桥梁上部结构整体置换工法与自行式模块化运梁车

1、桥梁上部结构整体置换工法 与 自行式模块化运梁车STMP工法 城市交通拥堵是大城市的通病。治堵成为各大城市管理者最为“头疼” 的问题。桥梁改造、维修、加固施工或使用功能变化，对现状本已不堪重负的城市交通来说更可谓雪上加霜。当危桥需要置换主梁时，长时间的中断交通更使得政府、交通主管部门承受巨大的社会压力。工程遇到的最大的问题不是桥梁结构本身，而是交通高峰期不能长时间中断交通。快速施工将成为制约工程设计、实施最为关键的问题。目标：在规定时间内完成既有损伤结构的拆除；置换结构的安装。关键词：规定时间、拆除、安装规定时间：在满足交通需求的前提下，所能利用的施工时间。 拆 除：在拆除桥梁的全过程中，损伤

2、结构的结构性能满足预先设定的目标。包括：结构体系、边界条件、结构及构件的应力状态、变形状态；整体或分块结构的稳定性。安 装：置换结构在安装全过程中，结构性能满足规范规定的各项要求。包括：结构体系、结构及构件的应力状态、变形状态；结构在架设过程中和使用全过程的稳定性。 损伤结构的结构性能决定了施工工法 既有桥梁结构的剩余承载力，能否满足拆除过程中的体系转换和受力性能要求。其承载力、变形性能指标是拆除全过程中的重要控制目标。问题：如何在短时间实现桥梁上部结构置换？纵向顶推或整桥横推悬拼、悬浇整跨吊装移动模架短线架设组合结构目标：在规定时间内完成既有损伤结构的拆除、置换结构的安装？采用建桥机械设备无

3、法满足规定时间要求 既有结构性能、工法、机具选择 运梁车加装分配梁多点制成千斤顶群多点千斤顶数控同步顶升、称重、控制系统CAN 总线多车同步控制系统三维微调设备辅助梁体精确就位。需求：在满足既有损伤结构性能的前提下，拆、运、架一体，实现规定时间内的施工工法。利用船舶的整体驮、架、运工法 液压自行式模块运输车特点：一定的承载能力。自带动力，能够自行且方便操作。整体同步举升和下降功能。车面运输中始终保持为一个平面。多种行走模式：可完成直行、斜行、横行、中心回转、摆转等。两台及以上联合同步作业控制系统。横向平衡示意纵向平衡示意单车及多车协同行走模式多车协同模式直行横行纵向八字转向半八字转向横向八字转

4、向斜行原地转向 摆头和摆尾 运梁车主要参数：1、具备超大、超重物体的运输能力。承载能力与置换重量匹配。2、具备自伺服升降功能 200mm，纵向爬坡率达6%，横向通过率2%，重载行驶速度km/h。3、能够根据运输物体的外形、重量等灵活组拼模块，行走适应能力强。4、依靠自身的强大的变形协调功能，能够使驮运物体在运输过程中结构变形量很小，确保应力不超限。5、较小的接地比压1.0Mpa，以减少重物运输对所通过道路、桥梁的损坏。6、两车在重载下双车间无联系联控行驶100 米前后偏差30mm，角度偏差0.3。7、转向误差超过3度，警示灯闪烁并发警告；转向误差超过5度，驱动系统自动锁定。SPMT整体置换工法

5、应用条件：1、旧梁在置换过程中发生体系转换，需具备必须的承载能力，满足安全需求，其重量在运梁车的承受范围之内。 2、新梁需要选取合适的结构形式，新梁在置换过程发生体系转换，需要具备一定的强度、变形适应能力，满足架设完成后桥梁的安全性和耐久性，并且重量在运梁车的承受范围之内。3、临时场地满足旧梁堆放或拆解；新梁在支架上的整体预制或拼装；从临时场地到桥梁最终位置，应满足SPMT运输所必须的空间、平整度和承载能力要求。4、满足工程需求，架运过程梁体始终保持平面。桥梁顶升对多千斤顶同步系统的要求：顶升力控制：桥梁结构形式各异，且质量分布不均，分散布置在其下的液压缸承载力也不尽相同，PLUS+1液压控制

6、系统可满足各液压缸压力自动调整，以适应上部负载。位置同步控制：桥梁顶升过程中，为了防止梁体扭曲、应力集中和开裂，各顶升点在负载不均的情况下必须保持位置同步；压力、位移、应力实时监控：压力监控有助于顶升力的控制，位移的监控能够保证顶升过程位置同步，应力监控能够避免内应力集中而使梁体结构受损。桥梁顶升过程中，结构内力是由各顶升点的压力和位移共同作用的结果，因此，可通过对压力和位移的实时监控判断梁体结构的应力是否超过允许值。桥梁损伤结构承载能力的评定对于需要整体置换的桥梁，首先应对既有损伤结构进行安全性评价。对其受力性能进行全面评估，以保证在解除约束、顶升、运输等全过程中的安全、稳定。针对可能出现的

