CN102758405A - 一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，该顶升工艺包括如下步骤：（1）通过20个工作步长，旋转顶升混凝土梁；（2）通过17个工作步长旋转顶升钢箱梁及同步顶升混凝土梁；（3）墩柱的截断接高；（4）混凝土梁落梁至墩柱支座；（5）钢箱梁落梁至墩柱支座。本发明能够确保桩基的桩身强度和最大程度减小顶升操作难度，有效控制顶升精度，应制定合理、科学的顶升工艺技术，保证既有桥顶升的结构安全、顶升精度及工期。

Description

一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺

技术领域

本发明涉及一种桥梁的整体顶升工艺，具体涉及一种桥梁中钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺。 

背景技术

随着中国经济和交通运输事业的快速发展，中国许多城市市政建设跟不上生产和生活发展的需要，需对既有城市桥梁进行改造，以满足发展需求。城市既有桥梁的整体顶升技术是近几年发展的新技术，具有施工周期短、经济适用、建筑能耗低、城市生态环境质量得以保障等特点，为此，得到越来越广泛的应用。 

例如中国专利申请：200810203080.5公开了一种桥梁顶升方法，该方法为在桥梁上部结构下方设置反力基础和顶升托架，在反力基础和桥梁上部结构之间设置多个垫有临时垫块的液压千斤顶，利用液压千斤顶将桥梁上部结构顶升到预定位置，顶升托架在顶升过程中对桥梁上部结构进行支撑，所述多个液压千斤顶在PLC液压同步顶升控制系统控制下进行同步顶升。该方法利用PLC液压同步顶升控制系统对液压千斤顶进行顶升控制，克服了液压千斤顶的不同步顶升的缺陷，从而精确的控制了桥梁的位移和姿态，使桥梁顶升具有良好的同步性保证了顶升上部结构的安全。 

但是现有城市的一些主干道在随着城市发展的初期，会在某些路口处设置跨线桥，以满足当时的道路交通的需要。针对含有多个跨线桥的主干道，如何将其改造为全线高架形式也是现有许多城市市政建设的主要任务。 

以往的跨线桥桥梁大都采用三跨连续钢梁+二跨预应力砼连续梁，这种结构的跨线桥在改建时，在顶升过程中两联桥梁的旋转角度不一样、两联顶升到位后落梁高度不一样及钢箱梁与混凝土梁伸缩缝处的过渡墩柱两侧的自重不同而造成的对墩柱基础产生不平衡弯矩。由此，采用常规的顶升技术完成后结构的各项性能有时无法满足相应的技术规范，如安全可靠度会无法满足技术规 范要求，梁体的纵向位移无法符合设计要求，及横向位移值无法符合规范要求等等。 

由此，提供一种针对钢箱梁与混凝土梁的顶升技术是本领域亟需要解决的问题。 

发明内容

本发明针对现有桥梁顶升技术所存在的问题，而提供一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺。该工艺实现钢箱梁、混凝土梁结合的整体比例同步顶升，顶升完成后结构的安全可靠度满足技术规范要求，梁体的纵向位移符合设计要求，确保相邻联桥梁之间不小于6cm的伸缩空间，保证伸缩缝的安装空间。横向位移值符合规范要求。 

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案： 

一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，该工艺包括如下步骤： 

（1）通过20个工作步长，旋转顶升混凝土梁； 

（2）通过17个工作步长旋转顶升钢箱梁及同步顶升混凝土梁； 

（3）墩柱的截断接高； 

（4）混凝土梁落梁至墩柱支座； 

（5）钢箱梁落梁至墩柱支座。 

在本发明的优选实例中，所述步骤（1）通过20个工作步长，以钢箱梁和混凝土梁之间的过渡桥墩的混凝土支座中心为支点，将整联混凝土梁梁体旋转既定角度，实现混凝土梁下对应桥墩梁体的反坡比例同步顶升。 

