9到支座頂面鋼板10(見圖12)的間隙來實現落梁的目標，這樣可以將主梁的頂升標高誤差、橋墩頂升標高誤差、下墊石施工誤差以及支座安裝偏差統統處理在梁底支座墊石的高度裡，只控制考慮各項誤差後的落梁間隙，保證主梁下落到設計要求的標高處。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.ー種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟(I)改造原橋的承臺作為頂升基礎根據承臺承載カ計算的結果，確定是否對原橋的承臺進行加固改造，當原橋的承臺承載カ計算無法滿足頂升強度要求，採用植筋井新澆混凝土對承臺進行擴大和加厚改造； 步驟(2)將鋼管立柱(4)布置於承臺上並構成管樁結構鋼管立柱(4)與承臺間通過螺栓進行有效連接，所述鋼管立柱(4)通過抱柱箍、剪刀撐連成整體 構成管樁結構； 步驟(3)根據各墩位處主梁構造特點及施工空間，在中間墩梁底設置縱向分配梁(2)，在邊墩梁底設置橫向分配梁(3)； 步驟(4)將千斤頂(I)倒置安裝於縱向分配梁(2)和鋼管立柱(4)之間以及橫向分配梁(3)和鋼管立柱(4)之間，且當千斤頂(I)倒置固定在縱向分配梁(2)上時，將千斤頂(I)的千斤頂吊頂鋼板(11)與縱向分配梁(2)間用楔形鋼板墊實，保證千斤頂的軸線垂直，以免安裝傾斜頂升時產生水平分力； 步驟(5)在橋梁的高端橋頭安裝縱向限位裝置和橫向限位裝置，縱向限位裝置約束雙向，橫向限位裝置限位卡緊； 在橋梁的低端橋頭安裝橫向限位裝置，根據小半徑平曲線橋旋轉頂升計算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預留變位空間，允許發生縱向位移和豎向位移； 步驟(6)布設液壓頂升系統、頂升控制系統以及應カ監測系統，並對頂升控制系統進行控制區位劃分，進行控制區位劃分時，將每個橋墩單側的千斤頂作為ー組進行控制，使液壓頂升系統能做到對橋梁整體、單邊以及單點的控制； 步驟(7)對頂升控制系統的可靠性、穩定性以及液壓頂升系統結構進行檢查所述檢查為頂升控制系統和該系統中的位移監測元件的線路連通性檢查，以及液壓頂升系統的結構外觀檢查，為試頂升做準備； 步驟(8)檢查主梁邊界確保結構獨立首先拆除橋面的伸縮縫，解除梁體通過支座與橋墩的連接，清除頂升主梁與相鄰橋跨縫隙間的渣滓，確保橋梁成為獨立結構方可進行頂升施工； 主梁邊界獨立後進行試頂升，試頂升合格方可進行正式頂升； 步驟(9)主梁正式頂升，在中間墩和邊墩的頂部設置臨時支撐(5)，臨時支撐(5)用於當頂升施工中千斤頂收缸洩壓時承擔梁體自重，主梁頂升時通過將主梁的支撐點在鋼管立柱(4)和臨時支撐(5)間循環倒換實現抬升標高的目的； 步驟(10)在主梁整體旋轉頂升到位後、橋墩切割頂升前，將支座放置在墩頂墊石上，所述支座包括支座頂面鋼板(10)，待橋墩頂升到位接高完成且全橋落梁成功後，再將支座與上下墊石鋼板焊接； 步驟(11)施工橋墩頂面上支座下墊石，然後將支座安放在下墊石上，支座安放好後再將橋墩切斷頂升接高，主梁高端橋頭切除墩頂降低標高； 步驟(12)考慮頂升後主梁線形誤差以及橋墩標高誤差，以控制梁底支座墊石鋼板(9)到支座頂面鋼板(10)的間隙來實現落梁目標。
2.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於步驟(2)中進ー步採用有限元軟體建立鋼管立柱群體模型，驗算鋼管立柱群體的整體性與穩定性。
3.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於步驟(3)中的縱向分配梁(2)縱橋向布置，縱向分配梁(2)呈扁擔形態，且縱向分配梁(2)僅在主梁橫隔板寬度範圍內填充分配梁填充灌漿料(8)； 步驟(3)中的橫向分配梁(3)橫橋向布置，且橫向分配梁(3)僅在主梁橫隔板寬度範圍內填充分配梁填充灌漿料(8)； 縱向分配梁(2)和橫向分配梁(3)與主梁的接觸點應做承壓面計算，且縱向分配梁(2)和橫向分配梁(3)應具有足夠的強度，避免撓曲變形造成混凝土局部壓潰。
4.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於步驟(8)中所述的試頂升的具體過程如下試頂升高度10mm，首先加載至理論頂升力的80%，再緩慢加載頂升至達到IOmm垂直位移，停機持荷10分鐘後檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形、加載點有無局壓破壞。
