專利名稱：一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(zhuǎn)頂升施工方法。
背景技術(shù)：
隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，有眾多的既有橋梁因道路或河道升級(jí)等諸多原因需要整體升降以調(diào)整線形標(biāo)高。綜合考慮橋梁的實(shí)際狀況，采用液壓設(shè)備整體升降橋梁已成為當(dāng)今工程改造領(lǐng)域的新趨勢(shì)。
現(xiàn)有的工程升降案例大多針對(duì)平曲線為直線的簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁橋的整體同步頂升，對(duì)大跨度、大噸位、大高度的小半徑平曲線連續(xù)梁橋進(jìn)行整體同步旋轉(zhuǎn)頂升在國內(nèi)尚無工程先例，其頂升線形變化規(guī)律目前也無文獻(xiàn)資料可供參考。由于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(zhuǎn)頂升過程異常復(fù)雜。例如廈門市湖濱東路立交是一座4X35m的預(yù)應(yīng)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(jù)改造要求,一端抬高3. 615m,另一端降低
0.141m,是目前國內(nèi)同類橋梁頂升中重量和規(guī)模最大的一座。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，通過對(duì)小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升過程中結(jié)構(gòu)線形變化的研究，首次指出其結(jié)構(gòu)線形變化原理，采用相應(yīng)的頂升控制技術(shù)，并利用落梁間隙調(diào)整最終施工精度，保證了小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的成功實(shí)施。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟(I)改造原橋的承臺(tái)作為頂升基礎(chǔ)根據(jù)承臺(tái)承載力計(jì)算的結(jié)果，確定是否對(duì)原橋的承臺(tái)進(jìn)行加固改造，當(dāng)原橋的承臺(tái)承載力計(jì)算無法滿足頂升強(qiáng)度要求，采用植筋并新澆混凝土對(duì)承臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)大和加厚改造；
步驟(2)將鋼管立柱4布置于承臺(tái)上并構(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)鋼管立柱4與承臺(tái)間通過螺栓進(jìn)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(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)；
步驟(3)根據(jù)各墩位處主梁構(gòu)造特點(diǎn)及施工空間，在中間墩梁底設(shè)置縱向分配梁2，在邊墩梁底設(shè)置橫向分配梁3 ；
步驟(4)將千斤頂I倒置安裝于縱向分配梁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(dāng)千斤頂I倒置固定在縱向分配梁2上時(shí)，將千斤頂I的千斤頂?shù)蹴斾摪?1與縱向分配梁2間用楔形鋼板墊實(shí)，保證千斤頂?shù)妮S線垂直，以免安裝傾斜頂升時(shí)產(chǎn)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(jù)小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升計(jì)算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預(yù)留變位空間，允許發(fā)生縱向位移和豎向位移；
步驟(6)布設(shè)液壓頂升系統(tǒng)、頂升控制系統(tǒng)以及應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)頂升控制系統(tǒng)進(jìn)行控制區(qū)位劃分，進(jìn)行控制區(qū)位劃分時(shí)，將每個(gè)橋墩單側(cè)的千斤頂作為一組進(jìn)行控制，使液壓頂升系統(tǒng)能做到對(duì)橋梁整體、單邊以及單點(diǎn)的控制；
步驟(7)對(duì)頂升控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性以及液壓頂升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查所述檢查為頂升控制系統(tǒng)和該系統(tǒng)中的位移監(jiān)測(cè)元件的線路連通性檢查，以及液壓頂升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外觀檢查，為試頂升做準(zhǔn)備；
步驟(8)檢查主梁邊界確保結(jié)構(gòu)獨(dú)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(dú)立結(jié)構(gòu)方可進(jìn)行頂升施工；·
