液壓頂升機(jī)械施工技術(shù)原理和連續(xù)梁橋頂升施工關(guān)鍵技術(shù)

(一)、液壓同步頂推頂升施工技術(shù)原理

液壓同步頂推頂升施工技術(shù)系統(tǒng)主要由各類傳感器、線路以及電機(jī)等元件構(gòu)成。該系統(tǒng)的原理為，電磁轉(zhuǎn)向閥直接控制液壓缸，對(duì)推出與縮回的實(shí)際方向進(jìn)行準(zhǔn)確操控。在實(shí)際壓力超過32MPa時(shí)，電磁閥自動(dòng)向控制轉(zhuǎn)變，液壓缸具備承受來源于轉(zhuǎn)向閥側(cè)壓力的能力。液壓頂升系統(tǒng)中，液壓缸主要由左側(cè)部分和右側(cè)部分構(gòu)成，這兩個(gè)部分均可受一個(gè)電磁轉(zhuǎn)向閥的控制。液壓缸中產(chǎn)生的頂力和推力由其內(nèi)部配置的傳感器進(jìn)行控制與檢測(cè)，借助傳感器的，實(shí)現(xiàn)位移與頂推力的同步控制和實(shí)施。

(二)、連續(xù)梁橋頂升施工中的關(guān)鍵技術(shù)研究

在橋梁頂升施工中，鋼牛腿、鋼抱箍、限位裝置、鋼支撐都是重要的受力結(jié)構(gòu)，遵循先試驗(yàn)再應(yīng)用的原則。為了好地調(diào)坡，適應(yīng)舊橋縱斷面線形平順，減小結(jié)構(gòu)在頂升過程中產(chǎn)生的次應(yīng)力，需要在10#墩、43#墩處解聯(lián)，即在墩頂連續(xù)處先頂升梁體，取出支座，再通過切割砼和鑿除砼結(jié)合的方式將墩頂連續(xù)段斷開。

1、頂升施工技術(shù)原理

(1)液壓提升裝置。通過PLC控制液壓同步頂升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頂升。PLC控制液壓同步系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)(千斤頂、油管、油泵、油缸等)、傳感器等信號(hào)傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三部分組成。液壓系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，可以全自動(dòng)完成同步移位，實(shí)現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程呈現(xiàn)、故障警報(bào)等多種功能。每一個(gè)千斤頂都帶有可以自動(dòng)和手動(dòng)鎖死的閥，每一個(gè)油泵既可以單獨(dú)操作，也可以由電腦主控系統(tǒng)統(tǒng)一操作，既，又靈活。

(2)頂升原理。墊石加高頂升時(shí)，在每個(gè)鋼牛腿上安置1個(gè)千斤頂，臨時(shí)鋼支撐系統(tǒng)設(shè)置在蓋梁頂面，通過在主控計(jì)算機(jī)里輸入每個(gè)墩的頂升高度，控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)劃分頂升階段，實(shí)現(xiàn)同步頂升和比例頂升，從而實(shí)現(xiàn)梁體的抬升。截柱頂升時(shí)，在每個(gè)鋼抱箍的順橋向安裝兩個(gè)千斤頂，橫向安裝臨時(shí)鋼支撐，即每個(gè)墩共安裝4個(gè)千斤頂和8個(gè)臨時(shí)支撐點(diǎn)，安裝好千斤頂?shù)软斏到y(tǒng)后，頂升過程由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制。在21#墩和40#墩，千斤頂安裝在臨時(shí)鋼管支架上，待頂升完成，并完成邊墩立柱蓋梁的接高或重建后，再拆除千斤頂和臨時(shí)鋼管支架及液壓頂升設(shè)備輔助設(shè)施。

2、鋼牛腿的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

在墊石加高頂升方式中，鋼牛腿是重要的受力結(jié)構(gòu)。鋼牛腿的制作方法：在蓋梁側(cè)面植筋，固定預(yù)埋鋼板，將雙拼32#I字鋼焊接在預(yù)埋鋼板上，并在雙拼32#I字鋼頂面焊接一塊20mm的鋼板，將兩片I字鋼連成一個(gè)整體。在正式安裝之前對(duì)鋼牛腿的安裝工藝和受力性能進(jìn)行仿真分析計(jì)算，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。而且，在施工現(xiàn)場(chǎng)，每一個(gè)鋼牛腿安裝完成后，進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。

