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鋼結構液壓提升設備的安裝方法跟連續梁橋頂升施工關鍵技術

[一]、鋼結構液壓提升設備的安裝方法

高層建筑是隨著社會生產的發展和人們生活的需要而發展起來的，是商業化、工業化和城市化的結果。在土地資源十分寶貴的城市，尤其是我國人口眾多、居住面積少的情況下，修建適量的高層建筑是發展的必然方向。目前，國內已形成以上海金茂大廈、環球大廈、廣州新電視塔、中信大廈、深圳地王大廈、青島中銀等為代表的高層建筑。

鋼結構具綜合強度高、抗震性能好、基礎造價低、施工周期短等一系列優點，因此液壓提升在高層建筑中得到廣泛應用。高層建筑的鋼結構重量重、體積大、跨度大、安裝高度高、安裝精度要求嚴，無疑對施工技術提出了高嚴格的要求。因此，研究和應用在高層建筑中大型結構安裝新技術對加快我國的現代化進程具有十分重要的現實意義。

高層建筑的鋼結構安裝有賴于大型塔吊，塔吊起重能力越大，鋼結構安裝效率就越高。因此，如何把高層建筑的大型鋼結構經濟、、快速地安裝到設計位置，是我國廣大工程技術人員所普遍關心的問題。

目前，鋼結構的安裝方法基本上分為兩大類：即高空拼裝和地面拼裝后起吊。前一類方法的主要問題是如何在高空進行施工，而后一類方法主要是采用什么樣的機具和工藝的問題。目前鋼結構的安裝方法主要有以下幾種：

一、高空散裝法

將鋼結構的全部桿件和節點分次提升到高空一次拼裝完成，這是較直截了當的辦法，也不需要大型的起重設備，但它需要搭設大量的支架，有時甚至是滿堂腳手架，這對于大跨度結構來說是相當費力的。

作為一種改進，可以將鋼結構在地面上預先制作成錐體或平面析架形式的小拼單元，將小拼單元吊到高空拼裝，就可以減少高空作業量。另外小拼單元吊裝后成為一個幾何不變的穩定體系，即可利用它來承受自重和施工荷載而不設或少設支架。將小拼單元按規定的順序逐步延伸，然后就能拼裝成整體。

二、分條或分塊安裝法

液壓提升機械為了進一步減少高空作業的工作量，可以把鋼結構從平面分割成幾個條狀或塊狀單元。每個單元先在地面上拼裝好，再用起重機吊裝到高空就位后連成整體。這樣就減少拼裝支架，只需在單元連接處設置一些支架。不過這種施工方法要求大的起重設備，條塊的大小取決于起重設備的能力，它比較適合于在分割后鋼結構的剛度和受力情況改變較小以及跨度不大的鋼結構。

三、高空滑移法

鋼結構在高空滑移進行拼裝，既可在高空施工，又免除了搭設支架，比高空散裝要方便得多。這種方法是將鋼結構分成條狀單元，使其支承在建筑物兩邊鋼筋混凝土梁上的滑軌上，通過牽引使條狀單元逐條從建筑物的一端滑移到另一端，就位后拼成整體。高空滑移法要求在建筑物端部設立一個拼裝臺，較好是利用已建的端部建筑物，像劇院的舞臺屋頂等。如果沒有，則可在一端設置寬度約大于兩個節間的拼裝平臺。有了這樣的平臺，條狀單元可以在地面拼成后用起重機吊到平臺上來進行滑移，也可以用散件或小拼單元在拼裝平臺上拼成條狀單元后滑移。

滑移可以采用兩種方法：a、單條滑移法。將條狀單元逐條地從一端滑移就位，各條單元之間分別在高空再進行連接，也就是逐條滑移，逐條連成整體；這種方法摩擦阻力小，不需要很大的牽引設備，但每條單元就位拼接時需要活動腳手架支撐。b、逐條積累滑移法。將條狀單元滑移一段距離后，連接上二條單元，兩條單元一起滑移一段距離后再接上第三條單元，這三條單元作為一個整體再進行滑移，如此進行下去直到拼裝好為止。這種方法隨著單元的積累，牽引力也逐漸增大。

[二]、連續梁橋頂升施工中的關鍵技術研究

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構，遵循先試驗再應用的原則。為了好地調坡，適應舊橋縱斷面線形平順，減小結構在頂升過程中產生的次應力，需要在10#墩、43#墩處解聯，即在墩頂連續處先頂升梁體，取出支座，再通過切割砼和鑿除砼結合的方式將墩頂連續段斷開。

