连续梁桥支座的更换施工

连续梁桥支座更换施工 高兆东 ( 江苏京沪高速公路有限公司扬州管理处, 江苏扬州225125 ) 摘要: 根据更换京沪高速公路宝射河大桥部分支座更换的施工情况, 介绍了施工过程中的理论计算和梁体顶升液压系统设 计, 提出了支座更换时需要注意的问题, 并对施工技术与工艺控制进行了总结。 关键词: 支座; 更换; 实践 中图分类号: U445.7 文献标识码: B Construction of Bear ing Replacement for Continuous Beam Br idge GAO Zhao- dong 1 工程概况 京沪高速公路宝射河大桥跨越宝射河和金盐公 路。主桥左右两幅在宝射河和金盐路位置错孔布置, 单幅桥采用单箱双室截面, 引桥为钢筋混凝土连续箱 梁( 5~6 孔一联) , 独柱墩墩顶横梁设横向预应力。除 主桥主跨墩墩梁固接不设支座更换外, 其他墩台均设有球 冠橡胶支座。 2 现状及原因分析 2004 年根据桥梁检查资料显示, 该桥共有100 个 支座出现不同程度的劣化现象: 破坏形式有压缩变形、 横向裂缝等, 占该桥支座更换总数的59.5%。从现场检查情 况及支座更换破坏形式分析其原因为: ( 1) 支座更换原材料质量 可能存在一定的问题; ( 2) 超载车辆造成支座损坏; ( 3) 支座垫石的施工质量( 尺寸、平整度) 不符合要求。 众所周知, 支座更换是桥梁结构的一个重要组成部 分。作为上部结构与桥墩连接在一起的传力部件, 其 作用是将桥梁上部结构作用力和变形( 位移和转角) 安全可靠地传递给桥墩。因此, 上述支座更换的劣化将在 梁体内产生应力重新分布, 造成梁体不能按正常结构 受力状态进行工作, 从而影响到桥梁结构的安全。 3 确定更换总体方案 根据设计要求, 更换为相同型号的球冠式橡胶支 座。由于该主桥为预应力混凝土连续刚构, 引桥为超 静定钢筋混凝土连续箱梁, 支座顶升会引起内力变 化, 因此更换方法不能像简支梁那样单跨顶升, 而应 根据结构受力特点, 将整联梁体整体顶升, 而且要做 好支座更换时对桥梁的监测, 以确保桥梁结构安全。 4 理论计算

4. 1 支座反力计算 在确定详细的施工方案前, 先要根据理论计算 值, 确定各个墩顶支座承受的支座反力数值( 若不封 闭道路施工则需要考虑活载因素。因考虑到京沪高速 公路重载车辆较多, 根据设计要求, 采用封闭道路施 工, 则计算时不考虑活载影响) , 在得出一联各墩顶的 支座更换反力后还应考虑安全系数, 该工程为1.5~2。计算 结果见表1。 4. 2 墩顶抗压强度计算 由于千斤顶直接作用在墩顶, 为避免局部承压破 坏, 墩顶混凝土与千斤顶底座接触面验算应参照《混 凝土结构设计规范》GB 50010- 2002 及《公路钢筋混 凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD 62- 2004 进行。局部受压面尺寸应满足公式: FL=1.35βC βL fC ALn, 收稿日期: 2005- 07- 20 作者简介: 高兆东( 1971- ) , 男, 安徽天长人, 工程师, 主要从事工程管 理工作。 计算项目支座1 支座2 支座3 一般恒载785.67 2 251.96 1 937.72 1.5 倍恒载1 178.51 3 377.94 2 906.58 2.0 倍恒载1 571.34 4 503.92 3 875.44 表1 5 孔一联连续箱梁各墩支座更换反力计算结果kN 第24 卷第1 期市政技术Vol.24 No.1 2006 年1 月Municipal Engineering Technology January,2006 2006 年第1 期 即: ALn= FL /1.35fCβC βL , βL =!Ab/ AL 。 式中: FL 为单个千斤顶最大顶升力, 按设计总顶升 力和千斤顶数量分配; fC 为桥墩混凝土轴心抗压强 度, 按实际立方强度fCU 查表得fC ; βC 为混凝土强度 影响系数, 当混凝土强度≤50 MPa 时βC =1.0; βL 为 混凝土局部强度提高系数; AL 为桥墩接触面混凝土 局部受压面积, 桥墩按千斤顶底座面积计算; ALn 为 桥墩接触面混凝土局部受压净面积, 与AL 计算方法 相同; Ab 为局部受压的计算底面积, 桥墩按千斤顶 底座3 倍边长或3 倍缸体直径计算面积, 若局部受 压面积ALn 不满足公式要求, 则应加垫厚钢板, 扩大 承压面积。