主梁邊界獨(dú)立后進(jìn)行試頂升，試頂升合格方可進(jìn)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(shè)置臨時(shí)支撐5，臨時(shí)支撐5用于當(dāng)頂升施工中千斤頂收缸泄壓時(shí)承擔(dān)梁體自重，主梁頂升時(shí)通過將主梁的支撐點(diǎn)在鋼管立柱4和臨時(shí)支撐5間循環(huán)倒換實(shí)現(xiàn)抬升標(biāo)高的目的；
步驟(10)在主梁整體旋轉(zhuǎn)頂升到位后、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后，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，然后將支座安放在下墊石上，支座安放好后再將橋墩切斷頂升接高，主梁高端橋頭切除墩頂降低標(biāo)高；
步驟(12)考慮頂升后主梁線形誤差以及橋墩標(biāo)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(shí)現(xiàn)落梁目標(biāo)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(2)中進(jìn)一步采用有限元軟件建立鋼管立柱群體模型，驗(yàn)算鋼管立柱群體的整體性與穩(wěn)定性。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)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(dān)形態(tài)，且縱向分配梁2僅在主梁橫隔板寬度范圍內(nèi)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范圍內(nèi)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(diǎn)應(yīng)做承壓面計(jì)算，且縱向分配梁2和橫向分配梁3應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，避免撓曲變形造成混凝土局部壓潰。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)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(dá)到IOmm垂直位移，停機(jī)持荷10分鐘后檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形、加載點(diǎn)有無局壓破壞。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟(9)中所述的主梁頂升的具體步驟為
步驟(91)結(jié)合小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)律計(jì)算各頂升控制點(diǎn)分步頂升指令位移；
步驟(92)為整體旋轉(zhuǎn)頂升的控制系統(tǒng)設(shè)定同步誤差容許值Imm ；
步驟(93)將計(jì)算出的與各頂升點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分步頂升指令位移輸入到控制系統(tǒng)中，注意平曲線內(nèi)外側(cè)位移值的不同；步驟(94)分步頂升時(shí)全程嚴(yán)密監(jiān)控各位移測(cè)點(diǎn)和應(yīng)力增量測(cè)點(diǎn)的偏差；
步驟(95)每個(gè)頂升行程結(jié)束后，將各頂升控制點(diǎn)的標(biāo)高與理論值對(duì)比，做出全部頂升控制點(diǎn)的標(biāo)聞對(duì)比表；
步驟(96)主梁頂升到位后，施工梁底支座墊石，并安裝梁底支座墊石鋼板9。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)律為
在保證梁體剛性轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)受力安全的前提下，小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升時(shí)，因頂升點(diǎn)繞著旋轉(zhuǎn)軸線發(fā)生轉(zhuǎn)角而產(chǎn)生縱向位移，垂直于橋軸線不同頂升點(diǎn)因到旋轉(zhuǎn)軸線的距離不同而產(chǎn)生位移差值，梁體整體同步頂升后因相對(duì)于平曲面圓心發(fā)生轉(zhuǎn)角而產(chǎn)生橫橋向位移?！ぴ谏鲜黾夹g(shù)方案的基礎(chǔ)上，梁體在頂升的過程中會(huì)產(chǎn)生水平位移，并使坡度變小，由此會(huì)使千斤頂偏心受力，并與支撐之間會(huì)出現(xiàn)一定的間隙，采取在千斤頂?shù)蹴斾摪?1上開長(zhǎng)圓孔調(diào)整水平位移，避免千斤頂偏心受力，采取在千斤頂與支撐之間填補(bǔ)楔塊抵消坡度減小對(duì)千斤頂垂直度的影響。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟(10)中，梁體在頂升過程中會(huì)產(chǎn)生一定的水平位移，墩柱頂升到位后，支座安裝時(shí)，原梁底預(yù)埋鋼板的螺栓孔會(huì)與墩柱螺栓孔出現(xiàn)錯(cuò)孔的現(xiàn)象，同時(shí)在此處梁體內(nèi)部有預(yù)應(yīng)力鋼筋存在，需要在原梁底預(yù)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(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟(11)中，在承臺(tái)頂面以上適宜高度用繩鋸將墩柱切斷并進(jìn)行頂升，頂升行程以對(duì)應(yīng)位置處主梁頂升高度為準(zhǔn)，到位后進(jìn)行墩柱接高。