1、頂升施工技術原理

(1)液壓頂升。通過PLC控制液壓同步頂升系統實現頂升。PLC控制液壓同步系統由液壓系統(千斤頂、油管、油泵、油缸等)、傳感器等信號傳輸系統、計算機控制系統三部分組成。液壓系統由計算機控制，可以全自動完成同步移位，實現力和位移控制、操作閉鎖、過程呈現、故障警報等多種功能。每一個千斤頂都帶有可以自動和手動鎖死的閥，每一個油泵既可以單獨操作，也可以由電腦主控系統統一操作，既，又靈活。

(2)頂升原理。墊石加高頂升時，在每個鋼牛腿上安置1個千斤頂，臨時鋼支撐系統設置在蓋梁頂面，通過在主控計算機里輸入每個墩的頂升高度，控制系統就會自動劃分頂升階段，實現同步頂升和比例頂升，從而實現梁體的抬升。截柱頂升時，在每個鋼抱箍的順橋向安裝兩個千斤頂，橫向安裝臨時鋼支撐，即每個墩共安裝4個千斤頂和8個臨時支撐點，安裝好千斤頂等頂升系統后，頂升過程由計算機系統自動控制。在21#墩和40#墩，千斤頂安裝在臨時鋼管支架上，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鋼管支架及液壓頂升設備輔助設施。

2、鋼牛腿的設計與試驗

在墊石加高頂升方式中，鋼牛腿是重要的受力結構。鋼牛腿的制作方法：在蓋梁側面植筋，固定預埋鋼板，將雙拼32#I字鋼焊接在預埋鋼板上，并在雙拼32#I字鋼頂面焊接一塊20mm的鋼板，將兩片I字鋼連成一個整體。在正式安裝之前對鋼牛腿的安裝工藝和受力性能進行仿真分析計算，并在現場進行力學試驗。而且，在施工現場，每一個鋼牛腿安裝完成后，進行力學試驗。

3、鋼抱箍設計與試驗

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。每一個鋼抱箍的兩瓣通過高強螺栓連接成一個整體。通過結構受力計算分析知，原北江大橋引橋頂升施工過程中，每一個鋼抱箍承受的壓力約2000kN，因此對鋼抱箍進行優化設計、受力工況計算分析、現場力學試驗。通過計算分析和現場力學試驗，優化設計，保證鋼抱箍結構簡單、受力明確，可靠，施工方便。在每一個鋼抱箍安裝完成后，進行加載試驗，以檢驗鋼抱箍是否受力。

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，并且縱坡在發生變化，上部梁體會發生縱橋向位移，為了限制這一位移，需在伸縮縫處和解聯處設置縱向限位裝置。縱向限位裝置可通過在橋面伸縮縫處和解聯處植筋，固定預埋鋼板，焊接32#雙拼I字鋼和限位軸承來實現。

(2)橫向限位措施。橫向限位措施表現為三種形式：①利用原舊橋中間的兩條防撞護欄，安裝限位架。限位架巧妙地利用了自身結構，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，以適應梁體升高的需要。對限位架進行計算分析，保證其能抵抗頂升過程中橫坡、不平衡頂升高度、臺風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，極易發生橫向偏位，因此需要在蓋梁上植筋，制作強制限位墩，鋼筋混凝土結構，從而起到橫向限位的作用。③在截柱頂升時，由于立柱被截斷，頂升施工其危險。因此在每一個鋼抱箍的面板上預留4個直徑為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鋼抱箍的4對限位孔，從而在頂升時起到縱向和橫向的限位作用。

5、臨時鋼支撐設計

在墊石加高頂升和截柱頂升方式中，臨時鋼支撐是不可少的。頂升過程中，每次頂升高度為5mm，每頂升5mm，需要用臨時鋼支撐跟進。千斤頂每次換行程前，亦要將臨時鋼支撐固緊，使臨時鋼支撐頂住被頂升的梁體。臨時鋼支撐有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。臨時鋼支撐的結構尺寸根據鋼牛腿和鋼抱箍的結構尺寸確定。對臨時鋼支撐需要進行局部承壓、抗剪、穩定性驗算。

6、解聯設計

對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，會產生較大的次應力。為了防止這些部位的梁體因次應力而產生裂縫，宜先行解聯。解聯的方法為：(1)測量定位，標示出墩頂梁體需鑿除的寬度。(2)在蓋梁側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鋼支撐，落梁。(4)沿測量放樣線，將梁體切割開來，并將切割出來的砼塊鑿除掉。此時，梁體即分為兩聯。頂升施工完成后，應按照設計要求恢復解聯處的墩頂連續段。