1、5.3 施工监控与同步顶升控制的联系336 其他维修项目施工方案356.1 混凝土缺陷修补施工356.2 裂缝封闭及灌浆施工366.3 粘贴碳纤维布加固施工396.4 混凝土防腐涂装施工426.5 植筋施工436.6 挡块维修改造施工方案44451 概况1.1工程概述1.2 编制依据和引用标准1）公路桥梁加固施工技术规范（JTG/T J23-2008）；2）混凝土结构加固技术规范（GB 50367-2006）；3）公路桥梁板式橡胶支座（JT/T 4-2004）；4）公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JT/T 663-2006）；5）公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准（DB32/T 21722012）
2、；6）公路桥梁维修加固工程质量检查验收手册（2016.5）7）公路桥梁橡胶支座更换技术规程（DB32/T 21732012）；8）碳纤维片材加固混凝土结构技术规程（CECS 146:2003）9） 工程施工图设计2 施工操作面与支架搭设方案2.1 桁架片吊篮施工操作面（1号桥）吊篮桁架片操作面长度为13.4m，栏杆高度为1.1m，宽度为1.1m，自重约900多公斤，分二节，便于拆装、运输和安装。吊篮一端用钢丝绳吊在2片16号工字钢上，工字钢放在新、老桥内侧护栏上；另一端采用32圆钢锚固在老桥桥面上，在外侧板梁翼板顶面打孔，钢丝绳穿过孔洞吊起吊篮。为防止吊篮发生意外，在吊篮的两侧第一块板梁和第十
3、块板梁之间穿越盖梁，用3根12mm的钢缆吊在桁架片上，然后用卸克固定，帮助吊篮在中间吊一把，确保万无一失（见图2.2），吊篮桁架片支架的安全度就更高。在桁架片二侧吊紧，可减少和防止中间桁架片的下挠。也可用18mm的钢缆穿过路面，下落后用葫芦收紧，并调节高度，上、下用专用钢梯，并固定。图2.1 桁架片吊篮施工操作面示意图图2.2 桁架片吊篮三道钢丝绳穿过盖梁固定示意图2.1.1构造设计临时工作平台采用桁架式结构，内侧通过手拉葫芦固定于新老桥梁内侧护栏上，外侧采用采用32圆钢锚固在老桥桥面。施工平台长度13.4m，宽度1.1m，主梁及平台底板横梁采用70705mm方管，侧面竖杆、斜杆以及下平联斜杆
4、采用40403.5mm方管。下平联斜杆交叉点采用节点板连接，节点板采用30030015mm钢板。2.1.2计算参数1）材料特性钢结构采用Q235钢，钢材按GB/T 714-2008桥梁用结构钢标准执行，Q235钢材的材料特性见表2.1：表2.1 钢材材料特性表材料名称厚度（mm）弹性模量E（MPa）强度设计值（MPa）抗拉、抗压和抗弯抗剪Q235钢2060002151252）规范容许值依据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTG D64-2015），施工阶段在钢结构自重、施工机具、人群临时荷载，以及施工全过程最不利荷载作用下，钢结构容许应力如表2.2所示。表2.2 Q235钢材容许应力（MPa）
5、轴向应力弯曲应力剪应力Q23514014585依据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTG D64-2015），钢桁梁施工竖向挠度容许值L/800，即16.75mm。3）作用力取值结构自重：钢结构的自重计算采用容重：78.5kN/m。施工荷载：500kg，按照385N/m的均布荷载考虑。2.1.3 设计验算采用midas-civil建立施工平台空间有限元模型进行分析，杆件采用普通梁单元进行模拟，空间有限元模型如图2.3所示。图2.3 空间有限元模型图在施工荷载作用下，杆件最大应力如下图所示：图2.4 最大应力云图通过计算，钢结构最大拉应力为13.28MPa，最大压应力为-13.85MPa，均小于
