袁 銘，張劍波

(1.湖南省高速百通建設(shè)投資有限公司，湖南 長沙 410001; 2.湖南省高速公路管理局，湖南 長沙 410001)

0 引言

在橋梁加固過程中，為了更換支座及路面加鋪與橋面線型接順，需對橋梁進行頂升。采用傳統(tǒng)的頂升施工工藝時，往往無法消除油缸不同步對頂升構(gòu)件造成的附加應(yīng)力而引起構(gòu)件失效，具有極大的安全隱患［1］。為了盡量避免梁體造成再次傷害，防止橋梁產(chǎn)生橫橋向和順橋向的偏位，建議采用智能同步頂升方法進行施工，同時在關(guān)鍵位置設(shè)置縱向和橫向的限位裝置。在橋梁頂升之前，需對支座反力進行詳細計算，特別是斜交梁橋，需建立有限元模型計算出其支座反力，并建立橋梁頂升監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)需要對梁體頂升位移、頂升速率、縱橫向位移、梁體豎向撓度、梁體應(yīng)變、頂升力等技術(shù)參數(shù)進行施工監(jiān)控［2］。

1 智能同步技術(shù)的特點

該技術(shù)能實現(xiàn)橋梁高精度，大量程整體平穩(wěn)頂升平移;分散布置:為滿足橋梁結(jié)構(gòu)特點要求，千斤頂可以分散布置在橋墩任意指定的頂升點;集中操作:操作人員可以在中央控制室內(nèi)通過監(jiān)控系統(tǒng)對千斤頂進行遠距離操作，并在監(jiān)控屏上顯示各千斤頂?shù)膲毫?、位移工作參?shù)及梁板應(yīng)力。

橋梁結(jié)構(gòu)形式各異，且荷載分布不均，頂升系統(tǒng)可以根據(jù)各千斤頂上部荷載自動調(diào)節(jié)壓力，對頂升力進行自適應(yīng)控制。各千斤頂在荷載不均的情況下可以保持位置同步，可以實現(xiàn)1～64 個千斤頂同步監(jiān)測與控制，通過擴展，可以實現(xiàn)更多千斤頂?shù)耐巾斏?/p>

能對橋梁頂升進行實時監(jiān)控，在中央控制室內(nèi)，操作人員通過監(jiān)控系統(tǒng)對各液壓缸進行遠距離操作，實時監(jiān)控各液壓缸的壓力、位移大小及變化趨勢，達到頂升過程中對橋梁狀態(tài)動態(tài)控制的目的。

能對橋梁頂升進行智能管理，監(jiān)控系統(tǒng)可以實時保存壓力、位移和應(yīng)力的數(shù)值和表格并打印輸出;以快照的形式保存監(jiān)控界面，在需要時可瀏覽、打印。操作人員在中央控制室只需與計算機進行簡單的人機交互便可以完成所有操作。

2 智能同步技術(shù)的施工工藝

橋梁智能同步頂升施工工藝的具體流程如圖1。

橋梁智能同步頂升施工步驟如下:

1)稱重。

保壓試驗:核查智能同步頂升系統(tǒng)的工作狀況，油路狀況。

稱重:為了確保智能同步頂升的順利進行，需準確稱量出梁體的實際荷載，在頂升稱重過程中，只需將梁體與支座頂升亮縫，即可停止頂升［3］。

2)主梁的水平調(diào)整。

調(diào)整千斤頂進入新的平衡，并將此時數(shù)據(jù)作為起點，準備進入自動頂升［4］。

圖1 施工流程

3)試頂調(diào)整。

控制所有千斤頂主頂回到起始位，進入頂升準備［3］。

4)頂升。

啟動自動頂升，系統(tǒng)自動運行。

第1 次行程頂升至50 mm 高時拆除舊支座并進行體系轉(zhuǎn)換。體系轉(zhuǎn)換利用50 mm 鋼支墩支撐整個梁體，再將千斤頂活塞收縮至原始狀態(tài)。在千斤頂上方加高50 mm 高支墩后再進行下一次頂升。以后分別按100、150、200、250 mm 更換高支墩。

