明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法技术

本发明专利技术属于建筑桥梁技术领域，尤其是明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，其方法具体为：将临时支架中的自锁式千斤顶布置于每端3个支撑桩和托换梁之间，每端设置3处，一跨共6处，通过千斤顶向上顶升，桥梁上部的荷载将逐渐加载到托换梁上，最终原桥桩轴向受力为0退出工作，从而实现托换桩代替原桩柱受力，本发明专利技术利用PLC系统顶升并控制既有桥，提出钢箱梁上布置千斤顶的作用机理及实施方案，更有利于保障结构的安全，并运用Midas NX有限元软件对施工过程进行数值模拟，结合现场采集数据，采用敏感性分析方法，提出了将横撑数量减少、间距增大、连续墙厚度减小、钻孔灌注桩直径减小的优化方案。注桩直径减小的优化方案。注桩直径减小的优化方案。

【技术实现步骤摘要】
明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法


[0001]本专利技术涉及建筑桥梁
，尤其涉及明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法。

技术介绍

[0002]莞惠城际轨道交通工程在GDK10+260～GDK10+300段下穿广深高速高架桥，该处基坑深度约12.5～13.6m，结构形式为单层双跨矩形框架，基坑宽度15.4m，采用明挖法施工，基坑围护结构采用Ф1000@1200、Ф1200@1350的钻孔灌注桩+内支撑的支护方式，竖向设两道支撑，第一道间距为6m、0.6
×
0.8m钢筋混凝土支撑，第二道间距3m，Ф600、t＝16mm的钢管撑。
[0003]广深高速建成于1995年，根据有关资料显示，该位置广深公路桥上部构造为预应力混凝土T梁结构形式，采用先简支后桥面连续的施工工艺，桥下桩基为嵌岩桩。
[0004](1)隧道与广深高速高架桥之间的位置关系
[0005]松山湖隧道道滘～东莞新城区间DK10+260～DK10+300段由广深高速公路东莞北特大桥N段旱桥13桥墩N76、N77之间穿过，并下穿白马河大桥两侧桥下道路。隧道与广深高速高架桥斜交，交角为66
°
38'34"。高架桥N77
‑
D1桩基局部侵入区间隧道主体结构侧墙，侵入距离约0.29m，其余N77桥墩下桩基以及N76桥墩下桩基均在隧道施工影响范围之内，距离隧道最近桥桩为N76
‑
A，其与隧道水平净距为2.067m。此段明挖下穿隧道会对广深高速桥上交通产生影响。
[0006](2)隧道区域内其他运输方式情况及对隧道的影响
[0007]本段区域范围内主要是公路运输方式，对广深高速桥下二条辅路交通运输有一定影响，通过交通疏导，在路口两侧先进行围护结构施工并铺设军便梁及临时路面，待铺设完成后将道路交通导改至临时路面系统，临时路面系统下结构采用明挖施工，然后将原路口封闭，待路口下明挖主体结构施工完成后，回填覆土，恢复路面，恢复原路口交通，拆除临时路面系统。在临时路面系统拆除前，明挖段基坑围护结构作为临时路面系统的基础，承受路面系统的荷载。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0010]明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，具体为：将临时支架中的自锁式千斤顶布置于每端3个支撑桩和托换梁之间，每端设置3处，一跨共6处，通过千斤顶向上顶升，桥梁上部的荷载将逐渐加载到托换梁上，最终原桥桩轴向受力为0退出工作，从而实现托换桩代替原桩柱受力。
[0011]优选的，在千斤顶顶升过程中，由于托换梁的挠曲变形，将使得其上方的T梁和横
隔梁横向随之发生挠曲变形，恒载与活载作用下横隔梁内均有弯矩产生，需要控制其裂缝宽度不超限。
[0012]优选的，在托换全过程中横隔梁裂缝的宽度已非常接近最大允许值。
[0013]优选的，在最大允许裂缝宽度下，反算横隔梁在短期效应组合下所能承受最大弯矩：
[0014][0015]M
s
'＝0.87
×
225.5
×
106Pa
×
0.0044m2×
1.867m＝1611.7kN
·
m。
[0016]优选的，在恒载作用下可采用梁格法建立整体模型，考虑横隔梁与桥面板共同承担因各片主梁竖向变位不同引起的横向弯矩。
[0017]优选的，在托换全过程中托换梁的强度和刚度须符合规定要求。
[0018]明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，具体为：将临时支架中的自锁式千斤顶布置于每片T梁底部与托换梁之间的位置，每端10处，一跨共计设置10处，而原三个支撑桩和托换梁之间的位置由钢砂桶等临时支承代替；
