时间:2023-05-30 09:37:02
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇桥梁支座,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:支座;常见病害;养护;维修
中图分类号: K928 文献标识码: A
引言
桥梁支座是桥梁结构的重要组成部分,直接影响到桥梁的结构安全性和耐久性。在我国,目前常见的桥梁支座主要有:简易支座(如油毛毡)、滑板式橡胶支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座等。支座作用主要有三个方面:一是连接桥梁上、下部结构的传力装置,将上部结构的各种荷载可靠地传递到桥梁的下部结构,同时保证桥梁上部结构在支座处能够自由转动或位移,使梁完成必要的自由变形;二是适应由于温度、湿度等环境变化引起的结构胀缩变形;三是阻抗风力地震等引起的结构平移,减轻震动对结构的不利影响。桥梁支座的损坏已成为威胁桥梁安全的重要因素之一,加强对桥梁支座的病害分析及养护维修显得尤为重要。
一、桥梁支座的常见病害
1.1支座型号用错
支座型号用错常见为:支座尺寸型号混淆、圆形与矩形支座混淆使用、矩形支座长度方向放错等。
1.2支座偏位
支座偏位是目前支座安装上存在的最普遍的问题,分为纵向偏位和横向偏位,严重的支座偏位将造成支座不均匀受力,梁体受附加内力过大等病害。
1.3支座破损、开裂
支座破损、开裂病害如桥梁使用的油毛毡破裂、挤出脱落、橡胶板易位;橡胶板支座出现橡胶老化、变质、梁体失去自由伸缩能力,直接导致梁端或墩、台帽混凝土破裂,造成掉角、啃边现象,严重的导致伸缩缝破坏;盆式橡胶支座固定处松动、错位、钢盆外露部分锈蚀,防尘罩破裂。
1.4支座脱空
支座脱空是目前支座安装存在最普遍和严重的质量问题之一。单一支座脱空将造成其他支座受力过大,影响支座的耐久性。此外,可能会使上部结构受力不均,对结构稳定性、安全性造成影响。
1.5支座变形过大
支座变形是指压缩变形和剪切变形,支座压缩变形过大分为两种:支座局部变形变大即支座偏压,进而造成支座破坏;支座整体竖向变形过大,可能对连续梁等上部结构产生极为不利的附加内力,或位移超出设计控制范围,导致结构的破坏;支座剪切变形越大,耐久性越差,从而降低支座使用寿命。
1.6其他病害
(1)板式橡胶支座侧面凹凸不平;
(2)四氟滑板支座脏污、老化,四氟板与橡胶层的脱离使得表面滑动系数不符合要求而产生多大的剪切变形,加剧对支座橡胶层的破坏,降低支座使用寿命,此外还增加对梁体的约束,对结构受力产生不利影响;
(3)盆式橡胶支座与垫板间不平整密贴;
(4)支座垫石不平整、开裂、剥离、破碎等病害。
二、桥梁支座的常见病害产生的原因
桥梁支座出现病害的原因主要有如下几个方面:
(1)支座本身为不合格产品,强度低、承载力不足;
(2)设计方面:对支座的性能了解不够,对设计所需支座的尺寸以多大为宜通常不做验算,使设计支座过早地由于抗压、抗剪不足等方面的原因造成破坏,桥梁支座选择形式、布置方式不合理,支座边缘预留宽度不够,支座垫石的混凝土标号偏低或垫石加强钢筋不足,固定用的螺栓、螺母强度不够等,当梁体出现较大的纵向坡度时,支座调整措施不当,使支座与梁体不能密贴,受力不当而造成破坏;
(3)施工方面:对桥梁支座的重要性认识不足,没有引起足够的重视,吊装工艺中没有防止支座脱空等问题的技术措施和质量控制手段,施工过程控制不严,在安装支座时支座垫石、梁顶面不平整或垫石顶面不是水平面、支座就位不准确、垫石与支座连接不牢、金属支座防腐、防锈处理质量不高,当梁体有纵横坡时,支座上承面(梁底调坡楔块)安放不理想,使支座出现偏压、初始剪切变形等现象;
(4)养护维修方面:滑动面、滚动面不净洁,异物得不到及时清理,固定构件松动加固不及时,因防水装置缺陷使支座或连接面浸水腐蚀,加速老化过程等;
(5)由于桥墩、台产生不均匀沉降、倾斜与上部结构水平位移、上部结构震动变位等直接影响桥梁支座的正常使用;
(6)车辆超载,实际荷载超过设计荷载,使支座产生不可恢复的变形破坏。
三、桥梁支座的养护与维修
3.1支座的检查
要保证桥梁支座能够安全、有效、正常使用,首先要加强桥梁支座的检查工作,支座的检查主要包含以下内容:
(1)支座组件是否完好、清洁,有无断裂、错位、脱空;
(2)活动支座是否灵活,实际位移量是否正常,固定支座的锚销是否完好;
(3)支座垫石是否有裂缝;
(4)简易支座的油毡是否老化、破裂或失效;
(5)支座的剪切位移是否过大;
(6)支座是否产生过大的压缩变形;
(7)支座橡胶保护层是否出现开裂、变硬等老化现象,并记录裂缝位置、开裂宽度及长度;
(8)支座各层加劲钢板之间的橡胶板外凸是否均匀和正常;
(9)对四氟滑板橡胶支座,应检查支座是否脏污、老化,支座上面一层聚四氟乙烯滑板是否完好,支座是否滑出了支座顶面的不锈钢板;
(10)盆式橡胶支座的固定螺栓是否剪断,螺母是否松动,钢盆外露部分是否锈蚀,防尘罩是否完好。
3.2 支座的日常养护
桥梁支座的日常养护工作内容主要有:
(1)支座各部应保持完整、清洁,每半年至少清扫一次,清除支座周围的油污、垃圾,防止积水、积雪,保证支座正常工作;
(2)滚动支座滚动面上应定期涂油(一般每年一次),在涂油之前,应把滚动面揩擦干净;
(3)对钢支座要进行除锈防腐,支座各部分除铰轴和滚动面外,其余部分均应涂刷油漆保护;
(4)对固定支座应检查锚栓的坚固程度,支承垫板应平整紧密,及时拧紧各部结合螺栓;
(5)各种橡胶支座应经常清扫污水,排除墩、台帽积水,要防止橡胶支座接触油脂,对梁底及墩、台帽上的残存机油等应进行清洗,防止因橡胶老化、变质而失去作用。
(6)对盆式橡胶支座应定期进行清扫,并应设置支座防尘罩,防止灰尘落入或雨、雪渗入支座内,支座的外露部分应定期涂红丹防锈漆进行防护。
3.3支座的维修
桥梁支座的各种缺陷和病害,对于较轻微的病害,加强后期的维护、维修可延长支座的使用寿命,对于严重的病害,则必须采取更换支座的措施。
支座如出现以下缺陷或故障不能正常工作时,应及时予以修整或更换:
(1)支座座板翘起、变形、断裂时应予更换,焊缝开裂应予维修;
(2)板式橡胶支座出现脱空或不均匀压缩变形时应予调整;
(3)板式橡胶支座发生过大剪切变形、中间钢板外露、橡胶开裂、老化时应及时更换;
(4)油毡垫层支座失去功能时,应及时更换;
(5)支座垫石破损应及时修补,并使其强度达到设计要求。
调整、更换板式橡胶支座、钢板支座、油毛毡垫层支座时可采用如下方法:在支座旁边的梁底或端隔处设置千斤顶,将梁(板)适当顶起,使支座脱空不受力,然后进行调整或更换。调整完毕或新支座就位后,落梁(板)到使用位置。
需要抬高支座时,可根据抬高量的大小选用下列几种方法:
(1)垫入钢板(50mm以内)或铸钢板(50-100mm);
(2)就地浇筑钢筋混凝土支座垫石,垫石高度按需要设置,一般应大于100mm。
结语
桥梁支座主要作用是将桥跨结构上的恒载与活载反力传递到桥梁的墩台上去,同时它又能保证桥跨结构所要求的位移和转动,以便使结构的实际受力情况能与设计时所采用的计算图式相吻合,因此保证支座的正常使用和完好是一件很重要的工作,必须加强对桥梁支座的养护与维修工作,避免桥梁支座病害的过早发生,确保桥梁安全、延长桥梁的使用寿命。
参考文献:
[1]宋长斌.公路桥梁支座常见病害浅析 [J].青海交通科技,2012.
