一种先顶后切的钢箱梁顶升工艺以及钢箱梁结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及道路施工技术，具体涉及既有跨线桥的顶升施工技术。
【背景技术】
[0002] 世界上早期建筑物移位工程是1873年新西兰新普利茅斯的一所一层农宅的移位， 当时使用蒸汽机车作为牵引装置;而现代移位技术始于二十世纪初的1901年美国依阿华大 学由于校园扩建，将重约60000kN三层高的科学馆进行了移位，而且在移动的过程中，为了 绕过另一栋楼，采用了转向技术，将其旋转了45°。该工程采用的是圆木做滚动装置，螺旋千 斤顶提供顶升力和水平牵引力。随后的一百多年里，该技术在许多国家得到应用。90年代初 该技术在国内得到应用。1991年首次采用滑动平移方法进行楼房平移，该方法的主要思路 是在建筑物基础下部修建新基座，基座下修建滑道，然后顶推平移到新位置。1992年提出了 将上部结构和基础分离的方法，由于该方法适用性广，迅速取代了原平移方法。进入21世 纪，移位技术得到迅速发展，在文物古建筑领域、高层建筑及高耸结构、桥梁改造工程、盾构 调头、古树名木保护中等各领域得到推广应用。
[0003] 随着中国经济和交通运输事业的快速发展，中国许多城市市政建设跟不上生产和 生活发展的需要，需对既有城市桥梁进行改造，以满足发展需求。城市既有桥梁的移位技术 是近几年发展的新技术，具有施工周期短、经济适用、建筑能耗低、城市生态环境质量得以 保障等特点，为此，得到越来越广泛的应用。
[0004] 考虑到既有跨线桥建成时间较短，结构较新，为节省工程投资，本次施工图设计在 保证结构安全、运营后行车舒适的前提下，按照尽量利用既有桥梁结构、减少桥梁拆除数量 的原则进行。
[0005] 结合改造后的纵断面设置情况和既有桥梁结构形式，既有桥改造的主要内容包含 桥梁顶升、桥梁加固重建、桥梁拼宽和桥面铺装调整等，具体改造思路如下：
[0006] (1)当一联箱梁范围内新的桥面设计高程与现状桥面高程差值在-5~+18cm范围 内时，通过增加混凝土调平层或减少现有桥面铺装厚度来满足设计要求。
[0007] (2)当一联箱梁范围内新的桥面设计高程比现状桥面高程高出18cm以上，且通过 设置空心管材和调平层混凝土后仍难以满足设计要求时，则对现状桥梁进行顶升处理。
[0008] (3)对于经顶升处理且通过设置空心管材和调平层混凝土后不能满足结构受力要 求的的箱梁，则对现状桥梁进行加固处理。
[0009] (4)对于桥面宽度不足之处，通过在现状桥梁外侧进行拼宽处理来满足桥梁宽度 要求，拼宽采用上、下均不相连的方式，新、旧桥梁结构间设置纵向伸缩缝。
[0010] 其中的桥梁顶升施工工艺，在进行顶升时都是采用整体顶升的方式，该整体顶升 工艺在面临待顶升多跨连续钢箱梁所需顶升高度较高，且大部分位于竖曲线上，桥梁结构 为向上的拱形的情况时，将无法有效控制顶升姿态，影响顶升施工的安全性，同时在落梁时 其线性无法满足设计要求。
【发明内容】
[0011] 针对现有钢箱梁整体顶升技术所存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种能 够保证顶升姿态受控且落梁的线性满足规范要求的钢箱梁顶升工艺。
[0012] 为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0013] 提供一种先顶后切的钢箱梁顶升工艺，所述顶升工艺首先将多跨连续钢箱梁整体 顶升至预定高度，接着将多跨箱梁切割成若干分段，并分别进行调整，最后将调整后的若干 分段重新焊接成整体，使得钢箱梁整体顶升受控。
[0014] 优选的，所述先顶后切的施工步骤如下：
[0015] (1)在顶升前将多跨连续钢箱梁表面的铺装铣刨干净；
[0016] (2)根据顶升要求，布置两组千斤顶；
[0017] (3)对多跨连续钢箱梁进行整体顶升，待多跨连续钢箱最低点顶升至设计标高后， 将该点对应的墩柱与梁体进行连接，并在其余各墩处以及多跨连续钢箱梁的中部位置设置 钢支撑；
[0018] (4)将多跨连续钢箱梁切割成若干分段，并对若干分段进行同步顶升调整标高；
[0019] (5)最后将顶升到位的若干分段箱梁新焊接加长形成完整的多跨连续钢箱梁。
[0020] 优选的，所述步骤(3)在完成钢支撑设置后，还预加50%的荷载。
[0021] 优选的，所述步骤(4)中对多跨连续钢箱梁进行切割时，以多跨连续钢箱梁的墩柱 为基准，切割出对应的钢箱梁切割梁段，并预留相应的预留梁段，待分段钢箱梁调整到位后 进行二次精切。
[0022] 优选的，所述步骤(4)中通过如下施工工序完成多跨连续钢箱梁的切割：
[0023] (4-1)钢箱梁桥体顶升后精密测量、放样、划线，划出切割位置；
[0024] (4-2)安装临时吊点、顶板上开设进人孔；
[0025] (4-3)按照板肋、T肋-顶板-底板-腹板的顺序进行钢梁切割；
[0026] (4-4)切割梁段吊运。
[0027] 优选的，切割梁段的切割吊运过程中，首先将钢箱梁的切割梁段分段或分块切割， 切割时各个块体在顶、底板及腹板预留一定的连接点，长度不小于100mm;待吊车吊钩受力 后，在依次将底板、腹板的连接部位切割分离;最后再将顶板的接部位切割分离。