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)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，橋墩頂升到位后，橋墩接高高度也已確定，此后，能夠改變落梁結(jié)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，考慮頂升后橋梁現(xiàn)有姿態(tài)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(shí)現(xiàn)落梁的目標(biāo)，這樣可以將主梁的頂升標(biāo)高誤差、橋墩頂升標(biāo)高誤差、下墊石施工誤差以及支座安裝偏差統(tǒng)統(tǒng)處理在梁底支座墊石的高度里，只控制考慮各項(xiàng)誤差后的落梁間隙，保證主梁下落到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高處。本發(fā)明所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，通過對(duì)小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升過程中結(jié)構(gòu)線形變化的研究，首次指出其結(jié)構(gòu)線形變化原理，采用相應(yīng)的頂升控制技術(shù)，并利用落梁間隙調(diào)整最終施工精度，保證了小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的成功實(shí)施。本發(fā)明之小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)頂升過程中結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)頂升控制技術(shù)。2、橋梁經(jīng)過豎向頂升、縱向旋轉(zhuǎn)、軸線扭轉(zhuǎn)、整體落梁，能夠有效控制梁體內(nèi)的殘余應(yīng)力，使之均小于規(guī)范容許值，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并調(diào)整頂升施工偏差的方法，能減小施工難度，加快施工進(jìn)度，并顯著提升橋梁頂升的施工精度。


本發(fā)明有如下附圖
圖I為本發(fā)明實(shí)施案例的整體頂升縱向分配梁系統(tǒng)正視 圖2為本發(fā)明實(shí)施案例的整體頂升縱向分配梁系統(tǒng)側(cè)視 圖3為本發(fā)明實(shí)施案例的整體頂升橫向分配梁系統(tǒng)正視 圖4為本發(fā)明實(shí)施案例的整體頂升橫向分配梁系統(tǒng)側(cè)視 圖5為本發(fā)明千斤頂與吊頂鋼板和分配梁連接關(guān)系側(cè)視圖；
圖6為本發(fā)明示意一跨小半徑平曲線橋的側(cè)視 圖7為本發(fā)明示意一跨小半徑平曲線橋的俯視 圖8為本發(fā)明實(shí)施案例的整體頂升系統(tǒng)俯視 圖9為本發(fā)明實(shí)施案例的橋墩頂升系統(tǒng)正視 圖10為本發(fā)明實(shí)施案例的橋墩主筋接長(zhǎng)正視 圖11為本發(fā)明實(shí)施案例的橋墩混凝土接高正視 圖12為本發(fā)明梁底墊石鋼板到支座頂面鋼板控制間隙側(cè)視圖。附圖標(biāo)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(shí)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?shù)蹴斾摪濉?br> 具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明針對(duì)小半徑平曲線橋，其主梁在整體同步旋轉(zhuǎn)頂升過程中水平投影會(huì)伸長(zhǎng)，表現(xiàn)為主梁端頭向橋外移動(dòng)，同時(shí)還伴有橫橋向位移發(fā)生，更關(guān)鍵的是主梁在旋轉(zhuǎn)頂升過程中橫橋向的頂升位移并不一致。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(zhuǎn)(橫橋向頂升位移差異)，同時(shí)還要關(guān)注主梁的縱向滑移和橫向擺動(dòng)，防止梁體傾覆開裂，頂升施工步步關(guān)鍵，需要做全程控制。如圖I至圖12所示，本發(fā)明所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，包括以下施工步驟
步驟(I)改造原橋的承臺(tái)作為頂升基礎(chǔ)根據(jù)承臺(tái)承載力計(jì)算的結(jié)果，確定是否對(duì)原橋的承臺(tái)進(jìn)行加固改造，當(dāng)原橋的承臺(tái)承載力計(jì)算無法滿足頂升強(qiáng)度要求，采用植筋并新澆混凝土對(duì)承臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)大和加厚改造；
當(dāng)原橋的承臺(tái)承載力計(jì)算滿足頂升強(qiáng)度要求，則不需改造直接轉(zhuǎn)步驟(2);
步驟(2)將鋼管立柱4布置于承臺(tái)(滿足頂升強(qiáng)度要求的承臺(tái))上并構(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)鋼管立柱4與承臺(tái)間通過螺栓進(jìn)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(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)；
采用有限元軟件建立鋼管立柱群體模型，驗(yàn)算鋼管立柱群體的整體性與穩(wěn)定性；
