钢支撑顶升技术对预应力梁加固的应用和控制要点

钢支撑顶升技术对预应力梁加固的应用和控制要点

唐智锋刘守红

无锡华诚建设监理有限公司江苏无锡214011

摘要：目前液压同步顶升技术主要应用于桥梁修复改造施工以及房屋整体平移工作中，而本文则主要阐述在房屋结构预应力梁受损程序无法检测及准确评估的情况下，如何运用钢支撑融合液压同步顶升技术，实现对预应力梁结构的加固效果，同时，在整个加固实施过程中，如何在关键阶段以及对关键部位做好监理控制工作。

关键词：斜支撑加固液压顶升监控监理控制

1工程概况

某工程上部结构主要通过中间转换层的预应力梁实现传力，因预应力梁过火而受到损伤，由于目前针对过火后预应力梁的受损检测有限，无法准确判断受损程度，同时，受到建筑结构形式、空间以及楼板可承受荷载的限制，现场也无条件采取搭设支撑对梁体卸载后再进行修复的加固方式，因此，设计单位提出通过设置斜支撑来分担该层转换层预应力梁的受力。经设计核算，预应力梁上部结构通过8根梁上柱进行传力，每根柱底内力为2600KN，通过加钢支撑来减小柱子对预应力梁的竖向作用，经核算确定钢支撑的顶升力为1600KN，顶升加载主要从斜撑中部使用千斤顶来实现施压，经钢斜撑分担梁上柱的部分竖向力后，该标高的预应力梁则仅考虑普通钢筋受力就能满足强度要求。最终经设计单位、顶升单位沟通，为保证顶升完后应力损失后的有效应力，确定实际加载的顶升力为1980KN。具体立面形式及受力示意如图1、图2所示。

9、对每级顶升过程实施监控，采用应力、应变的变化和顶升位移双重控制，以顶升过程中应力、应变变化为确定同步性的主要指标，再通过位移变化辅助判断顶升过程的同步性[1]，收集应力变化数据，确保在顶升过程中结构的内力和变形始终处于安全允许范围内。

10、5级加载完成，根据监测数据判定一切正常后，将油路的截止阀关闭进入保压状态，现场立即进行上下支撑连接板与下支撑翼缘板的焊接工作。

11、以上工作完成后监测工作准备完毕，开始逐级卸载（按设计要求）。

12、卸载完毕根据形成的应力数据结合顶升过程中形成的监测数据进行计算分析，最终判定此次顶升作业满足要求。

3监理质量控制措施及要点

3.1认真审查施工方案：

首先，由于该项技术操作难点较多，对钢斜撑的受力要求，加工及安装精度高，国内可参照案例较少，因此需组织专家论证，根据专家意见及设计确认的钢斜撑顶升加固方法，施工单位编制了《钢斜撑施工及顶升专项方案》和《钢斜撑运输及安装补充专项方案》，监理需认真审查施工方案，除了要对方案中钢材加工、焊接、安装以及液压顶升常规工艺、方法以及措施等进行审核外，还要结合实际结构形态、现场工况环境审核针对性内容，主要包括：考虑焊缝多且集中，焊接时热应变及钢材变形会影响精度，焊接顺序要合理编排；上下支撑构件总重约3吨，需有安全可靠的专项吊装方案，对吊点、吊运机械都要进行受力核算，以数据为依据，要有合理安装顺序；对可能发生的精度、定位等问题造成的无法安装需有应对措施；对PLC多点同步液压顶升系统可能出现的异常、故障等突发问题及情况需有合理的应对措施；各项数值允许偏差等。

3.2对于人员、工种的控制：

管理组织机构健全，各级管理人员持相应有效证件；特殊工种（如焊工、起重工等）必须提供有效证件，持证方可上岗；PLC多点同步液压顶升系统操作人员需提供操作证件。

3.3材料预控措施：

必须保证原材料满足设计规格及相关技术参数要求，除各类钢材等原材料质保资料需提供齐全，对主要受力构件如钢管、连接板等需送检复试检测，其中钢管需检测项目主要为拉伸、冲击、压扁试验。由于构件尺寸规格类型多，监理必须有足够耐心按图纸仔细核对，特别是不同厚度钢板不得用错。

