1 技术背景

     针对国内外顶升改造的应用与实践中发现的问题，有着二十余年工程结构加固改造实践经验的武大九游会J9真人游戏第一品牌结构股份有限公司组成了以高作平教授为核心的项目组，提出了钢滑道顶升技术并开展相关研究，研发了基于钢滑道顶升技术的群控同步顶升系统及成套设备，可控制3万个千斤顶的同步顶升，误差在0.3mm以内。

    ; 该项技术与传统技术相比最大优势在于：①更加安全——钢滑道与钢支撑体系以及位移同步毫米级误差保证顶升过程结构的安全；②更加经济——减少了大量废料，降低了成本，使用的钢牛腿、钢支撑等构件均可重复使用；③更加快速——3万点位的位移同步控制自动化及高早强的浇筑材料等保证了工期最短。

     该技术可应用于建筑物的顶升、纠偏、平移及旋转等工程。可以开展建筑物的顶升纠偏施工；可以为老旧小区新增空间，解决城市老旧小区停车难、空间不足等问题，通过增层改造，实现老旧小区整体功能的提升，将老旧的小区改造成现代化的小区；可以为工业厂房等工业建筑物顶升空间，更换更先进设备、扩大工业产能，提高生产效率；可以为文保建筑的保护中提供技术支撑和保障装备；还可能使国际国内的濒临淹没的重要建筑物如即将被海水淹没的威尼斯水城等通过顶升而得到保护。

     九游会J9真人游戏第一品牌公司围绕该技术申请和授权专利70余项，,正在主编湖北省地方标准《钢滑道顶升技术规程》和中国工程建设标准化协会标准《钢滑道顶升改造老旧小区技术规程》。

 

2 力学模型

     钢滑道顶升技术，在截柱顶升时利用钢滑道（图1）、钢牛腿和千斤顶与高强混凝土垫块实现交替托换，每顶升一段需将钢滑道与高强混凝土垫块灌注成一段钢管混凝土柱作为结构加长的柱段。在交替顶升过程中，涉及两个力学模型：顶升时的力学模型和顶升交替时的力学模型。

 

 

图1  钢滑道效果图

 

    图2为顶升时的力学模型示意图，该力学模型的传力途径为：上柱——上牛腿——千斤顶——下牛腿——下柱，此时柱芯垫块不受力。图3为顶升交替时的力学模型示意图，该力学模型的传力途径为：上柱——柱芯垫块——下柱，此时钢牛腿、钢滑道不传递荷载。

 

 

图2  顶升时的力学模型

 

 

图3  顶升交替时的力学模型

 

 

3 试验研究

3.1 集中控制同步顶升系统试验

     2021年开发基于钢滑道技术的集中控制同步顶升系统（可同步控制500个千斤顶），并采用该系统开展了结构同步顶升试验，验证了交替顶升原理。该试验设计了一个单层单开间的框架结构，并在框架顶部进行不均匀堆载，总堆载是200吨（四个柱子折算荷载分别是20吨、40吨、60吨、80吨），通过试验将该结构整体顶升了1.055m，如图4。

 

图4  结构整体顶升前后照片

 

3.2 群控同步顶升系统试验

       在集中控制同步顶升系统的基础上于2022年开发了群控同步顶升系统，可控制60套集中控制同步顶升系统（即可同步控制30000个千斤顶），并开展了同步顶升的模拟负载试验和工程试验。

（1）模拟负载试验

      对群控同步顶升系统了模拟试验，如图5。实际试验时，通过个群控系统控制三个集中控制系统，分别为：1#集控系统：6个数控泵站、24个千斤顶；2#集控系统：3个数控泵站，12个千斤顶；3#集控系统：6个数控泵站，24个千斤顶。模拟试验结果表明：群控同步顶升系统可完成对多套集中控制同步顶升系统的稳定控制；实测同步顶升的位移误差在±1mm范围内，该同步率使结构的顶升过程安全可控。

 

图5  群控同步顶升成套设备模拟试验

 

（2）工程试验

    由于九游会J9真人游戏第一品牌公司园区的检测实验楼面积不满足资质升级的要求，故对该实验楼进行顶升增层改造，如图6。该检测实验楼为两层砌体结构，平面布置为11.9m×30m，一层层高3.7m、二层层高3.1m。通过顶升增层改造后形成两层底框和两层砌体的混合结构，有效面积增加了一倍，满足资质升级的实验室面积要求；且增层改造后首层层高5.4m、二层层高4.2m，新获得的高空间也能更好进行资源配置。

 

图6  巨检测实验楼顶升工程试验