6、容许应力145 MPa。主梁最大应力云图如图2.5所示：图2.5 主梁最大应力云图主梁最大拉应力为6.97MPa，最大压应力为-9.98MPa，均小于容许应力145 MPa。通过验算，施工平台应力满足相关规范要求。主梁最大挠度云图如图2.6所示、小横梁最大挠度云图如图2.7所示。图2.6 主梁最大挠度云图图2.7 小横梁最大挠度云图通过上图可以看出，主梁最大挠度为1.64mm，小横梁最大挠度为0.21mm，主梁容许挠度16.75mm，小横梁容许挠度为1.375mm。通过验算，主梁及小横梁刚度满足相关规范要求。2.1.4 桁架片吊篮压载试验 图2.82.11 压载2200kg，主梁下挠0.9mm
7、桁架片吊篮的转运，采用吊车平衡法吊装，转运到另一个墩柱，此时应用绳子拖住，沿墩柱转运，到位后用葫芦提升桁架片吊篮至梁底1.75m高底，或用吊车在梁底转运，便于施工。图2.122.13 吊车平衡法转运钢桁架图2.14 桥面至桁架上、下钢扶梯 图2.15 跨中压载试验及底板30cm护栏 2.2 修补裂缝悬挑挂篮操作面（1号桥）1）吊篮修补裂缝支架压载400kg，上、下采用钢梯，吊框用方钢制作，四周设置护栏，便于操作人员修补裂缝及砼缺陷，安全可靠。2）所有操作人员应穿救生衣，戴安全帽，每个施工墩台备用救生圈2个，并用绳子连接。3）操作人员上、下用钢梯，并固定，从桥面分隔带上、下。图2.162.17
8、吊篮支架压重400kg2.2.1 构造设计腹板施工平台采用整体框架式结构，施工平台长度1.6m，宽度0.85m，主要受力构件选用50.3cm角钢，施工荷载250kg，构造示意图如图2.18所示：图2.18 构造示意图2.2.2 强度及刚度验算采用midas-civil建立施工平台空间有限元模型进行分析，杆件采用普通梁单元进行模拟，在施工荷载作用下，构件最大应力云图如图2.19所示：图3.19 构件应力云图通过计算，钢结构最大拉应力为49.9MPa，最大压应力为-66.55MPa，均小于容许应力145 MPa。构件变形云图如图2.20所示：图2.20 构件竖向变形云图通过上图可以看出，主梁最大挠
9、度为1.78mm，刚度满足相关规范要求。2.2.3 整体稳定性验算通过计算，工作平台远端支反力为-2.54kN，拟于远端布置4kN（即400kg）配重块，安全系数为1.57。2.3 边梁粘贴碳纤维布施工平台搭设2.3.1 构造设计底板粘贴碳纤维施工平台，采用型钢和钢管组合式结构，主梁采用16型钢，与桥面汽车连接，其余构件均采用48.33.6mm圆钢管，施工荷载500kg，构造示意图如图2.21所示：图2.21 构造示意图2.3.2 强度及刚度验算采用midas-civil建立施工平台空间有限元模型进行分析，杆件采用普通梁单元进行模拟，在施工荷载作用下，构件最大应力云图如图2.22所示：图2.2