进一步的，所述步骤（2）通过17个工作步长，以钢箱梁对应桥墩中距混凝土梁最远的桥墩的支座中心为支点，将整联钢箱梁梁体旋转既定角度，实现钢箱梁下对应桥墩梁体的反坡比例同步顶升；同时对混凝土梁的梁体进行同步顶升既定高度。 

进一步的，所述步骤（4）中混凝土梁通过一次平动和一次整体旋转，落梁就位。 

进一步的，所述步骤（5）中钢箱梁通过两次平动和一次整体旋转，落梁就位。 

进一步的，所述步骤（1）前还包括顶升准备步骤。 

本发明提供的工艺步骤能够确保桩基的桩身强度和最大程度减小顶升操作难度，有效控制顶升精度，应制定合理、科学的顶升工艺技术，保证既有桥顶升的结构安全、顶升精度及工期。 

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。 

图1为实例中第十联混凝土梁各桥墩支反力示意图； 

图2为实例中第九联钢箱梁各桥墩支反力示意图； 

图3为实例中17号过渡墩支座及钢支撑托架体系支撑位置示意图； 

图4为本实例的顶升流程图。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。 

针对现有城市道路路口的跨线桥桥梁的改造，本发明提供了一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，该工艺包括如下步骤： 

（1）通过20个工作步长，旋转顶升混凝土梁； 

（2）通过17个工作步长旋转顶升钢箱梁及同步顶升混凝土梁； 

（3）墩柱的截断接高； 

（4）混凝土梁落梁至墩柱支座； 

（5）钢箱梁落梁至墩柱支座。 

基于上述原理，本发明的具体实例如下： 

该实例中待改造的跨线桥中，其第九、十联桥梁为三跨连续钢梁（35m+45m+35m）+二跨预应力砼连续梁（2×35m）。 

如图1和图2所示，第十联混凝土梁具有17号-19号桥墩，第九联钢箱梁具有14号-17号桥墩。第九联整联处于R=4000m竖曲线上，第十联起点处15.795m长位于竖曲线上，桥宽25m，桥梁横向设两个支座，支座中心距离仅为6.0m（混凝土连续梁）和6.5m（连续钢箱梁），单箱五室鱼腹式截面。按照 设计，该桥顶升最大竖向位移3603mm，为了精确控制梁体的姿态和应力，每个顶升行程为100mm。 

由于两联旋转角度不一样（第九联逆时针转动0.817°、第十联逆时针转动1.604°）、两联顶升到位后落梁高度不一样及钢箱梁与混凝土梁伸缩缝处的过渡墩柱（17号墩）两侧的自重不同而造成的对墩柱基础产生不平衡弯矩，为确保桩基的桩身强度和最大程度减小顶升操作难度，有效控制顶升精度，应制定合理、科学的顶升工艺技术，保证既有桥顶升的结构安全、顶升精度及工期。 

由于17号桥墩处一侧为混凝土梁，一侧为钢箱梁，顶升支点距墩中心均为1.6m，两侧自重不同，对桥墩基础产生不平衡弯矩。根据设计要求单根灌注桩允许偏心弯矩［M］=600t·m 

参见图1和图2，其上所示为17号过渡墩混凝土侧与钢箱梁侧支点反力。 

17号过渡墩支座及钢支撑托架体系支撑位置如图3所示。顶升或落梁时动载系数取K=1.2，计算下列几种工况下的不平衡弯矩。 

(1)第十联旋转顶升1.604°后，第九联开始旋转顶升（0.817°），同时第十联同步顶升 

在该工况下，第十联的旋转是绕着过渡墩支座中心实现的，此时的桥墩桩基的负荷工况没变。当第九联开始旋转顶升（0.817°），同时第十联同步顶升时，混凝土侧的支点距墩中心位置由0.6m增至1.6m，产生的不平衡弯矩为： 