3、鋼抱箍設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

在截柱頂升方式中，先將立柱的下半部分加粗，然后安裝鋼抱箍。上抱箍和下抱箍配對(duì)。每一個(gè)鋼抱箍的兩瓣通過高強(qiáng)螺栓連接成一個(gè)整體。通過結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析知，原北江大橋引橋頂升施工過程中，每一個(gè)鋼抱箍承受的壓力約2000kN，因此對(duì)鋼抱箍進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、受力工況計(jì)算分析、現(xiàn)場(chǎng)力學(xué)試驗(yàn)。通過計(jì)算分析和現(xiàn)場(chǎng)力學(xué)試驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，鋼抱箍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力明確，，施工方便。在每一個(gè)鋼抱箍安裝完成后，進(jìn)行加載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)鋼抱箍是否受力。

4、限位措施

(1)縱向限位措施。引橋頂升過程中，由于梁體存在縱坡，并且縱坡在發(fā)生變化，上部梁體會(huì)發(fā)生縱橋向位移，為了限制這一位移，需在伸縮縫處和解聯(lián)處設(shè)置縱向限位裝置?？v向限位裝置可通過在橋面伸縮縫處和解聯(lián)處植筋，固定預(yù)埋鋼板，焊接32#雙拼I字鋼和限位軸承來實(shí)現(xiàn)。

(2)橫向限位措施。橫向限位措施表現(xiàn)為三種形式：①利用原舊橋中間的兩條防撞護(hù)欄，安裝限位架。限位架巧妙地利用了自身結(jié)構(gòu)，既撐又拉，其上通過焊接固定的軸承還可以沿豎向軌道滾動(dòng)，以適應(yīng)梁體升高的需要。對(duì)限位架進(jìn)行計(jì)算分析，其能抵抗頂升過程中橫坡、不平衡頂升高度、臺(tái)風(fēng)侵襲等不利因素的影響。②在邊墩處，由于梁端在橫向缺乏約束，極易發(fā)生橫向偏位，因此需要在蓋梁上植筋，制作強(qiáng)制限位墩，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從而起到橫向限位的作用。③在截柱頂升時(shí)，由于立柱被截?cái)啵斏┕て湮ｋU(xiǎn)。因此在每一個(gè)鋼抱箍的面板上預(yù)留4個(gè)直徑為112mm的限位孔，將4條直徑為102mm，壁厚10mm的無縫鋼管分別插入每對(duì)鋼抱箍的4對(duì)限位孔，從而在頂升時(shí)起到縱向和橫向的限位作用。

5、臨時(shí)鋼支撐設(shè)計(jì)

在墊石加高頂升和截柱頂升方式中，臨時(shí)鋼支撐是不可少的。頂升過程中，每次頂升高度為5mm，每頂升5mm，需要用臨時(shí)鋼支撐跟進(jìn)。千斤頂每次換行程前，亦要將臨時(shí)鋼支撐固緊，使臨時(shí)鋼支撐頂住被頂升的梁體。臨時(shí)鋼支撐有2種形式：(1)1mm~20mm厚鋼板。(2)由20mm厚的鋼板作頂板和底板，由外徑為245mm，壁厚為16mm的無縫鋼管焊接組合而成的半封閉形式的鋼支撐。臨時(shí)鋼支撐的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)鋼牛腿和鋼抱箍的結(jié)構(gòu)尺寸確定。對(duì)臨時(shí)鋼支撐需要進(jìn)行局部承壓、抗剪、穩(wěn)定性驗(yàn)算。

6、解聯(lián)設(shè)計(jì)

對(duì)于頂升過程中因弦差較大引起頂升后線形不夠平順的墩位，會(huì)產(chǎn)生較大的次應(yīng)力。為了防止這些部位的梁體因次應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，宜先行解聯(lián)。解聯(lián)的方法為：(1)測(cè)量定位，標(biāo)示出墩頂梁體需鑿除的寬度。(2)在蓋梁側(cè)面安裝鋼牛腿和千斤頂。(3)將梁微微頂起3mm~5mm，取出支座，并在蓋梁上墊好臨時(shí)鋼支撐，落梁。(4)沿測(cè)量放樣線，將梁體切割開來，并將切割出來的砼塊鑿除掉。此時(shí)，梁體即分為兩聯(lián)。頂升施工完成后，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求恢復(fù)解聯(lián)處的墩頂連續(xù)段。