宜昌长江大桥支座更换施工工艺及应用技术

宜昌长江大桥支座更换施工工艺及应用技术

作者：何清姜炜李知强

来源：《科技创新导报》 2012年第13期

何清姜炜李知强

(宜昌长江大桥总公司湖北宜昌 443007)

摘要:本文以更换宜昌长江公路大桥支座四氟板工程的实例,结合PLC控制液压同步顶升的施工工艺,对顶升过程中的设计方法和关键技术进行了研究。与传统的支座更换方法相比,该方

法具有不中断交通、工期短、同步精度高、安全性强等突出的优点,具有广泛的借鉴和推广意义。

关键词:整体顶升桥梁支座更换施工工艺

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(a)-0115-02

1 工程概况

宜昌长江公路大桥,2001年9月建成通车,是国家公路网主骨架沪渝国道主干线在湖北境内

跨越长江的一座特大型悬索桥。目前,该桥通车已十余年,日益增长的交通量使宜昌大桥的竖向

支座出现了病害,主要表现为支座滑动平面上所粘贴的聚四氟乙烯板脱落、滑出,已经直接影响

到桥梁结构的安全,急需对支座四氟板进行更换,恢复原有功能,保证大桥的运行安全。

宜昌大桥竖向支座安装在主梁两端,每端两套;其上支座由固定螺栓与主梁相应连接梁连接,其下支座用锚固螺栓与塔下横梁(或主、引桥交界墩之帽梁)相锚固。竖向支座采用轴、瓦面接

触和平面接触的组合结构;当温度变化或在活载作用下主梁产生位移时,支座由平面滑动适应纵

向位移、由轴瓦曲面滑动适应纵面内梁端之转动。另外,支座也能承受一定的负反力,以限制主

梁在端头翘起。

竖向支座主要采用铸钢材料(ZG230-45、ZG310-570、ZG06Cr13Ni4Mo等)。上支座滑动平面

采用粘贴聚四氟乙烯板与粘贴精轧不锈钢板构成;下支座轴瓦滑动曲面采用粘贴聚四氟乙烯板与电镀工作性铬层构成。

2 工程难点

(1)在支座更换的过程中,不能中断交通或只能进行短暂的交通管制。

(2)顶升过程中,对设备的同步性的精度要求较高,为保证不对相邻的伸缩缝造成破坏,顶升

高度宜控制在5mm以内。

(3)受条件限制,施工空间狭小。

(4)支座的滑动面的处理必须在现场进行,质量要求较高。

(5)支座在维修过程中,桥梁一端处于临时支座上,维修时间应尽量缩短等。综合上述,施工

采用PLC同步控制系统配合液压千斤顶的方法,将桥梁一端的单个支座进行顶升,顶升高度为

5mm,再将支座部分构件取出,在现场对支座滑动面进行加工处理,粘贴四氟板后,将支座恢复原位,进行落梁。

3 施工方案及主要施工工序

(1)设置临时支座。顶升时在原支座两侧重新浇筑钢筋混凝土基础,作为顶升反力基础和临

时支座,反力基础体积为1.5m×1.0m×0.76m,同时在梁底设置钢分配梁作为顶升时上部千斤顶

的受力面,分配梁由四根I36a与部分钢板组成,长2.4m,宽0.54m。

(2)顶升控制系统。PLC液压同步控制系统由液压系统(油泵、油缸等)、检测传感器、计算

机控制系统等几个部分组成。液压系统由计算机控制,可以全自动完成同步位移,实现力和位移

控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。该系统具有以下优点和特点:(图1)

具有友好Windows用户界面的计算机控制系统;整体安全可靠,功能齐全。

软件功能:位移误差的控制;行程控制;负载压力控制;紧急停止功能;误操作自动保护等。硬件功能:油缸液控单向阀可防止任何形式的系统及管路失压,从而保证负载有效支撑;所有油缸既可同时操作,也可单独操作;同步控制点数量可根据需要设置,适用于大体积建筑物或构件的同步位移。PLC控制液压同步顶升是一种力和位移综合控制的顶方法,这种力和位移综合控制方法,

建立在力和位移双闭环的控制基础上。由液压千斤顶,精确地按照桥梁的实际荷重,平稳地顶举

桥梁,使顶升过程中桥梁受到的附加应力下降至最低,同时液压千斤顶根据分布位置分组,与相应的位移传感器(光栅尺)组成位置闭环,以便控制桥梁顶升的位移和姿态,同步精度为±2.0mm,这

样就可以很好的保证顶升过程的同步性,确保顶升时梁体结构安全。

(3)千斤顶选用。每个竖向支座配置8台100吨千斤顶,顶身长度150mm,底座直径210mm,行程为50mm。千斤顶均配有液压锁,可防止任何形式的系统及管路失压,从而保证负载的有效支撑。千斤顶安装时底面朝下顶面朝上,顶面顶在分配梁下吊设的钢板上,底面则布置在加工好的滑板上,如图1所示:

桥梁顶起后,竖向支座处不再受力,支座处的力全部由千斤顶来承担,当温度变化或在活载作用下主梁会产生位移,故在千斤顶下的钢板内嵌入四氟板作为位移时的滑动面。

千斤顶处支撑分为顶下支撑和临时支撑两种。顶下支撑由钢板组成,临时支撑结构由钢套箍组成,钢套箍设置为不同的高度,用来填满千斤顶油缸的伸出长度。

桥梁顶起后,原支座取出进行维修,时间较长,单独利用千斤顶作为支撑(位移变化的滑移面)有一定的危险性,因此在每侧的千斤顶之间架设一套固定滑脚系统。与千斤顶共同作为临时支撑。

(4)顶升前支座部分构件的拆除。临时支座浇筑完成,顶升系统安装完毕后,对千斤顶进行充压80%,使千斤顶受力,然后对支座的部分构件进行拆除。顶升前先将竖向支座连接上支座板的

螺栓进行拆除,再将上支座压条卸下,最后将连接块卸下。

(5)顶升体系的安装与顶升。在新浇筑的钢筋混凝土基础上安装支撑机构与千斤顶组成顶升系统。顶升前,应对顶升系统进行可靠性检验,包括元件、系统的可靠性检验,液压油的清洁度,

力闭环和位置闭环的稳定性等。为了观察和考核整个顶升施工系统的工作状态以及对称重结果

的校核,在正式顶升前,应进行试顶升,试顶升高度2mm。试顶升结束后,提供测点应变、整体姿态、结构变形等情况,为正式顶升提供依据,正式顶升的最大速度控制在10mm/min。千斤顶顶升

到指定高度后,需利用临时支撑进行安全防护。临时支撑采用钢板加工成的抱箍来作为防护措施。使用时钢箍需进行交叉使用,严格禁止两个钢箍的接缝在同一条直线上。在正式顶升时,采用进

度为±0.01㎜的光栅尺进行监测,观测支座在顶升过程中各桥梁构件的变化情况,主要内容包括:梁底标高、伸缩缝变形、风支座的变化、桥梁辅助支撑结构的变化情况以及安装的临时滑脚的

滑移及变化情况,出现异常情况,及时采取措施。

(5)支座的维修与落梁。顶升到位后(5mm),对竖向支座进行拆除,首先将衬块从横桥向推出。可以采用槽钢焊接成钢结构作为移动平台,然后在其顶面铺设钢板,在钢板上铺设钢轨,将钢轨固定在移动平台上,钢轨顶面与连接块底面平行。在衬块单侧用磁力钻钻孔,植入螺丝,使用葫芦将衬块拉出。对于上支座板的拆除,首先用四台螺旋千斤顶分别顶住支座顶板的四个角(千斤顶下

铺设钢板作为垫高的工具),顶紧后,对支座顶板与钢梁的焊接点进行切割分离,切割采用磨光机

进行切割,切割时不能伤到梁底。切割完成后,顶板即全部落在四台千斤顶上,将千斤顶降落,支

座顶板随之落下,再利用葫芦平移到事先搭设好的平台之上。支座构件全部拆除后,首先对支座

进行探伤检测,检测正常后,对支座进行维修处理。首先将上支座底板上粘贴原聚四氟乙烯板的

胶及其它杂物清理干净;根据每套支座的上、下钢板表面现场实际情况进行打磨施工;将专业胶

水按要求涂抹在上支座底板上,并根据相关要求将事先加工好的聚四氟乙烯板粘贴到上支座板上,对和四氟板接触的钢结构面的四周进行打磨处理,由原来的直角变为圆角,并在衬块横立面上端

加工螺栓孔;聚四氟乙烯板粘贴牢固,螺栓孔加工完成后,将支座衬块放入原位置处,然后进行落梁;落梁后,将加工好的钢条拧在衬块横立面上端的螺栓孔上,这样就在外围形成一个限位,以防

止聚四氟乙烯板再次滑出。

4 结语

采用PLC同步顶升技术对公路长大桥梁支座进行更换,对桥梁本身结构破坏程度轻,施工操

作简便,施工周期短,且无需中断交通。该施工工艺具有良好的经济效益和社会效益,从根本上节约了成本,是一种值得推广和应用的先进施工技术。

参考文献

[1]JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范

[2]吴杰.上海吴淞打大桥北引桥整体顶升施工技术.中国市政工程,2003(5).

[3]赵新征.高速公路桥梁顶升施工工艺及应用技术.公路交通科技,2011(3).