10、2 构件应力云图通过计算，钢结构最大拉应力为104.6MPa，最大压应力为-92.1MPa，均小于容许应力145 MPa。构件竖向及横向变形云图如图2.23、2.24所示：图2.23 构件竖向变形云图图2.24 构件横向变形云图通过上图可以看出，构件竖向及横向最大变形为10.9mm、6.3mm，刚度满足相关规范要求。2.3.3 整体稳定性验算通过计算，工作平台上方槽钢与汽车连接位置处支反力为-13.99kN，通过配重或其他连接构造，在该位置处施加20kN的竖向力，安全系数为1.43。2.4 设计技术规范（1）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（2）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（
11、JTG D64-2015）（3）钢结构设计规范（GB 50017-2003）（4）公路桥涵施工技术规范（JTJ/T F50-2011）2.5 桥检车施工作业面老桥上部结构维修加固采用桥检车作为施工操作面，白天作业、晚上撤除。详见图2.25、2.26：图2.25 现场使用桥检车图2.26 桥检车施工作业3 施工技术方案3.1 同步顶升考虑到桥的结构特点以及桥面交通流量的实际情况，拟采用“中断交通，纵向逐墩、横向同步顶升梁体”的方式进行同步顶升。将梁体顶升到位后，对支座、垫石以及梁底进行更换和维修改造。即在更换支座施工过程中，采用沿着纵向逐一对各墩台上需要更换的支座进行同步顶升（落梁）的方式进行。
12、为保证更换支座过程中梁体结构安全，梁体顶升（或落梁）过程中，同一墩台上各支点必须同步顶升（或落梁）。梁体顶升、支座更换的主要施工步骤为：1）搭设施工平台等施工准备；2）安放千斤顶和临时支撑；3）安装顶升和监测设备；4）试顶升（问题反馈及处理）；5）正式同步顶升；6）多次同步顶升至预定位置；7）调整临时支撑高度并放置临时支撑；8）梁体支撑于千斤顶和临时支撑上；9）改造垫石、楔形块、更换支座；10）再次顶升，取出临时支撑，同步落梁，清理现场。3.2 支座更换原则根据设计方案对本次支座更换的原则是：1）对于墩台病害支座，进行整排更换；2）以消除支座病害作为主要目标；3）不中断或中断交通，纵向逐墩、横
13、向同步顶升梁体。3.3 GYZF4滑动支座和GYZ非滑动支座及垫石布置图3.1 支座安装构造图3.4 同步顶升更换支座施工流程图梁体顶升和更换支座的施工总体流程图见3.2所示。图3.2 顶升施工总体流程图4 板梁同步顶升与支座更换施工4.1 技术准备在认真研究并消化技术文件及设计施工图的基础上，对设计施工图进行工艺性复核，并编制同步顶升更换支座施工工艺，完成施工前的技术准备工作，保证梁体同步顶升、更换支座工程的施工质量和施工进度。4.1.1 消化吸收设计施工图以及相应的技术文件根据梁体的结构特点，充分理解施工方案意图，严格按照施工图进行施工，保证施工质量满足相应的技术规范要求。结合以往同步顶升
14、梁体、更换支座项目数十座桥的施工经验，根据对桥梁病害、施工条件的现场调查情况，提出优化调整建议，并就施工过程中可能遇到的技术性疑难问题提前预估和做好预案，以充分准备和灵活应对施工实际问题。4.1.2 认真分析结构特点当顶升或者落梁过程中出现板梁顶升点处位移不同步的情况时，理论上梁体顶升等效于在顶升点处施加竖向强迫位移，使得结构内产生附加内力，如不进行有效的控制，可能会导致结构性裂缝病害。因此必须对结构特点进行认真分析，总体掌握结构的受力、变形特性。4.1.3 顶升前后的桥梁检查顶升施工之前有必要对需顶升桥跨及其相应的上、下部结构进行全面地检测，以了解桥梁结构现状，避免已有病害对顶升施工的安全性