[0028] 针对上述的先顶后切的钢箱梁顶升工艺，本发明还提供一种基于上述先顶后切的 钢箱梁顶升工艺形成的钢箱梁结构，所述钢箱梁结构包括若干箱梁分段，所述若干箱梁分 段依次焊接形成钢箱梁。
[0029] 优选的，所述若干箱梁分段由一多跨连续钢箱梁切除相应的切割梁段形成。
[0030] 优选的，所述多跨连续钢箱梁以墩柱为基准，切除相应的切割梁段形成若干箱梁 分段。
[0031] 优选的，所述的切割梁段为喇叭口形式。
[0032] 本发明提供的采用先顶后切的施工技术，具有以下优点：
[0033 ] (1)整联顶升，整体性较好，平面位置控制较好；
[0034] (2)钢箱梁和混凝土梁共同作用在过渡墩，能减少顶升过程中对过渡墩的偏心影 响；
[0035] (3)整体顶升设备投入较少，调整阶段可分段调整，总体设备投入较少；
[0036] (4)整联三跨钢箱梁顶升、切割、调整、再焊接成型的质量控制得以有效保障。
【附图说明】
[0037] 以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0038] 图1为本实例中既有跨线桥的第一~四联箱梁改造前、后桥面示意图；
[0039]图2为本实例中既有跨线桥L3、L4联平面布置图；
[0040]图3为本实例中既有跨线桥L3、L4联立面布置图；
[0041]图4为本实例中既有跨线桥L3的横断面图；
[0042] 图5为本实例中既有跨线桥L4的横断面图；
[0043] 图6为本实例中既有跨线桥L3联顶升时的节段划分示意图；
[0044] 图7为本实例中既有跨线桥L4联顶升改造示意图；
[0045] 图8为本实例中既有跨线桥L3-L4联施工步骤一的示意图；
[0046] 图9为本实例中既有跨线桥L3-L4联施工步骤二的示意图；
[0047]图10为本实例中既有跨线桥L3-L4联施工步骤三的示意图；
[0048] 图11为本实例中既有跨线桥L3-L4联施工步骤四的示意图；
[0049] 图12为本实例中既有跨线桥L3-L4联施工步骤五的示意图；
[0050] 图13为本实例中既有跨线桥L3-L4联施工步骤六的示意图；
[0051 ]图14为本实例中既有跨线桥L3联顶升前的示意图；
[0052]图15为本实例中既有跨线桥L3联顶升置换后的示意图；
[0053]图16为本实例中既有跨线桥L3联切割时切割梁段的切割分段示意图；
[0054]图17为本实例中既有跨线桥L3联切割时切割示意图。
【具体实施方式】
[0055] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0056] 本实例中涉及的既有跨线桥为城市I级主干道，桥梁为整幅桥、宽25m、双向六车 道。基于全线高架桥的建立，需对既有线桥上、下桥处的桥梁结构进行改造处理。为节省工 程投资和减少拆除重建产生的社会影响，本实例对既有跨线桥终点处两联箱梁采取顶升的 方式调整现有跨线桥的标高或曲线，与新建高架桥相接，以求最大程度上节约资金，保护环 境，将交通的影响降到最低。
[0057]该既有跨线桥第五、六联(L1、L2)联桥梁均为4X36m预应力混凝土箱梁，第七联为 36+45+36m钢箱梁(L3)，第八联为3\36111预应力混凝土箱梁〇^4)儿3、1^4联总长为225111，桥宽 25m，总顶升面积为5625m 2,最高顶升高度达11.261m。其中L3联为25m宽钢箱梁，桥面双向6 车道，顶升段长117m，顶升面积达2925m 2，顶升高度3.369m; L4联为25m宽预应力混凝土箱 梁，桥面双向6车道，顶升段长108m，顶升面积达2700m2,顶升高度11.261。其中Ll联位于R = 600m平曲线上；同时LI、L2联位于R= 15000m的凸形竖曲线上，L3、L4联位于R = 3000m的凸形 竖曲线上，其后接纵坡为4.53%的下坡。
[0058]参见图1，改造后，L1、L2联位于拼宽段上。改造后的L3联起点处桥面比现有桥面高 出0.00 Im，L4联止点处桥面比现有桥面高出11.261m。
[0059] 其中，L3、L4联的平立面见图2和图3;L3、L4两联箱梁的横断面见图4和图5。
[0060] 对于本实例涉及的既有跨线桥中的L3联箱梁，其现状桥面比扩建后的桥面低得多 (起点低0.001m，终点低3.522m)，且大部分位于竖曲线上，桥梁结构为向上的拱形，若整体 顶升，则铺装调平层最厚处需增设97cm，无法满足结构布置及受力要求。
[0061] 为此，本实例中采用首先对上部钢箱梁进行整体顶升，然后切割成3段分段调整的 改造方案，最后将3段钢梁重新焊接成整体的施工方案。
[0062] L3联钢箱梁顶升施工前，将16cm桥面铺装铣刨干净，全桥总顶升重量为钢箱梁自 重2443t(实际称重值），考虑顶升荷载及平衡布置，共配置千斤顶52台（分为A、B组），单组总 顶力520(^，千斤顶的安全系数2.13。
[0063] 参见图6,其所示为本实例中L3联的阶段划分示意图。首先，将L3联先进行整体顶 升，待P6节点顶升到设计标高后，将该点与墩柱连接。其余在各墩处及3跨跨中位置设置钢 支撑，预加载50%荷载后，根据如图6所示的阶段划