橋梁頂升千斤頂布置可靠性分析

劉 永

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，重慶 401121)

橋梁頂升千斤頂布置可靠性分析

劉 永

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，重慶 401121)

以實(shí)際工程為研究對象，通過初步設(shè)計(jì)兩種不同的千斤頂布置方案，并采用有限元計(jì)算軟件MIDAS/CIVIL2011進(jìn)行模擬、分析，從而比選出更為安全、可靠的布置方案，以保證頂升過程中結(jié)構(gòu)安全和施工質(zhì)量，為類似工程提供參考。

千斤頂，布置，對比，分析

0 引言

橋梁整體頂升技術(shù)對既有橋梁進(jìn)行改造，工期短，投資省，見效快，對交通以及環(huán)境影響比較小，可以產(chǎn)生良好的社會以及經(jīng)濟(jì)效益。但是橋梁頂升施工難度、風(fēng)險(xiǎn)較大，因此合理的方案設(shè)計(jì)是施工成功的關(guān)鍵，而精確到位的結(jié)構(gòu)分析又是確定合理施工方案和施工工藝的保證。本文以某大橋整體頂升施工為研究對象，針對千斤頂?shù)牟贾梅桨高M(jìn)行了深入研究，掌握千斤頂布設(shè)對結(jié)構(gòu)安全的影響，制定出更優(yōu)的方案，同時(shí)對類似工程提供指導(dǎo)及參考。

1 工程概況

某大橋?yàn)殡p幅分離式大橋，全橋13跨，長295 m。該橋下部結(jié)構(gòu)為三柱墩，上部為5×20 m+3×30 m+5×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁加預(yù)應(yīng)力混凝土組合小箱梁橋，單幅橋面寬11.25 m。因通航凈空需要，設(shè)計(jì)整體升高，頂升高度詳見表1。

表1 某大橋各墩臺頂升高度表 m

2 總體頂升方案

首先在橋墩(臺)下部施作抱柱梁作為反力基礎(chǔ)，利用設(shè)置在墩柱(樁)兩側(cè)的液壓千斤頂直接頂升蓋梁(橋臺)底部，頂升至設(shè)計(jì)高度后對墩柱(橋臺)進(jìn)行接長或加高。整個(gè)頂升過程均由液壓同步控制系統(tǒng)進(jìn)行自動操作，確保頂升精度和同步。斷柱采用繩鋸靜態(tài)切割，接柱采用微膨脹混凝土。

3 千斤頂布置方案

千斤頂?shù)牟贾檬菍?shí)現(xiàn)頂升方案的重要環(huán)節(jié)，對頂升質(zhì)量和安全至關(guān)重要。本方案擬采取千斤頂沿蓋梁軸線對稱布置，機(jī)械隨動千斤頂在斷柱后安置。

采用千斤頂沿軸線對稱布置，隨動千斤頂放置在切割后的立柱里側(cè)，如圖1所示。

1)計(jì)算模型。

考慮頂升施工時(shí)蓋梁底面必須做平，以方便千斤頂頂升，因此計(jì)算時(shí)考慮蓋梁采用等截面梁單元進(jìn)行模擬，作用在蓋梁上的荷載仍按施工圖給出的實(shí)際最大頂升重量840 t考慮，建模時(shí)，按線荷載均布在全梁單元上，均布荷載q=8 400 kN/16 m=525 kN/m。計(jì)算模型建立如圖2所示。

2)反力計(jì)算結(jié)果。

千斤頂沿軸線布置，不會產(chǎn)生縱橋向反力，中間千斤頂受力均勻(見圖3)。

3)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果。

剪力圖見圖4。

彎矩圖見圖5。

千斤頂沿軸線布置，不會產(chǎn)生扭矩，有利于蓋梁穩(wěn)定及受力。

4)應(yīng)力圖。

蓋梁上彎矩正應(yīng)力計(jì)算如圖6所示。

5)蓋梁底部混凝土局部受壓承載力計(jì)算。

本工程中橋梁整體頂升時(shí)，蓋梁支撐在6個(gè)千斤頂上，蓋梁底部混凝土局部受壓承載力應(yīng)該滿足規(guī)范要求。

施工采用的千斤頂直徑為220 mm，底部有(10～20)mm的鋼板，計(jì)算時(shí)按10 mm鋼板考慮，千斤頂傳至上部托盤混凝土的壓應(yīng)力應(yīng)按在鋼板的45°角傳力，鋼板底部的混凝土受壓面積圓直徑按220+2×10tan45°=240 mm，C30混凝土：fc=14.5 MPa。

a.局部抗裂性計(jì)算如下：

混凝土局部承壓修正系數(shù)ηs=1.0。

由：1.3ηsβfcdAln=1.3×1.0×3×13.8×45 216=2 433 525.1 N>Fl=1 611.9 kN。

滿足要求。

b.局部受壓承載力計(jì)算：

Flu=0.9(ηsβfcd+kρvβcorfsd)Aln=0.9(1.0×3×13.8+0)×45 216=1 684 748.2 N>Fl=1 611.9 kN。

滿足要求。

故千斤頂頂升時(shí)蓋梁底部的混凝土局部受壓承載力可以滿足規(guī)范要求。

6)裂縫計(jì)算。

b=1 500 mm，h0=1 420 mm。

Es=2×105N/mm2。

則，本方案中：

滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

千斤頂沿軸線對稱布置，經(jīng)過模擬計(jì)算，滿足安全質(zhì)量要求。最終采用此方案進(jìn)行施工，順利完成橋梁頂升施工，工后各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

[1] 康皇生.橋梁頂升技術(shù)問題初探[J].江西煤炭科技，2012(2):23-25.

[2] 鄭洪濤.既有橋梁頂升過程監(jiān)測和數(shù)值模擬分析[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2012.

[3] 李品壽.橋梁頂升和加高技術(shù)[J].公路，2011(1):15-17.

[4] 候順川.橋梁改造工程中同步頂升技術(shù)應(yīng)用及控制重點(diǎn)[J].山西建筑，2010，36(15):335-336.

[5] 桂 學(xué).橋梁頂升技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2005.

[6] 蔣巖峰，藍(lán)戊已.橋梁整體頂升關(guān)鍵技術(shù)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2007(S1):33-35.

[7] 平永蒼，高 山，鄭華奇.整體頂升技術(shù)在鐵路既有線低凈空橋梁電氣化改造中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2006(S2):76-78.

[8] 束學(xué)智.湖州南林大橋整體頂升施工技術(shù)[A].中國老教授協(xié)會土木建筑專業(yè)委員會全國第九屆建筑物改造與病害處理學(xué)術(shù)研究論文集[C].2011.

[9] 李靜輝，許明冬.橋梁同步頂升過程數(shù)值分析和試驗(yàn)[J].低溫建筑技術(shù)，2013(1):66-68.

[10] 趙新征.高速公路橋梁頂升施工工藝及應(yīng)用技術(shù)[J].公路交通科技，2011(S1):22-24.

Reliable analysis of bridge lifting jack distribution

LIU Yong

(China Railway Tunnel Group 1st Department Co., Ltd, Chongqing 401121, China)

Taking actual engineering as the research target, the paper preliminarily design two kinds of jack distribution schemes, carries out simulation and analysis by applying finite element software MIDAS/CIVIL2011, and selects safe and reliable distribution scheme, with a view to guarantee structural safety and construction quality in lifting process, which has provided some guidance for similar engineering.

jack, distribution, compare, analysis

1009-6825(2014)31-0185-02

2014-08-26

劉 永(1982- )，男，工程碩士，工程師

U445

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