15、造成隐患，也便于在顶升过程中对已有病害做进一步观测；另一方面顶升施工结束后也需要全面检测，对比顶升施工前的状况，以判断顶升施工是否对桥梁结构造成损伤，若有损伤，则需要采取相应的维修加固措施。4.1.3.1外观缺陷检查1）主梁调查调查主梁的裂缝情况并详细记录和分析原因。2）支座检查核实现有更换支座设计资料，调查支座形式，查明支座是否老化，变形是否过大，位置是否正确；检查支座是否脱空或缺失；检查支承垫石顶面是否有开裂、积水等现象。根据支座现状，判断其是否受力均匀，能否将上部结构的作用顺适、安全地传递到下部结构，是否能保证上部结构在支座上自由变形，以便使结构的实际受力情况与计算图式相符合。根据设计文
16、件要求，对于各墩柱、台的支座，在搭设支架进行进一步检查后，按照业主、设计和监理单位要求，对病害支座予以更换，并进行相应的垫石维修等施工。3）墩台帽检查检查墩台帽有无裂缝，有无渗漏水现象发生；检查混凝土的外观质量等。4）桥面及其它附属设施检查对桥面铺装、伸缩缝等进行检查，记录其工作状况，如裂缝位置、性状，伸缩缝宽度、错台等，以便于顶升前、后的对比分析。4.1.3.2桥梁环境调查本调查主要是针对桥位处的地理环境调查，实地勘测地形，合理布置施工现场，为顶升施工做准备。根据现场实际情况进行其它必要检查。4.1.4 前期试验为了保证施工质量和施工周期，进场前对千斤顶进行标定和油管压力试验、单向阀自动锁定
17、系统检查等，确保万无一失。4.2 同步顶升施工基本要求随着公路建设的发展，桥梁顶升技术在新建桥梁施工和旧桥维修改造中已经开始普遍采用。桥梁顶升是在需要顶升部位设置临时顶升支撑，利用千斤顶和同步顶升设备对桥梁结构进行抬高或降低的移位操作，顶升就位后安放于临时支撑上且保证其稳定，然后对墩台、支座或主梁进行改造施工，安装新支座，最后落梁。4.2.1应对和克服客观条件限制桥梁顶升施工是对既有桥梁的改造，故存在较多的约束条件，建设工程中已用的一些较好方案在实际桥梁顶升中存在无法实施的现象。千斤顶、辅助支撑往往需要设置在墩台帽上狭小的空间内，甚至有时根本无法直接安置，需要采取适当的改造措施，同时采用超薄型
18、千斤顶，千斤顶、辅助支撑的布设方案设计是施工组织设计的重要环节之一，充分争取和有效利用有限的空间。4.2.2施工方案具有可操作性（1） 顶升方案须具有良好的可操作性。针对梁体的结构、构造特点，可操作性受制约的因素为千斤顶尺寸、安放位置、施工操作空间等要求。（2） 对于千斤顶尺寸、安放位置和施工操作空间的问题，根据现场构件尺寸和空间位置，灵活选择千斤顶类型及其支撑位置。（3） 在荷载的作用下，千斤顶的油压达到预定值时需要一个反应时间，并且冲击荷载对千斤顶油缸会造成损伤，因此，考虑到顶升过程的结构安全以及顶升设备正常工作的要求，选用安全可靠的千斤顶与临时支撑。3.2.3同步顶升设备为确保顶升过程中
19、的桥梁结构安全，本项目采用的同步顶升控制系统具有如下特点:（1） 在各顶升点液压缸压力可控的情况下，能够实现位移同步；（2） 顶升系统能够对各液压缸的压力和位移进行实时监测和动态调控；（3） 不需要人工干预，自动化程度高，应具有智能监测和控制的能力；（4） 具有自动报警功能，在达到预先设定的行程或负载限制时自动锁定；（5） 当油缸（千斤顶）和油路发生故障时，能自动锁定，自动保持油缸的压力不变（千斤顶油压不降）；（6） 顶升设备能够实现每 1mm 的级差分级同步顶升和同步落梁的功能；（7） 同一油路的千斤顶位移同步误差须控制在 0.5mm 以内。（8） 顶升力和位移实行“双控”，位移作为主控。鉴
