东阳水豆桥顶升方案.docx
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1、东阳市水豆桥顶升方案目录第一章 概述31.1 工程概况31.2 改造内容41.3本工程的施工特点和难点4第二章 顶升方案确定42.1 中间桥墩处反力体系构建方案必选42.2 桥台处顶升方案比选52.3 方案确定6第三章 总体施工方案73.1 反力基础73.2 顶升控制系统73.3 千斤顶选用73.4 千斤顶布置83.5 千斤顶分组83.6 顶升行程监测83.7 支撑体系93.8 临时支撑93.9 限位103.10 切割103.11 墩柱、台帽接高103.12 支撑体系和液压系统拆除10第四章 关键工序施工114.1顶升托架体系114.2限位施工114.5控制系统134.6液压系统134.7钢支
2、撑144.8切割164.9顶升准备174.10称重204.11 试顶升214.12正式顶升214.13墩柱、台帽接高234.14 支撑体系和液压系统拆除26第五章 PLC液压同步顶升系统265.1 同步顶升系统组成265.2 系统特点265.3 主要技术指标275.4 液压控制系统285.5 顶升系统控制原理295.6 电控系统29第六章 监测方案316.1 监测目的316.2 监测部位及监测内容316.3 监测准备326.4 监测方案实施326.5 监测组织安排32第七章 应急预案327.1电脑控制系统故障337.2 液压设备故障337.3梁体监测值超限事故337.4恶劣气候34第八章 总体
3、施工布署及进度安排348.1施工组织机构设置348.2主要施工设备358.3劳力安排368.4施工用电368.5工期安排368.6工期保证措施:36第九章 安全、文明施工保证措施379.1 安全措施379.2文明施工保证措施38第一章 概述1.1 工程概况水豆桥位于嵊义线锦坊公路k1+350处,东阳市江北街道棣坊村旁,横跨东阳江。上部结构:简支预应力空心板梁,桥梁跨径为820m,桥宽9.5m(0.5m防撞墙+7.5m+0.5m防撞墙)。下部结构:柱式桥墩、U型桥台。基础结构:扩大基础。图1-1 水豆桥桥型布置图桥梁全景照片由于施工过程中的测量误差,使得桥面标高低于设计标高,考虑工期及成本的问题
4、,决定采用整体顶升的方法改变桥面标高。顶升高度为1.3m。根据业主提供的该桥的施工图,计算上部结构的总的荷载约为2560吨。1.2 改造内容整体顶升130cm;1.3本工程的施工特点和难点1、桥面连续铺装已经施工完成,对顶升同步要求较高;2、顶升荷载较大,对反力体系的构建提出了很高的要求;3、顶升高度较高,需要多次循环顶升才能实现,对反力体系的稳定性提出了更好的要求;4、顶升高度较大,纤维结构要有足够的强度即刚度。第二章 顶升方案确定2.1 中间桥墩处反力体系构建方案必选1)利用承台做反力基础,直接顶升梁体优点:工程量较小,成本较低;缺点:临时钢支撑高度较大,且顶升高度较大,对顶升反力体系的稳
5、定性提出了很高的要求;钢支撑量大,一次投入的设备太多;千斤顶台数较大,同步性不易实现;承台顶面低于正常水位,施工期间围挡费用较高。2)做下抱柱,直接顶升盖梁、断柱顶升优点:千斤顶数量较少,同步性容易实现。缺点:由于顶升高度较大,在循环顶升过程中,盖梁内力频繁变换,容易对盖梁造成一定程度的损伤;横、纵向限位安装困难。3)做上、下抱柱实施顶升优点:千斤顶数量较少,同步性容易实现;为纵、横向限位的安装争取了空间。缺点:工程量较大;成本较高。该桥原墩柱高度较大,顶升高度较大,顶升荷载较大,必须保证顶升过程中的安全,决定采用方案3),做上、下抱柱实施顶升。4)利用承台做反力基础,浇注上抱柱实施顶升优点:
6、千斤顶数量少,同步性容易实现;钢支撑用量较小;限位安装空间较大,质量容易保证。缺点:承台顶面低于该季节长水位,施工期间围挡费用较高。综合考虑安全、成本、工期等因素,决定采用方案4)构筑顶升体系,考虑到施工期间的围挡费用太高,且难度较大,用混凝土接高承台至该季节最高水位以上(如图2-1所示)。采用该方案,也避免了顶升过程中设备浸水的隐患。图2-1 桥墩承台接高示意图2.2 桥台处顶升方案比选1)在台身上安装钢牛腿,直接顶升梁体优点:钢支撑用量较小,成本较低;缺点:千斤顶数量太多,同步性难以实现;台身本身高度角高,且顶升高度较大,对支撑体系的稳定性要求较高;台身为C20片石混凝土,植筋的质量不能得
7、到有效的保证,存在安全隐患。2)利用承台作为反力基础、在梁底安装分配量实施顶升优点:千斤顶数量少,同步性容易实现;缺点:钢支撑用量较多,成本较高;施工过程中围堰的费用较高;临时支撑高度较大,对其稳定性提出了更高的要求。综合考虑安全、成本、工期等因素,决定采用方案2)构筑顶升体系,考虑到施工期间的围挡费用太高,且难度较大,用混凝土接高承台至该季节最高水位以上(如图2-2所示)。采用该方案,也避免了顶升过程中设备浸水的隐患。图2-2 桥台承台接高示意图2.3 方案确定桥台处采用牛腿做反力基础、利用钢支撑构筑顶升支撑结构。如图2-3所示。中间桥墩处:采用承台做反力基础、浇注上抱柱构筑顶升体系实施顶升
8、。如图2-4所示图2-3 桥台处顶升体系示意图图2-3 桥墩处顶升体系示意图第三章 总体施工方案3.1 反力基础综合考虑承台面积,千斤顶布置位置等条件,桥台桥墩处均将承台作为顶升反力基础。为了降低施工过程围堰工程的过高的费用,均采用混凝土将承台接高至该季节最高水位线以上,同时避免了顶升过程中设备浸水的隐患。3.2 顶升控制系统采用PLC液压同步顶升控制系统,该系统已在上海音乐厅整体顶升与平移工程,湖州市岂风大桥顶升工程、天津狮子林桥顶升工程、天津北安桥顶升工程、莘奉金高速公路(A4高速)颛兴路跨线钢桥顶升、上海(A5一期)吴淞江大桥顶升、苏州胥口桥梁顶升工程等多项顶升工程中成功运用;3.3 千
9、斤顶选用采用200吨和100吨的千斤顶,200吨的顶身长度395mm,底座直径375mm,顶帽258mm,行程为140mm(如图3-1);100吨的顶身长度350mm,行程为140mm。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;顶升用千斤顶图31千斤顶图3.4 千斤顶布置0、8号桥台:每个桥台处安装4台100吨千斤顶;12号桥墩:每个桥墩处安装4台200吨千斤顶。整个顶升工程共配置8台100墩液压千斤顶,28台200墩液压千斤顶。3.5 千斤顶分组每个桥台(或桥墩)处的千斤顶均以桥中线为界分为2组,每组千斤顶设置一个监控点,每个监控点设一台监测光栅尺。整个顶升
10、工程的36台千斤顶共分为18组,共设置18个监控点,共配置18台传感器。每个桥台(或桥墩)处的两组千斤顶配置一台变频泵站,共配置9台泵站。图3-2为千斤顶分组示意图。图3-2 千斤顶分组示意图3.6 顶升行程监测采用精度为0.01mm的光栅尺;3.7 支撑体系 支撑体系由60912钢管等组成,托架体系通过植筋或分配梁固定于承台基础上。顶升专用垫块同样采用60912mm钢管制作,垫块高度与千斤顶的行程相适应。各节钢支撑间通过法兰接高。3.8 临时支撑 利用墩柱切缝处的平台设置临时支撑。柱子直径120cm,采用500钢管加工而成的钢垫块做桥墩处的临时支撑,如图3-3所示。图3-3 临时支撑安装示意