5.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於步驟(9)中所述的主梁頂升的具體步驟為 步驟(91)結合小半徑平曲線橋旋轉頂升結構線形變化規律計算各頂升控制點分步頂升指令位移； 步驟(92)為整體旋轉頂升的控制系統設定同步誤差容許值Imm ； 步驟(93)將計算出的與各頂升點對應的分步頂升指令位移輸入到控制系統中，注意平曲線內外側位移值的不同； 步驟(94)分步頂升時全程嚴密監控各位移測點和應カ增量測點的偏差； 步驟(95)每個頂升行程結束後，將各頂升控制點的標高與理論值對比，做出全部頂升控制點的標聞對比表； 步驟(96 )主梁頂升到位後，施工梁底支座墊石，並安裝梁底支座墊石鋼板(9 )。
6.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的結構線形變化規律為 在保證梁體剛性轉動、結構受カ安全的前提下，小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升吋，因頂升點繞著旋轉軸線發生轉角而產生縱向位移，垂直於橋軸線不同頂升點因到旋轉軸線的距離不同而產生位移差值，梁體整體同步頂升後因相對於平曲面圓心發生轉角而產生橫橋向位移。
7.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於 梁體在頂升的過程中會產生水平位移，並使坡度變小，由此會使千斤頂偏心受力，並與支撐之間會出現一定的間隙，採取在千斤頂吊頂鋼板(11)上開長圓孔調整水平位移，避免千斤頂偏心受力，採取在千斤頂與支撐之間填補楔塊抵消坡度減小對千斤頂垂直度的影響。
8.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於在步驟(10)中，梁體在頂升過程中會產生一定的水平位移，墩柱頂升到位後，支座安裝時，原梁底預埋鋼板的螺栓孔會與墩柱螺栓孔出現錯孔的現象，同時在此處梁體內部有預應カ鋼筋存在，需要在原梁底預埋鋼板下焊接ー塊鋼板，再與新裝支座頂板相焊接。
9.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於在步驟(11)中，在承臺頂面以上適宜高度用繩鋸將墩柱切斷並進行頂升，頂升行程以對應位置處主梁頂升高度為準，到位後進行墩柱接高。
10.如權利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，其特徵在於在步驟(12)中，橋墩頂升前，墩頂支座墊石和支座已安裝到位，橋墩頂升到位後，橋墩接高高度也已確定，此後，能夠改變落梁結果的只有梁底支座墊石高度或者落梁高度，而梁體支座墊石需在主梁下落前施工完成的，考慮頂升後橋梁現有姿態等各種因素，以控制梁底支座墊石鋼板(9)到支座頂面鋼板(10)的間隙來實現落梁的目標，這樣可以將主梁的頂升標高誤差、橋墩頂升標高誤差、下墊石施工誤差以及支座安裝偏差統統處理在梁底支座墊石的高度裡，只控制考慮各項誤差後的落梁間隙，保證主梁下落到設計要求的標高處。
全文摘要
本發明涉及一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升施工方法，包括以下步驟將鋼管立柱布置於承臺上並構成管樁結構；在中間墩梁底設置縱向分配梁，在邊墩梁底設置橫向分配梁；將千斤頂倒置安裝於分配梁和鋼管立柱之間；在橋梁的高端橋頭安裝縱向限位裝置和橫向限位裝置；在橋梁的低端橋頭安裝橫向限位裝置，根據小半徑平曲線橋旋轉頂升計算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預留變位空間；布設液壓頂升系統、頂升控制系統以及應力監測系統；試頂升合格方可進行正式頂升。本發明首次指出小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升過程中結構線形變化原理，利用落梁間隙調整最終施工精度，確保了複雜的小半徑平曲線橋整體同步旋轉頂升的成功實施。
文檔編號E01D21/06GK102733316SQ20121024298
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者吳運宏, 國洪光, 江湧, 王戒躁, 程伊彪 申請人:中鐵大橋局股份有限公司, 中鐵大橋局集團有限公司