湖北楚天联发路桥养护有限公司

引言 1 工程概况 近年来，随着我国经济建设的高速发展，公 路、铁路和水运航道运输迅猛增长，尤其是城市高 架路迅速发展，一些既有高架桥梁不能满足新型 交通规划的发展需要，对这些既有桥梁采用顶升 的方法与拆除重建相比，是较为经济快捷的，既可 以保证附近交通或规划的实施，也节省了建设资 金，延长既有线路的使用寿命，体现了绿色环保理 念。通过桥梁顶升技术对既有下匝道桥梁进行调 坡顶升(各墩顶升高度不一致，成线性比例进行顶 升)与后续新建高架进行衔接贯通，是桥梁顶升改 造的一个新任务，在城市桥梁改造中应用前景较 广。 虽然桥梁顶升国内有些成功案例，但多是同 步顶升(各墩顶升高度相同)，对于现浇混凝土连 续箱梁调坡顶升是近期才应用的领域。调坡顶升 工艺中的顶升支撑的布置与选择，如何适应调坡 过程中不断变化的水平力，确保顶升支撑系统不 发生偏心受力，确保顶升系统的稳定。如何进行顶 升的姿态控制，确保调坡顶升过程中现浇混凝土 箱梁的结构不发生应力突变产生破坏，是调坡顶 升工艺能否成功的关键。本文结合一座钢筋混凝 土连续箱梁的顶升调坡改造工程，对桥梁调坡顶 升改造施工关键技术中的顶升支撑布置及稳定技 术的计算进行初步探讨与阐述，希望能起到抛砖 引玉的作用，对桥梁调坡顶升技术在桥梁改造中 的进一步普及和发展起到有益的帮助。 收稿日期：2013—08—08 作者简介：蒋岩峰(1978-)，男，黑龙江尚志人，工程师，从事 工程技术管理工作。 1．1 桥型概况 清水河桥为成都二环路直行机动车道上跨大 石西路交叉路口和清水河，主跨采用(26+70+70+26) 独塔自锚式悬索桥，全长192 m，南北两侧引桥均 为3×25 m预应力混凝土连续箱梁，梁顶宽l4．75 m， 梁底宽11．15 m，梁高1．5 m，箱梁截面形式为单箱 三室截面，顶底板厚0．25 m，腹板厚0．45 m。引桥段 最大坡度4．5％，1．5％的单向横坡。混凝土标号C50， 一联的混凝土工程量为767．5 m ，重约2 000 t。 见图1、图2所示。 1．2 顶升改造方案概况 将两侧引桥进行调坡顶升，两侧引桥纵坡由 既有的±4．5％的坡度调整至下坡一O．8％(南侧)和 (2)传力系统：采用主梁一支撑系统的传力模 式，主梁刚度设为刚性，恒载按主梁外边腹板间距 均匀加载，主梁恒载传递到支撑系统，保证力传递 过程能和系统刚度耦合； (3)支撑系统：由千斤顶和一系列支撑柱、横撑 组合成框架结构，支撑柱和承台刚性连接，可视为 支撑柱下固结，支撑顶部加载传力系统反力。 2．1．3 荷载取值 (1)恒载：顶升施工时考虑的恒载为：箱梁自 重、桥面系重，其中C50混凝土容重，按26 kN／m 计； (2)活载：顶升时交通封闭，无车活载及人群 活载，采用全桥同步顶升，各墩顶升无位移差，不 计活载。 2．2 顶升设备反力计算 该工程顶升设备由顶力为200 t的顶升液压 千斤顶及400 t的机械跟随千斤顶组成。机械跟随 千斤顶的位置就在原支座位置，所以对机械跟随 千斤顶支撑横梁情况不做计算。支撑反力可以直 接按两支座平分。 该工程主要对液压千斤顶顶升过程时候的横 梁，以及顶升系统进行强度验算。计算过程采用桥 梁博士计算，对支座采用弹性支撑，梁上反力按横 梁构造均布到2个分配钢梁上腹板区域(腹板区 域宽l1．5 m)如图6所示，q=9315．8／11．15=835．5 (kN／m)，主梁刚度设为无穷大，下部支撑刚度，按 实际单个空心钢管支撑刚度I％=1536098 kN／m考 虑。 图6 液压反力计算示意图《单位：mm) 靠梁外支撑位3Ko，内支撑位2Ko，计算模型及 反力计算如下。 2．2．1 机械跟随千斤顶受力计算 机械跟随千斤顶位于原支座位置，可以直接 按两支座平分，计算如下： 机械跟随千斤顶最大反力为：Ns=9 315．8／4= 2 378．45(kN)，小于机械跟随千斤顶额定顶力 4000 kN，安全系数K=4 000／2 378．45=1．68，机械跟 随千斤顶顶力配置满足要求。 2-2．2 液压千斤顶顶力计算 液压千斤顶最大反力为：N=3 1 19．8／3=1 040．0kN， 小于液压千斤顶额定顶力2 000 kN，安全系数K= 2000／1 040=1．92，液压千斤顶顶力配置满足要求。 2．2．3 液压千斤顶极限状况 顶升过程中，假设施工误差对以上四支座模 型，验算出现相对刚度相对较小的内侧支座2Ko脱 空的极端情况千斤顶的受力情况，见图7所示。 4657 9kN 4657 9kN 图7 液压反力计算示意图(单位：mm) 千斤顶最大反力为：N=4 657．9／3=1 552．6(kN)， 小于液压千斤顶额定顶力2 000 kN，安全系数K= 2 000／1 552．6=1．29。液压千斤顶顶力配置满足要求。 此情况在该工程中不太可能发生，但从偏安 全考虑，该工程中计算均按此情况进行了考虑。 2．3 顶升支撑系统计算 2．3．1顶升支撑整体应力计算 顶升过程中，顺桥向考虑调坡角度引起的附 加水平力，横桥向考虑钢支撑柱与地平面不完全 垂直时产生的附加水平力，以上两种附加水平力 根据经验及现场安装误差可控情况，分别取值竖 向荷载大小的2％与1％。计算情况如下： 顶升过程中假设分两种情况：(1)5个液压千 斤顶同时受力；(2)3个主要千斤顶受力，其余2个 脱空。千斤顶受力由顶升系统计算得出，乘以2％ 和1％的得出横纵向效应。纵向效应和竖直反力同 时加载到千斤顶上。其模型如图8、图9所示；结构 应力图如图10、图11所示；位移图如图l2所示。

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