步驟(3)根據(jù)各墩位處主梁構(gòu)造特點(diǎn)及施工空間，在中間墩梁底設(shè)置縱向分配梁2 (見圖1、2)，在邊墩梁底設(shè)置橫向分配梁3 (見圖3、4);
由于梁體中間墩處橫隔板跨度小于橋墩縱橋向?qū)挾?，故縱向分配梁2縱橋向布置，縱向分配梁2呈扁擔(dān)形態(tài)，且縱向分配梁2僅在主梁橫隔板寬度范圍內(nèi)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(shí)體段橫隔板對(duì)應(yīng)頂升反力設(shè)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范圍內(nèi)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(diǎn)應(yīng)做承壓面計(jì)算，且縱向分配梁2和橫向分配梁3應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，避免撓曲變形造成混凝土局部壓潰；
步驟(4)將千斤頂I倒置安裝于縱向分配梁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(dāng)千斤頂I倒置固定在縱向分配梁2上時(shí)，將千斤頂I的千斤頂?shù)蹴斾摪?1 (見圖5)與縱向分配梁2間用楔形鋼板墊實(shí)，保證千斤頂?shù)妮S線垂直，以免安裝傾斜 頂升時(shí)產(chǎn)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(shè)施；其中，所述分配梁(包括縱向分配梁2、橫向分配梁3)均用于傳遞并擴(kuò)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(jù)小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升計(jì)算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預(yù)留變位空間，允許發(fā)生縱向位移和豎向位移；
步驟(6)布設(shè)液壓頂升系統(tǒng)、頂升控制系統(tǒng)以及應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)頂升控制系統(tǒng)進(jìn)行控制區(qū)位劃分，進(jìn)行控制區(qū)位劃分時(shí)，將每個(gè)橋墩單側(cè)的千斤頂作為一組進(jìn)行控制，使液壓頂升系統(tǒng)能做到對(duì)橋梁整體、單邊以及單點(diǎn)的控制；
所述液壓頂升系統(tǒng)包括液壓泵站、液壓油管及千斤頂；
所述頂升控制系統(tǒng)包括頂升控制軟件、位移監(jiān)測(cè)元件；
所述應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng)力測(cè)試儀和應(yīng)力監(jiān)測(cè)元件；
步驟(7)對(duì)頂升控制系統(tǒng)(尤其是該系統(tǒng)中的位移監(jiān)測(cè)元件)的可靠性、穩(wěn)定性以及液壓頂升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查所述檢查為頂升控制系統(tǒng)和該系統(tǒng)中的位移監(jiān)測(cè)元件的線路連通性檢查，以及液壓頂升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外觀檢查，為試頂升做準(zhǔn)備；
步驟(8)檢查主梁邊界確保結(jié)構(gòu)獨(dú)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(dú)立結(jié)構(gòu)方可進(jìn)行頂升施工；
主梁邊界獨(dú)立后進(jìn)行試頂升，試頂升合格方可進(jìn)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(dá)到IOmm垂直位移，停機(jī)持荷10分鐘后檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形、加載點(diǎn)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(shè)置臨時(shí)支撐5，參見圖8，臨時(shí)支撐5用于當(dāng)頂升施工中千斤頂收缸泄壓時(shí)承擔(dān)梁體自重，主梁頂升時(shí)通過將主梁的支撐點(diǎn)在鋼管立柱4和臨時(shí)支撐5間循環(huán)倒換實(shí)現(xiàn)抬升標(biāo)高的目的；
主梁頂升的具體步驟為
步驟(91)結(jié)合小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)律計(jì)算各頂升控制點(diǎn)分步頂升指令位移；步驟(92)為整體旋轉(zhuǎn)頂升的控制系統(tǒng)設(shè)定同步誤差容許值Imm ；
步驟(93)將計(jì)算出的與各頂升點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分步頂升指令位移輸入到控制系統(tǒng)中，注意平曲線內(nèi)外側(cè)位移值的不同；
步驟(94)分步頂升時(shí)全程嚴(yán)密監(jiān)控各位移測(cè)點(diǎn)和應(yīng)力增量測(cè)點(diǎn)的偏差；
步驟(95)每個(gè)頂升行程結(jié)束后，將各頂升控制點(diǎn)的標(biāo)高與理論值對(duì)比，做出全部頂升控制點(diǎn)的標(biāo)聞對(duì)比表；
步驟(96)主梁頂升到位后，施工梁底支座墊石，并安裝梁底支座墊石鋼板9 ；