M=752.3×1.2×1.6-357.8×1.2×1.6＝757.44t·m 

该墩有两根 

的灌注桩，则单根灌注桩不平衡弯矩M1=378.72t·m＜［M］，满足要求。 

(2)第九联先于第十联落梁 

在此工况下，第十联支点距墩中心位置由1.6m减至0.406m，产生的不平衡弯矩为： 

M=752.3×1.2×1.6-357.8×1.2×0.406＝1270.1t·m 

单根灌注桩不平衡弯矩M1=635.05t·m＞［M］，无法满足要求。为此，必须采用同时落梁或第十联先于第九联落梁的工艺。 

由此，对第十联和第九联的顶升和落梁方案具有以下几种方案： 

1、第十联旋转顶升1.604°后，第九联开始旋转顶升（0.817°），同时第十 联同步顶升。 

该方案充分考虑两联旋转角度不一，最大程度减小顶升操作控制的难度，减少支垫临时钢垫块的时间，提高工作效率，确保梁体顶升过程的施工安全和结构安全。 

2、第十联和第九联同时旋转顶升。 

该方案可满足顶升过程中现状桩基的桩身强度，但由于两联旋转角度不一，控制点多，大大增加顶升操作控制难度及支垫钢垫块、托换钢垫块的时间，工效低。 

3、第十联先于第九联落梁。 

该方案可满足顶升过程中现状桩基的桩身强度，充分考虑两联落梁高度的不一性，最大程度减小顶升操作控制的难度，施工速度快。 

4、同时落梁。 

该方案可满足顶升过程中现状桩基的桩身强度，但大大增加顶升操作控制难度，施工效率低。 

通过上述个方案的对比，本实例中采用钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺， 

具体步骤如下： 

第一步.首先通过20个工作步长，旋转顶升第十联混凝土梁； 

该步骤中通过20个工作步长，以17号墩混凝土支座中心为支点，将整联梁体旋转1.604°，实现18号墩、19号墩梁体的反坡比例同步顶升，即：19号墩竖向顶升位移1960mm，18号墩竖向顶升位移980mm。 

第二步.通过17个工作步长旋转顶升第九联及同步顶升第十联； 

该步骤中通过17个工作步长，以14号墩钢箱梁支座中心为支点，将整联梁体旋转0.817°，实现第九联15号墩、16号墩、17号墩梁体的反坡比例同步顶升，即：17号墩竖向顶升位移1641mm，16号墩竖向顶升位移1143mm，15号墩竖向顶升位移499mm；同时，实现第十联17号墩、18号墩、19号墩梁体的同步顶升1700mm。 

第三步.墩柱的截断接高； 

该步骤中进行墩柱的截断接高时，对16号墩、17号墩、18号墩断柱，根 据需顶升的分别顶升751mm、1276mm、2426mm；对14号墩顶凿除400mm，加焊钢筋和钢板后重新浇筑墩柱和垫石混凝土；15号墩将原有垫石凿除，加焊钢筋和钢板后重新浇筑垫石混凝土，16号～18号墩墩柱切割后进行墩柱接高，将原有垫石凿除，加焊钢筋和钢板后重新浇筑垫石混凝土。 