20、于简支梁桥对强迫位移的敏感性，我公司采用计算机同步顶升（下降）控制技术，对该桥进行同步顶升（下降），更换支座。桥梁同步顶升是一项烦琐且重要的工作，必须有可靠先进的装备和科学的工艺，因此，对桥梁结构在顶升、抬高过程中，进行位移和顶升力双控，能确保构件在重载顶升过程中的安全。本项目采用HRP-32计算机控制同步顶升、下降液压系统进行施工，HRP-24计算机控制同步顶升、下降液压系统作为备用（主机软件为原装进口），该系统主机为原装进口设备，控制精度满足设计要求。配备有先进的高精度位移传感器、压力传感器、电磁阀、输入、输出软件模块、多点控制同步顶升，自动显示顶升力和顶升高度数值。具有自动报警系统，在达
21、到预先设定的行程或负载限制时自动停机，当油缸（千斤顶）和油路发生故障时，会自动报警，自动锁定，操作安全可靠。4.3 顶升过程控制技术要点4.3.1 同步顶升的安全控制桥梁同步顶升是一项技术复杂的工程，必须保证顶升施工的安全。顶升过程中的安全性包括结构的安全性、设备的可靠性及施工操作人员的安全。1）确保梁体的安全性鉴于这两座桥为板梁结构简支、桥面连续的特点，顶升过程中应该避免出现较大的强迫位移，否则易使桥梁结构产生附加内力（如桥面连续处、铰缝内力增大等），从而影响结构安全。2）确保顶升点处桥梁结构的局部安全由于在顶升过程中，梁体和墩台顶面着力点存在集中力，该处需要着重加强，避免在顶升过程中出现局
22、部损伤，进而影响桥跨结构安全。3）确保顶升过程中的施工安全顶升过程中，如果千斤顶出现漏油或其他故障，可能导致梁体纵横向不均匀顶升，严重时可能导致梁体倾覆。因此，需在梁体顶升过程中采用安全机械式千斤顶进行保护，供油系统采用锁定装置和报警系统，保护梁体不发生整体倾覆。同时，顶升时不能一次到位，要分批次顶升，并持荷观察510分钟，无意外情况，再顶升。4）其他关注施工过程中交通、高空作业、河中脚手架防护、用电等安全问题。4.3.2 桥梁同步顶升的临时钢垫块支撑设计顶升过程应采用分级顶升，每一级行程的最大位移控制在1mm以内，顶升速度控制在3分钟1mm，顶升到位后，靠计算机控制自动锁定千斤顶，不回油。对
23、千斤顶的质量要求非常高。在千斤顶锁定后，一般安装临时机械式千斤顶作为辅助支撑，防止出现突发情况。我单位采用螺杆式千斤顶作为辅助支撑，吨位大、弹性变形小，控制精度高且操作便利，可灵活地适应各种净高条件。 图4.1 顶升施工现场 4.3.3 桥梁顶升过程的同步监控桥梁的同步顶升需分级、缓慢完成，因此对桥梁顶升过程中的整个运动轨迹、整体姿态等进行实时监控是关乎桥梁结构安全的重要环节。由施工单位所进行的监控，其重点是位移监控，通过位移监控了解桥梁的实时姿态（在终端上显示），通过同步控制系统实现位移与顶升力（油压）之间的协调，使得各顶升点处位移同步。监控内容包括桥梁整体姿态、位移等，监控工作要贯穿于顶升
24、、持荷和落梁的整个施工过程中。根据简支板梁桥的结构特点，考虑在墩、台处同步顶升板梁对结构内力的影响，在顶升和更换支座过程中，必须对板梁结构进行监控。主要监控内容为： 各顶升点处梁体的竖向位移以及位移差； 裂缝（如有）病害的发生及发展情况； 派专人对伸缩缝、桥面铺装进行外观检查，以及伸缩缝的伸缩变形、错台情况。4.3.4 各施力点顶升力的有效传递由于千斤顶顶升力较大，各施力点的反力需要有效的传递至墩台基础或临时支撑，同时不能造成结构的破坏，因此必须采取可靠的措施予以保证。4.3.5 顶升梁段对桥梁其他部位影响对于已建成的桥梁，顶升施工必然牵一发而动全身，梁体在顶升抬高过程中，各联系构件或设施必然
