在不中断交通但又保证桥梁安全控制的条件下进行支座更换,是工程技术人员面临的难题。高速公路车流量大且重车多,在此条件下,不中断交通对桥梁顶升更换支座施工,是更大挑战。因此,制定实现安全快速更换的顶升方法、顶升系统选择和高效可靠的安全监控技术是完成这一重大挑战的前提。

1.顶升方法

连续梁桥支座更换顶升方法可分为三种:桥梁整体顶升,横向同步逐墩顶升和横向同步纵向成比例顶升三类。

桥梁整体同步顶升是将整个桥顶升相同的高度,这最大程度地限制了附加内力,并且对交通运营几乎没有影响。但是,与此同时,这种方法减少了梁体来自支座的约束,并且需要大量的人力和设备,总成本较高。

横向同步逐墩顶升方案,也称为桥梁局部顶升,采用沿桥的纵向逐墩顶升的方法。该方法施工面积小,设备投资少,经济性好,但桥梁变形较大,附加内力大。不适用于连续梁桥。

横向同步纵向成比例顶升方案,是将桥纵向上相邻几个墩成比例地顶升,各墩的顶升量根据其跨度确定。该方案可以使桥梁平稳过渡变形,但对顶升过程的控制要求更高。

2.同步升降系统

顶升力控制。由于桥上部的结构复杂以及分散布置的液压千斤顶的实际载荷存在差异,所以,液压同步系统应能够调节每个单元的压力以适应上部结构的载荷。

位移同步控制。在桥梁顶升过程中,必须防止梁体扭曲、变形,应力集中甚至结构裂缝等破坏,并且要求顶升点在载荷不同时保持位移同步。实时监测压力和位移,以控制顶升力,并使顶升过程中的位移同步。副泵组计算机控制的多点位移同步顶升系统的激光位移传感器的分辨率为0.1mm,同步位移误差可达0.2mm。同时,该系统采用光纤互连,最长连接距离可超过5km,适用于大吨位,大跨度或多跨度连续梁桥的同步顶升和支座更换。

3.施工安全监控

光纤光栅传感监控技术。光纤光栅传感器对应变和温度极为敏感,可用于在更换支架时监测桥结构的状况。该传感器具有较高的精度和分布式的传感方法,可以在支座顶升干扰较小的情况下实现对连续梁桥关键区域健康状态的监测。

无线传感器监控。无线传感器在现有传感器上增加了信号处理和信号传输模块,并使用电池供能来确保其工作。它的类型包括无线位移计,无线加速度计等。连续梁桥的许多部分都需要监测。无线传感器的使用可以避免铺设长电缆,从而降低成本并提高监控效率和可靠性。

连续梁桥顶升会对梁结构产生附加内力。可以布置光纤光栅应变传感器,无线位移计和其他设备,以在支座顶升过程中监视梁体关键区域,以指导现场顶升施工。

在保证结构安全的情况下,纵向逐墩、横向同步顶升方式具有良好的经济效益。在顶升过程中,连续梁桥的位移应同步,以减少连续梁结构产生的附加内力;桥梁分泵组的多点位移同步顶升系统由计算机控制,可以实现多跨连续梁桥的同步顶升。光纤光栅传感和无线传感可有效提高支座顶升更换施工过程中桥梁安全监控的效率,降低监控成本,可推广应用在类似的更换工程中。

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