旋转法横向顶推在大跨度刚构桥中的应用

旋转法横向顶推在大跨度刚构桥中的应用

顶推法的成功应用为预制混凝土桥梁引入了一种先进的非支撑自建安装方法，与其他建筑工艺相比具有许多优点。例如，施工操作对桥的现有交通状况没有影响，因此安装设备可以减少，安装于桥梁顶部结构的设备可以减少。施工周期长，成本低。该文介绍的旋转法横向顶推技术是在顶推法的基础上发展而来的,它是桥梁偏离原有位置或高程时采用的一种复位纠偏方法,使桥梁恢复到原有设计位置。1部分桥梁顶升中的横向偏位京港澳高速公路在大修过程中,由于路面结构的加铺,为了使桥面与路面接顺且不增加桥梁的铺装荷载,需对加铺路段的桥梁进行顶升。湾门前中桥为京珠高速公路湖南境内耒宜段主线桥,桥梁全长39m,桥面净宽24.5m,总宽27m。在顶升过程中,由于横向限位装置的失灵,导致该桥产生横向偏位,如图1所示,A处往右侧偏移约4.2cm,B处往右侧偏移约1.8cm。为了保证桥梁结构的安全和高速公路线形的平顺,需要对横向侧偏的桥梁进行纠偏处理。2解决方案2.1顶升加顶推力与传统顶推方法不同,旋转法横向顶推技术是针对已完工桥梁的一种偏位纠偏方法,首先对偏位的梁体进行分级多次顶升,以未发生偏移的某支座为旋转中心,通过在桥梁的一侧施加顶推力,使桥梁整体绕旋转中心旋转,当到达设计位置时停止旋转,从而达到纠偏的目的。如图1(b)所示,以H点为旋转中心,在E、F侧施加顶推力,从而使桥梁恢复原设计位置。施工过程中以墩顶反力作为控制指标,以调整各墩反力至理论反力或接近理论反力为最终目标。2.2顶升更换后的梁体复位对湾门前中桥顶升过程中的千斤顶布置如图2所示,顶升更换完成滑板支座和不锈钢板后,在E、F点同时施加水平推力,使梁体整体绕H点旋转(图1),使偏移的梁体复位。2.3屋顶安装过程和倾斜顶伸纠偏施工流程见图3。(1)顶升及复位支撑交底首先对施工现场进行封闭,对所使用的千斤顶、油泵、液压表做好配套标定工作;清理解除伸缩缝、翼缘板、桥面附属结构对梁体的约束,支座处的杂物清理干净、去除支座附近的多余约束,并建立顶升及复位支撑反力点系统。顶升前应对全体操作人员进行技术交底及安全交底,约定指挥权并对安全预案进行交底,以避免施工过程发生意外。准备工作完成后,正式顶升前先进行试顶,全部千斤顶按起升重量同步、逐级加压,并检查千斤顶、油泵、支垫情况是否出现异常。(2)装设质块的安装1)安设限位装置:为使梁体在控制下水平旋转,伸缩缝内安装楔形木块,安装示意图如图4所示,限位挡块与主梁的距离为纠偏的距离,以保证纠偏就位后,主梁刚好与限位挡块接触。(3)千斤顶出顶压力和行程在梁体侧面布置顶推千斤顶,并控制油压,使梁在支座上稍微接触,从而使梁在支座上的压力减轻。以千斤顶的缸体行程作为顶推控制因素,严格控制每台油泵打油的速度,确保每台千斤顶出顶速度、行程同步,速度拟定为2.5mm/min。整个顶推过程中必须对梁体与桥面的变形及应力等参数进行监测,发现异常立即停止顶推。3施工荷载分析(1)结构力学计算按全部顶推起来时的油压的50%左右计算,梁体三跨总荷载:7247kN,共布置66个千斤顶,3×13m梁体支反力计算简图如图7所示。根据结构力学原理计算可知,1＃墩、2＃墩、3＃台的支反力分别为:2667、2657.6、965.8kN。0＃、3＃台的每个千斤顶的荷载约为87.8kN;1＃、2＃墩的每个千斤顶的荷载约为120.8kN,千斤顶活塞直径为90mm,0＃、3＃台的油压为14MPa,1＃、2＃墩的油压为19MPa。(2)旋转顶推千斤顶力根据公路行业标准JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》第4.2条:四氟板与不锈钢板表面摩擦系数μｆ≤0.03,按最大值考虑取μｆ=0.03。计算得出1＃墩、2＃墩、3＃台的摩擦力分别为80、80、29kN;旋转顶推千斤顶力的计算简图如图8所示。E、F点千斤顶活塞直径为90mm,水平顶推时的油压:E、F点千斤顶应为13.4MPa,远小于混凝土梁的设计承载力,能有效地保证该施工过程的安全性。该桥通过此方案进行纠偏后,其平面位置满足规范要求,取得了良好的纠偏效果。4施工监控过程4.1旧桥修复施工技术经检测,通过复位恢复了桥梁的正常工作状态。旋转法横向顶推纠偏施工技术的应用,为维修桥梁提供了便捷、快速、安全的施工方法,使旧桥修复对交通的影响降到最低程度。旋转法横向顶推纠偏技术能最大限度地保证梁体的安全,大幅降低连续梁桥纠偏的施工工期和施工成本,具有一定的经济效益和社会效益。5顶升过程中的应力监测与支护(1)采用旋转法横向顶推技术对桥梁进行纠偏能取得有效的加固效果,通过固定旋转中心,在梁体一侧进行顶推,使桥梁恢复到原有设计位置,达到纠偏的目的。(2)桥梁顶升过程中,通过安装合适的横向限位装置,防止桥梁在顶升过程中旋转中心移动;在桥梁顶升过程中通过位移监测与应力监测手段控制纠偏过程中的风险,一旦发现问题,可以及时纠正。(3)力学计算结果表明:千斤顶施加在梁体上的弯矩远小于梁体混凝土的设计承载力,证明了该工法施工过程中的安全可靠性,可以为其他类似工程提供参考。2)安装水平顶推反力支架,在E、F点安装水平顶推反力支架,如图5、6所示。根据弯矩平衡,由图8可知,0#台弯矩为0,得:为了便于控制,令F1=F2,得出:4.2顶推过程应力控制设计根据现场监控所得到的结果,整个梁体在顶推过程中基本实现了同步,沿桥方向最终测量的偏差控制在3.0mm以内;所测量的各项应力值均没有达到极限应力,即:Δmax=1.8MPa<3.51MPa,其中控制应力为0.044MP