第四步.第十联落梁至墩柱支座； 

该步骤中，第十联通过一次平动和一次整体旋转，落梁就位，达到设计高程。 

第五步.第九联落梁至墩柱支座。 

该步骤中，第九联通过两次平动和一次整体旋转，落梁就位，达到设计高程。 

至此，完成钢箱梁和混凝土箱梁结合顶升。 

这里所述工作步长为千斤顶一次顶升的行程设置。 

基于上述的钢箱梁、混凝土梁结合顶升工艺，本实例的顶升流程如下： 

在施工前，应对顶升桥梁的技术状况进行复查，并将复查结果通知有关单位。在桥梁顶升施工过程中，应加强观测与检查，及时反馈信息，指导施工。 

在各项准备工作都具备的前提下，包括同步顶升系统的配套安装、配套测试，开始正式顶升。 

1、设定一次行程； 

该步骤中根据各墩需顶升的位移量，设置顶升行程，最大顶升行程为100mm； 

2、同步顶升，具体的顶升工艺如上所述。 

3、安装临时支撑油缸缩缸； 

该步骤中安装临时支撑油缸缩缸：即将随动千斤顶螺杆回缩。 

4、油缸下加垫块 

在随动千斤顶螺杆回缩后，在其端部支垫专用垫块或钢板，实现力系的转换。 

5、重复顶升、缩缸等过程 

该步骤中，首先，根据需顶升的工作步长进行顶升； 

接着，随动千斤顶螺杆回缩 

再者，在其端部支垫专用垫块或钢板，实现力系的转换。 

6、固定临时支撑 

该步骤即对支垫专用垫块采用螺栓连接，临时支撑采用L20及L10连接成一个整体，保证结构的稳定、安全可靠。 

7、柱加高加固 

该步骤对墩柱进行截断接高，每顶升一个工作步长，就在墩柱截断面位置支垫专用垫块，并采用螺栓连接，循环操作，直至达到设计要求。 

8、拆除临时支撑 

在落梁后，拆除由支撑杆、临时垫块以及连系杆等组成的临时支撑体系。 

上述流程中，梁体在顶升过程中，随着梁体反坡顶升旋转，梁体水平投影长度增长，梁体产生纵向位移。为保证梁体与千斤顶间的相对滑移，确保千斤顶中心始终与顶升钢支撑同一轴线，采用20mm厚的钢板焊成两个相对的“L”型结构 

19号墩及钢箱梁侧17号墩每顶升30～50cm时，按各支撑点处的锲形变化情况，顶升过程中按顺序在分配梁与千斤顶（随动装置）间塞进相应的锲形钢板（千斤顶的锲形钢板由500×500×6加工、随动装置的锲形钢板由700×500×6加工），即：混凝土梁在分配梁与千斤顶（随动装置）间需塞6块锲形钢板，钢箱梁在分配梁与千斤顶（随动装置）间需塞3块锲形钢板，实现梁体的旋转顶升过程中千斤顶始终是垂直受力。 

对于临时支撑体系的设计及施工，采用如下的方案： 

1.临时支撑体系必须满足强度、刚度及稳定性要求。 

2.临时支撑体系应便于安装于拆除。 

3.临时支撑体系专用垫块应模数化和标准化，以提高其使用效率。 

4.标准化的每节支撑的长度应与千斤顶行程相适应。 

5.为避免顶升过程中支撑失稳，每节支撑之间必须采用螺栓连接。 

6.钢支撑之间采用L20及L10连接成一个整体，保证支撑系统的稳定，随着梁体的顶升每1m增加一道。 

对于顶升的千斤顶，采用如下的方案： 

1.液压千斤顶必须配有液控单向阀，防止失压。 

2.桥梁结构应根据荷载大小布置顶升点，千斤顶采用对称布置。 

3.千斤顶数量可按下式估算： 

$n=k\frac{G_k}{N}$

式中n——千斤顶数量； 

G_k——顶升时桥梁总荷载标准值； 

N——单个千斤顶额定承载力； 

k——安全系数，取1.5。 

4.千斤顶安装时应保证其轴向垂直，轴线竖直偏差不大于0.5mm。 

5.千斤顶的上下均应设置钢垫板以分散集中力，确保顶升处结构不受损坏。 

6.千斤顶严禁超载使用，不得加长手柄。 

7.使用液压千斤顶时，禁止工作人员站在千斤顶安全栓的前面，安全栓有损坏者不得使用。 

对于顶升的具体控制如下： 

1、初值的设定 

(1)置零压力设定。为了保证各点千斤顶比例同步升的基准一致，在同步顶起梁体之前，首先要让各点千斤顶均匀接触梁体，并以各点千斤顶均匀接触梁体的这一点作为各点千斤顶同步运行的基准。为此，首先按动置零按钮，各点千斤顶同时上升，一旦有顶接触梁体，该顶便停止上升，直至各点千斤顶全部接触梁体为止，然后各点千斤顶均匀升压至每顶置零吨位的值左右（置零压力设置值取10MPa），这时各点千斤顶自动停止，并将该点位置作为同步的零点。 