步驟(10)在主梁整體旋轉(zhuǎn)頂升到位后、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后，再將支座與上下墊石鋼板焊接；
支座放置于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(jìn)行焊接，支座頂面鋼板10實(shí)際是支座的一部分，為說明支座與上下墊石鋼板的連接關(guān)系，特意進(jìn)行標(biāo)示，參見圖12 ；
步驟(11)施工橋墩頂面上支座下墊石，然后將支座安放在下墊石上，支座安放好后再將橋墩切斷頂升接高，主梁高端橋頭切除墩頂降低標(biāo)高；
步驟(12)考慮頂升后主梁線形誤差以及橋墩標(biāo)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(shí)現(xiàn)落梁目標(biāo)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)律
為
在保證梁體剛性轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)受力安全的前提下，小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升時(shí)，因頂升點(diǎn)繞著旋轉(zhuǎn)軸線發(fā)生轉(zhuǎn)角而產(chǎn)生縱向位移，垂直于橋軸線不同頂升點(diǎn)因到旋轉(zhuǎn)軸線的距離不同而產(chǎn)生位移差值，梁體整體同步頂升后因相對(duì)于平曲面圓心發(fā)生轉(zhuǎn)角而產(chǎn)生橫橋向位移。在知曉上述規(guī)律后，正式頂升前應(yīng)首先研究并掌握其幾何變形原理，并計(jì)算出各頂升點(diǎn)的位移允許誤差控制值，方可確保頂升作業(yè)有的放矢(本段是對(duì)該原理的總結(jié)性描述，下面的內(nèi)容即是對(duì)該原理的細(xì)節(jié)披露，并均給出了計(jì)算公式，對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員，可以據(jù)此掌握并進(jìn)行實(shí)施作業(yè)。)。現(xiàn)以一跨小半徑平曲線橋?yàn)槔?，闡明小半徑曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升過程中的結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)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(jì)算方法；多跨橋梁僅增加頂升控制點(diǎn)，規(guī)律相同。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖6、7所示，設(shè)
ABCD為一跨的外輪廓，0點(diǎn)為橋梁平曲線圓點(diǎn)，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(zhuǎn)頂升，旋轉(zhuǎn)的角度為a ；
縱橋向位移頂升控制點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的物理距離AE、DF是一常量，主梁繞OB軸旋轉(zhuǎn)完成后梁體曲面與水平面的夾角減小a，則與水平面的夾角余弦值變大，各點(diǎn)的距離常量與變大的余弦值相乘得到變大的梁體水平投影長(zhǎng)度，增量即為縱橋向位移，表現(xiàn)為頂升抬高端向橋外伸長(zhǎng)；橫橋向位移主梁繞OB軸整體同步旋轉(zhuǎn)頂升，旋轉(zhuǎn)的角度為a，則OA也相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)旋轉(zhuǎn)角度為￠, OA作為物理距離是一常量，旋轉(zhuǎn)P角后OA與水平面的夾角增大P，則與水平面的夾角余弦值變小，各點(diǎn)的距離常量與變小的余弦值相乘得到梁體橫橋向擺動(dòng)后的長(zhǎng)度，長(zhǎng)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(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于遠(yuǎn)端的A點(diǎn)和B點(diǎn)來說，旋轉(zhuǎn)角度a是相同的，梁體視作一個(gè)曲面繞OB軸旋轉(zhuǎn)，但兩點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸OB的距離不同，差值為圖中示意的AG段，A點(diǎn)繞OB旋轉(zhuǎn)a角度后頂升高度為AEsin a，B點(diǎn)為DFsin a，設(shè)兩點(diǎn)的頂升高差為A，則A =AEsin a -DFsin a =EGsin a ;相較于橋梁中軸線的H點(diǎn)，曲線外側(cè)的A點(diǎn)高A /2，而內(nèi)側(cè)的B點(diǎn)則低A /2 ;且隨著旋轉(zhuǎn)頂升，梁體標(biāo)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(zhuǎn)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，這是由于相同的中軸線行程在不同標(biāo)高處對(duì)應(yīng)的梁體旋轉(zhuǎn)角度不斷改變的。正式頂升前，精確計(jì)算出小半徑平曲線橋各控制點(diǎn)的分步頂升指令位移是頂升成功實(shí)施的基本前提，根據(jù)上述研究成果，先手算出分步指令位移后，再在結(jié)構(gòu)模型中輸入強(qiáng)·迫位移來驗(yàn)算結(jié)構(gòu)受力安全，方可確保小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的成功順利實(shí)施。