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钢结构桥梁支座更换施工技术研究

作者：建筑钢结构网    
时间：2010-11-04 16:58:11 [收藏]
    济青高速公路是山东省的重点建设项目和山东交通规划“五纵连四横，一环绕山东”高速主框架的主要通道，自1993年底建成通车以来，随着通车年限的增长，以及车流量的...
    关键词：研究 更换 桥梁  
        济青高速公路是山东省的重点建设项目和山东交通规划“五纵连四横，一环绕山东”高速主框架的主要通道，自1993年底建成通车以来，随着通车年限的增长，以及车流量的增多，桥梁部分构件产生了不同程度的病害和损害，严重影响了结构的整体寿命。位于济青高速公路胶河大桥支座的出现不同程度的损坏，主要病害为：左幅桥52个支座老化开裂，1个支座局部脱空；右幅桥97个支座老化开裂，3个支座局部脱空，5个支座垫石开裂。为确保结构物的构造安全，2009年下半年对全桥伸缩缝部位的四氟滑板支座80块，其他部位260块板式橡胶支座进行了更换。胶河大桥采用了多孔一联的桥面连续构造，梁体顶升全过程必须保持其结构完好，整个梁体顶升及支座更换过程在桥面维持正常交通的情况下进行。

        梁体顶升施工工艺

        施工设备采用扁式电动油压千斤顶组，由一台油泵机控制。同步顶起同一盖梁上的所有梁体，用同时控制油表压力和梁体位移的方法(即所谓“双控法”)对整个顶梁过程进行控制。就千斤顶组的整体顶升能力，与桥上恒载及活载乘以各自分项系数后相加之和相比，前者应不小于后者的两倍及以上时，可保证千斤顶及油泵机的工作压力小于等于25兆帕，施工时会比较安全。在桥面连续处顶梁作业时，梁体的最大顶升量不宜超过20毫米。而整联梁体的顶升高度达到6至8毫米时，即可更换支座。由此推算20米T梁桥面两跨梁相接处的最大变形量为0.3至0.4毫米。由于在桥面连续段处都有通长的横桥向裂缝，顶梁时桥面板处产生的拉伸变形并不大，梁体不会在该处出现新的裂缝，故在顶升时不需要凿除桥面连续段。顶梁时，只需将同一盖梁上的所有梁体同步顶起即可。

        在梁体整联顶升时，由于顶升速度不一致而产生的梁体间内部应力的相互作用十分复杂。根据以往经验，顶升时每片梁间的最大提升高差控制在平均提升高度的1毫米以内时，可以保证梁体及桥面连续的结构安全。

        由于对传统顶升工艺进行改进，所以顶升设备相应调整，千斤顶要安放在梁端马蹄下，过去的设计没有过多的考虑以后顶升支座更换的间距，在对现场实地踏勘后发现，梁端马蹄与盖梁顶部的间距普遍在7.8至8.8厘米，所以千斤顶的厚度既要满足间距的要求，又要满足顶升的行程要求(抽换支座)，为此，我们联系了专业千斤顶生产厂家，专门生产了异型千斤顶。同桥墩的10台千斤顶使用1台油泵控制，从而10台千斤顶同步。

        本桥单幅每孔由5片T梁组成。每片梁重量包括整体化层、桥面铺装和防撞栏的自重。其中梁的自重合计43吨，边梁自重合计46吨。折合每个支座承受自重荷载为中梁211千牛，边梁225千牛。采用150吨千斤顶，每片梁底布置1个，相对于恒载中梁有约7倍的安全系数，边梁有约6.5倍的安全系数，其承载能力是足够的。实际顶梁施工时测得油泵压力约为40兆帕。

        施工步骤

        传统作业一般考虑搭设支架系统形成工作平台，支架系统、顶升采用的液压系统、操作工等全部的质量由系梁、承台或地基直接承担。考虑本工程的进度要求及现场条件后，对传统工艺进行改进，梁端设置可供工人进行操作的工作平台---轻型挂篮，挂篮现场加工，同时，挂篮两侧安装扶手，确保施工安全。

