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【工程技术】桥梁顶升技术在桥梁纠偏和支座更换中的应用!

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桥梁基本情况

1、桥梁概况

渔港立交桥建于2007年,为无锡市滨湖区渔港路上一座钢筋混凝土连续梁桥,全长366.07m,桥面全宽8.64m。该桥上部结构为钢筋混凝土连续梁,连续梁线形由直线、圆曲线、缓和曲线组成;下部结构为桩柱式墩台,钻孔灌注桩基础,盆式橡胶支座;桥面铺装采用沥青混凝土,设有六道SQ一80111型型钢伸缩缝,两侧设有防撞护栏。该桥在2012年7月的桥梁检测中发现主要病害为:(1)有伸缩缝处粱体发生相对位移,位移值达6cm(图2);(2)全桥支座病害有3个支座安装错误、5个支座限位板损坏、3个支座位移超限。

2、修复主要解决的问题

(1)将主梁纠偏至成桥位置(顶推位移量控制原则是保证支座上下垫板中心对齐),并在每个桥墩上增设限位装置。

(2)将已损坏的支座及不符合原设计的支座进行更换。

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桥梁顶升进行梁体纠偏、支座更换

此次渔港立交桥维修的首要任务就是先对已偏位的梁体进行纠偏施工。

1、桥梁顶升施工

(1)梁体顶升支架

先搭设临时顶升支架。原设计墩、台处最大支座恒载竖向力为5000KN,本次顶升装置采用2000KN计算。顶升支架采用2cm钢垫板组成。

(2)顶升过程桥墩受力验算

混凝土构件局部承压验算计算公式: 0Fld≤1.35 B c B IfcAin,左边为顶升力,右边为局部承压承载力。本桥桥宽8.64米,最长跨为26米,根据计算单跨最重为5620kN,则单个支座的最大恒载支反力为2810kN,顶升力取为1.2倍的支反力,最大顶升力0Fld= 1.2 x 2810=3372kN。200吨千斤顶直径为245mm,钢板力的扩散角为45。,则每只千斤顶传递在桥墩顶的压力面积按285X285mm2计算。1.35B邙lfcAln=1.35×1 x 1×12×(285 x 285)×4=5263kN> 0Fld=3372kN;因此顶升力小于混凝土局部承载力,满足要求。

(3)顶升过程箱梁底部受力验算

每个支座位置设4个千斤顶,每只千斤顶上箱梁混凝土承受的应力为13"=2810000/(0.25*0.25"4)=11.24MPa;考虑C50混凝土可承受应力为23*0.8=18.4MPa;1 1.24MPa<18.4MPa,因此混凝土承受应力满足要求。

(4)梁体顶升施工工艺

此次顶升采用单个200吨顶升千斤顶,具有自锁、保压功能,控制系统为进口的西门子计算机控制同步顶升、下降控制系统,对该桥进行同步顶升施工操作。该系统计算机配备有先进的高精度位移传感器、压力传感器、多点控制同步顶升,自动显示顶升力和顶升高度数值。

(a)梁体顶升钢支架安装完成后,同时搭设好施工脚手架和操作平台。

(b)在墩顶顶升钢支架安放顶升千斤顶,每墩共设置8台千斤顶,顶端设置临时滑道。

(c)千斤顶将梁同步顶升5mm后,准备纠偏施工。顶升过程中严格监测各墩柱的顶升量,确保墩柱顶升量偏差值不超过±0.5mm。

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粱体纠偏施工

(1)纠偏施工流程

基面处理一纠偏限位钢架安装、纠偏千斤顶安装一纠偏施工

(2)支架搭设

根据桥梁位移纠偏及后续支座更换的操作需要,做好纠偏钢架、施工场地工作平台支架搭设,纠偏钢架及施工平台支架均采用钢管脚手架。支架搭设前先对基础进行处理,并在墩顶及梁底纠偏钢架,用中16锚栓安装钢架。施工平台用于施工操作人员及监控人员使用,所有支架均要牢固可靠,保证施工安全。为提高纠偏支架的强度和刚度,以提供足够的纠偏反力支撑,利用中16锚栓进行钢架粘钢安装。

(3)梁体、墩顶粘贴钢板

(a)梁体粘贴钢板

由于箱梁顶升及纠偏时均对梁体进行施力,为了增加箱梁局部承压面积,避免纠偏集中力对梁体造成二次伤害,在千斤顶与箱梁接触面处先对梁体粘贴钢板,钢板与梁体粘贴密切。

(b)墩顶纠编安装钢架粘贴

在墩顶挡块上进行包钢处理,挡块端头钢板锚固于墩体中,在支座上垫石侧面粘贴钢板作为千斤顶的接触面,在墩顶梁底两侧安装钢桁架。

(4)纠偏施工

(a)墩台两个顶升支点采取同步顶升,在梁底和临时滑道上安放滑板(3ram厚聚四氟乙烯板),落梁后,再用水平千斤顶横向同步比例进行机械复位。

(b)纠偏千斤顶选用5O吨千斤顶。

(c)在墩顶挡块一侧安装顶升千斤顶另一侧安装限位千斤顶,同时在梁底两侧安装限位刚桁架进行横向限位。

(d)各种设备、人员准备就绪,支架对拉螺栓拧紧检查完毕,开始纠偏施工。各墩应设置位移计,纠偏过程中设置专人进行观测,与油泵操作人员进行密切配合。根据每个墩不同偏移量进行调整,各油泵设定一定的工作压力使各千斤顶同步,准确控制位移量,采用顶推力和位移双控,使桥面纠偏到位。

(e)要做好梁体位移的监测工作,纠偏缓慢、同步进行,位移量的最终目标符合设计要求。

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更换支座施工

1、顶升施工

更换支座的顶升施工同纠偏顶升施工一样,均将各墩处梁体顶升5mm。

2、更换支座施工

(1)垫石与楔块的处理

在墩顶顶升完成并持荷稳定后,将原梁底楔块及支座垫石凿除后取出原支座,重新浇筑支座垫石,安装好预埋钢板及支座后,再安装上钢板及梁底楔块施工。

(2)新支座安装

支座更换时确保与支座接触的梁底楔块和支座垫石表面处理达标后,进行新支座的安装施工:

①核对新支座安装位置并放样;② 安装新支座,使支座水平;③将新支座的顶板和底板焊接在楔块和垫石顶面的预埋钢板上,并将螺栓连接好;④在支座底面缝隙处用环氧砂浆填塞;⑤拆除上下支座连接板,再次检查支座外观。

(3)落梁

支座安装结束后,撤除钢板及临时支撑体系,将顶起的梁按顶升时的分级情况逐步回落,落梁时采取与顶升相同的保障监控措施。落梁后保证所有支座与梁体接触密贴可靠,支座与梁底接触保持水平。

(4)监测

监控的主要内容包括梁体顶升的位移和墩顶应力增加情况,并根据恒载作用下墩顶应力计算结果,推算墩顶应力允许增加的幅值,对其进行有效的控制。在支座更换施工中,在墩台顶、梁底要标明支座中心线位置,并主要监测以下几方面:①梁端支座处位移情况,梁、墩柱控制断面应变和应力;②顶梁处的梁体、桥面板、墩台、铺装层等处结构状态的变化;③ 用百分表在墩台侧面上端和边梁内侧边缘设置测点,监控顶升数据和梁体横向位移。


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