橋梁整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工需要保證主梁是以剛體姿態(tài)發(fā)生位移，即主梁不因發(fā)生位移而產(chǎn)生附加應(yīng)力。多點(diǎn)頂升的橋梁總會(huì)有位移不同步的情況出現(xiàn)，相應(yīng)也就會(huì)有頂升附加應(yīng)力。計(jì)算分析過程就是找出附加應(yīng)力控制值相對(duì)應(yīng)的位移偏差，在實(shí)橋頂升時(shí)通過控制頂升位移偏差來保證梁體安全，同時(shí)測(cè)試梁體的應(yīng)力變化值，對(duì)位移和應(yīng)力進(jìn)行雙控。采用空間有限元軟件建立結(jié)構(gòu)模型，以設(shè)計(jì)名義拉應(yīng)力的50%作為附加應(yīng)力的控制值，對(duì)各頂升控制點(diǎn)施加強(qiáng)迫位移，經(jīng)多工況優(yōu)化計(jì)算，得出頂升控制點(diǎn)的位移偏差允許限制。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，梁體在頂升的過程中會(huì)產(chǎn)生水平位移，并使坡度變小，由此會(huì)使千斤頂偏心受力，并與支撐之間會(huì)出現(xiàn)一定的間隙，采取在千斤頂?shù)蹴斾摪?1上開長(zhǎng)圓孔調(diào)整水平位移，避免千斤頂偏心受力，采取在千斤頂與支撐之間填補(bǔ)楔塊抵消坡度減小對(duì)千斤頂垂直度的影響。橋梁頂升是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，在實(shí)際頂升過程中并不會(huì)完全按照理論狀態(tài)順利進(jìn)行，有些行程會(huì)因?yàn)椴豢深A(yù)見的原因出現(xiàn)偏差，這時(shí)在頂升過程中需要對(duì)梁體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及時(shí)調(diào)整，決不可將偏差累計(jì)到影響頂升施工安全的程度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟(10)中，梁體在頂升過程中會(huì)產(chǎn)生一定的水平位移(縱、橫兩個(gè)方向)，墩柱頂升到位后，支座安裝時(shí)，原梁底預(yù)埋鋼板的螺栓孔會(huì)與墩柱螺栓孔出現(xiàn)錯(cuò)孔的現(xiàn)象，同時(shí)在此處梁體內(nèi)部有預(yù)應(yīng)力鋼筋存在，不宜使用鉆孔的方法進(jìn)行螺栓套筒的重新預(yù)埋，需要在原梁底預(yù)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后、橋墩切割頂升前放置在墊石上，先不進(jìn)行焊接，此時(shí)橋墩處于原位，墩頂與梁底距離較遠(yuǎn)，作業(yè)空間較大，便于人員操作和支座吊裝；
支座安裝就位后，切割墩柱并予以頂升，并在橋墩頂升到位時(shí)調(diào)整支座標(biāo)高和平整度，使之滿足支座施工容許偏差，接高墩柱并落梁成功后，將支座與上下墊石鋼板焊接，完成支座安裝。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟(11)中，在承臺(tái)頂面以上適宜高度用繩鋸將墩柱切斷并進(jìn)行頂升(見圖9)，頂升行程以對(duì)應(yīng)位置處主梁頂升高度為準(zhǔn)，到位后進(jìn)行墩柱接高。實(shí)施橋墩接高前應(yīng)將新老混凝土結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理，以利于新老混凝土的連接?；炷凌彸箜氂盟逑矗坏昧粲谢覊m和雜物。橋墩接高部分采用與原設(shè)計(jì)同規(guī)格等數(shù)量的豎向主筋和箍筋，豎向主筋采用鋼筋連接套筒6 (見圖10)連接，墩柱接高混凝土 7 (見圖11)采用緩凝、微膨脹混凝土， 澆筑過程中確保混凝土振搗密實(shí)。需要降低處理的高墩，測(cè)量放線后用繩鋸切割墩頂并移除，然后澆筑新的墩頂和墊石混凝土。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，落梁確定頂升施工完成后橋梁在長(zhǎng)期運(yùn)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，橋墩頂升到位后，橋墩接高高度也已確定，此后，能夠改變落梁結(jié)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，考慮頂升后橋梁現(xiàn)有姿態(tài)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(shí)現(xiàn)落梁的目標(biāo)，這樣可以將主梁的頂升標(biāo)高誤差、橋墩頂升標(biāo)高誤差、下墊石施工誤差以及支座安裝偏差統(tǒng)統(tǒng)處理在梁底支座墊石的高度里，只控制考慮各項(xiàng)誤差后的落梁間隙，保證主梁下落到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高處。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.