液压顶升系统功能组成与连续梁桥顶升施工关键

　　一、液压整体提升系统的组成

　　整体提升系统的核心是液压提升设备。液压整体提升设备由控制系统和液压系统(包括承重机构、液压千斤顶、液压阀组、泵站、管路等)构成。控制系统负责控制作为执行系统的液压系统进行提升作业，并液压提升质量。

　　液压同步整体提升系统由钢绞线及提升油缸集群(承重部件)、液压泵站(驱动部件)、传感检测及计算机控制(控制部件)和远程监视系统等几个部分组成。

　　钢绞线及提升油缸是系统的承重部件，用来承受提升构件的重量。可以根据提升重量(提升荷载)的大小来配置提升油缸的数量，每个提升吊点的油缸可以并联使用。

　　液压泵站是提升系统的动力驱动部分，它的性能及性对整个提升系统稳定工作影响较大。在液压系统中，采用比例同步技术，可以提高整个系统的同步调节性能。

　　传感检测主要用来获得提升油缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机，主控计算机则根据当前网络传来的油缸位置信息决定提升油缸的下一步动作，同时，主控计算机也可以根据网络传来的提升载荷信息和构件姿态信息决定整个系统的同步调节量。

　　二、连续梁桥顶升施工中的关键技术研究

　　在桥梁顶升施工中，钢牛腿、钢抱箍、限位装置、钢支撑都是重要的受力结构，遵循先试验再应用的原则。为了好地调坡，适应旧桥纵断面线形平顺，减小结构在顶升过程中产生的次应力，需要在10#墩、43#墩处解联，即在墩顶连续处先顶升梁体，取出支座，再通过切割砼和凿除砼结合的方式将墩顶连续段断开。

　　1、顶升施工技术原理

　　(1)液压提升装置。通过PLC控制液压同步顶升系统实现顶升。PLC控制液压同步系统由液压系统(千斤顶、油管、油泵、油缸等)、传感器等信号传输系统、计算机控制系统三部分组成。液压系统由计算机控制，可以全自动完成同步移位，实现力和位移控制、操作闭锁、过程呈现、故障警报等多种功能。每一个千斤顶都带有可以自动和手动锁死的阀，每一个油泵既可以单独操作，也可以由电脑主控系统统一操作，既，又灵活。

　　(2)顶升原理。垫石加高顶升时，在每个钢牛腿上安置1个千斤顶，临时钢支撑系统设置在盖梁顶面，通过在主控计算机里输入每个墩的顶升高度，控制系统就会自动划分顶升阶段，实现同步顶升和比例顶升，从而实现梁体的抬升。截柱顶升时，在每个钢抱箍的顺桥向安装两个千斤顶，横向安装临时钢支撑，即每个墩共安装4个千斤顶和8个临时支撑点，安装好千斤顶等顶升系统后，顶升过程由计算机系统自动控制。在21#墩和40#墩，千斤顶安装在临时钢管支架上，待顶升完成，并完成边墩立柱盖梁的接高或重建后，再拆除千斤顶和临时钢管支架及液压顶升设备辅助设施。

　　2、钢牛腿的设计与试验

　　在垫石加高顶升方式中，钢牛腿是重要的受力结构。钢牛腿的制作方法：在盖梁侧面植筋，固定预埋钢板，将双拼32#I字钢焊接在预埋钢板上，并在双拼32#I字钢顶面焊接一块20mm的钢板，将两片I字钢连成一个整体。在正式安装之前对钢牛腿的安装工艺和受力性能进行仿真分析计算，并在现场进行力学试验。而且，在施工现场，每一个钢牛腿安装完成后，进行力学试验。

　　3、钢抱箍设计与试验

　　在截柱顶升方式中，先将立柱的下半部分加粗，然后安装钢抱箍。上抱箍和下抱箍配对。每一个钢抱箍的两瓣通过高强螺栓连接成一个整体。通过结构受力计算分析知，原北江大桥引桥顶升施工过程中，每一个钢抱箍承受的压力约2000kN，因此对钢抱箍进行优化设计、受力工况计算分析、现场力学试验。通过计算分析和现场力学试验，优化设计，钢抱箍结构简单、受力明确，，施工方便。在每一个钢抱箍安装完成后，进行加载试验，以检验钢抱箍是否受力。

　　4、限位措施

　　(1)纵向限位措施。引桥顶升过程中，由于梁体存在纵坡，并且纵坡在发生变化，上部梁体会发生纵桥向位移，为了限制这一位移，需在伸缩缝处和解联处设置纵向限位装置。纵向限位装置可通过在桥面伸缩缝处和解联处植筋，固定预埋钢板，焊接32#双拼I字钢和限位轴承来实现。

　　(2)横向限位措施。横向限位措施表现为三种形式：①利用原旧桥中间的两条防撞护栏，安装限位架。限位架巧妙地利用了自身结构，既撑又拉，其上通过焊接固定的轴承还可以沿竖向轨道滚动，以适应梁体升高的需要。对限位架进行计算分析，其能抵抗顶升过程中横坡、不平衡顶升高度、台风侵袭等不利因素的影响。②在边墩处，由于梁端在横向缺乏约束，极易发生横向偏位，因此需要在盖梁上植筋，制作强制限位墩，钢筋混凝土结构，从而起到横向限位的作用。③在截柱顶升时，由于立柱被截断，顶升施工其危险。因此在每一个钢抱箍的面板上预留4个直径为112mm的限位孔，将4条直径为102mm，壁厚10mm的无缝钢管分别插入每对钢抱箍的4对限位孔，从而在顶升时起到纵向和横向的限位作用。

　　5、临时钢支撑设计

　　在垫石加高顶升和截柱顶升方式中，临时钢支撑是不可少的。顶升过程中，每次顶升高度为5mm，每顶升5mm，需要用临时钢支撑跟进。千斤顶每次换行程前，亦要将临时钢支撑固紧，使临时钢支撑顶住被顶升的梁体。临时钢支撑有2种形式：(1)1mm~20mm厚钢板。(2)由20mm厚的钢板作顶板和底板，由外径为245mm，壁厚为16mm的无缝钢管焊接组合而成的半封闭形式的钢支撑。临时钢支撑的结构尺寸根据钢牛腿和钢抱箍的结构尺寸确定。对临时钢支撑需要进行局部承压、抗剪、稳定性验算。

　　6、解联设计

　　对于顶升过程中因弦差较大引起顶升后线形不够平顺的墩位，会产生较大的次应力。为了防止这些部位的梁体因次应力而产生裂缝，宜先行解联。解联的方法为：(1)测量定位，标示出墩顶梁体需凿除的宽度。(2)在盖梁侧面安装钢牛腿和千斤顶。(3)将梁微微顶起3mm~5mm，取出支座，并在盖梁上垫好临时钢支撑，落梁。(4)沿测量放样线，将梁体切割开来，并将切割出来的砼块凿除掉。此时，梁体即分为两联。顶升施工完成后，应按照设计要求恢复解联处的墩顶连续段。