【关键词】桥梁支座;设计;选配;布置;病害
一、支座设计计算(以板式橡胶支座为例)
1、确定支座的尺寸。支座尺寸包括支座平面面积与支座高度两部分数据的确定。
支座平面面积可以这样计算:
其中Nmax为最大的支点反力;A为橡胶支座的平面面积;为支座的平均许用应力。
支座高度由橡胶高度与钢板高度两部分构成,橡胶高度由支座所要提供的剪切变形量(它将决定纵向位移量)来确定,而且要符合规范中要求总高度小于等于支座沿桥纵向长度的1/5的规定。钢板高度即为约束橡胶片各层薄钢片的厚度之和。
2、验算支座偏转与压缩变形。桥跨结构在支座处会产生转角,支座通过不均匀压缩来提供这种转动能力,同时支座与桥跨结构之间不能有“脱空”现象发生,支座的平均压缩量越大这种转动能力就越强,这就要求在转角一定的条件下,支座要保证一个最小的平均压缩量s,s可以这样求得:
其中,E为橡胶支座的弹性模量;为橡胶层的总高度。
此外,规范还规定了支座平均压缩量的最大值不应超过橡胶总厚的5%。
3、验算支座抗滑。支座要想发挥起作用,必须要保证其处于设计的位置,在水平力作用下在支座与桥跨结构的接触面上以及支座与墩台的接触面上不能出现相对滑动,这种保证来自于支座与混凝土之间要有足够的摩擦力,摩擦力的大小可以通过压力与摩擦因数再考虑一定的经验系数来确定。
二、板式橡胶支座选配
板式橡胶支座已经形成系列,如无特殊要求则不必自行设计,只需根据设计需要直接选择合适的规格进行配备即可,下面将介绍选配支座的具体步骤。
1、初选支座平面尺寸。根据容许应力法的计算法则,支座必须能够提供足够大的反力,据此确定支座吨位;同时,考虑到上部结构横桥向尺寸的限制,确定支座的宽度,进而确定支座沿桥纵向尺寸。
2、初选支座高度。支座高度应根据支座水平位移设计值、支座承担水平力设计值、支座许可的的最大压缩变形等条件来确定,以上条件可通过下面方法获得。
支座水平位移设计值,根据主梁的计算温差可算得主梁的设计变形量,对于简支梁桥来说,这即为两端支座所要共同提供的水平位移,此水平位移由两端支座均摊,则每个取其二分之一。支座所承担水平力主要来自汽车制动力,其设计值取每跨上汽车制动力设计值均摊到该跨每个支座上的部分。支座许可的最大压缩变形应不超过橡胶层总共厚度的5%,支座的压缩变形主要是橡胶的弹性压缩变形。
此外,还要对支座的偏转能力与抗滑移能力进行验算,其方法与设计阶段相同,这里不再赘述。
三、支座的合理布置
桥梁的结构体系不同,桥梁的宽度不同,都将影响桥梁支座的布置情况,桥梁支座的布置应该兼顾沿桥方向与垂直于桥梁方向对变形的要求。
对简支桥梁(装配式空心板或T形梁桥),通常做成“浮动体系”,可以选用板式橡胶支座来达到这一目的。为了使所有墩台平均分担桥跨结构传来的水平力,需要把固定支座安装在桥台上,每个桥墩上布置一组活动支座,一组固定支座。当遇到高墩时,应尽量减小其所受的水平作用力,而把相邻两跨的活动支座都布置在高墩上。
对连续梁桥,通常情况下是这样的,每一个连续单元中只布置一个固定支座,其他桥墩位置均布置活动支座。有些时候,支座还有可能出现拉力,此时应设置承拉支座。当连续梁与桥墩固定连接时,不需要设置支座,但桥墩的设计要有一定的柔性,以满足桥梁纵向位移的要求。
对悬臂梁桥,锚固孔主座布置要求一侧固定,一侧活动。牛腿处的支座可设置一个固定支座和一个活动支座,也可以都做成固定的。
对于斜桥,布置支座时应尽可能使支座允许的位移方向与行车道中线保持一致,以免支座受到过大侧向剪力而破坏,或者使桥梁产生过大附加内力而威胁桥梁安全。对于弯桥,布置支座时应尽可能使支座允许位移方向与行车道径向或切向保持一致。
四、支座病害分析
目前橡胶支座在桥梁工程中得到广泛应用,但是支座适用寿命普遍偏低是一个一直困扰人们的问题,支座在设计使用期限内出现许多病害。这些病害来源是多方面的,既有支座所选橡胶材料不耐老化的先天缺陷因素,也有支座选取、布置不合理,施工不规范、不专业,养护不到位等人为因素。
板式橡胶支座中橡胶老化、变质使得梁体不能自由伸缩,直接导致梁端或墩、台帽混凝土破裂,造成掉角、啃边现象,橡胶板易位,严重的还可能导致伸缩缝破坏。现在的橡胶生产企业林立,其企业规模与技术水平也是参差不齐,难免有些企业会为追求利益而故意降低生产标准,使得出场产品达不到应有的设计强度与承载能力,可想而知这样的支座一旦被用于桥梁工程之中,出现问题是难免的。有些桥梁设计单位设计人员水平较低,对于桥梁支座选择形式并不了解、对于桥梁支座的布置方式不合理,或者由于疏忽大意,所选用支座垫石混凝土标号偏低,支座边缘预留宽度不够,或垫石加强筋不足,固定用的螺栓、螺母强度不够等,这些均会导致桥梁支座病害的发生。在施工过程中也可能出现各种各样的问题,由于各种原因造成支座安装不水平,支座位置偏离受力中心超过许可范围,安装时支座与上下部贴合不够紧密,使用时出现支座脱空现象。养护维修方面,滑动面、滚动面不净洁,异物得不到及时清理,固定件松动加固不及时,因防水装置缺陷使支座或连接面浸水腐蚀,加速老化过程等。
五、结束语
桥梁的使用能否达到设计时所预想的效果,与桥梁支座选取是否合适,支座安放位置是否恰当,支座能否正常稳定的发挥其功效密切相关。能否准确获得支座在使用中所要承担的荷载,以及支座位移量是否能准确估算,直接关系到桥梁支座的适用寿命。对于外形特殊的桥梁(宽桥、斜桥、弯桥等),支座的受力情况变化繁复,容易出现意想不到的情况,要从多个方面进行分析。在确定支座的位移量时,应综合考虑温度效应、桥跨结构挠曲变形、基础不均匀沉降等因素,并在设计计算中以安全系数的形式体现。
参考文献
[1]公路桥涵设计规范(合订本)[S].北京:人民交通出版社,1995.
[2]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版,2001.
[3]贾朝霞.道路与桥梁工程概论[M].北京:中国建筑工业出版社,2010 .
关键词:桥梁支座;设计应用;解析;抗震减震
中图分类号:TU997文献标识码: A
近几年,我国的桥梁技术有了较为快速的发展,为了满足我国一些特殊桥梁功能的需要,例如桥梁抗拉力的需要以及桥梁抗震的需要,我国对新型桥梁支座的研究与实践也进入了一个新的研究方向。例如:研究人员对桥梁抗震设计的研究更为广泛,SMA抗震支座、LRB铅芯橡胶支座和防错动平板支座等研究已经得到了较为广泛的运用。早在钢铁工业迅速发展的19世纪中期,多数的铁路桥梁多采用钢支座,但是在其使用的过程中钢部件容易受到外界的影响而腐蚀,导致桥梁支座冻死,进而影响到了桥梁钢支座的使用性能。在工业水平不够发达的时期,多数的桥梁均采用比较简易的支座。而橡胶支座是随着工业化的发展而进一步的发展起来,早在20世纪50年代,橡胶支座就已经在国外得到了比较广泛的应用。我国的橡胶桥梁支座在上个世纪70年代开始逐渐的发展,目前我国常见的桥梁支座主要有GPZ型、TPZ型以及QPZ型。本文主要依据某铁路桥梁的实例来探讨一种新型支座的设计。
一、桥梁支座的分类
1.桥梁钢支座
我国早期的桥梁支座多数采用的是钢支座。钢支座的形式主要有摇轴支座、辊轴支座、铰轴支座和弧型支座。在支座的使用材料上,其支座的上、下摆、座板等多采用铰轴、辊轴等。桥梁的弧型支座和摇轴支座等主要应用于中小跨度的钢梁。而大跨度的钢梁或者混凝土梁主要采用的是承载力比较强的辊轴支座。这种钢支座在实际的应用中,构件的锈蚀比较容易导致桥梁支座的冻死,进而在一定程度上影响到了桥梁的使用性能。对桥梁钢支座的改进,设计人员可以在施工过程中采用聚四氟乙烯滑板代替桥梁的辊轴。
2.桥梁的板式橡胶支座
板式的橡胶支座是一种比较新型的桥梁支座,其具有结构简单、零件加工制作容易、所使用的钢材较少、施工制作成本较低以及施工简单等优点。板式橡胶支座主要是有基层薄的橡胶片与薄钢片进行粘合、镶嵌及压制而成。这种支座具有比较强的竖向刚度,可以承受垂直的荷载,可以将桥梁上部结构的反力在第一时间内传到桥梁的墩台,其良好的弹性能够适应桥端的转动,在较大程度上满足桥梁结构的水平位移。板式橡胶支座比较适用于中型和小型跨径的公立、铁路桥梁和城市桥梁。板式橡胶支座分为圆形和矩形两种,圆形板式的橡胶支座主要用在圆形桥梁的桥墩施工中。板式橡胶支座的高度、型号等应该根据桥梁的实际位移和支座反力的大小来进一步确定。在安装板式橡胶支座的时候,施工人员应该尽量的保持水平安装,当需要进行倾斜安装的时候,其最大的坡度应该在2%。
3.盆式橡胶支座
盆式橡胶支座其主要是有钢构件与橡胶构件进行组合而形成的一种新型的桥梁支座。其具有承载力大、水平位移大且较为灵活等特点。这种支座适用于承载力在1000KN以上的、跨度较大的桥梁,也适用于林区、城市和矿区的桥梁。这种橡胶支座主要有固定支座、单向支座和多向支座三种形式。
二、新型桥梁支座的设计研究
随着桥梁技术的不断发展,现在又产生了新的桥梁支座,下面以某铁路桥梁关键技术试验作为研究对象,来对新型的滑板铰轴钢支座的设计进行研究。
1、 支座的总体结构
新型滑板铰轴钢支座为了能够适应转动位移,故将结构设计成铰轴,这和平时将转动部分设计成弧形明显的不同。铰轴的设计能够使得接触应力更小,同时使得转动更加的灵活,定位也比较的精确。此外,为了能够减小摩擦阻力,在铰轴部位要涂抹上钙基脂。
为了能够适应顺桥向水平位移,将结构设计成填充聚四氯乙烯复合夹层滑板以及不锈钢板的摩擦副。同时,为了能够防止支座随意的移动,在两侧还设计了具有填充聚四氯乙烯复合夹层滑板以及不锈钢板的导向摩擦副。
2、 聚四氯乙烯摩擦副设计分析
在新型铰轴滑板钢支座中,填充聚四氯乙烯复合夹层滑板和不锈钢板的摩擦副是非常重要的一部分。根据相关的试验可以得出,复合夹层板有着非常大的优势,其中最为突出的特点就是承载力很大以及疲劳寿命比较长。另外,填充聚四氯乙烯复合夹层滑板和不锈钢组成的摩擦副,使得摩擦的系数较低。除此之外,和刚性的材料相比较,填充聚四氯乙烯的复合夹层板有着非常大的适应性。所以,在填充这个摩擦副的时候,接触是平均的,能够防止刚性材料之间相互碰撞导致的接触力不均匀的问题。
3、 新型滑板铰轴钢支座的强度设计以及有限元应力解析
在设计滑板铰轴钢支座的时候,最为关键的部分就是接触应力以及平面摩擦副的接触应力如何进行设计控制。依照相关的规定,三种支座铰轴处的接触应力校对完成后,都符合相关的要求。与此同时,填充聚四氯乙烯复合夹层滑板和不锈钢板的接触应力,经过相关的试验测定,也符合要求。侧滑限位挡板的强度,按照相关的规定进行校核之后,也是符合要求的。
