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钢结构液压提升设备的安装方法跟连续梁桥顶升施工关键技术

[一]、钢结构液压提升设备的安装方法

高层建筑是随着社会生产的发展和人们生活的需要而发展起来的，是商业化、工业化和城市化的结果。在土地资源十分宝贵的城市，尤其是我国人口众多、居住面积少的情况下，修建适量的高层建筑是发展的必然方向。目前，国内已形成以上海金茂大厦、环球大厦、广州新电视塔、中信大厦、深圳地王大厦、青岛中银等为代表的高层建筑。

钢结构具综合强度高、抗震性能好、基础造价低、施工周期短等一系列优点，因此液压提升在高层建筑中得到广泛应用。高层建筑的钢结构重量重、体积大、跨度大、安装高度高、安装精度要求严，无疑对施工技术提出了高严格的要求。因此，研究和应用在高层建筑中大型结构安装新技术对加快我国的现代化进程具有十分重要的现实意义。

高层建筑的钢结构安装有赖于大型塔吊，塔吊起重能力越大，钢结构安装效率就越高。因此，如何把高层建筑的大型钢结构经济、、快速地安装到设计位置，是我国广大工程技术人员所普遍关心的问题。

目前，钢结构的安装方法基本上分为两大类：即高空拼装和地面拼装后起吊。前一类方法的主要问题是如何在高空进行施工，而后一类方法主要是采用什么样的机具和工艺的问题。目前钢结构的安装方法主要有以下几种：

一、高空散装法

将钢结构的全部杆件和节点分次提升到高空一次拼装完成，这是较直截了当的办法，也不需要大型的起重设备，但它需要搭设大量的支架，有时甚至是满堂脚手架，这对于大跨度结构来说是相当费力的。

作为一种改进，可以将钢结构在地面上预先制作成锥体或平面析架形式的小拼单元，将小拼单元吊到高空拼装，就可以减少高空作业量。另外小拼单元吊装后成为一个几何不变的稳定体系，即可利用它来承受自重和施工荷载而不设或少设支架。将小拼单元按规定的顺序逐步延伸，然后就能拼装成整体。

二、分条或分块安装法

液压提升机械为了进一步减少高空作业的工作量，可以把钢结构从平面分割成几个条状或块状单元。每个单元先在地面上拼装好，再用起重机吊装到高空就位后连成整体。这样就减少拼装支架，只需在单元连接处设置一些支架。不过这种施工方法要求大的起重设备，条块的大小取决于起重设备的能力，它比较适合于在分割后钢结构的刚度和受力情况改变较小以及跨度不大的钢结构。

三、高空滑移法

钢结构在高空滑移进行拼装，既可在高空施工，又免除了搭设支架，比高空散装要方便得多。这种方法是将钢结构分成条状单元，使其支承在建筑物两边钢筋混凝土梁上的滑轨上，通过牵引使条状单元逐条从建筑物的一端滑移到另一端，就位后拼成整体。高空滑移法要求在建筑物端部设立一个拼装台，较好是利用已建的端部建筑物，像剧院的舞台屋顶等。如果没有，则可在一端设置宽度约大于两个节间的拼装平台。有了这样的平台，条状单元可以在地面拼成后用起重机吊到平台上来进行滑移，也可以用散件或小拼单元在拼装平台上拼成条状单元后滑移。

滑移可以采用两种方法：a、单条滑移法。将条状单元逐条地从一端滑移就位，各条单元之间分别在高空再进行连接，也就是逐条滑移，逐条连成整体；这种方法摩擦阻力小，不需要很大的牵引设备，但每条单元就位拼接时需要活动脚手架支撑。b、逐条积累滑移法。将条状单元滑移一段距离后，连接上二条单元，两条单元一起滑移一段距离后再接上第三条单元，这三条单元作为一个整体再进行滑移，如此进行下去直到拼装好为止。这种方法随着单元的积累，牵引力也逐渐增大。

[二]、连续梁桥顶升施工中的关键技术研究

在桥梁顶升施工中，钢牛腿、钢抱箍、限位装置、钢支撑都是重要的受力结构，遵循先试验再应用的原则。为了好地调坡，适应旧桥纵断面线形平顺，减小结构在顶升过程中产生的次应力，需要在10#墩、43#墩处解联，即在墩顶连续处先顶升梁体，取出支座，再通过切割砼和凿除砼结合的方式将墩顶连续段断开。

1、顶升施工技术原理

(1)液压顶升。通过PLC控制液压同步顶升系统实现顶升。PLC控制液压同步系统由液压系统(千斤顶、油管、油泵、油缸等)、传感器等信号传输系统、计算机控制系统三部分组成。液压系统由计算机控制，可以全自动完成同步移位，实现力和位移控制、操作闭锁、过程呈现、故障警报等多种功能。每一个千斤顶都带有可以自动和手动锁死的阀，每一个油泵既可以单独操作，也可以由电脑主控系统统一操作，既，又灵活。