7、体系转换过程，进行全过程控制设计。以实桥材料的强度指标、弹性模量、裂缝宽度、深度、分布等实测资料，评估损伤结构或构件性能及承载能力。给出相应的危险截面绝对位移、相对位移、应变等控制性指标。异形板切割后中支点钝角负弯矩区混凝土开裂状态原支承位置原支承位置基于静态信息评估损伤结构或构件性能及承载能力检测成果竣工资料修正计算模型检 测施加荷载 强度、裂缝、挠度自振频率、冲击系数等受力状态分析与检测成果对比分析不吻合吻合确定破损结构承载能力 截面、弹性模量 材料强度评定构件损伤识别结构损伤模型损伤截面的识别： n 刚度削弱百分比静态位移比参数应变参数及分布以实测应变e S 确定沿截面高度h方向的应力分

8、布承载能力识别： 换算截面受压区高度，得到极限承载力。过程与结构体系转换顶升、运输过程控制要求支撑线相对旧板位置关系不得随意调整。各支撑线的各支点位置不得随意调整。旧板各支点要求同步顶升、同步下降。反力误差20kN。旧板对应每条运梁车的支撑线，按受力要求设置支承点。实时检测支承线对应上缘裂缝发展情况，裂缝宽度限值0.5mm。按承载能力要求，异形板最大悬臂端相对位移不超过容许值。旧桥拆除监控内容及要求根据桥梁分块的平面形状及受力特点理布置测点，监测各个工况最不利的参数，包括挠度、裂缝和应变。旧桥切割过程，实时监控跨中应力、裂缝挠度变化。旧桥顶升、下降、托换过程每级加载监控车辆支撑线处负弯矩导致的

9、应力、裂缝、悬臂挠度变化。旧桥同步运输过程实时监控车辆支撑线处负弯矩导致的应力、裂缝、悬臂挠度变化。施工过程挠度、应力和裂缝出现异常及时分析原因并采取相应应急措施。板底裂缝监控区域激光靶标全过程位移监标控北斗、卫星定位位移监控系统千斤顶轴线北斗、GPS卫星或激光靶标相对坐标控制系统钢梁架设监控内容及要求每条车辆支撑线内各支撑点设置挠度基准监控点，在托换时每级加载时均需测量，运梁过程实时监控，同时实时监控两条车辆支撑线的竖向转角。施工过程钢箱梁实时监控挠度监控，每次体系转换、运梁过程过程中均需测量，实时监控，确保在临时支架与桥台、桥墩支承处挠度控制点吻合。主梁及横梁应力监控，每次体系转换及运输过

10、程均需实时监控。施工过程即时监控车辆支撑线，其相对位置关系不变，两车竖向高差小于0.1m，竖向相对扭转角0.036rad；同一支承线各支点相对位移差0.5mm、反力变化幅度10kN。中墩支承线处钢箱应力、挠度，发生突变时及时查找原因。激光发射器激光靶标激光发射器激光发射器校核点位移实时监控装置设置卫星定位点北斗、GPS卫星或激光靶标相对坐标控制系统激光靶标发射器激光寻迹器地面标线驮梁车行走、定位控制系统激光寻迹点激光靶标地面标线行走方向停车位置线车辆就位激光寻迹系统地面标线系统停车位置线激光靶标发射器激光寻迹器地面标线北斗定位系统停车位置线激 光寻迹点激光靶标地面标线行走方向停 车位置线车辆就

11、位位移实施监控激光接收靶标位移实施监控激光发射器 新桥驮运至桥位粗定位后，根据参照点启动万向油缸平面平移功能，使主控制点与其相应的参照点重合，锁定主控制点。 启动万向油缸转角功能。以主控制点为基点进行转动。直至其余控制点基本与参照点吻合，完成精确定位5mm。 新桥驮运到达安装位置后，锁紧停车制动，对新桥目前位置进行测量，确定新桥精定位调整数据。启动均载梁上的微调整万向千斤顶，根据测量数据进行三维调整。主梁定位备份系统工程实例一政府街西关路G6八达岭高速国道110西关环岛1号立交2号交立北临时施工场地跨越G6高速公路西关环岛立交1号、2号立交桥梁上部结构为两跨整体式异性连续板，分块切割驮运、消解

12、。置换桥梁为一次整体置换正交异性单箱多室异形钢箱梁桥。新、旧桥驮运实际断路10次，每次用时7个小时，总用时112小时，比传统原地拆除、重建技术减少了约95%的断路时间，保证了G6高速公路高峰期车辆通行。三元桥（跨京顺路）始建于1984年，全桥长54m，三跨布设，桥面宽度为44.8m，设计为3上3下车道断面布置，两边是非机动车道。上部结构为普通钢筋混凝土形梁；下部结构为条型扩大基础、V型中墩。北三环路、京顺路两条城市干线在此立体交叉，同时临近机场路，该桥地理位置极为重要，发挥着重要的区域交通枢纽作用。由于城市交通的迅速增长，交通功能发生很大变化，压缩原桥非机动车宽度，将原设计3上3下机动车道断面布置调整为5上5下.同时，长期超负荷运行及外部环境影响，主梁及桥面板损坏严重，经检测，桥梁承载力明显下降。为确保桥梁设施运行安全，经多方案比选，最终确定大修方案为：上部结构采用更换钢箱梁、下部结构采用钢板加固V型墩，彻底消除桥梁各种病害，全面提升桥梁承载能力，同时解决超负荷运行状况，抗震等级也将达到现行规范要求