5 梁体顶升液压系统设计 根据结构支座更换反力计算结果, 考虑到安全因素, 安全系数取2.0 以上, 即每个墩顶设置总顶升力为 300~700 t 的千斤顶系统, 采用6×50 t、7×100 t、12×50 t 的方案, 具体放置见图1。 顶升系统采用手动液压装置配并联薄型千斤顶, 分别为2 套100 t 及10 套50 t。每个油泵带6~20 个 接头的油管装置, 可以满足1 排2 个墩顶的支座处梁 体同步顶升需要。千斤顶在使用前应进行校核, 并应 检查手动液压装置、千斤顶及油管的完好情况。 6 支座更换程序及流程 ( 1) 按设计要求, 首先对需要更换支座的墩、台位 置进行勘察确认, 并对其所处桥墩台位置进行调查, 然后沿墩柱四周搭设脚手架作为施工作业的平台。 ( 2) 脚手架搭设后, 即对墩、台支座进行仔细检 查, 尤其应认真测量支座与梁底的高度, 并详细记录 和拍照, 据此确认及调整每个支座更换的具体方案。 ( 3) 清理杂物。凿除支座垫石处残留的多余混凝 土及杂物, 精确测量支座四周空间的尺寸, 以确定千 斤顶的位置和垫块的高度; 对墩顶垫石四周不平整处 加垫2~3 cm 强度较高的中细砂, 并用5 mm 厚的钢 板按墩顶断面尺寸加工定型成圆箍对墩顶进行锚固, 以防止墩顶四周混凝土破损。 ( 4) 根据墩顶支座反力计算结果, 考虑一定安全 系数后选取相应千斤顶布置方案。因该工程箱梁底净 高较小( 一般为9~12 cm) , 所以每个支座采用千斤顶 数量、型号要根据计算后确定。安放千斤顶并垫实, 油 顶稳固后接通油路, 并应在每个千斤顶上下面垫入厚 度不等的钢板。 ( 5) 安装测量顶升高度系统。设置百分表于支座 垫石上, 并配合高度计量架及米格纸对顶升的高度进 行精确测量和监控。 ( 6) 试顶观察。试顶主要是为了检验顶升方案的 合理性, 主要检查墩顶部位梁体上下面有无异常及监 测梁体挠度变形情况、梁体侧向位移及其他异常情 况, 以便对方案进行修正。 ( 7) 正式顶升( 在进行顶升前应对施工路段进行 交通封闭) 。首先同步缓慢顶起梁体( 统一专人指挥) , 顶升高度以可进行支座更换作业为宜, 但最大高度不 得超过1.5 cm, 并加强桥面观察。顶升过程中随时在 支座边与箱梁底间放入垫块, 形成临时固定点, 防止 局部承压破坏。取出病害支座并编号, 准确标记墩顶 钢板表面支座位置。 ( 8) 根据标记位置准确放入新的支座, 清理钢板 表面, 进行除锈处理, 在滑动支座处涂刷硅脂油, 以保 证支座能够变形自如。 ( 9) 撤去临时支撑, 缓慢落梁, 同时要控制整联落 梁过程的均匀一致。 7 支座更换质量控制要点 7. 1 监测措施 为保证顶升过程中桥梁结构的安全, 在试顶及正 式顶升过程中要采用精密仪器加强对桥梁结构位移 及挠度的监测。主要监测内容为: 各墩顶梁体水平向、 竖向位移, 梁体挠度变化情况, 墩顶梁体有无开裂情 况, 有无局部承压破坏现象等( 尤其在试顶阶段) 。

7. 2 同步顶升控制 为了保证各个千斤顶保持同步, 采取以下措施: ( 1) 在支座垫石上安放百分表控制顶升高度, 同 时采用观测仪器进行控制; ( 2) 顶升法更换病害支座, 因梁体顶升会产生二 次应力, 给结构带来不利影响, 所以要严格按照设计 要求, 总顶升高度不大于1.5 cm, 相邻墩顶升高差不 大于5 mm 施工。每次顶升5 mm 后检查每个千斤顶 的顶升量是否一致, 如不一致进行调整, 直至一致后 才进行下一步顶升; 相邻墩顶的高差采用分级顶升的 方法控制, 即各墩千斤顶统一先顶升5 mm, 然后停顶 检查千斤顶行程以及有无异常情况, 然后再次对各墩 ( 下转第44 页) 图1 5 孔一联千斤顶布置图 连续梁桥支座的更换施工 ·25· 市政技术第24 卷 ( 上接第25 页) 千斤顶顶升5 mm, 再次停顶检查, 最后再顶一次达到 顶升高度要求。 7. 3 局部控制措施 ( 1) 梁底与千斤顶以及千斤顶与墩顶之间接触 处, 分别放置25 cm×25 cm×2 cm 钢板, 这样可以增大 千斤顶与梁底面及墩顶的接触面积而减小应力, 确保 不损伤梁底。原墩顶不平处可采用加垫细砂找平。 ( 2) 专门人员统一指挥, 顶升至可进行支座更换 作业高度时, 停止顶升。在顶升过程中, 随着高度的变 化不断, 采用合适的钢板增设临时支撑点, 以确保桥 梁整体稳定安全。 ( 3) 千斤顶放置在墩顶四周, 为防止在受力时局 部混凝土破坏, 垫设钢板面积之和要大于原支座面 积, 对柱顶不平地方要磨平垫砂, 以使受力均匀。