为了能够更加清晰的对支座的应力分布进行了解,需要对支座进行有限元的应力解析。通过相关的分析,其结果显示:对本工程来说,其支座的最大VON MISES应力的大小应该小于100MPa,这个压强对于屈服强度是270MPa的ZG270-500铸钢来说是非常安全的;其次,聚四氯乙烯滑板平面上的VON MISES应力大小范围是11到20MPa之间。因为聚四氯乙烯有着非常好的适应性,与此同时,有限元分析有一定的局限,因此,我们可以肯定的是滑板上的应力比计算的要均匀的多。
在额定荷载下,支座有限元应力分析的结果如下面的图表所示:
部位 所用材料 有限元应力分析结果(MPa) 材料能够允许的应力(MPa)
上摆铰轴瓦外伸凸台上面部分 ZG270-500 41.1 150
上摆纵向肋板下面部分 ZG270-500 77.6 150
下摆伸凸台下面部分 ZG270-500 59.2 150
下摆纵向肋板上面部分 ZG270-500 74.6 150
滑动底板 Q345A 34.4 200
聚四氯乙烯滑板 LR516 24.8 60
表一 支座有限元应力分析数据结果
结语:
桥梁的支座作为桥梁上部结构与下部结构的中枢地带,在整个桥梁的建设中有着极为重要的作用,且桥梁支座直接影响到了桥梁的使用性能、使用结构以及使用的寿命。尽管我国的设计人员和研究人员对新型的桥梁支座进行了更加深入的研究,但是随着科学技术和施工设备的快速发展与完善,人们对桥梁的建设结构有了新的要求。对于铁路桥梁来说,使用新型滑板铰轴钢支座,能够使得传力更加均匀,同时建筑高度也比较低,还能节省原材料。因此这种钢支座的设计成功必将会推动我国桥梁建设的不断发展。
参考文献:
[1]张勇.既有铁路桥梁支座病害调查及原因分析[J].铁道建筑,2011(11)
[2]穆祥纯.论新型桥梁支座在城市桥梁建设中的创新发展[J].特种结构,2012(07)
[3]王勇.浅谈桥梁支座设计理论[J]工程技术,2010(17)
关键词:桥梁支座;安装质量;问题;措施
在钢筋混凝土式桥梁和预应力混凝土梁式桥中,桥跨结构和墩台之间都设置有支座,主要功能包括递上部结构的支承反力、保证结构在活载和保持自由变形。支座在桥梁中起到承上启下的作用,对于桥梁的质量具有重要的影响,因此一定要重视梁板安装、支座安装的质量。
1 桥梁支座的质量问题
目前由于我国的桥梁支座的安装技术还不成熟,与西方发达国家相比还存在着较大的差距。我国的桥梁的支座还存在着很大的问题,主要表现在以下几个方面:(1)桥梁的支座位置不准确[1]。桥跨结构和墩台之间设置的支座会产生位置的偏移,主要包括横桥向位置偏差、顺桥向位置偏差、矩形支座长短方向边放错等;(2)支座没有完全受力。桥梁的支座可能各个部分承受的力不同,造成了支座不能平衡受力。主要包括脱空、半脱空、不密贴(敲击能移动)等。(3)支座垫石标高控制不严而引起的质量问题。桥梁的支座垫石标高控制不严密会引起桥梁的负荷不同,容易使得桥梁的质量出现严重影响。主要包括支座垫石因二次浇筑而出现脱空现象、支座下垫多层钢板、支座下垫较厚砂浆、支座下垫钢板尺寸偏小、在支座顶垫砂浆、钢板等。(4)支座剪切变形[2];桥梁的支座如果长时间出现超负荷,就会使得桥梁的支座产生剪切变形,就会导致桥梁支座的承受负荷的能力下降,容易断裂。(5)支座型号用错。桥梁的支座在安装时,必须严格按照规范进行,必须要确定好型号再进行安装。目前我国的有些桥梁在建设时,经常出现不能用合适的支座,圆形与矩形支座混淆使用等。(6)梁底预埋钢板或调平钢板未及时进行防腐处理等。桥梁的支座底部的固定板一般是钢板,很容易被腐蚀,就会造成桥梁的支座不牢靠,因此应当对底板进行防腐处理。
2 桥梁支座安装质量问题的原因分析
2.1 施工前期的问题
目前,我国的桥梁支座所采用的材料都是普通的钢板,这部分钢板大都是从废旧市场回收的,甚至会出现腐蚀的现象,这样的钢板不仅平整度差,而且平面尺寸比支座小,没有进行防腐的处理就直接用来做支座,导致钢板的质量出现严重的不合格[3]。桥梁的施工方在安装支座时,由于缺乏安装经验,不能按照规范来安装支座。另外,支座安装技术含量不高,安装人员没有安装经验,不能正确完成安装。所以,经常会出现支座安装质量的问题。施工管理人员在支座安装上出现问题主要表现在,操作人员不能认真核对图纸、施工放样不仔细、标高控制不严格、误差较大等。再就是操作工人偷懒图省事,不能领悟施工方法以及操作要领。最后就是施工管理人员出现分工不明确等现象。
2.2 施工后期的问题
施工方在桥梁支座安装中,由于安装技术的限制,导致安装管理出现问题。一般表现在以下几个方面:(1)施工管理人员的技术交底不详细、不彻底,甚至出现有歧义的地方。有些桥梁支座的安装技术交底仅停留在书面阶段,现场操作工人对具体的作业要求不清楚或一知半解。(2)监理旁站不到位,不能履行严格的工序验收制度,在有关文件中,多次强调工序验收制度,即本道工序未经过验收,不准进入下道工序作业,但个别监理责任心不强,在梁板安装未经过验收的情况下就同意进入桥面系的施工,加大支座处理难度。(3)施工部门对桥梁的支座安装的重视程度不够,主要表现在认为支座安装是件简单的工作,不能引起足够的重视,忽视过程控制或施工前期阶段比较重视,但因安装持续时间较长,后期怠于管理,形成前紧后松现象。(4)自检体系不健全。在实际的桥梁支座的安装中,自检体系不能正常运转,而且质检人员的质检不到位、施工员质检岗位责职不能理清楚、甚至会出现混岗位的严重现象等,使得自检体系不能在桥梁的质量控制中起到真正的控制作用。
3 桥梁支座的安装质量的问题的解决方法
3.1 已施工完成或部分施工的板梁支座问题整改措施
一般而言,由于桥梁的半幅桥宽大概在十五米以及十二片空心板组成,采用先简支后连续的体系,一般选用三到五跨作为一联。因此应当根据现场实际情况,保持盖梁顶与梁底之间的空隙应尽量较小,可以通过多方面的比较,采用超薄液压千斤顶进行顶升处理。千斤顶为一泵带14只60t油顶柳州产组合式专用油泵和千斤顶组,并带有四组分配阀,油管长度必须符合现场实际情况[4]。主要体现在以下几点:(1)千斤顶应当放在梁底盖梁或台帽上,如果两者之间的间距比较小,容不下千斤顶时,应适当凿除部分混凝土,使得千斤顶与壁面之间的保留一定的空隙。为了保证在起顶过程中不会损坏梁底,一般在梁底与千斤顶接触的地方用钢板压实,这样就可以增大增大受力面,避免梁支座因为受到力而破坏。(2)千斤顶安装完毕以后,就开始进行试项。在试项结束后,应安排专业人士统一指挥均衡地将整半幅空心板端部慢慢的升起,使的空心板端离开原支座有2-3厘米的空隙。最后利用临时支撑块塞入梁底形成临时支撑点,注意千斤顶的控制过程应严格按操作规程进行,进油和回油应做到慢而稳,直到全部工作结束千斤顶才能卸载,确保桥梁整体安全。支座应保持在维修前后的标高一致,这样才能保证支座的安装工序能够一次成功完成。在支座安装完成后,应该对安装好的支座底部的钢板全部进行防腐处理,保障钢板不会被腐蚀。
3.2 桥面系未开始施工的板梁支座问题解决措施
千斤顶将桥梁支座吊起以后应注意以下几点:(1)桥梁支座的位置不准确的要重新按照设计要求进行放置。(2)及时将变形支座或者型号不符合要求的支座进行替换。(3)桥梁支座的标高相差较多的应对支座垫石进行处理。支座垫石偏高的要凿除保持一定的间隙,来应对顶面进行凿毛,并用高标号小石子混凝土浇筑,为防止开裂,可在混凝土内加一层钢丝网片,待混凝土强度达到设计强度时再进行安装支座。对不符合要求的桥梁支座底部的钢板也按照相应的要求进行更换,同时所有外露钢板都需要进行防锈处理。(4)未完全受力支座的处理,脱空支座用钢板要进行及时的调整。半脱空支座用楔形钢板进行调整。对不密贴敲击能移动的支座,在支座底用水泥砂浆坐浆,这种方法就可以使支座与梁底密贴结合。
4 结束语
文章经过研究分析桥梁支座在施工过程中出现的问题,提出了相应的解决措施,对于提高桥梁支座的安装质量具有重要的现实意义,对于桥梁支座的安装质量具有重要的借鉴意义。只有掌握了桥梁支座正确的安装方法,才能保证桥梁的质量,同时也能有效的加快施工进度,提高了施工质量。
参考文献
[1]王文斌,姜立波,孙浩,等.浅谈梁板桥支座安装质量的分析及对策研究[J].山西建筑,2014,14(03):156-157.
[2]毛利炎,孙红萍,王石磊,等.桥梁支座安装常见质量问题浅析[J].福建建材,2014,15(26):36-37.
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申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 摘要:交通运输业的发展和桥梁技术的提高对桥梁整体性能提出了更高要求,而影响桥梁整体质量的一个关键因素便是桥梁支座。目前桥梁的使用寿命达不到到设计的使用寿命,桥梁的失效从桥梁支座的失效开始,因此加强桥梁支座的施工技术研究进行质量控制,具有极为重要的意义。本文介绍了桥梁支座的选择使用问题,并对三种桥梁支座的安装施工技术进行详细介绍。
关键词:桥梁支座;球型支座;盆式橡胶支座;板式橡胶支座
Abstract: the development of transportation industry to improve the overall performance of the bridge and bridge technology put forward higher requirements, and is a key factor affecting the quality of bridge in the whole bridge bearings. Currently the service life of the bridge reach the design service life and bridge failure from the beginning of the bridge bearing failure, thus strengthening quality control of bridge bearing construction technology research, has very important significance. Use problem of bridge bearing has been introduced in this paper, and the installation of three kinds of bridge bearing construction technology are introduced in details.