25、会受到影响，比如伸缩缝、管线等。因此在顶升之前需要详细调查，确保施工过程和相关构件的安全。4.3.6 落梁后梁底标高控制对于已建成桥梁，恒载作用下内力分配已完成，必须使梁体顶升过程中各支点的相对位移量控制在安全范围之内。因此，顶升前要测量支点处梁体标高，顶升和落梁过程中需要监控梁体各支点的相对位移，落梁后要确保梁体恢复至原有标高处，保证梁体结构安全。4.4 支座更换类型本次老桥更换支座参照设计文件以及现场检查核定的支座类型，即GYZF4 250*43mm、GYZ 250*41mm。选择的支座性能及参数、标准要符合国家现行规范、行业标准公路桥梁板式橡胶支座 JT/T 4-2004、公路桥梁板式橡
26、胶支座规格系列 JT/T 663-2006、公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2015以及公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004等相关规范要求。4.5 同步顶升更换支座工艺流程4.5.1 施工准备1） 安装桁架片操作平台在桥下墩柱两侧安装桁架片操作平台，二侧固定，并根据墩台高低进行调节，梁底至平台高度为1.75m，横桥向平台宽度为1.20m，四周连接贯通。2）现场检查与测量在梁体顶升、支座更换的整个过程中，梁体的标高在发生变化，为了保证支座更换后梁体能够准确回复至更换前的标高（误差不超过1mm），进场后的现场检查与测量非常重要，即“三类标记”。进场后应先进行
27、现场检查，持荷过程中也应进行检查。现场检查主要通过目测针对梁体进行。针对各跨梁体，检查梁体是否有存在裂缝病害，对既有病害详细记录、标记，并对裂缝成因进行分析，在持荷过程中对裂缝宽度变化进行监测，以确保结构受力安全。在顶升前，需要对原支座处梁体底面至墩台顶面的净高进行准确测量，确定原梁体底面的标高，为调平、千斤顶与辅助支撑布设以及新支座安装做准备。3）清理墩台施工垃圾对桥梁墩台顶面的垃圾，如影响千斤顶、临时支撑安置或者新支座安装，则应在施工准备阶段即进行清理；其他部分施工垃圾，在梁体同步顶升到位后进行清理。4.5.2 墩、台千斤顶及临时支撑的布置图4.2 桥台千斤顶及临时支撑布置平面图1-1图4
28、.3 桥台千斤顶及临时支撑布置立面图（单位：）图4.4 过渡墩、中间墩千斤顶及临时支撑布置平面图图4.5 过渡墩、中间墩千斤顶及临时支撑布置立面图支座同步顶升施工主要利用桥梁墩、台作为顶升支撑平台，将千斤顶及临时支撑布置在主梁端部下方，但禁止不采取任何保护措施而直接将千斤顶及临时支撑布置在主梁底板下方及墩台顶面；为确保桥梁结构安全，千斤顶、临时支撑的布置位置应与盖梁中线的距离必须一致，防止盖梁、墩柱因偏心受力而造成损伤； 采用钢板、钢垫块、螺杆式千斤顶作为临时支撑。钢板及钢垫块均应采用机械加工，平整度应0.2mm，螺杆式千斤顶应能承受足够的支反力；安装千斤顶之前，需要在顶升支撑平台表面、主梁底
29、面放样，并用水平尺校准水平，将支撑平台上的垃圾、焊渣、毛刺以及主梁底面混凝土用砂轮打磨平整至与所有支撑接触面密实为准。而后在预先放样的位置处安装钢板，上置标定好的千斤顶，千斤顶上方再放置一块钢板以保证千斤顶垂直作用于梁底及钢结构支点。临时支撑的安装与千斤顶类似。在千斤顶及临时支撑上下接触面放置钢板的厚度应不小于1016mm； （6） 为避免顶升过程中各支点处因应力过大造成局部损伤，落梁到临时支撑上之后，如果有足够的施工操作空间，可让部分千斤顶仍然保持一定的压力，即支座拆除过程中以及拆除之后，由临时支撑和持荷千斤顶共同支承梁体重量，千斤顶处于预紧状态，并自动锁定。4.5.3 同步顶升施工在完成液压系统、控制器、千斤顶等设备的安装调试后，开始进行顶升施
