桥梁盆式支座更换实例

摘要: 在某连续箱形桥梁施工过程中, 由于施工过程疏忽, 造成6 个盆式支座发生不同程度的倾斜偏位, 其中倾斜最大处 使盆式支座上钢板高差达到35 mm, 大大超出规范允许值, 并使梁体的受力无法与设计吻合, 需要通过对支座进行更换, 使支座受力符合设计要求。该文介绍了桥梁盆式支座更换实例, 可供类似工程参考。

关键词: 盆式支座,千斤顶,灌注胶, 盆式支座更换,支座更换,桥梁盆式支座更换,

1 概述 

某桥梁在引桥施工过程中, 浇注箱梁混凝土及张拉完成拆除模板后, 发现有6 个7 000 kN 盆式支座的上钢板发生不同程度的倾斜, 其中最大 倾斜处上钢板四角高差达到35 mm( 见图1) , 大大 超出规范允许值, 梁体的受力无法达到设计要求, 不能正常使用。为此必须对支座进行更换处理。 根据调查, 支座在安装过程中已正确就位, 发 生事故的原因是施工班组经验不足, 工人在安装 模板时将固定支座上下钢板的固定钢条卸除而使支座提前处于活动状态, 在施工横隔梁钢筋时, 将横隔梁钢筋中的架立钢筋直接支承在支座钢板的 单边螺栓上, 其整个横隔梁钢筋的重量全部支承在支座的一侧, 造成支座偏心受压而使上钢板发 生倾斜。该桥梁引桥为30m 跨双向预应力连续箱 梁, 该联位于立交的加宽段, 桥面宽19.5 m、梁高 1.98 m, 双箱双室结构, 梁体混凝土设计为C50。 

2 处理方案 

由于梁体已经浇筑并张拉压浆完成, 必须对支座进行彻底处理方能满足使用和验收要求, 处 理方案大致有两种: 方案1, 支座下钢板不动, 将梁体顶起后将上 钢板卸掉, 并将梁体找平, 然后将支座上钢板安装 调平即可。 方案2, 支座上钢板不动, 将下钢板支座卸 除, 通过畸形钢板等措施将上部调平, 再将下钢板 降低标高安装。 经过论证, 该桥梁支座的处理原则最终按方案1 进行, 具体确定如下: 

( 1) 采用专用千斤顶将梁体顶升, 同墩要做到 同步, 并且按照受力计算要求单墩最大起顶位移 不得超过5 mm。 

( 2) 为满足其顶后梁体在千斤顶( 亦为临时支 座) 上能自由伸缩, 千斤顶面上须设有可供滑动的 四氟板, 但应该监测该墩横向位移, 如果发现位移 量过大应做横向限位处理。 

( 3) 视支座顶起情况, 如果上钢板能够与下钢 板脱离取出, 则将上钢板取出并将上部梁底部混 凝土凿除, 并将上钢板矫正, 用结构胶将上钢板与 梁底部空隙填补。 

( 4) 如果上钢板不能与下钢板脱离取出, 则将支座垫石凿除, 将支座下钢板降低取出, 将上钢板 取出, 凿除梁底部混凝土以矫正上钢板, 用结构胶 将上钢板与梁底部空隙填补。 

( 5) 处理过程及完成后通过百分表观察梁体 位移的变化及反弹情况, 发现问题及时进行处理。 

3 实施步骤 

3.1 准备工作 搭设脚手架施工平台, 安装百分表, 记录梁体 位移原始数据; 设置限位装置, 在支座更换施工 前, 解除梁体周围的约束, 保证梁体正常位移。 

3.2 试顶 百分表、千斤顶及限位装置等安装完毕, 即可 开始试顶。试顶主要是为了消除非弹性变形,在主 梁还没有正式顶起时即可停止, 并停放数小时进 行观察, 无任何变化后才能开始整体顶升。 

3.3 支顶力和临时支撑 根据计算数据, 中墩一期恒载反力为710 t, 边墩一期恒载反力为400 t, 单墩支座起顶后, 该 墩反力明显增加, 达到最大位移5 mm 时反力增 加60 t。考虑最大800 t 的中墩恒载反力, 中间支 座反力为400 t。根据上述反力可以确定每个支座 所需千斤顶的数量, 除了承担上述反力外, 还需估 计梁体顶升后支座反力的重新分布。取安全系数 为2, 则每支座需4 台200 t 千斤顶。墩顶到梁底 的距离均大于20 cm, 则顶升工作面直接设于墩 帽顶上, 顶升点位于箱梁横隔梁范围内, 千斤顶布 置见图2。 