Key words: bridge bearings; Ball bearing; Pot rubber bearing; Plate rubber bearing 中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、桥梁支座
(一)桥梁支座
桥梁支座是指架设于墩台上,顶面支承桥梁上部结构的装置,是桥跨结构的支承部分。其功能为将上部结构固定于墩台,承受作用在上部结构的各种力,并将它可靠地传给墩台;在荷载、温度、混凝土收缩和徐变作用下,支座能适应上部结构的转角和位移,使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。
(二)桥梁支座分类 结构型式:球型支座、盆式橡胶支座、板式橡胶支座、铰轴支座、转体球铰等。 使用功能:普通支座、抗震支座、减隔震支座、拉压支座、抗风支座等。 使用环境:普通环境用支座、低温用支座和耐蚀支座。
二、桥梁支座的使用与选择
桥梁支座产品,主要应用于铁路桥梁、公路桥梁、城市立交桥、高架桥等项目中,也可用于大型建筑结构中。在不同类型的桥梁中,设计院一般按照桥梁的结构型式、桥梁上部结构的反力及变形大小、设置支座的位置及大小、桥梁上部行车的类型(火车或汽车)、桥梁所处地震区域、桥梁所处的环境情况来选取适当的桥梁支座产品。具体选择方法如下: 1、公路桥梁对于高速公路桥梁和一些小型公路桥梁,由于其跨径小、上部结构的反力及变形小,一般选用板式橡胶支座产品。对于跨公路、跨铁路、跨江河、跨海的桥梁,由于其跨径较大、上部结构的反力及变形大,一般选用盆式橡胶支座或球型支座产品。 2、铁路桥梁铁路桥梁设计为保证其规范性,一般采用专图形式进行设计,各设计院在设计中直接根据实际情况进行选图设计。目前形成专图的支座产品主要有铸钢支座(包括摇轴、辊轴和铰轴支座)、盆式橡胶支座、柱面支座和球型支座等。球型支座由于其承载力高、传力均匀、耐久性好等特点,多用于连续梁及有特殊要求的桥梁设计中,现也开始逐步取代盆式橡胶支座使用于简支梁桥中。 3、其它特殊支座选用。对于处于地震带上的公路、铁路桥梁,为减小地震灾害,现多选用抗震支座或减隔震支座产品。对于上部结构存在向上的反力的桥梁,一般选用拉压支座。对于悬索桥、斜拉桥等存在漂浮结构的桥梁,在梁体横向一般需要选用抗风支座产品。对于沿海及跨海桥梁,为保证支座使用寿命,则多选用耐蚀支座产品(一般为耐蚀球型支座)。对于跨铁路、高山跨峡谷的桥梁,为了不干扰铁路运行和减小施工难度,多选用转体法施工,因此多选用转体球铰产品。对于在高纬度地区低温环境,为保证钢材应力,多选用低温用支座(型号后加注“F”)。
三、桥梁支座施工技术
(一)板式橡胶支座
板式橡胶支座由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成一种桥梁支座产品。该种类型的橡胶支座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载,且能将上部构造的压力可靠地传递给墩台;有良好的弹性以适应梁端的转动;有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移。板式橡胶支座施工工艺如下:
1、支承垫石的设置
为了保证橡胶支座的施工质量,以及安装、调整、观察及更换支座的方便;不管是采用现浇梁还是预制梁法施工,不管是安装何种类型的板式橡胶支座,在墩台顶设置支承垫石都是必要的。
在施工支承垫石应注意几点事项:⑴支承垫石的平面尺寸大小应能承受上部构造荷载为宜,一般长度与宽度应比橡胶支座大10cm左右。垫石高度应大于6cm,以保证梁底到墩台顶面有足够的空间高度,用来安放千斤顶,供支座调换使用。⑵支承垫石内应布设钢筋网片,竖向钢筋应与墩台内钢筋相连接。浇注垫石的砼标号应不低于C30号或不低于设计标号,垫石砼顶面应预先用水平尺校准,力求平整而不光滑。⑶支承垫石顶面标高力求准确一致。尤其是一片梁的两个或四个支座的支承垫石顶面应处于同一平面内,以免发生偏压,初始剪切与不均匀受力现象
2、支座安装
(1)安装前按设计要求及国家现行标准有关规定对产品进行确认。
(2)安装前对桥台和墩柱盖梁轴线、高程及支座面平整度等进行再次复
核。
(3)支座安装在找平层砂浆硬化后进行;粘结时,宜先粘结桥台和墩柱盖梁两端的支座,经复核平整度和高程无误后,挂基准小线进行其他支座的安装。
(4)当桥台和墩柱盖梁较长时,应加密基准支座防止高程误差超标。
(5)粘结时先将砂浆摊平拍实,然后将支座按标高就位,支座上的纵横轴线与垫石纵横轴线要对应。
(6)严格控制支座平整度,每块支座都必须用铁水平尺测其对角线,误差超标应及时予以调整。
(7)支座与支承面接触应不空鼓,如支承面上放置钢垫板时,钢垫板应在桥台和墩柱盖梁施工时预埋,并在钢板上设排气孔,保证钢垫板底混凝土浇筑密实
3、普通板式橡胶支座的安装注意事项
⑴矩形支座短边应与顺桥方向平行安置,以利梁端转动。若需要长边平行于顺桥向,必须通过转角验算。
⑵圆形支座各向同性,安装时无需考虑方向性,只需将支座圆心同设计位置中心点重合即可。为防止离心力下使梁体横向移动,可设置横向挡块。
⑶斜角支座在斜交桥上安装时,短边应平行于顺桥向,长边应平行于墩台中心线,顺桥向与墩台中心线的斜交夹角应与支座的锐角相符。
⑷使用普通板式橡胶支座一般设有固定端与活动端之分;使用等高度过支座时,上部构造的水平位移由同一片梁两端支座的剪切变形共同完成,各承担一半,也可用厚度较小的橡胶支座作固定支座。
⑸橡胶支座安装以春秋季节(年平均温度时)进行最佳。如在最高或最低气温安装。为避免支座发生过大的剪切变形,过去提出两种方法,一是到年平均气温顶起主梁,将支座调整到中心位置。二是在安装时根据当时气温计算使支座产生预变位。前者在铁路桥梁上使用尚可,在公路桥梁上很难进行;后者现场施工技术难度高,难于掌握。现有一种简易的方法供选择。若预计不可能在年平均气温时安装,则在选用橡胶支座时可适当境加高度。使其在极端高低温安装时,上部构造的最大位移量靠橡胶支座的单向剪切变形来完成。
(二)球形支座
球形支座各向转动性能一致,适用于弯桥、坡桥、斜桥、宽桥及大跨径桥,球形支座无承重橡胶块,特别适用于低温地区。球形支座安装要点:
1、支座安装前方可开箱,并检查装箱清单,包括配件清单、检验报告复印件、支座产品合格证书及支座安装养护细则。施工单位开箱后,不得任意转动连接螺栓,并不得任意拆卸支座。
2、支座安装高度应符合设计要求,要保证支座平面的水平及平整。支座支承面四角高差不得大于2mm。
3、安装支座板及地脚螺栓:在下支座板四周用钢楔块调整支座水平,并使下支座板底面高符合设计要求,找出支座纵、横向中线位置,使之符合设计要求。用环氧砂浆灌注地脚螺栓孔及支座底面垫层。环氧砂浆硬化后,拆除支座四角临时钢楔块,并用环氧砂浆填满抽出楔块的位置。
4、在梁体安装完毕后,或现浇混凝土梁体形成整体并达到设计强度后,在张拉梁体预应力之前,拆除上、下支座连接板,以防止约束梁体正常转动。
5、拆除上、下支座连接板后,检查支座外观,并及时安装支座外防尘罩。
6、当支座与梁体及墩台采用焊接连接时,应先将交座准确定位后,用对称间断焊接,将下支座板与墩台上预埋钢板焊接,焊接时应防止烧伤支座及混凝土。
7、支座在试运营期一年后应进行检查,清除支座附近的杂物及灰尘,并用棉丝仔细擦除不锈钢表面的灰尘。
(三)盆式支座
盆式支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座,与同类的其它型号盆式支座和铸钢辊轴支座相比,具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点,且重量轻,结构紧凑,构造简单,建筑高度低,加工制造方便,节省钢材,降低造价等优点,是适宜于大垮桥梁使用的较理想的支座。盆式橡胶支座安装方法主要有2种:一种是座浆法,一种是重力灌浆法。一般根据梁体是预制还是现浇选择。 座浆法是传统的现浇梁体常用的方法:将垫石预留支座锚栓孔,垫石表面凿毛,用砂浆填充满锚栓孔和垫石顶面支座安装区域(垫石顶面砂浆应做成中间高四周低,不流动),支座连接成整体后按正确方向安装于砂浆上,调整至设计标高(可采用钢楔形块调整和支撑支座),待砂浆固化达到设计强度后即可打模板绑扎梁体钢筋,然后浇筑梁体。 重力灌浆法可用于预制梁和现浇梁:预制梁是先将支座安装于梁底,将梁体吊装到位后临时支撑,调整到设计标高后,支座底面距离垫石顶面约2-3cm,然后在垫石顶面支座四周支“回”型模板(垫石表面凿毛,预留孔清理干净),将配合好的环氧砂浆采用重力方式由支座底中心灌注到预留孔和支座底面,砂浆应高出支座底面约1cm左右,待砂浆达到设计强度即可拆除临时支撑和模板。现浇梁则是先将支座安装于垫石顶面用刚楔形块调整好标高,然后按重量灌浆法安装支座。
结束语
支座是桥梁上、下部结构的连接点,它能够将上部结构的荷载舒适、安全地传递到桥梁墩台,保护粱端、墩台帽不受损伤。重视桥梁支座的施工是保证桥梁整体功能质量的基础,因此,对于桥梁支座的选用与安装更换都必须谨慎而行。
参考文献
[1]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415-2003)
[2]《公路桥梁抗震设计细则》( JTG/T B02-01-2008 )
[3]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2011.
[4]桂业昆,邱式中.桥梁施工专项技术手册[M].北京:人民交通出版社,2012.
关键词:桥梁支座锚栓孔坐标;支座中心坐标;跨径线坐标;方位角;
Calculation Principle and Application of Anchorbolt Holes’ Coordinate for Bridge Bearing
Abstract: The anchorbolt holes’ coordinate of bridge bearing will provide important basis for the precise reservation of the bearing’s anchorbolt holes.Based on bridge project, this paper shows the calculation procedure for coordinate of bridge bearing in detail. Thus, coordinate of the bearing’s anchorbolt holes t can be obtained rapidly and accurately, which has important meaning to shorten the design cycle of design papers and reduce the designers' working strength.