(2)顶升原理。垫石加高顶升时，在每个钢牛腿上安置1个千斤顶，临时钢支撑系统设置在盖梁顶面，通过在主控计算机里输入每个墩的顶升高度，控制系统就会自动划分顶升阶段，实现同步顶升和比例顶升，从而实现梁体的抬升。截柱顶升时，在每个钢抱箍的顺桥向安装两个千斤顶，横向安装临时钢支撑，即每个墩共安装4个千斤顶和8个临时支撑点，安装好千斤顶等顶升系统后，顶升过程由计算机系统自动控制。在21#墩和40#墩，千斤顶安装在临时钢管支架上，待顶升完成，并完成边墩立柱盖梁的接高或重建后，再拆除千斤顶和临时钢管支架及液压顶升设备辅助设施。

2、钢牛腿的设计与试验

在垫石加高顶升方式中，钢牛腿是重要的受力结构。钢牛腿的制作方法：在盖梁侧面植筋，固定预埋钢板，将双拼32#I字钢焊接在预埋钢板上，并在双拼32#I字钢顶面焊接一块20mm的钢板，将两片I字钢连成一个整体。在正式安装之前对钢牛腿的安装工艺和受力性能进行仿真分析计算，并在现场进行力学试验。而且，在施工现场，每一个钢牛腿安装完成后，进行力学试验。

3、钢抱箍设计与试验

在截柱顶升方式中，先将立柱的下半部分加粗，然后安装钢抱箍。上抱箍和下抱箍配对。每一个钢抱箍的两瓣通过高强螺栓连接成一个整体。通过结构受力计算分析知，原北江大桥引桥顶升施工过程中，每一个钢抱箍承受的压力约2000kN，因此对钢抱箍进行优化设计、受力工况计算分析、现场力学试验。通过计算分析和现场力学试验，优化设计，保证钢抱箍结构简单、受力明确，可靠，施工方便。在每一个钢抱箍安装完成后，进行加载试验，以检验钢抱箍是否受力。

4、限位措施

(1)纵向限位措施。引桥顶升过程中，由于梁体存在纵坡，并且纵坡在发生变化，上部梁体会发生纵桥向位移，为了限制这一位移，需在伸缩缝处和解联处设置纵向限位装置。纵向限位装置可通过在桥面伸缩缝处和解联处植筋，固定预埋钢板，焊接32#双拼I字钢和限位轴承来实现。

(2)横向限位措施。横向限位措施表现为三种形式：①利用原旧桥中间的两条防撞护栏，安装限位架。限位架巧妙地利用了自身结构，既撑又拉，其上通过焊接固定的轴承还可以沿竖向轨道滚动，以适应梁体升高的需要。对限位架进行计算分析，保证其能抵抗顶升过程中横坡、不平衡顶升高度、台风侵袭等不利因素的影响。②在边墩处，由于梁端在横向缺乏约束，极易发生横向偏位，因此需要在盖梁上植筋，制作强制限位墩，钢筋混凝土结构，从而起到横向限位的作用。③在截柱顶升时，由于立柱被截断，顶升施工其危险。因此在每一个钢抱箍的面板上预留4个直径为112mm的限位孔，将4条直径为102mm，壁厚10mm的无缝钢管分别插入每对钢抱箍的4对限位孔，从而在顶升时起到纵向和横向的限位作用。

5、临时钢支撑设计

在垫石加高顶升和截柱顶升方式中，临时钢支撑是不可少的。顶升过程中，每次顶升高度为5mm，每顶升5mm，需要用临时钢支撑跟进。千斤顶每次换行程前，亦要将临时钢支撑固紧，使临时钢支撑顶住被顶升的梁体。临时钢支撑有2种形式：(1)1mm~20mm厚钢板。(2)由20mm厚的钢板作顶板和底板，由外径为245mm，壁厚为16mm的无缝钢管焊接组合而成的半封闭形式的钢支撑。临时钢支撑的结构尺寸根据钢牛腿和钢抱箍的结构尺寸确定。对临时钢支撑需要进行局部承压、抗剪、稳定性验算。

6、解联设计

对于顶升过程中因弦差较大引起顶升后线形不够平顺的墩位，会产生较大的次应力。为了防止这些部位的梁体因次应力而产生裂缝，宜先行解联。解联的方法为：(1)测量定位，标示出墩顶梁体需凿除的宽度。(2)在盖梁侧面安装钢牛腿和千斤顶。(3)将梁微微顶起3mm~5mm，取出支座，并在盖梁上垫好临时钢支撑，落梁。(4)沿测量放样线，将梁体切割开来，并将切割出来的砼块凿除掉。此时，梁体即分为两联。顶升施工完成后，应按照设计要求恢复解联处的墩顶连续段。