第2 次頂升至50 mm 高時拆除50 mm 鋼支墩支撐并進行體系轉(zhuǎn)換。體系轉(zhuǎn)換后利用100 mm 鋼支墩支撐整個梁體，再將千斤頂活塞收縮至原始狀態(tài);以后分別按150、200、250 mm 更換鋼支墩，直至頂升到270 mm (應(yīng)略高于設(shè)計255 mm)。當主梁結(jié)構(gòu)頂升到270 mm 后，迅速拆除250 mm 鋼支墩支撐并安裝255 mm 支座墊石、支座。支座表面應(yīng)保持清潔，支座附近的雜物及灰塵應(yīng)清除［4］。分級卸壓同步落梁。

5)支座更換。

拆除舊支座;清理支座主梁結(jié)合面的砼表面;在原支座安裝位置安裝鋼性墊石，并做防銹處理;新支座安裝時，支座位置按中心線對中，誤差在允許范圍之內(nèi);分級卸壓同步落梁。

6)落梁。

支座更換完成后，千斤頂頂起主梁，逐步撤除鋼墊板，同步緩慢回落梁板至更換好的支座。

①千斤頂必須按設(shè)計的行程同步回落，應(yīng)控制回落速度在1 mm/min 左右，各頂升點的位移同步精度應(yīng)達到0.5 mm。

②應(yīng)同時觀測梁體回落高度和千斤頂?shù)钠痦斄?，施行雙控?？偦芈淞颗c千斤頂起頂力不能超過設(shè)計值或計算值。

③落梁時按先拆后降的原則拆除臨時支撐。

④每降落一個行程后檢查梁體的情況，落梁至設(shè)計高度后，若梁就位支座不密貼，尖塞鋼板調(diào)平，確保各支座均勻受力。詳細檢查墊石及支座、復(fù)測標高，確認壓緊密貼、位置正確后，撤除頂升系統(tǒng)。

3 智能同步頂升技術(shù)的應(yīng)用

3.1 頂升原則

國內(nèi)的頂升施工多集中于直線橋梁，對于斜梁橋頂升施工缺乏足夠的重視。因此，展開對斜梁橋頂升施工技術(shù)的研究是具有重要價值和借鑒意義的。

根據(jù)斜交橋的受力特點，對其進行頂升施工時，應(yīng)遵循以下原則:

1)梁體位移應(yīng)盡量的保持同步，位移差在允許范圍內(nèi);

2)各控制截面的應(yīng)力應(yīng)滿足規(guī)范要求。

在頂升過程中內(nèi)外側(cè)的支座受力應(yīng)均勻。

3.2 工程背景

K1766+713 五里源小橋位于京港澳國家高速公路(G4)湖南境內(nèi)耒陽至宜章段，橋跨組合為1 ×20 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)為20 m 跨徑鋼筋混凝土空心板梁。為了使橋與路基縱斷面銜接采用頂升橋梁上構(gòu)方案，設(shè)計頂升高度為25.5 cm。橋梁基本情況見表1所示(每跨共10 片梁板)。

表1 五里源小橋概況

3.3 智能同步頂升監(jiān)控

為了順利進行智能同步頂升，動態(tài)收集在施工中的各項參數(shù)，及時分析，進行反饋監(jiān)控，本橋?qū)⒉捎冒喊鍛?yīng)力、位移、橋面控制標高、油壓測量在內(nèi)的智能監(jiān)控系統(tǒng)(圖2、表2)。

3.3.1 位移控制

千斤頂與梁底充分接觸后，安放好位移傳感器，以便對頂升位移實時進行監(jiān)測，同步位移差設(shè)定為0.5 mm，確保梁體的同步位移差在頂升過程的安全。

3.3.2 油壓控制

為了實現(xiàn)油壓與位移的同步控制，防止千斤頂油壓差異較大而對梁體和牛腿的不利影響，需安放壓力傳感器，實時監(jiān)控油壓，如有異常，及時暫停千斤頂工作。