11、图顶升过程中,每顶升一个行程(100mm)加垫一个专用钢垫块,如此往复循环,直到到达顶升高度。临时垫块采用同顶升钢支撑同样的钢管制作而成,垫块梁端均焊接有法兰,垫块间通过螺栓连接。3.9 限位为避免顶升过程中桥梁产生横、纵向偏移,设置限位装置。限位装置包括纵向限位装置和横向限位装置。所有的限位装置在顶升前全部安装到位。3.10 切割顶升前需对所有墩柱进行切割,切割面的位置一定要符合设计要求,以便顶升到位后墩柱接高的顺利进行。切割采用新型无震动直线切割设备。3.11 墩柱、台帽接高墩柱及台帽均采用现浇的方式接高。顶升到位后,千斤顶及随动全部锁死,以承担上部荷载。1)台帽接高在台帽上植筋,以保证新
12、旧混凝土的连接;接高部分混凝土配筋完全参照原设计配筋。2)墩柱接高首先将割缝上下部分混凝土凿除,使得两个端头主筋各外露15cm;柱子接高段箍筋加密,其间距同原设计中的箍筋加密区的间距(10cm);所有主筋连接均采用挤压套筒连接。墩柱及台帽接高期间上部荷载由千斤顶,一定要保证顶升支撑体系的稳定性。3.12 支撑体系和液压系统拆除待接高部分混凝土达到强度要求后,即可进行液压系统和支撑体系的拆除。l)拆除液压系统的管路及其它附件,拆卸千斤顶并移走;2)按从上到下的次序拆除整个支撑体系,严格按照安全操作规程施工;3)清理现场。第四章 关键工序施工4.1顶升托架体系托架体系由支撑杆、临时垫块以及连系杆等
13、组成。每个墩柱顶升支撑的主体采用精加工60912mm钢管作为支撑杆。钢管上下两端焊接厚为20mm的法兰,侧面焊有连接用构件。每根钢管支撑下部通过植入M20锚栓锚固在承台接高混凝土顶面。浇注承台接高混凝土时,一定要保证混凝土表面的平整度,以保证钢支撑安装的垂直度。4.2限位施工由于千斤顶安装的垂直误差及顶升过程中其它不利因素的影响,在顶升过程中可能会出现微小的水平位移,为避免出现此类情况,需设置平面限位装置,限制纵、横向可能发生的位移。1)中间桥墩处:采用格构限位。浇注承台接高凝土时,在四个角上预埋钢板,在钢板上焊接角钢,角钢与上部抱柱梁四个角相抵,各个角钢间用槽钢拉结构成格构柱,以起到限位的作
14、用。如图4-1所示。图4-1 桥墩处格构限位安装示意图该种形式的限位已经在启风大桥顶升工程、天津狮子林桥顶升工程、南浦大桥主引桥顶升工程等重大工程中应用,效果很好,能够保证结构纵横向位移在规范要求的范围以内。1)桥台处a、横桥向:各个钢支撑之间采用槽钢做剪刀撑,增加横桥向刚度,保证其横桥向稳定;b、顺桥向:在桥台上植筋、锚固钢板、焊接槽钢与钢支撑拉结,以保证其顺桥向刚度及稳定性。如图4-2所示。图4-2 桥台处钢支撑安装示意图4.5控制系统在采用传统的顶升工艺时,往往由于荷载的差异和设备的局限,无法根本消除油缸不同步对顶升构件造成的附加应力从而引起构件失效,具有极大的安全隐患。我公司采用的PL
15、C液压同步顶升技术,从根本上解决了这一长期困扰移位工程界的技术难题,填补了我国在该领域的一项空白,且已达到国际先进水平。PLC控制液压同步顶升是一种力和位移综合控制的顶升方法,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。PLC控制系统性能及先进性详见第五章介绍。4.6液压系统4.6.1 千斤顶布置
16、千斤顶位置应考虑顶升到位后墩柱及台帽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。根据液压控制系统的性能,为便于顶升精度的控制,把每个墩柱或每个桥台处的千斤顶分为一组,每组配备一把光栅尺,光栅尺安装在墩柱位置,以便更好的监测顶升姿态。根据力及位移信号,由主控室的PLC控制整个顶升过程。顶升液压缸由泵站控制,通过安装在墩柱两侧的光栅尺监测顶升姿态。根据力及位移信号,由主控室的PLC控制整个顶升过程。4.6.2 千斤顶安装千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直。以免因千斤顶安装倾斜在顶升过程中产生水平分力。为了便于顶升过程中临时垫块的加设,所有千斤顶均采用倒装的方
