倪大治

1 工程概況

江陰長江公路大橋，1999年9月建成通車，是國家規(guī)劃2000年前建成“兩縱兩橫”公路骨架中黑龍江同江—海南三亞國道主干線以及北京—上海國道主干線的跨江咽喉工程。該橋在國家交通主干網(wǎng)中的特殊地位，決定了其日益增長的交通流量。目前，該橋已經(jīng)通車十余年，繁重的交通量使江陰大橋北引橋的部分支座出現(xiàn)了病害。已經(jīng)直接影響到橋梁結構的安全，需要在不造成橋梁結構破壞的情況下對支座進行整體更換，恢復原有功能，保證橋梁運行安全。鑒于該橋的地位，為滿足交通運輸?shù)男枰?，支座更換中應盡量不中斷或進行部分交通管制，并考慮到北引橋結構簡支橋面連續(xù)的特點，因而對支座的更換施工提出了更高的要求，為此，采用SPLC計算機控制同步頂升梁體的方式，對北引橋支座進行更換。在江陰長江公路大橋工程部門的管理下，委托江蘇東南特種技術工程有限公司對江陰長江公路大橋北引橋更換支座工程進行同步頂升施工。

2 頂升施工要求

隨著公路建設的發(fā)展，橋梁頂升技術在新建橋梁施工和舊橋維修改造中已經(jīng)開始普遍采用。橋梁頂升即是在需要頂升部位設置臨時頂升支撐，利用千斤頂和同步頂升設備對橋梁結構進行抬高或降低的移位操作，頂升就位后安放臨時墊塊且保證其穩(wěn)定，對墩臺、支座或主梁進行改造施工，最后安放支座、落梁。其施工步驟如下:施工準備→在橋墩臺上安放千斤頂→監(jiān)測設備的安裝→試頂升(問題反饋及處理)→正式頂升→第一次頂升完成→臨時支撐的放置→繼續(xù)頂升至設計位置→臨時支撐的放置→落梁至臨時支撐上→改造墩臺、支座和梁底→落梁，并清理現(xiàn)場。

橋梁頂升是一項復雜的工程，必須保證頂升施工工程結構的安全，頂升過程中的安全性包括結構的安全性、設備的可靠性以及施工操作人員的安全。

江陰大橋北引橋采用裝配式預應力混凝土簡支T梁橋，同一跨內(nèi)的梁體之間橫隔板采用濕接頭方式連接，各聯(lián)內(nèi)梁體結構簡支、橋面連續(xù)，必須考慮頂升工程中墩柱和蓋梁受力變化所帶來的不利。

頂升過程中梁體噸位過大，如果出現(xiàn)某些千斤頂漏油或者故障，可能導致梁體的縱橫向不均勻頂升，嚴重時可能導致梁體傾覆，因此，需在梁體頂升過程中采用安全鋼墊板進行保護，在供油系統(tǒng)采用鎖定裝置和報警裝置，保護梁體不發(fā)生整體傾覆。同時，頂升時要分批次頂升，不能一次到位。

3 頂升過程控制要點

1)橋梁同步頂升的安全控制設計與限位措施。由于液壓缸安全的誤差以及頂升過程中其他不利因素的影響，在頂升過程中可能會出現(xiàn)微小的不均勻性，為防治梁體傾覆和移滑，保證橋梁頂升的準確性和安全性，需要采用相應的限位措施。

橋梁各支座反力不同，為保證同步頂升，液壓系統(tǒng)應滿足各液壓缸壓力自動調(diào)整，以適應上步荷載。通過對頂升力合理控制完成橋梁頂升，同時使橋梁的附加內(nèi)力最小。

橋梁頂升過程中，為了防治梁體扭曲、應力集中和開裂，各頂升點必須進行局部加強，并保持位移同步。

2)橋梁同步頂升臨時鋼墊塊支撐設計。頂升過程應采用分級頂升，每一級行程的最大位移控制在1 mm以內(nèi)，頂升速度控制在3 min/mm，頂升到位后，靠計算機控制自動鎖定千斤頂，不回油。

3)橋梁頂升過程中的同步監(jiān)控。橋梁的同步頂升需要分級完成，因此對橋梁頂升工程中的整個運動軌跡、整體姿態(tài)、結構內(nèi)力的監(jiān)控是保證橋梁結構安全的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)控內(nèi)容包括橋梁整體姿態(tài)、位移、結構內(nèi)力等，監(jiān)控工作要貫穿于頂升和落梁的整個施工過程中。本次監(jiān)控對象主要是上步結構構件，根據(jù)江陰大橋北引橋的結構特點，主要監(jiān)控各支點處梁體的豎向以及縱橫向位移，各主梁端部橫梁頂、底部的應力。

4)頂升梁段對橋梁其他部位的影響。江陰大橋北引橋各聯(lián)梁體在同步頂升抬高過程中，相鄰梁兩聯(lián)之間的聯(lián)系構件或設施必然會受到影響，比如伸縮縫、管線防撞欄等。因此在頂升之前需要詳細調(diào)查，確保施工過程和結構的安全。