Keywords: The anchorbolt holes’ coordinate of bridge bearing; coordinate of bearing center; coordinate of span line ; azimuth;
1引言
在桥梁下部结构施工中,桥梁支座锚栓孔位置的放样与施工是一项细致的工作。如果支座锚栓孔位置不准确, 会造成架梁困难,浪费和拖延竣工时间,甚至不利于上部桥梁结构的安全使用。因此,在桥墩台顶帽预留支座锚栓孔时,参照施工单位的设计图,用仪器定向,逐墩逐台进行丈量,以保证其准确无误。本文以阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁为依托工程,介绍了桥梁支座锚栓孔的计算流程,本文为类似工程提供系统的计算流程和参考。
阿尔及利亚东西高速公路是马格里布高速公路项目Atoroute de Unité Maghrébin(AUM)的重要组成部分,马格里布高速公路全长约7000公里,起自毛里塔尼亚,途经摩洛哥、阿尔及利亚与突尼斯,终于利比亚。阿尔及利亚境内起于该国与摩洛哥交界,终点位于该国与突尼斯交界,全长1216公里,是连接阿尔及利亚北方重镇的战略要道。在阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁设计中,中信中铁建联合体聘请的法国外部监督要求桥梁支座的锚栓孔要给出坐标。M3为山岭重丘区,全线高架桥共15座,上部结构采用标准跨径为28.1m,36.1m,50.6m三种形式的预制预应力混凝土T形梁,支座采用板式支座和滑板支座两种形式,M3全线锚栓孔坐标近1.4万个。及时并准确的获取桥梁支座锚栓孔坐标,对桥梁支座锚栓孔坐标的准确性,缩短桥梁整体设计图纸的设计周期,减少大量重复繁杂的机械劳动,降低对设计人员的工作强度,都有重要的意义。
通过计算准确获取桥梁支座锚栓孔位置并不意味着桥梁下部结构施工的安全与准确,还有其它影响桥梁支座锚栓孔位置的因素。首先,盖梁混凝土灌注对支座的平面位置与标高有很大影响。其次,支座安装必须严格按照安装工艺。为了确保支座在梁底正确安装就位,制梁时,采用经纬仪在梁底放出每个支座纵横向支承中心。支座安装采用将梁支撑中心线、支座板中心线和支座对称中心线六线相互重合的方法来保证支座的准确就位。此外,在施工过程中,必须进行全程的施工测量控制,从而保证计算结果和实际测量结果的吻合。
2桥梁支座锚栓坐标的计算程序
为了获取桥梁支座锚栓坐标,通常在布梁图中按实际尺寸示意出每个支座,利用纬地软件中桥位坐标表命令。桥梁支座锚栓坐标的计算原理主要是利用支座中心的坐标和梁的方位角通过计算求得。本文以在阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁为工程背景,来说明桥梁支座锚栓坐标的计算流程,详细计算过程如下。
2.1支座中心的坐标:
首先确定桥梁支座中心的位置。当桥梁有纵坡时,应注意使预设好纵坡的支座坡度方向与桥梁的坡度方向相同。M3路段的纵坡较大,T梁预制时是按照平面长度进行预制的,当梁架上去后,其长度会比平面上的梁长要短,为了尽可能让支座和锚栓孔的位置对齐,当桥梁处的纵坡超过一定纵坡(跨径28.1m,纵坡3.5%;跨径36.1m,纵坡3.0%;跨径50.6m,纵坡2.5%)时,应对支座的位置进行移动,移动值的计算见式(1)。
(1)
2.2梁的方位角:
梁的方位角α的定义:以北方向为起始方向,顺时针旋转,范围:0~2PI,其中PI=3.14159266。当支座为板式支座时需要计算梁的方位角,当支座为滑板支座时不需要计算。根据移动值来计算梁的方位角α,见式(2)~式(3),其中的计算见式(4)。
(2)
(3)
(4)
沿路线前进方向小桩号处梁的支座中心坐标,对应的跨径线坐标;
沿路线前进方向大桩号处梁的支座中心坐标,对应的跨径线坐标,
小桩号和大桩号都是相对于同一个盖梁(墩子)而言,跨径线坐标为梁肋线与盖梁中心线的交点坐标。
2.3锚栓孔坐标:
计算各点与N轴方向的夹角,如图1所示。图中为OA与N正方向的夹角,;为OB与N正方向的夹角,;为OC与N负方向的夹角,;为OD与N负方向的夹角,;为定值,(短边/长边)。
图1 各点与N轴方向的夹角
A的坐标(,),B的坐标(,),C的坐标(,),D的坐标(,),支座中心的坐标(,),L为支座对角线长度的一半。各点的坐标计算见式(5)~式(8)。
(5)
(6)
(7)
(8)
上述公式适用与PI时,此公式仍适用,但公式中的应先减PI或在求各点与X轴方向的夹角是把公式中的PI替换为2PI。
用纬地软件“工具”菜单中的“两点方位”可以验证计算方位角是否准确;
当路线走向是从西到东时,拾取起点终点按从左到右进行(PI),表格中Δfen为计算值和用纬地点取值之间的误差。
定制表格和模板:
在EXCEL中很容易实现批量的支座中心偏移值、梁的方位角、锚栓孔坐标的计算;表格导入CAD也有许多相应的软件。
图2,图3及图4分别给出了在EXCEL中计算支座中心偏移值、梁的方位角、锚栓孔坐标的编辑方式。如图2中心偏移值中G列所示,知道支座中心线偏移值后,支座中心的坐标便很容易得知。如前所述,跨径线坐标为梁肋线与盖梁中心线的交点坐标。在图3梁的方位角中,B、C列中输入支座中心的坐标,在H、I列中输入跨径线的坐标。在图4锚栓孔坐标的B、C列中依次为支座中心和桥梁锚栓孔的坐标。在表格中只需输入支座中心处坐标和对应的跨经线坐标就可以得到锚栓孔的坐标。
图2 中心偏移值
图3 梁的方位角
图4 锚栓孔坐标
3 结语
本文以阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁为工程依托,详细叙述了获取桥梁支座锚栓孔坐标的计算流程和计算方法,对准确确定桥梁支座锚栓孔坐标,保证桥梁施工质量,减少大量重复繁杂的机械劳动都有重要的意义。依据“阿尔及利亚东西高速公路施工质量检验与评定办法”的规定:同一梁支座板应安装在同一水平面上,平面高差不得超过1mm;顺桥向支座板中心线应与梁横桥向的支撑中心线重合,偏差不得大于0.5mm。支座安装时应采取措施防止支座板出漏浆。桥梁支座锚栓坐标的偏差不得超过正负5mm。采用本文的计算流程,计算结果完全满足施工质量检验标准。在桥梁支座锚栓孔坐标支座确定以后,支座安装之前,还应检查桥梁跨距、支座位置及预留锚栓孔位置、尺寸和支座垫石顶面高程、平整度。施工后,施工单位和监理单位对全部支座进行质量检查。
参考文献
关键词:公路桥梁 橡胶支座 铅削橡胶支座 标准化 应用
中图分类号:U418 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(a)-0-01
在公路桥梁施工过程中,支座有着广泛的应用,然而由于对支座缺乏标准化的制定,所以很多已经应用的支座质量无法得到保证,在投入使用后的几年时间便频繁出现损坏,而且呈现不断增加的趋势,这对于公路桥梁的质量以及人们的生命安全都产生了严重的威胁。通过对多个发生质量问题的支座的研究分析可以看出,除了支座本身的质量不达标以外,设计和施工安装也是影响支座使用寿命的一个主要因素,因此支座的标准化问题也受到了越来越多的重视。当前,我国公路桥梁施工中使用的支座大多为橡胶支座,由于其结构简单、安装方便,而且施工成本较低,所以受到了施工单位的欢迎。
1 铅削橡胶支座的结构和性能
1.1 铅削橡胶支座的构造以及工作原理
铅削橡胶支座的构造如图1所示,其主要是由层状橡胶、钢板和铅削组合而成,层状橡胶的作用是用来支撑桥梁的何在,而铅削的抓哟作用则是用来吸收和耗散能力。通常使用的橡胶支座阻尼很小,所以在一定的水平应力作用下很容易发生变形,而在普通的橡胶支座中插入铅削,就能够得到一个更加牢固的支座装置,因为铅削的运用在某种陈低估上能够对地震下的耗能产生耗散的作用,这样在水平应力作用下,支座仍然能够保持其初始时的刚度,不会产生较大的变形,以此来保证其作用的充分发挥。如果收到强烈的地震作用,铅削也会产生一定程度上的区服,一方面对地震产生的能量进行耗散,另一方面则使得支座的刚度降低,达到延长结构周期的目的,这样也能够有效的降低来自于地震反映的应力。当铅削橡胶支座遇到较为强大的荷载力时,会形成一个滞回曲线,这时会有一部分变形力被铅削本身吸收并且进行转化,也能够达到耗散振动能力量的目的。
1.2 铅削橡胶支座的布置
铅削橡胶支座的布置要根据桥梁实际的结构进行设计,如果脱离桥梁结构单独进行支座的布置则不仅无法发挥其作用,反而会对支座的使用期限造成影响。当桥梁上部结构为空间结构,这时在进行支座的安装时必须要对水平力和垂直力进行充分跟的考虑,同时也需要对桥梁所能够承受的应力而引发变形的可能性有一定的认识。
1.3 铅销橡胶支座的标准化
为了保证铅削橡胶支座的有效性,同时也为了设计和安装的方便性,需要对橡胶支座中配置的铅削进行标准化设定。第一,在橡胶支座中使用的铅削必须要能够减轻桥梁水平方向上形成的应力;第二,铅削橡胶支座在遇到水平地震作用力时产生的变为应保证不超过2.5;第三,铅削橡胶支座中的铅削高度与直径的比例应当在1.25-5之间。每一次进行铅削配置之后,都需要对铅削橡胶支座的刚度进行计算,获得准确的阻尼参数。同时,根据桥梁实际的情况,对于桥梁恒载作用下的制作应力和承载力的关系进行计算,以此来获得桥梁的原始固有周期。只有对上述标准严格的执行,才能保证铅削橡胶支座的抗震性能充分发挥,并且与桥梁的减震需求相结合,从而得到标准的设计图。
2 铅削橡胶支座的应用
2.1 铅削橡胶支座应用的注意事项
⑴橡胶材料的选择要科学。由于施工人员缺乏相关的经验,很容易对橡胶材料的选择出现不当,其中较为典型的则是选择氯丁橡胶和二元乙炳橡胶,前者抗低温性能较差,容易出现冻裂情况,后者虽然抗低温性能较强,但是施工过程中很难与钢板有效粘接。⑵橡胶支座的质量要有效的控制。有很多小的生产厂家生产水平低下,支座的质量粗糙,有的厂家为了节约成本,不惜使用各种合成橡胶或者是再生橡胶进行生产,导致橡胶支座的质量出现严重的问题。⑶支座的安装位置要准确。支座的安装位置对其作用的发挥有着直接的影响,如果位置部位,则支座会出现不均衡的状态,有的面会出现脱空现象,很容易造成支座的
折断。
2.2 铅削橡胶支座的有效利用
⑴安装之前对橡胶支座进行严格的质量检测。安装板式橡胶支座时要认真测量其弹性和刚度,保证其受力程度;球冠式橡胶支座要检查它与不锈钢钢板之间的摩擦情况以及活动能力;盆式橡胶支座则必须通过承压力、整个环境的摩擦力、变形指数等。对板式橡胶支座要做重点检测,最好进行解剖检验,查看其钢板的硬度,橡胶的弹力,最终结果必须与《公路桥梁规范》的规定相符合。⑵保证安装工艺的科学性和有效性。不同的公路桥梁结构之间有着较大的差异,所以在支座的安装方面也需要采用不同的安装工艺,在安装的过程中必须要符合相关规范和标准中的要求,保证安装面在水平方向上满足要求,并且要清楚支座安装位置和支座本身的杂质,避免杂质的存在影响支座的使用效果。⑶做好各项检验工作。在支座安装之前要对其是否有老化、龟裂等问题进行检验,在安装之后需要对其是否与桥梁结构达到了有效的连接进行检验,并且为支座做好防护措施,避免灰尘和杂质的进入而影响支座的使用。
3 结语
综上所述,支座是公路桥梁结构中一个重要的组成部分,其在提高桥梁承载能力、保证桥梁稳定性和可靠性方面发挥着重要的作用,基于当前橡胶支座的广泛应用,更加需要对橡胶支座的性能以及应用有更加深入的认识。同时,支座的安装过程具有一定的难度,所以必须要由经过技术培训的专业施工人员来完成支座的安装,以此保证支座的安祖行质量,从而确保其使用功能的有效发挥。
参考文献
[1] JT/T4―2004,公路桥梁板式橡胶支座[S].人民交通出版社,2004.