(2)顶升速度设定。通过设定各墩控制点的千斤顶顶升速度，实现梁体的比例同步顶升。为此，我们在每个行程顶升前须根据各墩点顶升的位移值确定各墩顶升速度，同时，需考虑控制顶升速度，确保顶升过程的安全。本项目实际顶升中，最大顶升速度控制在4mm/min内。 

(3)位移限定设定。按顶升流程控制总表的每个行程值设定各墩点的顶升位移控制值，最大值为100mm。 

2、顶升前应检查千斤顶底部是否稳固平整，稍有倾斜必须重新调整，直至满足要求，方可继续顶升。 

3、千斤顶不得在长时间无人照料下承受荷载。 

4、顶升作业时应有专人指挥，以保持升降的同步进行，防止受力不均，倾斜而发生事故。 

5、在以位移控制顶升的同时，采用顶升力进行复合检测。 

6、每次顶升高度应稍高于垫块厚度1cm左右，便于支垫临时钢垫块即可，不宜超出垫块厚度较多。 

7、结构顶升空间内严禁有障碍物。 

8、顶升实施过程中当每一行程完成后，应及时支垫临时钢支垫，力系转换，确认无误后，进行千斤顶收缸，并在千斤顶下加临时钢支垫。同时，应对临时支撑、液压千斤顶、管线、系统状态等进行详细的检查，经检查各个环节状态完好后，方可进入下一个行程的实施，并做好相应的检查记录。 

对于顶升过程的监控要求如下： 

1、桥梁顶升施工监测要求保证桥梁结构的安全性，确保顶升结束后的桥梁线形和内力与设计相符。 

2、在桥梁整个顶升过程中必须实施全程监控。 

3、监测方案应根据不同桥梁结构的特点而定，重点关注桥梁顶升过程中结构内力和位移的变化情况。 

根据桥梁顶升及落梁全过程的监控数据，桥梁整体落梁后的线形和高程均符合设计要求，桥梁经过顶升、转体、落梁，预应力混凝土梁体内的残余应力均小于0.5MPa。钢箱梁内残余应力均小于2MPa。桥梁顶升获得圆满成功。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (6)

1.一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，其特征在于，所述顶升工艺包括如下步骤：

（1）通过20个工作步长，旋转顶升混凝土梁；

（2）通过17个工作步长旋转顶升钢箱梁及同步顶升混凝土梁；

（3）墩柱的截断接高；

（4）混凝土梁落梁至墩柱支座；

（5）钢箱梁落梁至墩柱支座。

2.根据权利要求1所述的一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，其特征在于，所述步骤（1）通过20个工作步长，以钢箱梁和混凝土梁之间的过渡桥墩的混凝土支座中心为支点，将整联混凝土梁梁体旋转既定角度，实现混凝土梁下对应桥墩梁体的反坡比例同步顶升。

3.根据权利要求1所述的一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，其特征在于，所述步骤（2）通过17个工作步长，以钢箱梁对应桥墩中距混凝土梁最远的桥墩的支座中心为支点，将整联钢箱梁梁体旋转既定角度，实现钢箱梁下对应桥墩梁体的反坡比例同步顶升；同时对混凝土梁的梁体进行同步顶升既定高度。

4.根据权利要求1所述的一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，其特征在于，所述步骤（4）中混凝土梁通过一次平动和一次整体旋转，落梁就位。

5.根据权利要求1所述的一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，其特征在于，所述步骤（5）中钢箱梁通过两次平动和一次整体旋转，落梁就位。

6.根据权利要求1所述的一种钢箱梁、混凝土梁结合顶升的工艺，其特征在于，所述步骤（1）前还包括顶升准备步骤。

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