        首先将盖梁顶面及梁体底面摆放千斤顶的位置打磨平整，保证两者表面平行；按照千斤顶的布置原则将其各自就位；将油泵机布置在视野良好的位置；按照方向辨识、易于控制的原则将千斤顶、油管和油阀有序连接。安装油管时要特别注意检查油管接头发现有污物应清洗干净，以免顶升时堵塞油泵或漏油。

        千斤顶安装前需要进行试运行调试，使提供一定顶升力时其速率大致相同，误差控制在1毫米内。安装前检查千斤顶及其密封情况，保证千斤顶密封良好，油液品种及油量符合要求。检查完成后，人工安装千斤顶就位，并调整千斤顶预行程，保证千斤顶与垫块间密贴。保险垫块一般采用钢板制作，平面尺寸不宜小于总高度的三分之二，以确保万一起作用时整个垫块不会失稳。

        所有准备工作齐备后(如检查垫块、千斤顶安装、承立基础、所有施工设备及材料等)，千斤顶同时开动，进行试顶，按顶升行程进行顶升控制。卸载后应认真检查系统的各自控制系统及表观现象，检查重点有：所有油路有无漏油现象、千斤顶有无异常现象、供电线路的表观磨损等。卸载后同时还应认真检查千斤顶上下钢板有无变形现象，必要时可以调整钢板的厚度以满足顶升要求；认真检查千斤顶放置位置下的结构物有无区别于顶升前的现象，如存在，应认真查出原因后方可正式顶升，严禁情况未明时继续进行顶升。

        试顶完毕，在专业人员的统一指挥下所有千斤顶慢慢用力整体顶起梁体，顶升时务求各顶同步上升，各顶之间以位移分级控制，各墩台以对讲机联络，开始以3毫米为一级，每一级到位后统一停止，加垫槽钢凳子及钢板，检查各顶的情况，确保工作状态良好后再进行下一级顶升，如此反复。顶升高度高于支座设计高度20毫米。为了确保每片梁均匀同步升高，分级逐步向上顶梁，各级上升高度为3毫米，起顶至施工要求高度后，垫好槽板凳子，并在顶升过程中做好测量、记录工作，确保梁体、桥面系支座更换维修前后一致。

        由于新旧支座的高度不等，采取尽量在同一个墩统一更换所有支座的办法，以确保同一个墩所有支座高度相同。拆除旧支座，清理旧支座周围的杂物；对梁底的生锈钢垫板除锈并作防锈处理；用环氧材料垫平支座垫石及梁底表面的不平行部分(两者以水平面为准)；按放样位置准确安装新的支座。

        施工过程控制措施

        支座更换需要顶起整跨桥梁，提升量大，提升的速度、位移控制严格，胶河大桥最多时需要数十台千斤顶同步作业，同时保险垫块的增减、更换支座、位移测量、油阀控制等需要较多的熟练工人在较短时间内默契配合作业。因此对整个过程的面控制尤为重要。

        顶梁作业前必须准备好全部设备和材料。对油泵机、油管及每一个千斤顶要做检修和调试。现场要有足够的易损件备用材料。新支座、环氧调平材料及其配制工具等都要在现场备好，并有专人负责。顶梁作业前必须做好所有工人的培训工作，对每一位工人都要确认其工作职责及操作熟练程度。

        指挥人员必须充分熟悉顶梁过程的所有环节，以及注意事项和应急对策。

        在作业前首先应检查好人员、设备及材料的到场情况及正常使用情况。实施顶升时重点控制好司泵人员及司阀人员，严格按照预定步骤指挥作业，在每一阶段均要仔细检查油压情况、梁体竖向位移情况等。

        胶河大桥支座更换整个施工过程比较顺利，施工速度也比较快，未发生任何意外。支座更换过程中，桥面没有中断，顶升过程中及顶升完毕后的施工监测表明，桥梁结构包括桥面铺装没有出现任何异常。因此，胶河大桥支座更换的成功经验，对同类型的简支桥梁支座更换施工具有借鉴作用。
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