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橋梁頂升技術

頂升技術最初使用于鐵路橋梁的架設、位移和落梁,后來逐步開始使用于屋面的頂升,在公路建設方面,頂升技術最初僅使用于單片預制梁的架設和移位,隨著液壓同步頂升技術的飛速發展,應用范圍不斷擴大。2003年9月,由計算機控制的液壓同步頂升技術首次使用于橋梁的整體頂升,工程實踐證明,它是一項具有良好應用前景的新技術。

液壓同步頂升技術的原理: 大型構件液壓同步頂(提)升技術是一項新穎的的建筑施工安裝技術。它與傳統的頂(提)升方法不同,采用剛性立柱(柔性鋼鉸線)承重、頂(提)升器集群、計算機控制、液壓同步頂(提)升新原理, 結合現代化施工方法,將成千上萬噸的構件整體地頂(提)升到預定高度安裝就位。在頂(提)升過程中,不但可以控制構件的運動姿態和應力分布,還可以讓結構構件在空中長期滯留和進行微動調節,實現倒裝施工和空中拼接,完成人力和現有設備難以完成的旌工任務,使大型構件的起重安裝過程既簡便快捷,又安全可靠。

在大型構件液壓同步頂(提)升系統的控制中,計算機控制系統的控制算法和控制策略是保持同步頂(提)升的精度的關鍵。四個液壓頂升油缸的同步控制是通過自整角機組測量油缸間的相對位移偏差實現的。

液壓同步提升系統的工作裝置都是液壓驅動的,液壓系統由提升主系統和錨具輔助系統組成。錨具輔助系統主要用于錨具油缸的松錨、緊錨動作。主液壓系統由主電機、主液壓泵、電磁換向閥、溢流閥、電液比例流量閥橋式換向回路、主閥塊、提升油缸等組成。

主液壓缸在同步頂升和同步下降時都要有相同的同步位置精度,因為電液比例流量閥不能實現雙向調速,為簡化控制系統,降低造價,采用了液壓橋式換向回路,以實現主液壓缸的雙向速度控制。主液壓缸需要在一定的行程內往復運動,它通過軟管進、回油,但一旦軟管爆裂,后果將不堪設想。為確保安全,在每個主液壓缸的缸體上都安裝了液控單向閥,這不僅解決了安全問題,還為頂升作業帶來了方便,可以允許主液壓缸能在任何位置停留,這在施工過程中是十分必要的。

為了便于系統調試和同步下降控制,調試主系統通過相應的兩位四通常開式電磁截止閥來實現主油缸的單缸操作閉鎖。

橋梁頂升在梁支座更換方面的應用:支座是橋梁結構的一種特殊而重要的部件,承擔著傳遞上部結構的支承反力和保證結構在活載、溫度變形、混凝土收縮徐變等因素下的自由變形。由于一些原因,橋梁支座經常會受到不同程度的損傷,有的甚至危及橋梁的行車、行人安全。對于較輕微的病害,加強后期的維護、維修可延長支座的使用壽命,對于嚴

重的病害,則必須采取更換支座的措施。

安放橡膠支座的公路或市政橋梁主要為簡支(或連續)箱梁、T梁和板梁,對各種形式的上部結構,支座更換的難易程度、方法也不同,常見的主要有支架整體頂升施工法、掛籃施工法、逐個墩更換施工法。

橋梁支座更換是一項非常麻煩而重要的工作,在分析支座病害及原因后,可結合工程實際根據理論計算采取頂升力和頂升位移雙指標控制,各墩按一定的順序起頂、整體頂升更換支座的方法。采用頂升力和位移雙指標控制,可有效控制施工過程,避免頂升對橋梁的損傷。理論計算主要包括兩方面:確定橋梁結構在自重作用下,各墩的支座反力大小及分配比例;確定梁體不開裂或不破壞的支座一次頂升位移量。根據理論計算結果確定千斤頂量程和數量,擬定整個支座更換工程的施工組織方案。

頂升前,應搭設工作支架和平臺,檢查蓋梁、墩柱、連續梁的外觀質量,解除無關約束,清理蓋梁、橋面雜物;進行理論計算,確定各支墩的支座反力大小及分配比例,確定頂升順序和各支墩的一次安全頂升量及其引起的控制截面的最大拉應力;加工、準備臨時支撐用的鋼墊板、鋼墊塊若干;安裝千斤頂、臨時支撐、位移計(百分表)等。每個支座處安裝一個自鎖式千斤頂(含壓力表)、一個百分表,用于控制各千斤頂的頂升力和項升量(位移)。每一支座處的千斤頂和臨時支撐呈交叉布置,以保證帽粱的受力。

整體頂升板梁時,各墩頂升步調應盡量保持一致。在正式頂升之前,需要封閉交通,禁止無關車輛、行人通過橋梁,并進行模擬頂升操作訓練,使各工作人員熟悉操作規程。在項升力控制(力控)階段,應根據理論計算的各支墩反力值為依據,分級頂升,直到將梁的自重轉換到千斤頂和臨時支撐上,每次加力頂升過程中監測頂升量,使各支墩基本保持一致。當梁體自重已全部轉換到了千斤頂上時,進入頂升量控制(位控)階段,該階段頂升力不再增加(如果各支墩頂升完全一致),改用每次的頂升量來控制,以避免某墩頂升太多而造成梁體開裂。各千斤頂每次頂升2—4mm,直到可將原支座順利取出為止。

將原支座取出后,仔細檢查安放支座處的帽梁頂支座墊塊、板梁底面,看是否有嚴重的混凝土破損、脫落情況,再采用環氧樹脂砂漿將支座墊塊找平。確保支座位置處理好后,將新支座放入原支座位置,并清理支座表面的雜物。檢查安放新支座無誤后即可落梁,為了保證落梁時的梁體平衡,要保證千斤項的一次回落量,直到落實為止。同時需再次檢查支座與梁底是否完全接觸,否則,需重新起頂,直到符合要求。

支座更換工程是一項復雜且帶有一定危險性的工作。如何保證更換工作的順利進行、確保梁體在頂升過程中附加內力增量(或開裂)及落梁后不增加附加內力是非常關鍵的。因此,對大型、復雜的橋梁,支座的更換除了采用力控和位控外,還應監測墩臺的沉降和梁體控制截面的應變(力)等參數。

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