[2] JTGD62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].人民交通出版社,2004.
关键词 : 桥梁支座;更换施工
中图分类号:TU997 文献标识码: A
一、 前 言
桥梁在使用过程中,桥梁支座逐渐出现的各种缺陷和病害,对于较轻微的病害,可以通过加强后期的维护、维修可延长支座的使用寿命,对于严重的病害,则必须采取更换支座的措施。随着国内桥梁顶升支座更换工程的增多,近几年桥梁顶升支座更换水平有了很大提高, 解决了实际工程中遇到的大量难题,积累了许多宝贵的设计与施工经 验。然而由于桥梁顶升支座更换是针对既有桥梁,其方案受到许多因素的影响,如桥梁结构类型、跨度、截面形式、梁底净空、桥下净空、下部结构形式、地基情况等,情况千差万别,很难给出统一的设计理论和施工方法。必须具体情况具体对待。
二、桥梁支座更换施工方法
1、枕木满布式支架法
工作原理为在地面上设置枕木,以枕木为基础,设置满布式或部分木支架至桥梁梁体处,在支架上安置千斤顶顶升梁体。支架主要由排架、纵梁(钢梁)等部件组成,其纵梁为受压构件。适用范围:适用宽浅河枯水季,桥下净空高度不大(3m~4m),桥梁跨径一般不大于 4m 的桥梁。优点:架设设备比较简单,施工方法简单易于操作。对于小跨度的梁桥,用支架法施工具有一定的优势。缺点:支架法施工工期长、支架和模板用钢耗、木量大、成本高;不适宜桥墩过高的场合,桥墩过高时为保证顶升过程的安全,支架的稳定、承载力都要提高,则支架必须高大,不经济;对孔跨下面的场合不能用本方法,如果地基过于松软时则必须浇注混凝土地坪作为支架基础,不经济。
2、桥面钢导梁法
桥面钢导梁法的支撑位置在桥面上,支撑面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上绑扎钢带,安置钢梁,以相邻跨梁体为支撑基础,配合顶升设备,抬升梁体。适用范围:适用于跨径较小、单孔自重不大的桥梁类型,特别适用于对桥下环境不利施工的情况。优点:设备简单,施工方便;对桥下场所无要求,适用于多种桥梁类型,整个起梁过程都在桥上进行,不影响桥下通航、通车要求;无需支架,节约费用,工期短。缺点;钢梁长度有限制,跨径不可过大;要求用较大吨位千斤顶,对桥面局部压力较大,有可能损伤梁体,需要局部压力进行验算。
3、端部整体顶升法
端部整体顶升法的工作原理和枕木法相似,支撑面为桥墩下部新建顶升基础。基本施工步骤为:以地面为支撑,在墩台两侧建立顶升基础,然后用贝雷梁、槽钢、螺栓连接成受力钢梁,受力钢梁上架千斤顶,在梁两端同步整体顶升,待梁体抬升到施工高度后更换支座。此法为枕木满布式支架法的变形方法。适用范围:桥梁下部为非流水通过物,桥下净空不能过高的桥梁。优点:对桥下通车影响不大,可自由通行,能满足桥下不中断交通的要求。与采用少数大吨位的千斤顶相比较,无须为应力集中设置过大的传力杆及横梁。缺点:只适用于非通航河流、河水流量较小可做围堰处理的桥梁。对桥跨下的地基基础要求较高,需建顶升基础,工序时间长,工期较长。
4、鞍型支架法
鞍型支架法是直接用桥墩本身做支撑在盖梁上搭设支架,设计成“鞍型支架”,放置千斤顶来顶升梁体。其基本施工步骤为:先将钢梁穿过盖梁,然后在两侧挂上预先焊好的 L 型挂架,在其上安置千斤顶,同步在两侧梁上加吊篮,最后在吊篮上控制千斤顶抬升梁体。适用范围:该方法适用于复杂的河床地质情况,适用于公路、铁路立交桥的情况,无需大型架设设备或杆件,优于地面支撑形式。优点:施工方便,该方法不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。同时施工现场集中,便于管理;缩短中断交通时间,整个操作过程都是在桥下进行,准备工作期间不影响交通,起升梁时中断交通时间短;该方法除顶升力外不需任何动力,对桥梁各部位及其整体性无任何损伤,且支架可多次使用,省工省时。缺点:顶升过程中盖梁会发生偏心受压现象和局部承压过高的现象以及支架变形过大的现象,顶升前须严格的验算;有些桥梁必须在墩台上留有承台式预埋件;梁两侧的千斤顶,顶点要求对称精度高,且顶升过程中要严格控制梁的高程。
5、钢扁担梁法
钢扁担梁法的支撑位置在桥面上,支撑面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上打孔,绑扎钢带,安置钢扁担梁,以相邻跨梁体为支撑基础,配合顶升设备,抬升梁体。该法与桥面钢导梁法的顶升基础相同,都是以桥面为基础,不同之处是钢导梁不用横跨整个桥孔来顶升梁体,而是将钢导梁缩短到 4m长左右,运用扁担的原理,利用钢扁担梁和钢带在相邻跨用千斤顶顶升梁体。适用范围:适用于跨径较小、单孔自重不大的桥梁类型,特别适用于对桥下环境不利施工的情况。优点:施工方便,无需大型设备,较桥面钢导梁法省材料;对桥下场所无要求,适用于多种桥梁类型,整个起梁过程都在桥上进行,不影响桥下通航、通车要求;无需支架,节约费用,工期短。缺点:钢扁担梁结构设计较为复杂,需进行专门计算;要求用较大吨位千斤顶,对桥面局部压力较大,有可能损伤梁体,需要对局部压力进行验算;桥墩受较大偏心荷载,需进行偏心验算;需要对梁体钻孔,为有损顶升。
6、钢蝴蝶梁法
钢蝴蝶梁法支撑位置在盖梁上,通过液压千斤顶顶升蝴蝶梁的翅梁来提升梁体。其基本施工步骤为:桥下组拼吊篮,同时桥面上安装支架并配重,卷扬机拉升吊篮到位作为施工平台,安放钢蝴蝶梁,定位千斤顶,顶升梁体。适用范围:该方法适用于山区高墩,复杂的河床地质情况,特别是梁底距盖梁很近,无法安装千斤顶的情况。优点:充分利用盖梁这个平台,施工方便,无大型机具设备;对环境的适应能力很强,不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制;整个操作过程都是在桥下进行,施工快捷,缩短了封闭交通的时间;不受千斤顶行程限制,可一次顶升到位;取换支座简单;较鞍型支架法安装更为方便,也更为安全。缺点:要求盖梁较为宽大能安放液压千斤顶且千斤顶数量较多,对于双排支座的盖梁如果空间狭小就需要另辟溪径。
7、钢套箍法
钢套箍法通过圆箍与桥墩混凝土之间的摩擦力提供竖向支撑。基本施工步骤如下:桥下组拼吊篮,同时桥面上安装支架并配重,卷扬机拉升吊篮到位作为施工平台,临时连接两侧的吊篮进行固定,通过吊篮上的卷扬机拉升钢套箍并用高强螺栓按实际要求锚紧,移动吊篮到合适位置拉升组拼贝雷梁与工字钢并安放在特制的牛腿上,放置液压千斤顶顶升梁体,更换支座。适用范围:适用于梁底空间狭小,无法在盖梁上安放顶升设备的圆截面高墩梁桥。优点:充分利用桥梁本身的结构,可以通过增长钢套箍的长度提高其承载能力,能适用不同跨度的简支转连续梁桥;对环境的适应能力很强,不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制;不受千斤顶行程限制,可一次顶升到位;在钢蝴蝶梁法无能为力时,钢套箍法能很好的完成顶升任务。缺点:施工工序较为繁琐,施工工期长;临时构件较多,成本较高;钢套箍法只适用于桥墩为圆形的情况,对其他方形、异形截面均不能使用。
8、气动顶升法
气动顶升法是从根本上改变了传统的顶升设备,即用集群气囊替换液压千斤顶,上述所有支座更换方法只要用气囊取代千斤顶都可以称之为气动顶升法。其主要工作特点:起重量不受限制,通过气动提升系统的扩展组合,能满足百吨级甚至千吨级桥梁构件的顶升;同步控制,安全受控;可操作性好,气动提升系统体积大,重量轻;顶升过程平稳,无附加冲击载荷;对顶升的基础要求低,特别适合临时预制构件的工程;有利于保护桥梁构件,采用分布荷载,避免了液压起重的集中载荷。
结语
随着我国旧桥检测和加固改造步伐的不断加快,桥梁支座更换日益显得重要,在一些主梁工作工况很好的情况下,如何很好地更换支座,确保桥梁的正常营运,将成为我们值得研究的课题。
参考文献 [1] 谵润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例[M].北京人民交通出版社,2002
关键词:同步顶升,支座更换,施工工艺,施工控制
Abstract: In this paper, in order to support Wenzhou Dongou bridge replacement project as an example, introduces the bridge synchronous lift equipment and construction technology of replacing support, and elaborates the synchronous top construction control points and monitoring program or process, application of this technology in bridge engineering in the future accumulated precious experiences.