3.4施工过程监理控制要点：

3.4.1焊缝控制要点：

因钢斜撑焊缝数量多且较集中，受力形式不同，图纸上必须明确每条焊缝的类型，不同部位涉及焊接形式有角焊缝、剖口焊、对接焊缝，由于在工厂加工，监理需至工厂实时验收焊缝质量，剖口焊需先验收剖口质量，由于上支点钢牛腿及斜撑构件都存在封闭的空腔，在最后一面盖板焊接封闭前要及时对内部焊缝验收合格后在盖板隐蔽，最终每条焊缝形成验收记录，对接焊缝主要在下支撑翼缘板上，按设计要求需进行一级焊缝探伤，监理要见证进行第三方检测。

3.4.2监理旁站工作内容：

1、钢斜撑安装旁站：检查吊装机械合格证及机械本身是否有损坏等情况；重点查看安全管理人员、吊装用手动葫芦操作指挥人员必须到岗；操作平台满铺脚手板，围护到位，操作人员系挂安全带，下方区域实施封闭，禁止人员通行；检查吊点是否按方案实施和固定，有足够稳固性；吊装过程各安全措施到位情况。

2、顶升过程全程旁站：检查各单位各级管理人员以及设计、专家等到场，以应对和解决各类突发事件；顶升系统、监测各项准备工作就位；监督加载过程中每级加载压力值都达到设计要求，位移值、监测数据均在允许范围内，有异常则要求立即按方案或设计、专家意见采取应对措施并监督执行；全过程情况及数据形成记录。

3.4.3上下支撑连接板焊接：

1、连接板与上支撑翼缘板焊接连接在顶升前完成，与下支撑的焊接连接在顶升完成后稳压状态下完成，最终将上下支撑形成整体受力。该项工作主要检查连接板需与翼缘板紧密贴合，经设计确认间隙不超过3mm，否则需现场物理矫正，每处监理验收矫正贴合到位后方可焊接，否则一旦焊接将无法透过焊缝查看贴合情况，焊缝实际有效高度会不满足要求，该处也是管控重点。

2、在稳压状态与下支撑焊接时会面临一个问题，由于焊接产生热量，一方面钢斜撑会有热应力，另一方面千斤顶内油液达到一定温度会膨胀，最终反映到读数上压力值会不断上升，根据设计意见，一方面间断性焊接并采取冷却措施（不得浇水直接降温），另一方面需控制压力不超过2200KN，一旦接近该数值需不定期卸少量油维持在1980KN左右（该情况需以设计意见为准）。因此，监理及施工单位管理人员需全程监控压力数据变化，及时督促采取对应措施，直至连接板焊接完成。

3.4.4卸载工作：

卸载前监理必须对连接板焊接质量进行验收，有缺陷及时补焊，并督促监测单位及时布设应力计及监测仪器，全部就位后按设计确认的分级卸载压力及持荷时间要求卸载。监理根据监测应力数据计算及设计结论最终判定达到要求。

3.5后期防腐防火涂装工作：

1、为保证除锈效果，第一遍防锈底漆涂装在工厂除锈一结束就进行，后继的中间漆和面漆可到现场完成，连接板焊接处需敲除焊渣重新做防锈涂装。

2、防锈涂装完成后采用厚涂型防火涂料需满足3小时耐火极限，根据型式检验报告用针刺法测量涂装厚度满足要求。

3.6资料相关：

监理要收集过程数据及形成各项过程旁站记录，对全过程情况做好书面记录留存，钢结构原材料、加工、制作、焊接工序以及涂装工序需形成检验批验收记录，包括过程原始验收记录都要形成、收集、整理和留存。

4对该技术的改进意见

4.1顶升完毕后上下支撑连接方式建议采用机械连接，如螺纹连接，或者千斤顶有机械锁死功能，否则焊接产生的温度影响较大，压力较难控制。

4.2做为重要受力支撑构件，建议钢材直接进行热镀锌处理后进行拼装焊接。

5结束语

工程通过结构支撑顶托方式及同步液压顶升技术的结合，解决和规避了预应力梁受损检测困难的现状，实现了结构的有效传力，希望通过该技术能够为预应力梁的加固形式和控制要点提供借鉴。

参考文献

[1]郑洪涛，孙全胜.桥梁同步顶升技术的应用与分析.低温建筑技术，2012.

[2]《GB50661-2011钢结构焊接规范》.中华人民共和国住房与城乡建设部，2012.