ー種小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟(I)改造原橋的承臺(tái)作為頂升基礎(chǔ)根據(jù)承臺(tái)承載カ計(jì)算的結(jié)果，確定是否對(duì)原橋的承臺(tái)進(jìn)行加固改造，當(dāng)原橋的承臺(tái)承載カ計(jì)算無法滿足頂升強(qiáng)度要求，采用植筋井新澆混凝土對(duì)承臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)大和加厚改造； 步驟(2)將鋼管立柱(4)布置于承臺(tái)上并構(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)鋼管立柱(4)與承臺(tái)間通過螺栓進(jìn)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(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)； 步驟(3)根據(jù)各墩位處主梁構(gòu)造特點(diǎn)及施工空間，在中間墩梁底設(shè)置縱向分配梁(2)，在邊墩梁底設(shè)置橫向分配梁(3)； 步驟(4)將千斤頂(I)倒置安裝于縱向分配梁(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(dāng)千斤頂(I)倒置固定在縱向分配梁(2)上時(shí)，將千斤頂(I)的千斤頂?shù)蹴斾摪?11)與縱向分配梁(2)間用楔形鋼板墊實(shí)，保證千斤頂?shù)妮S線垂直，以免安裝傾斜頂升時(shí)產(chǎn)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(jù)小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升計(jì)算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預(yù)留變位空間，允許發(fā)生縱向位移和豎向位移； 步驟(6)布設(shè)液壓頂升系統(tǒng)、頂升控制系統(tǒng)以及應(yīng)カ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)頂升控制系統(tǒng)進(jìn)行控制區(qū)位劃分，進(jìn)行控制區(qū)位劃分時(shí)，將每個(gè)橋墩單側(cè)的千斤頂作為ー組進(jìn)行控制，使液壓頂升系統(tǒng)能做到對(duì)橋梁整體、單邊以及單點(diǎn)的控制； 步驟(7)對(duì)頂升控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性以及液壓頂升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查所述檢查為頂升控制系統(tǒng)和該系統(tǒng)中的位移監(jiān)測(cè)元件的線路連通性檢查，以及液壓頂升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外觀檢查，為試頂升做準(zhǔn)備； 步驟(8)檢查主梁邊界確保結(jié)構(gòu)獨(dú)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(dú)立結(jié)構(gòu)方可進(jìn)行頂升施工； 主梁邊界獨(dú)立后進(jìn)行試頂升，試頂升合格方可進(jìn)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(shè)置臨時(shí)支撐(5)，臨時(shí)支撐(5)用于當(dāng)頂升施工中千斤頂收缸泄壓時(shí)承擔(dān)梁體自重，主梁頂升時(shí)通過將主梁的支撐點(diǎn)在鋼管立柱(4)和臨時(shí)支撐(5)間循環(huán)倒換實(shí)現(xiàn)抬升標(biāo)高的目的； 步驟(10)在主梁整體旋轉(zhuǎn)頂升到位后、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后，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，然后將支座安放在下墊石上，支座安放好后再將橋墩切斷頂升接高，主梁高端橋頭切除墩頂降低標(biāo)高； 步驟(12)考慮頂升后主梁線形誤差以及橋墩標(biāo)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(shí)現(xiàn)落梁目標(biāo)。
2.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于步驟(2)中進(jìn)ー步采用有限元軟件建立鋼管立柱群體模型，驗(yàn)算鋼管立柱群體的整體性與穩(wěn)定性。
3.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于步驟(3)中的縱向分配梁(2)縱橋向布置，縱向分配梁(2)呈扁擔(dān)形態(tài)，且縱向分配梁(2)僅在主梁橫隔板寬度范圍內(nèi)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范圍內(nèi)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(diǎn)應(yīng)做承壓面計(jì)算，且縱向分配梁(2)和橫向分配梁(3)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，避免撓曲變形造成混凝土局部壓潰。
4.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于步驟(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(dá)到IOmm垂直位移，停機(jī)持荷10分鐘后檢查橋梁各支頂部位和頂升支架有無變形、加載點(diǎn)有無局壓破壞。
