12 大型桥梁整体顶升平移关键技术---蓝戊己(上海天演 演讲)

大型桥梁整体顶升平移关键技术

蓝戊己顾远生

（上海天演建筑物移位工程有限公司）

摘要：随着我国交通事业的迅速发展，旧桥改造与利用变得更加重要。由于桥梁顶升平移技术具有无可比拟的优越性，顶升平移工程开始得到越来越多的应用。本文通过济南燕山立交桥连续梁顶升、上海南浦大桥东主引桥简支梁顶升、湖州南林大桥简支连续梁顶升、以及成都5000T系杆拱梁平移等工程阐述顶升平移关键技术。

引言：将大型桥梁拆除重建改造面临施工周期长、对原有交通影响大、成本高以及危害环境严重等问题的困扰。而大型桥梁整体顶升平移技术可以尽量减少改造与利用施工的不良影响，特别是将工程成本及对环境的影响减至最小程度。由于整体顶升平移具有上述无可比拟的优势，所以整体顶升平移将得到越来越多的应用于旧桥的改造与利用上[1]。

国内比较有代表性的顶升和平移工程案例有：济南燕山立交桥的六联单幅重量分别约为2150吨、2240吨、1630吨顶升，顶升高度为0.029米～4.139米；上海南浦大桥东主引桥整体顶升重量10000吨、顶升面积5000m2顶升高度由0.008m-5.910m；湖州南林大桥主桥结构形式为3跨连续箱梁约5000吨，7跨16米空心板梁桥均整体顶升3m；成都64m系杆拱梁平移工程，重为5000T，平移8m，再落梁60cm。对这些成功的工程案例总结可以得到以下大型桥梁整体顶升平移的几个关键技术：

1.PLC液压同步控制系统

PLC 液压同步控制系统由液压系统（含检测传感器）、计算机自动控制系统两个部分组成，该系统能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。该系统具有以下特点: ①具有友好Windows 用户界面的计算机控制系统；②整体安全可靠，功能齐全；③操作控制集中，所有油缸既可同时控制，也可单独控制；④同步控制点数量可根据需要设置，适用于大体积结构物的同步位移；⑤各控制点同步偏差极小，结构物的移位精确[2]。

本系统的电气控制系统原理（如图1）：多点的位移检测装置和压力传感器的信号由信号电缆连接到超高压泵站的电气控制箱内，经信号放大器放大后将顶升位移和负载吨位送至可编程控制器PLC中，可编程控制器PLC中根据操纵台发出的操作指令，启动多台泵的电机，驱动油泵工作，油泵的动力油源经控制阀组，输出到外接的液压油缸中，使液压油缸上下运动。同时可编程控制器根据检测的位移信号，不断与指令信号进行比较，将误差值修正后改变变频器的输出频率，以改变电机的转速，达到连续可调的动力油源，供给外接液压油缸，

来保持多点液压油缸同步上下运动。

图1 PLC 液压同步控制系统电气控制系统原理

系统主要技术指标: 液压系统工作压力31. 5 MPa ，尖峰压力35. 0 MPa ； 工作介质为ISOV G46号抗磨液压油，NAS9 级清洁度。

系统操纵与检测:常用操纵为按钮方式，人机界面为触摸屏；位移检测采用光栅尺，光栅尺分辨率0. 005 mm ；压力检测为压力传感器，精度0. 5 %。压力位移参数自动记录。

2.断柱顶升、直接顶升

桥梁顶升当中两种应用形式，主要有直接顶升法和断柱顶升法。详见图1，每一个具体的工程应用图片见图

2-

图1 桥梁顶升的应用形式

图2 上、下抱柱梁式

图3 下抱柱—盖梁式吨顶升

200随动支撑千斤顶装置

图4 承台—盖梁式

图5 承台—抱柱梁式

图6直接顶升式

图7 牛腿式

图8 分配梁式

断柱顶升方式的优点：

1）同步性容易实现；

2）可以实现较大高度的顶升；

3）对上部梁板的整体结构扰动最小

断柱顶升方式的缺点：

1）钢筋混凝土结构、钢结构工程量较大，工期较长，成本较高；

2）如果是需要更换支座的话需要二次顶升；

3）顶升高度在300mm以下的不适用。

非断柱顶升方式

优点：

1）工期短，成本相对较低；

缺点：

1）一次投入的设备、钢结构数量较多；

2）千斤顶数量较多，且安装位置相对较为集中，对PLC同步性控制要求较高；

3）不适于顶升高度较大的工程。

3.整体同步顶升分步到位、整体比例顶升同步到位

整体同步顶升、分步到位，一般运用在简支梁顶升上。对顶升段采取整体同步顶升的步骤为，每一次对顶升桥梁整体顶升10cm，逐步依次顶升10cm，直到先到位的部分可以不需顶升，而对未到位的部分依次顶升，该顶升的优点为：

1）同步顶升的区域桥跨长度不发生变化，与盖梁相对位置无变化，只有顶升到位的一跨才会有坡度调整，易于控制。

2）坡度一次调整到位，不需要反复多次调坡，而且其梁体调整坡度不大于设计坡度，梁体受力情况没有太大变化，利于梁体结构的安全。

3）梁体顶升时不会来回伸长、缩短。顶升时桥面平顺，不易产生结构裂缝，梁体稳定性好，对与分跨顶升而言，梁体之间的纵向牵拉力要小，安全性高。

整体比例顶升同步到位，一般运用于连续梁上。根据桥梁首尾顶升高度的不同，按照线性比例的关系通过PLC同步控制液压系统编程设置千斤顶的顶升速度，对既有桥梁整体比例顶升，同步到位。此方法可以减小既有桥梁内部产生次应力，防止产生结构性裂缝，有助于桥梁结构安全。

4.桥梁顶升系统

该顶升系统大致由以下四部分组成：千斤顶和随动支撑系统、托架系统、顶升限位系统、顶升监测系统[3]。

4.1液压千斤顶和随动支撑系统

液压千斤顶，用于对桥梁物进行顶升；跟随支撑装置，设置在液压千斤顶旁，用于液压千斤顶意外失效时临时支撑住桥梁以确保顶升安全，其跟随着千斤顶的伸长，停止、收缩而自动跟随。在桥梁顶升的方案设计中，需考虑千斤顶和跟随支撑装置布置对原桥梁的影响，同时千斤顶和跟随支撑装置的个数需考虑1.6倍至2倍的安全系数，千斤顶位置应考虑将来立柱连接时模板安装所需的施工空间，同时考虑顶升时千斤顶的受力状况，避免承台发生剪切破坏。

4.2托架系统

托架体系一般由分配梁或抱柱箍、专用临时钢垫块、支撑钢管、抱柱

梁等组成[4]。抱柱梁利用新旧混凝土结合面的抗剪摩擦力来托换原墩柱的

荷载，

顶升专用临时钢垫块分别用在千斤顶下和临时支撑下。临时钢垫块与顶升托架体系的钢管支撑相对应，即采用Φ500×12mm钢管支撑，两端焊接厚为12mm 的法兰。钢垫块共有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型，为适应千斤顶的顶升行程，钢垫块的高度分别为100mm、200mm。每个临时支撑顶部均配置一对楔块和薄厚不一的钢板，以满足不同顶升高度的要求。为避免顶升过程中支撑失稳，钢垫块间通过法兰连接。