3.4 梁体顶升和位移监控 为了防止墩顶及梁底混凝土由于局部承压被 压裂, 选用2cm 厚的钢板作为千斤顶的上下垫 板。另外, 为满足梁体在施工期间能自由伸缩, 千 斤顶上部还必须设置四氟板橡胶支座做为临时支 座, 使其在承受梁体重量的同时, 保证梁体的自由 伸缩。顶升之前还必须在梁体限位块与墩顶之间 塞入钢板, 防止梁体产生横向位移。 对同一墩上的全部梁进行同步顶升, 以免破 坏桥面结构。顶升点设置在梁端腹板、横隔板或支 座顶板下方, 顶升设备采用特制2 000 kN 专用小行程千斤顶, 每个支座安装1 只百分表实时控制 顶升值, 按照设计要求, 每个支座的最大顶升位移 不得大于5 mm, 并且以支座上下钢板能够脱离为 原则。 试顶完成后,在专业人员的指挥下, 所有千斤 顶慢慢用力整体顶起梁体, 每个千斤顶都要有专 人负责操作, 由施工负责人统一发号施令, 操作人 员密切注意油压千斤顶的压力表和相应的百分表 读数变化。在顶升过程中若发现位移不同步, 则暂 停顶升, 待调整到位后再行同步顶升。顶升使其离 开原支座应立刻停止, 并立即在上下横梁间增设 若干个钢筋混凝土预制块或钢垛形成临时固定 点, 以增加接触点和面积, 提高顶升系统的稳定 性, 确保桥梁整体安全。 梁体顶升到位并在临时固定点垫好后, 派专 人定时观测桥梁是否异常。同一墩上两个支座之 间的顶升高度差不超过1 mm。在顶升初期, 梁体 未脱离支座时, 采用力控制法控制顶升时千斤顶 的压力, 每一级加载量为50 t, 直至百分表产生读 数为止, 加载须缓慢均匀。梁体脱离支座后采用位 移控制法同步顶升, 以保证各根梁均匀顶升。同时 在梁体两侧各安装1 个百分表, 监测梁体侧向位 移, 若位移超过1 mm, 立即停止顶升, 同时在同联 其余墩上的梁侧安装百分表, 待查明原因后再行 顶升。 

3.5 支座拆除与更换 从支座的顶升实际情况来看, 支座上钢板能 够在设计要求5 mm 内与下钢板分离。因此, 首先将支座上钢板取出, 并观察支座下钢板, 如有损坏支座下钢板取出更换, 如无损坏则保护好原支 座。 凿除梁体下不平的混凝土, 使其基本平整, 调整上钢板, 调整后支座中心点与原中心应重 合; 将其调平后, 将支座上钢板与梁底部间用钢 板围起, 并将钢板与梁体间的空隙用灌缝胶密封 闭, 在其上最高处预留注射管到支座外, 以验证 结构胶是否饱满, 待达到强度后用针筒灌注结构 胶。 在整个灌胶过程中, 必须保持各个千斤顶受 力均衡和桥面横坡水平, 而且不允许任何支座受 力。锁住千斤顶, 等待环氧砂浆固化。在等待固化 的过程中, 必须派专人巡视顶板与支座间的间隙, 以免千斤顶因漏油等原因而导致环氧砂浆垫石提 前受压。为保险起见, 在梁底与墩顶之间设置了钢 保险垛。 若上钢板垫石仍然难以凿除, 则改为在上钢 板下加焊一块楔形钢板, 两块钢板之间填充结构 胶, 以调整楔形钢板的水平度, 同时加强两块钢板 的整体性。 

3.6 拆卸千斤顶 当支座底座下的环氧砂浆基本固结后, 同步 下降千斤顶, 在下降千斤顶之前, 必须确认环氧砂 浆已经固结。在千斤顶下降过程中, 同样必须保持 各个千斤顶受力均衡和桥面横坡水平, 以免损坏 千斤顶、环氧砂浆垫石和梁体结构。 利用竖向千斤顶分组、分级循环加载使梁体 均匀脱离临时支座与保险垛, 然后分组、分级循环 落梁, 使梁体线形达到复位后的设计要求。 在千斤顶落完支座完全受力后, 保留百分表 不要拆除, 在24 h 内, 每隔6 h 观测并读取百分 表数据, 通过观察结构胶达到强度后梁体基本稳 定无异常情况, 调整后的支座见图3。 

4 结语 

通过为期3个月的施工, 用千斤顶逐个将盆式支座更换, 支座的倾斜得到纠正, 梁体受力与设计要求相吻合, 证明用本方法进行支座的更换行之有效, 达到预期效果。 近期, 我国的桥梁建设无论是质量、数量和桥 型均达到了一个新的高度, 支座由于使用年限须 维护或更换, 通过本桥梁盆式支座更换实践,可为类似桥梁支座更换提供参考。

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