5.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于步驟(9)中所述的主梁頂升的具體步驟為 步驟(91)結(jié)合小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)律計(jì)算各頂升控制點(diǎn)分步頂升指令位移； 步驟(92)為整體旋轉(zhuǎn)頂升的控制系統(tǒng)設(shè)定同步誤差容許值Imm ； 步驟(93)將計(jì)算出的與各頂升點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分步頂升指令位移輸入到控制系統(tǒng)中，注意平曲線內(nèi)外側(cè)位移值的不同； 步驟(94)分步頂升時(shí)全程嚴(yán)密監(jiān)控各位移測(cè)點(diǎn)和應(yīng)カ增量測(cè)點(diǎn)的偏差； 步驟(95)每個(gè)頂升行程結(jié)束后，將各頂升控制點(diǎn)的標(biāo)高與理論值對(duì)比，做出全部頂升控制點(diǎn)的標(biāo)聞對(duì)比表； 步驟(96 )主梁頂升到位后，施工梁底支座墊石，并安裝梁底支座墊石鋼板(9 )。
6.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的結(jié)構(gòu)線形變化規(guī)律為 在保證梁體剛性轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)受カ安全的前提下，小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升吋，因頂升點(diǎn)繞著旋轉(zhuǎn)軸線發(fā)生轉(zhuǎn)角而產(chǎn)生縱向位移，垂直于橋軸線不同頂升點(diǎn)因到旋轉(zhuǎn)軸線的距離不同而產(chǎn)生位移差值，梁體整體同步頂升后因相對(duì)于平曲面圓心發(fā)生轉(zhuǎn)角而產(chǎn)生橫橋向位移。
7.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于 梁體在頂升的過程中會(huì)產(chǎn)生水平位移，并使坡度變小，由此會(huì)使千斤頂偏心受力，并與支撐之間會(huì)出現(xiàn)一定的間隙，采取在千斤頂?shù)蹴斾摪?11)上開長(zhǎng)圓孔調(diào)整水平位移，避免千斤頂偏心受力，采取在千斤頂與支撐之間填補(bǔ)楔塊抵消坡度減小對(duì)千斤頂垂直度的影響。
8.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于在步驟(10)中，梁體在頂升過程中會(huì)產(chǎn)生一定的水平位移，墩柱頂升到位后，支座安裝時(shí)，原梁底預(yù)埋鋼板的螺栓孔會(huì)與墩柱螺栓孔出現(xiàn)錯(cuò)孔的現(xiàn)象，同時(shí)在此處梁體內(nèi)部有預(yù)應(yīng)カ鋼筋存在，需要在原梁底預(yù)埋鋼板下焊接ー塊鋼板，再與新裝支座頂板相焊接。
9.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于在步驟(11)中，在承臺(tái)頂面以上適宜高度用繩鋸將墩柱切斷并進(jìn)行頂升，頂升行程以對(duì)應(yīng)位置處主梁頂升高度為準(zhǔn)，到位后進(jìn)行墩柱接高。
10.如權(quán)利要求I所述的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，其特征在于在步驟(12)中，橋墩頂升前，墩頂支座墊石和支座已安裝到位，橋墩頂升到位后，橋墩接高高度也已確定，此后，能夠改變落梁結(jié)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，考慮頂升后橋梁現(xiàn)有姿態(tài)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(shí)現(xiàn)落梁的目標(biāo)，這樣可以將主梁的頂升標(biāo)高誤差、橋墩頂升標(biāo)高誤差、下墊石施工誤差以及支座安裝偏差統(tǒng)統(tǒng)處理在梁底支座墊石的高度里，只控制考慮各項(xiàng)誤差后的落梁間隙，保證主梁下落到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升施工方法，包括以下步驟將鋼管立柱布置于承臺(tái)上并構(gòu)成管樁結(jié)構(gòu)；在中間墩梁底設(shè)置縱向分配梁，在邊墩梁底設(shè)置橫向分配梁；將千斤頂?shù)怪冒惭b于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(jù)小半徑平曲線橋旋轉(zhuǎn)頂升計(jì)算的橫向位移值在限位裝置與梁體間預(yù)留變位空間；布設(shè)液壓頂升系統(tǒng)、頂升控制系統(tǒng)以及應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；試頂升合格方可進(jìn)行正式頂升。本發(fā)明首次指出小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升過程中結(jié)構(gòu)線形變化原理，利用落梁間隙調(diào)整最終施工精度，確保了復(fù)雜的小半徑平曲線橋整體同步旋轉(zhuǎn)頂升的成功實(shí)施。
文檔編號(hào)E01D21/06GK102733316SQ20121024298
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者吳運(yùn)宏, 國洪光, 江湧, 王戒躁, 程伊彪 申請(qǐng)人:中鐵大橋局股份有限公司, 中鐵大橋局集團(tuán)有限公司