Key words: synchronous lifting, bearing replacement, construction process, construction control
中图分类号:TU755.2+2文献标识码:A文章编号:
1 引言
东瓯大桥(瓯江三桥)是温州市总体规划中一座兼具公路和城市交通功能的大型桥梁,北起永嘉县瓯北镇,与瓯江南北的104 国道相连接,南至温州市过境公路。工程全长5.173 公里,其中跨江桥梁2.048 公里,桥宽21.4 米。因瓯江大桥车流辆较大,目前支座均存在一定的病害,板式橡胶支座出现橡胶老化开裂、剪切变形、安装偏位,以及支座脱空,需要对支座进行更换及增设钢板塞密垫平。
鉴于该桥的结构特点以及交通枢纽地位,采用“不中断交通,同步顶升梁体”的方式更换支座,即对每个盖梁上所有支座采用同步顶升(落梁)的方式进行。
2 桥梁同步顶升更换支座施工工艺
2.1 顶升施工设备
顶升施工设备有超薄液压千斤顶、电动高压油泵、同步分配阀、高压油管、顶升计算机控制界面等。支座顶升选用一台电动泵站,多个分配器及调速截止阀和特殊的薄型油缸可实现基本的同步提升功能。单作用液压泵站电机功率2.2kW,工作压力70 MPa,低压流量7L/min,高压流量1.5L/min,油箱容积80L,泵阀功能为进程/保持/回程。液压千斤顶型号为JRSM-1000,最大顶升力100t,工作行程15mm,本体高度93mm,伸展高度108mm,本体外径180mm,液压油容量246cm3。图1为T梁支座更换设备摆放示意图。
图1T梁支座更换设备摆放示意图
针对T梁和空心板梁,应将千斤顶摆放在支座旁T梁腹板底部及空心板底部。千斤顶的顶升力应满足主梁及桥面铺装总重量要求。结合现有的设备尺寸,选用PLC同步顶升系统,千斤顶直径为Φ18cm,顶升力100吨,顶升量为15mm。图3、图4分别为T梁和空心板梁支座更换施工示意图。
图3T梁支座更换施工示意图
图4空心板支座更换千斤顶布置示意图
2.2 桥梁同步顶升施工工艺
桥梁同步顶升更换支座的施工工艺如下,流程如图2所示。
图2桥梁同步顶升更换支座施工工艺流程图
(1)顶升准备工作
① 搭设施工平台
在原盖梁两侧搭设施工吊架作为操作人员的平台,利用原桥墩盖梁作为顶升点及临时支撑点,并将盖梁表面的杂物清理干净。
② 支撑点处局部加强
加强顶升支撑区域,为避免应力集中现象,可以采用厚钢板垫块,以分散应力。
③ 千斤顶数量
根据支撑反力,计算每片T梁端部需要配置的千斤顶数量,另外准备一定数量性能完好的千斤顶以备用。
④ 钢垫块临时支撑
根据千斤顶量程和最终顶升的高度,以及桥墩台上可安放的空间位置,确定主梁临时支撑垫块(钢垫板)数量和尺寸。
⑤ 标高测量
顶升更换支座前,对原桥面标高进行测量,作为落梁后标高控制依据。
(2)安装顶升设备及千斤顶
安装好油泵、分配阀及千斤顶等,为了保证盖梁千斤顶顶升量一致,采用一台油泵控制一个盖梁上的所有千斤顶,达到千斤顶的同步顶升。
图3安装千斤顶及顶升设备
(3)试顶升
千斤顶安装完毕,即可开始试顶,试顶主要是为了使千斤顶达到同步状态,在主梁未正式顶起时即可停止,并停放一定时间进行观察无任何变化后才能开始整体顶升。
试顶升时,检查各点受力情况,同时检查盖梁布置的各百分表数值情况;试顶升1mm,检查各点误差情况,塞放临时支撑,对油泵锁定液控阀,保持油缸压力不变,并持荷观察。
(4)分级同步顶升
试顶完毕,开始正式起顶,按照每级1mm的顺序进行顶升,并随时塞放临时支撑,如此直至顶升到位。
图4分级同步顶升
2.3 支座更换施工工艺
(1)临时支撑、撤出旧支座
梁体顶升到位,将原支座取出后,仔细检查安放支座处的支座垫块、梁体底面,是否有严重的混凝土破损、脱落情况,对存在缺陷部位采用环氧结构胶将支座垫块和板梁底面进行找平处理。
图5临时支撑、撤出旧支座
(2)增设调平钢板
为了避免支座更换之后局部脱空,在旧支座取出后对梁底进行调平处理,措施如下:
① 在T梁或空心板底面增设调平钢板;
② 梁底新设置的钢板底面应水平,以保证与支座顶面密贴,不能出现缝隙或局部承压现象;
③ 为保证支座水平,新增设的钢板与T梁腹板或空心板底面间用结构胶填充,其间不能有任何空隙,避免钢板局部承压;
④ 支座更换之前,准确测量支座处各片主梁的梁底标高,支座更换完毕且完全落梁后,该处梁底现有标高必须与原标高间误差控制在±1mm以内。
图6增设调平钢板
(3)落梁
当调平钢板及新支座安装完成后,即可进行落梁复位作业。各千斤顶同步回油、落梁。落梁过程要保持梁体整体平衡,同步整体落梁按照顶升逆向过程进行,分级进行,直到梁体落实为止。
落梁后,检查调平钢板是否水平、钢板与支座是否密贴、支座四周是否异常,如果存在脱空、钢板不水平现象或其他异常问题,则返工重新调整,直到合格为止。
图7落梁
3 桥梁同步顶升更换支座施工控制
3.1 同步顶升施工控制
(1)顶升高度控制
① 支座更换仅仅是更换板式橡胶支座,因此顶升高度的控制原则为:旧支座脱空、能取出,新支座能顺利安装为宜,且不可超出顶升控制高度。
② 同步顶升的最大高度控制在10mm以内,但同一墩台上的支座间顶升高差应控制在1mm以内。
(2)落梁控制
为了保证梁体调平质量,落梁分两个阶段进行:
① 第一阶段落梁至预定标高,该标高(HI)为梁底顶升前高程(HO)加上新支座的压缩量(h),即HI=HO+h;
② 第二阶段落梁在梁底调平材料(结构胶)固化后进行,落梁至原有标高处。
3.2 同步顶升监测方案
(1)顶升和落梁行程控制
采取标高和油压双控顶升,操作人员按统一号令,将梁同步顶升至刚离开支座时停止,观察千斤顶上接触面混凝土有无局部受压破损。静置几分钟若无异常出现,继续顶升一个行程后停止,观察千斤顶持荷是否稳定,梁体各处顶升高度是否一致,若一切正常再重复上述操作,直至同步落梁至支座上。顶升或落梁过程中若发观问题,解决后重试,直至一切正常。
(2)裂缝的观察与控制
在梁体顶起时,对裂缝变化情况进行观测,如果有裂缝等异常情况出现时停止顶升,查找原因,经采取措施和查出原因后,方可再进行顶升。对各支点的支撑情况细致观察,如有松动或移位立即停止,查明并解决问题后再顶升。
3.3 顶升施工要求
(1)整体顶升过程中严格监测梁体的顶升量,确保每个支座顶升量控制在1mm。
(2)在正式顶升前,应对顶升设备进行调核、试顶,确保同步顶升设备各部位使用效果良好的实施顶升。
(3)千斤顶起重行程小,禁止使用时超过额定行程,以免损坏千斤顶。
(4)千斤顶将梁顶升后,禁止将千斤顶作为支撑物使用。多台千斤顶同时使用时,使用多顶分配阀,考虑负载的均衡性,以免产生倾覆。
(5)顶升时由专人指挥,统一发令,千斤顶由油泵控制,每个千斤顶由专人负责,随时测量,保证每个千斤顶处的顶升高度基本保持一致。
(6)用百分表进行单控,百分表用于确定梁体顶升高差,观测人员要随时与油泵操作人员保持密切联系,指导操作人员进行操作。
(7)使用过程中避免千斤顶剧烈振动并根据使用情况定期检查。
4 结束语
对于城市道路中需要进行技术改造的梁板结构的桥梁,采用同步顶升技术可最大程度的简化施工工序、降低施工难度、节约工程投资、加快施工进度。在以后的应用中不断总结和完善,可以更合理、更科学地运用于桥梁维修加固中,推动市政设施养护事业更快、更好地发展。
参考文献:
【关键词】桥梁支座;更换;原理;施工方法;安全技术措施
中图分类号:K928.78文献标识码:A 文章编号:
桥梁支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件,具备两种功能,一是承受作用在上部结构传输过来的各种力,并将它们有效的传输给桥墩;其次是适应桥体因温度、湿度、混凝土热胀冷缩以及负荷作用下的所引起的水平位移,使桥梁上部结构可以在允许范围内自由变形而不导致额外的附加力。
随着交通运输行业的发展,公路、铁路桥梁所负载的运量和负荷不断的增长,桥梁支座受到结构预应力的影响越来越大,出现不同程度的破坏和毁损,影响了桥梁的质量和安全。为了保证桥梁的正常使用,需要及时更换破坏了的桥梁支座,下面,将介绍桥梁支座的施工方法和安全技术防范措施。
一、施工原理
桥梁支座更换的主要原理是利用超薄型油压千斤顶,将其安放在桥台或者盖梁顶面,通过主控制器,所有千斤顶同步工作,将整个半幅桥全部同时举起约小于30mm后,再更换支座。
二、桥梁支座更换施工方法
1、安装防侧移装置
在顶升更换支座的过程中,由于不中断桥面交通,因此受汽车等动荷载的影响,加上桥梁横坡较大(2.5%),桥梁可能发生偏移,尤其是向外侧滑移,因此在盖梁上安装防侧移装置确保万无一失。防侧移装置根据盖梁上的空间位置(约35cm)、梁体侧移推力决定材质和尺寸,装置主体采用高60cm、宽30cm、纵向20cm的型钢骨架,在型钢与T梁间加2cm厚的橡胶板(仅与型钢面粘牢固定),并使橡胶板紧贴于T梁上,在盖梁上植入4颗直径20mm 的高强膨胀螺杆固定,每颗螺杆植入深度不小于18cm,4颗螺杆的设计剪力为22T,破坏剪力可达30.56T,可足以抵抗车辆振动等不利因素产生的桥梁侧向滑动力。同时建议该装置作为永久装置予以保留,既允许桥梁因温度或荷载而产生的横向偏移,又限制了桥梁偏移的位移范围。
2、安装千斤顶
采用薄型超高压千斤顶,千斤顶放于盖梁上,对同一盖梁上的所有支承点同步顶升。(因设计为中央分隔带漏空,桥梁左右幅为完全分离的两座桥,施工时完全可以做到半幅施工)。每个盖梁上使用10台200T千斤顶和4台超高压ZB4/800B油泵。为了保证起梁均衡和位移的一致,每片梁采用2台200T千斤顶,用1台油泵的两个油路分别控制中梁的3个千斤顶和边梁的2个千斤顶。根据实际情况,防止顶升时损坏梁体,本案例特采用无变形刚性托架,很好的保护梁体安全。千斤顶上部垫钢板,钢板与梁体接触中间垫5毫米的胶垫,防止损坏桥梁的外观,如图1所示。将原支座按照不同位置编号,以便查对和更换。清除杂物,以便取下原支座,更换新支座。支座更换完毕后,如垫石出现损坏,用环氧砂浆进行垫石修补。在实际施工过程中,对环氧砂浆进行合理配置,可使其在修补后3~5小时内达到C30强度。在橡胶支座也标上十字交叉中心线,使支座的中心线同墩台上的设计位置中心线相重合,调节施工完毕,就可以慢慢落梁。