8 不足之处与建议 ( 1) 由于墩顶面积较小, 且部分墩顶千斤顶放置 时出现了偏向墩立柱边缘的情况, 结果造成局部立柱 顶边缘受集中力作用而将保护层破坏, 因没有影响桥 梁墩柱结构安全, 所以事后均用高强度混凝土进行了 修复。 ( 2) 桥梁支座损坏原因较多, 给养护工作造成了 很大的难度, 因此, 笔者建议在今后的桥梁设计中, 可以考虑使用一些方便养护维修的支座, 以减少养 护成本。 参考文献: [1] GB 50010- 2002,混凝土结构设计规范[S]. [2] JTG D62- 2004,公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计 规范[S]. 赴泰国、新加坡等国, 考察节块拼装工艺与设备的应 用情况; 赴上海沪闽高速公路工地参观学习, 完成了 一整跨节块拼装桥梁的实地观摩; 在北京房山桥梁厂 进行了预制节块拼装工艺试验和力学试验, 为该试验 单独制作了5 块同比例的试验节块; 在北戴河通联路 桥机械公司进行了LG–900 架桥机整机的整体拼 装、架桥机模拟最不利情况爬行过孔的试验, 并为该 试验制作了3 个独立基础; 在四丰桥1 号匝道桥施工 现场, 单独制作了1 个临时基础, 进行了LG–900 架 桥机整机的荷载试验和吊装小车的荷载试验。 通过进行上述准备工作, 为工艺的实施和设备的 操作提供了理论依据, 也为桥梁设计、验收评定标准 的编制、操作指南的编写提供很多基础材料。以上工 作对项目的风险因素进行了控制、回避与分离。 2. 2. 2 过程控制———风险因素的处理 市政一公司抽调科技部、设备部、安全部、材料部 的有关人员成立了专题小组, 投入到项目的准备阶段 与实施阶段, 在管理资源和专业技术上提供了进一步 的保证。 项目部有针对性地编制了各种管理制度, 从而保 证了项目的安全管理、质量管理、进度管理和技术管理 的顺利实施。同时, 定期对管理制度进行分析、修改, 保 证各项制度的适时性、科学性、可操作性和有效性。 在项目的实施过程中, 项目部把每日技术例会, 每周系统例会, 每孔总结例会作为制度, 通过讨论、交 流, 解决在技术、设备、安全等方面存在的问题, 调整、 完善施工计划。 有效的过程控制将项目风险进行了分散与转移。

2. 2. 3 事后控制———风险因素的监督 在项目实施过程中, 定期约请业主单位、设计单 位以及公司有关部室、上级领导和有关专家来工地进 行专项或全面检查, 解决具体问题, 对项目的安全、技 术、成本等风险因素实施监督管理; 同时, 对现有的各 种管理制度适时进行修改, 保证这些制度的科学性和 效用性。进而将监督检查的结果和修改后的管理制度 作为下一步项目风险管理的决策依据。 3 结语 在项目管理过程中, 通过对风险因素的识别与分 析、评估, 发现并分析项目中的风险因素, 总结出该项 目存在的技术风险、安全风险和成本风险; 依靠事前 控制、过程控制和事后控制等手段, 对项目风险因素 进行处理与监督, 通过降低风险、接受风险、转移风 险、分担风险来达到控制风险的目的。桥梁节块拼装 施工项目的顺利完成, 表明风险管理在项目管理尤其 是四新项目的管理过程中, 对于控制各种风险、降低 工程成本、增加社会和企业效益具有重要作用。 参考文献: [1] 托马斯·S·贝特曼, 等.管理学—构建竞争优势[M].北京: 北 京大学出版社, 2001. [2] H·克雷格·彼得森,W·克里斯·刘易斯.管理经济学[M].北 京: 中国人民大学出版社, 1998. [3] 斯蒂芬·P·罗宾斯.管理学[M].北京: 中国人民大学出版社, 1997. ·44·

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