圖2 安裝示意效果圖

表2 千斤頂基本參數(shù)表

3.3.3 橋梁應(yīng)力控制

根據(jù)橋梁上部結(jié)構(gòu)形式與頂升荷載的實際情況，在邊梁與中間空心板梁底部距千斤頂0.5 m 的鉸縫與梁板上安裝應(yīng)變傳感器，實時監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況［5］。見圖3。

圖3 應(yīng)變監(jiān)測點布置示意圖(單位:mm)

3.3.4 橋面高程監(jiān)控

對于橋面高程控制采用水準儀和位移計測量相結(jié)合，實時動態(tài)監(jiān)控標高，水準儀整體把握頂升的高度，位移計動態(tài)監(jiān)控每一級頂升高度。為了對頂升過程中的橋梁高程狀態(tài)進行監(jiān)控，并有效地監(jiān)控同步頂升的精度，在橋面的相應(yīng)位置設(shè)置了位移監(jiān)控點，采用人工方式進行動態(tài)監(jiān)測［6］。見圖4。

4 斜交梁橋橫向糾偏技術(shù)

4.1 整體同步頂升糾偏實施方案

在實際施工過程中，往往由于沒有安裝橫向限位裝置或橫向限位裝置的失效，造成斜交橋梁容易產(chǎn)生橫向偏位，為解決斜交橋橫向偏位，提出了采用外加橫向力來對橋梁進行整體糾偏的處理方案。

1)橋墩臺處植筋安放施加橫向力的反力支架，也可直接在橋墩臺處直接鑿出安放千斤頂?shù)目锥础?/p>

2)在梁體對應(yīng)橫向力施加位置植筋并安放好鋼板。

3)在橋墩臺位置設(shè)置好糾偏就位裝置，以確保順利完成橫向糾偏。

4.2 整體同步頂升糾偏操作步驟

4.2.1 頂升更換支座

對橋梁進行整體頂升，將支座全部更換成四氟滑板支座或橫橋向無約束的支座，以便施加橫向力時，梁體能橫向滑動。

4.2.2 落梁

支座更換完成后，進行同步落梁。

4.2.3 橫向糾偏

分級進行施加橫向力，進行橫向糾偏，每完成一級橫向力，實時監(jiān)控橫向糾偏的距離、梁體的標高、應(yīng)力狀況。當梁體與橫向就位裝置接觸立即停止施加橫向力。

5 結(jié)論

1)頂升過程應(yīng)根據(jù)有限元模型分析結(jié)果布設(shè)應(yīng)力、位移監(jiān)測點，以監(jiān)測主梁應(yīng)力、位移變化，使頂升過程在可控狀態(tài)，防止出現(xiàn)過大的應(yīng)力增量，危及結(jié)構(gòu)安全。

2)通過監(jiān)測梁體線形的變化和應(yīng)力的變化，并與理論計算值進行對比，還可在一定程度上反映主梁的剛度和強度。

3)為確保斜交橋在智能同步頂升過程中無橫橋向偏位，必須安裝橫向限位裝置，若產(chǎn)生橫橋向偏位，應(yīng)立即停止頂升，及時進行橫向糾偏。

［1］陳歷耿，吳毅彬，張鴻章，等.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)彎箱梁橋同步頂升糾扭施工［J］.世界橋梁，2012，40(3):72 －76.

［2］薛善光.同步頂升技術(shù)在高速公路橋梁改造中的應(yīng)用［J］.公路交通科技 (應(yīng)用技術(shù)版)，2007(7):130 －131.

［3］梁 彧.LSD 液壓提升系統(tǒng)在橋梁加固中的應(yīng)用［J］.預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2010(5):21 －25.

［4］王良宗.橋梁頂升施工的工藝分析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008(17):12.

［5］彭環(huán)云，陳志勇，曾慶冬.智能橋梁同步頂升系統(tǒng)在耒宜高速公路提質(zhì)改造工程中的應(yīng)用［J］.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2013，15(4):67 －69.

［6］曾慶冬，彭環(huán)云，陳志勇.橋梁同步頂升系統(tǒng)在潭耒高速公路提質(zhì)改造工程中的應(yīng)用［J］.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2013，15(5):6－10.