[0019]通过千斤顶的逐级非顶升加载，控制各千斤顶施加顶力基本相同，同时保证每级加载完成后，托换梁产生的向下挠曲变形由千斤顶顶升高度补偿，使得每片T梁底部的标高与原有不变，最终将桥梁上部的恒载全部由托换梁承受，控制精准下，横隔梁基本不会发生变形，其仅在活载作用下产生变形。
[0020]优选的，在仅考虑桥梁上部恒载作用时，最终每台千斤顶的平均顶力为87.7tonf，分5级顶升，则每级每台千斤顶加载顶力17.54tonf。
[0021]优选的，在托换梁布置有千斤顶的位置，其向下位移值为千斤顶向上顶升补偿量。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1、本专利技术中，基于上跨主动托换桥主梁及横隔梁裂缝控制指标，利用PLC系统顶升并控制既有桥，提出钢箱梁上布置千斤顶的作用机理及实施方案，更有利于保障结构的安全；
[0024]2、本专利技术中，采用Midas NX有限元软件对施工过程进行数值模拟，在开挖完成后，连续墙的水平位移表现在墙顶位移最大，并有向基坑内方向运动的趋势，呈现“悬臂式位移”分布；随着基坑开挖深度增大和各道支撑的作用，连续墙的位移呈现“反S”形分布；连续墙的水平位移最大值为7.4mm，满足基坑变形控制要求。桩产生的侧移最大为4.6mm；所有桩的侧移都在10mm控制值以内。通过运用Midas NX有限元软件对施工过程进行数值模拟，结合现场采集数据，采用敏感性分析方法，提出了将横撑数量减少、间距增大、连续墙厚度减小、钻孔灌注桩直径减小的优化方案；
[0025]3、对监测结果进行回归分析，连续墙的水平位移从上到下呈依次减小的趋势。第二道钢支撑施工完成后，连续墙的位移呈现“反S”形分布；连续墙最大水平位移在测孔CX9(深约7.5m)处，为7.2mm，小于报警指标30mm，基坑周围地面沉降监测点DC6
‑
3的沉降量最大，为15.69mm，小于报警值30mm，沉降曲线呈现的“凹槽形”形态。支撑轴力值都在安全范围之内，有较大的优化空间；
[0026]4、变化模型中连续墙弹性模量、分层开挖深度、连续墙厚度、第一道横撑间距、第二道横撑间距，得到不同的连续墙水平位移，通过灰关联分析，影响连续墙最大水平位移的
诸多因素中，第二道横撑间距的影响最大，其次分别是第一道横撑间距、分层开挖厚度、连续墙厚度，连续墙弹性模量；
[0027]5、通过计算优化，第一道横撑数量变为5根，间距增大为9m；第二道横撑数量变为10根，减少了4根，间距增大为4.33m。通过分析，将连续墙的厚度优化为0.74m是可行的，也就是可以将钻孔灌注桩的直径由原来的Ф1200减小为Ф1000。通过优化，节约了材料，加快了施工进度；
[0028]6、通过对该施工项目风险的评估，辨识出35项风险因素，采用解释结构分析方法对这些风险因素的关系进行识别，找出项目施工过程中重大风险的风险源及风险产生机理，为风险管理提供了依据；
[0029]7、通过风险因素的评估，确定了不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，其特征在于，所述明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法具体为：将临时支架中的自锁式千斤顶布置于每端3个支撑桩和托换梁之间，每端设置3处，一跨共6处，通过千斤顶向上顶升，桥梁上部的荷载将逐渐加载到托换梁上，最终原桥桩轴向受力为0退出工作，从而实现托换桩代替原桩柱受力。2.根据权利要求1所述的明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，其特征在于，在千斤顶顶升过程中，由于托换梁的挠曲变形，将使得其上方的T梁和横隔梁横向随之发生挠曲变形，恒载与活载作用下横隔梁内均有弯矩产生，需要控制其裂缝宽度不超限。3.根据权利要求1所述的明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，其特征在于，在托换全过程中横隔梁裂缝的宽度已非常接近最大允许值。4.根据权利要求3所述的明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体保障方法，其特征在于，在最大允许裂缝宽度下，反算横隔梁在短期效应组合下所能承受最大弯矩：M
s
'＝0.87
×
225.5
×
106Pa
×
0.0044m2×
1.867m＝1611.7kN
·
m。5.根据权利要求1所述的明挖下穿高速公路桥时不限速通行的上部梁体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓钟，滕旭秋，张永亮，卢洪强，牟晶，郭春强，李波，金学军，胡良红，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：