17、式安装。桥台处,千斤顶底座与型钢分配量焊接;桥墩处,千斤顶底座与抱柱梁底部的预埋钢板焊接。如果梁底混凝土面不平整或有一定的倾斜度,先用砂浆找平,再安装千斤顶。千斤顶安装示意图如下:图4-3 千斤顶安装示意图千斤顶的上下均设置钢垫板以分散集中力,保证结构不受损坏。4.7钢支撑4.7.1专用垫块顶升专用临时钢垫块用在千斤顶与临时支撑之间。临时钢垫块与顶升托架体系的钢管相对应,也采用50012mm钢管,两端焊接厚为20mm的法兰。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(如图4-4)。图4-4 类似工程的支撑体系钢垫块共
18、有、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(见图4-5)。图4-5 垫块示意图临时垫块间均用螺栓进行连接。保证支撑结构有良好的整体性。4.7.2钢支撑安装每根钢管支撑下部通过植入M20锚栓与原承台连接。考虑到顶升到位后柱子的接高施工问题,钢支撑安装时钢支撑与柱子间要留出足够的空间,以免给后面的施工造成麻烦。桥台处整个钢支撑体系通过槽钢作为水平连系杆及剪刀撑连成一个格构柱(见图4-6),形成水平稳定体系,确保施工安全。图4-6 钢支撑间加设缀条示意图图4-7 钢支撑加固照片4.8切割采用新型无震动直线切割设备对固结墩柱进行切割。图4-8 切割图片4.9顶升准备
19、4.9.1顶升系统可靠性检验a、 元件的可靠性检验:元件的质量是系统质量的基础,为确保元件可靠,本系统选用的元件均为Enerpac的优质产品或国际品牌产品。在正式实施顶升前,将以70-90%的顶升力在现场保压5小时,再次确认密封的可靠性。b、 系统的可靠性:液压系统在运抵现场前进行31.5MPa满荷载试验24小时,进行031.5MPa循环试验,使系统无故障无泄漏。c、 液压油的清洁度:液压油的清洁度是系统可靠的保证,本系统的设计和装配工艺,除严格按照污染控制的设计准则和工艺要求进行外,连接软管在进行严格冲洗,封口后移至现场,现场安装完毕进行空载运行,以排除现场装配过程中,可能意外混入的污垢。系
20、统的清洁度应达到NAS9级。d、 力闭环的稳定性:所谓力闭环就是当系统设定好一定的力后,力的误差在5%内,当力超过此范围后,系统自动调整到设定值的范围;力闭环是本系统的基础,力闭环的调试利用死点加压,逐台进行。e、 位置闭环的稳定性:所谓位置闭环就是当系统给光栅尺设定顶升高度后,当顶升高度超过此高度系统自动降至此高度,当顶升高度低于此高度系统自动升至此高度,保证系统顶升的安全性与同步性。4.9.2成立顶升工程现场领导组现场指挥组设总指挥1名,全面负责现场指挥作业。指挥组下设4个职能小组:分别是监测组、控制组、液压组和作业组,负责相关的工作,各职能小组设组长一名,与总指挥、副总指挥共同组成现场指
21、挥组各职能小组的功能分别是:a、监测组:负责监测桥梁的整个运动轨迹、整体姿态等,定期将监测结果汇总后报现场总指挥,当出现异常情况或监测结果超出报警值时,则应及时向总指挥汇报,并提出建议。b、控制组:根据总指挥的命令对液压系统发出启动、顶升或停止等操作指令。对于启动、顶升或停止指令,只听从总指挥的指令,当出现异常情况需紧急停止时,应在得到信息的第一时间对系统发出停止指令,而不管这一信息是否自总指挥发出。c、液压组:负责整个液压系统的安装与形成,维护与保养,检查与维修等。根据总指挥的要求调整液压元件的设置。d、作业组:负责顶升期间的劳力配置,在顶升的整个过程中提供劳务作业。其工作内容包括施工准备时
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