5)落梁后梁底標高控制。梁體就位后，自重作用下的內(nèi)力分配已經(jīng)完成，因各主梁間橫向有橫隔梁連接，縱向有橋面連續(xù)，必須保證頂升前后梁體的相對位置不變，除了保證各片梁體在上升階段位移量一致外，還要確保落梁后，各片主梁底面標高變化量相等，保證梁體落梁后的結構安全。

4 SPLC-8計算機控制雙控同步頂升設備

1)SPLC-8計算機同步控制頂升、下降液壓系統(tǒng)的主要特點。SPLC-8計算機控制同步頂升、下降液壓系統(tǒng)配備有先進的高精度位置傳感器、壓力傳感器、電磁閥、輸入、輸出軟件模塊、多點控制同步頂升，自動顯示頂升力和頂升高度數(shù)值。配備聲光報警系統(tǒng)，在達到預先設定的行程或負載限制時自動停機，當油缸和油路發(fā)生故障時，自動報警和自動鎖定。計算機控制單元采用友好的Windows界面。數(shù)字控制的提升過程使提升點之間的差值精度為±1 mm。在顯示器屏幕上提供實時的完整提升數(shù)據(jù)。

在橋梁更換支座、橋梁抬高過程中，采用SPLC-8計算機控制同步系統(tǒng)，并配有大噸位薄型油缸，每臺千斤頂?shù)某休d能力為1 500 kN。

同步頂升、下降系統(tǒng)由高壓液壓泵、油缸、電磁閥、油管等組成，SPLC-8控制系統(tǒng)根據(jù)不同測點的回饋的脈寬信號，控制數(shù)十個油缸帶載頂升的速度，實現(xiàn)數(shù)十個油缸的同步提升動作。

由于采用計算機控制同步頂升、下降系統(tǒng)，具有科學性、安全性、對強梁在頂升過程中為防止各點不同步的頂升，起到了很好的保護作用，極個別油缸發(fā)生過載或意外時，有計算機控制同步位移起到了報警和鎖定作用。

2)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的特點。計算機控制梁體結構控制系統(tǒng)，配備了工業(yè)級便攜計算機，應力傳感器和位移傳感器，控制軟件通過各個數(shù)據(jù)采集器，可監(jiān)控整個梁體應力、梁體撓度和軸線位移。

軟件具有橋形的模擬界面顯示，在多點頂升時，形象直觀的顯示頂升的位移量、應變顯示，并進行實時數(shù)據(jù)記錄。

在頂升過程中，當混凝土梁發(fā)生開裂時，應力傳感器能控制在一定的范圍內(nèi)，如果超值，軟件可以將報警信號提供給控制計算機，由控制計算機控制液壓系統(tǒng)，停止頂升，防止梁體開裂，起到預警作用。

5 頂升施工工藝

1)頂升前檢查相鄰兩聯(lián)之間的聯(lián)系，應保證頂升施工不影響到相鄰跨的結構。2)安裝液壓系統(tǒng)、控制器、千斤頂、位移傳感器、壓力傳感器、應變傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等。對SPLC-8計算機控制同步頂升、下降系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試。3)測量支座處梁底標高。4)預緊，稱重，調(diào)整各點數(shù)據(jù)記錄，試頂升，檢查各點受力情況，同時檢查計算機控制器各點頂升量。5)試頂升0.5 mm，檢查各點誤差情況，塞放臨時支撐，計算機自動鎖定液控閥，保持油缸壓力不變，并持荷觀察。6)第一次頂升。試頂完畢，開始正式起頂，按照1 mm+1 mm的順序進行頂升。梁體頂升就位后，將原支座取出后，仔細檢查安放支座處的支座墊塊，梁體底面，看是否有嚴重的混凝土破損、脫落情況。確保與支座接觸的梁底部位和支座墊石表面處理達標后，將新鋼構件墊塊放入原支座位置以代替支座，并與梁底密貼。7)千斤頂回油。各千斤頂同步頂升到位后，無誤后方可落梁，各千斤頂同步回油、落梁。落梁過程保持梁體整體平衡，由SPLC-8計算機控制同步下降液壓系統(tǒng)完成，同步整體落梁分數(shù)次進行，直到梁體落完為止。

6 結語

對于高等級公路中需要進行技術改造的梁板結構的橋梁，采用計算機控制的雙控同步頂升技術可最大程度的簡化施工工序、降低施工難度、節(jié)約工程投資、加快施工進度。在以后的應用中不斷總結和完善，可以更合理、更科學地運用于橋梁施工中，推動交通建設事業(yè)更快、更好地發(fā)展。

[1] 郭繼業(yè)，彭香紅.豈風大橋整體頂升技術[J].山西建筑，2009，35(15):318-319.