3、设置观测点
(1)按顶升梁体理论所需压力值的50%进行试顶, 检查钢板、千斤顶等的安装是否正确以及受力是否均匀。
(2)在确认各受力部件无塑性变形后, 即可开始整体顶升梁体。顶梁时, 主要控制各梁底与盖梁顶面间的垂直距离变化是否均匀, 在差值超过1mm时,应暂停加压, 及时调节相应的油阀, 使得梁体的提升速度均匀。
(3)同时将梁体顶升5mm后, 检查各千斤顶的工作性能是否正常; 确认安全后再同时顶起3mm- 5mm, 使得梁体的平均顶升量均达到8mm- 10 mm。
(4)顶升时应及时添加钢板垫块,梁体顶升到预定高度时, 充分填塞保险垫块与梁底的空隙。
4、更换支座
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。
5、卸载并拆除千斤顶
落梁前, 先顶起千斤顶1mm-2 mm, 以便撤除保险垫块。分级回落,每次回落量不宜大于3mm。保险垫块拆除也要相应分级进行,以使落梁过程中梁体可一直得到有效保护。在千斤顶压力表归零后,需再次检查支座与梁底是否完全接触。否则要重顶一次,调整后再次落梁, 直到支座上下表面相互平行且同梁底、垫石顶面全部密贴后,即可完全卸下千斤顶。
三、确保桥梁结构安全的技术措施
在更换桥梁支座的过程中,重要的是如何保证桥梁结构不会因为支座的更换而发生结构性的破坏,因此,需要采取一定的安全技术措施,保证桥梁支座更换的正常安全施工,下面列出以下几个需要注意的地方:
1、保证顶升时梁体不会因局部应力突然增加而受到破坏。在顶升梁体时,梁体会出现因局部应力的突然增加而造成应力集中的现象,而当取消梁体顶升时,应力会突然得到释放,这样一来,梁体的薄弱环节会因为受力的变化造成对梁体的破坏。针对这种现象,在进行梁体顶升时,我们要进行精密的计算,来控制总的顶升量。当采取分级顶升的方法时,总的顶升会通过几级小的顶升来分别完成,因此需要注意的是当每一级提升量到位后要用垫块垫牢,然后才能对当前级的千斤顶进行卸载,在对桥梁支座采取顶升后静止1个小时,再进入到下一级的顶升作业,并逐步依次进行。
2、保证顶升时梁体局部混凝土不受破坏。在顶升梁体时,因梁体的巨大自重所应用的大吨位千斤顶,在梁体的局部单位面积上产生的顶升力会大于混凝土的抗压强度,因此会造成混凝土局部压碎现象,影响梁体的完整度和质量安全。因此,针对这种现象,可以在千斤顶上下各设置一块钢板,通过计算确定钢板的面积和厚度,增加梁体的受力面积,分散千斤顶的破坏力,以实现单位面积上的顶升力小于混凝土的抗压强度,并在钢板与混凝土之间垫一层起缓冲作用的硬木板,确保梁体混凝土局部不受破坏。
3、防止梁体横向位移而导致失稳破坏所有的中小桥的盖梁,两端已有防侧移的钢筋混凝土挡块,在顶升前仔细检查,每一个挡块发现有破损现象时要进行修复,待修复后才能进行顶升施工,必要时可在两侧设置防侧移的限位装置。
4、防止梁体纵向滑移而导致构件间的破坏,顶升因桥梁规模较小,根据桥梁施工方的指导意见更换支座时,不影响桥面系统。当每座桥为三跨简支空心板桥,在每座桥的两端桥台处各设有一道毛勒伸缩缝。所以我们考虑先整体顶升中间盖梁上的四个梁端,然后再单独顶升桥台处的梁端。在顶升中间盖梁上的四个梁端时,桥台处梁端有可能产生滑移,造成毛勒缝处梁端与桥台产生挤压破坏。顶升时毛勒缝内用钢板设置一限位装置,但必须保证该梁端处于铰接状态。
5、建立观察系统,顶升系统较单一力学模型简单、直观,所以不采用应力应变仪监测,但必须派两名技术人员在顶升过程中对梁体进行观察,一旦发现问题,立即停止顶升,待问题解决后再进行顶升。
四、结语
桥梁支座更换是一个复杂而又系统的工程,它不仅要求先进的施工技术,还要采取一定的安全防范措施,以保证桥梁的结构安全。需要注意的是,桥梁支座的更换要结合施工现场的特定的地理环境和桥面的交通状况来采取相应的措施,全面考虑出现的各种状况,以保证桥梁的安全。当然,在桥梁支座更换领域里,还有许多地方需要我们进一步完善,促进我国交通运输行业的发展。
参考文献:
[1] 张伟,徐志强.更换T梁桥支座的一种施工方法[ J]. 山西建筑,2008,34(6):314-315.
[2] 曹蔚枝. 桥梁支座更换施工及控制技术[J].山西交通科技,2007.
[3] 曹中杰,李红英,王朝辉.桥面杠杆法桥梁支座更换新工艺的研究[J].交通世界,2007.
[4] 林金淑. 旧桥加固中支座更换的施工实践[J].技术与应用,2007.
[5] 庄军生. 桥梁支座[M]. 北京: 中国铁道出版社,1994.
[关键]:板式橡胶支座安装质量 原因 对策
中图分类号:S776.06 文献标识码:A 文章编号:
1、前言
随着我国建设事业的大力发展,在市政道路及公路的高速发展中,桥梁的建设日益增多。桥梁支座是桥梁结构的一个重要组成部分,但由于其在桥梁工程造价中所占比例很小,因而往往未引起工程技术人员的重视,在70年代之前,我国的公路桥梁上常不设支座或仅设置传统的钢支座。随着各种大跨度桥梁的不断涌现,因而对桥梁支座的承载力、对支座适应位移和转角能力的要求不断提高,近十几年来与之相适应的新型桥梁支座——各种橡胶支座先后在桥梁上得到推广的应用。由于目前在橡胶支座安装施工过程中的材料、操作工艺、检查等方面普遍存在的不足,极易发生质量问题。造成支座丧失功能,甚至会发生剪切破坏,使上、下部结构产生附加应力,严重时会挤裂桥台面的混凝土造成结构破坏的后果。本文对使用最为广泛的板式橡胶支座安装质量的若干问题进行分析,并提出一些解决的技术措施,希望得到有关施工各方的重视,使板式橡胶支座安装质量能够得到可靠的保证。
2、主要构造与作用
2.1板式橡胶支座
(1)、该支座上下表面为橡胶层,中间为薄钢板,由一层橡胶、
一层钢板多层重叠而成,有不同厚度,可按需要选用。板式橡胶支座
的构造见图一。
(2)、主要作用
其基本工作原理是以橡胶的弹性压缩来实现梁的竖向转动,以橡胶块的剪切变形来保证梁的水平位移。故它只适用于跨度不大的,支座反力和水平位移均不大的桥梁。
2.2四氟橡胶滑板支座
(1)、这种支座是在板式橡胶支座的顶面粘贴一层平面尺寸与之相等的聚四氟乙烯板,在梁的底面设置一不锈钢板与之作相对的滑移运动。
(2)、主要作用
这是利用聚四氟乙烯和不锈钢之间相对运动时摩擦系数很小的特点,使之成为活动支座。它除了具有板式橡胶支座的优点外,还能满足水平位移量较大的要求。
3、板式橡胶支座计算示例
某桥为五梁式双车道简支梁桥,标准跨径L=20m,计算跨径l=19.5 m,荷载为汽车-15级,挂车-80,梁肋宽0.18m,RD=160KN,Rpmax=155.6KN,Rpmin=63KN,汽车-15级时梁的跨中扰度f=17.4mm,主梁的计算温差Δt=35ºC,试按两端等厚度设计板式橡胶支座。
(1) 确定支座平面尺寸
选用定型设计的橡胶支座,初拟顺桥向长a=200mm,横桥向宽b=180mm,使支座与梁助等宽,在五根主梁每梁端设置一个橡胶支座。支座厚度初拟选用28mm,其中有四层钢板和五层橡胶片,上下表层橡胶片厚2.5mm,中间各层厚5mm,加劲钢板每层厚2mm,则:Σt=2×2.5+3×5=20mm
支座的平面形状系数;
S = ==9.5>8
取用橡胶支座的平均许压应力[σ]=10Mpa
橡胶支座的应力验算:
σ===8.77 Mpa<[σ]=10 Mpa
(2) 验算支座的厚度
主梁的计算温差为35ºC,伸缩变形为两端支座均摊,则每一支座的水平位移;
ΔD= α·Δt·l = ×10-5×35×20×103=3.5mm
20m梁的车队重343.2KN,制动力为343.2×0.1=34.3KN。
汽车-15级重车196.1KN,制动力为196.1×0.3=58.8KN。
由重车控制,每一支座承受的水平力:HT ==5.88KN
橡胶支座的弹性模量:
E=(530S-418) =(530×9.5-418)· =461.7MPa
则由活载制动力引起每一支座的水平位移:
ΔL=== 1.1mm
Σt≥2ΔD 20>2×3.5=7mm
Σt≥1.43(ΔD+ΔL)20>1.43(3.5+1.1)=6.58mm根据《公路桥梁设计规范要求》,Σt≤0.2a=0.2×200=40mm,满足要求。故:采用支座总厚h=Σt+h钢板=20+4×2=28mm
(3) 验算支座偏转
平均压缩变形:ΔS=== 0.38mm
应满足ΔS≤0.05Σt=0.05×20=1mm,满足要求。
梁的挠度与梁端转角的关系:
f= •=•=•θθ=·f
设恒载作用下,梁端转角θ=0,汽车-15级的f中=17.4mm,则:
θ= = 0.00285rad
ΔS2=ΔS -θ·a=0.38 - ×0.00285×200
=0.95mm>0 满足要求,故支座不会脱空。
(4) 验算抗滑性能
在无活载情况下:已知:µ=0.3,RD=160KN µRD≥1.4GA
0.3×160×103≥1.4×1.1×200×18
48KN>12.94KN满足要求。
活载在桥上时:RD=160KN,Rpmin=63KN, HT=5.88KN
µ(RD+Rpmin)≥1.4GA +HT
0.3×(160+63)≥12.94+5.88
66.9KN>18.82KN满足要求,故支座不会滑脱。
4、产生的现象及危害
4.1现象
(1)、板式橡胶支座橡胶或橡胶与加强钢板的固结,剪切破坏。
(2)、梁对两个橡胶支座的压缩不等,甚至个别支座有缝隙。
(3)、支座安装在支座槽内,吊梁后支座被压缩,梁底与桥台或桥墩盖梁顶面相接触,称为支座“落坑”。
(4)、支座顶面滑板当梁收缩量超过支座剪切变形量时不发生滑动。
4.2危害
(1)、当板式橡胶支座发生剪切破坏时,会限制上部结构的自由伸缩,将使上、下部结构产生附加应力。
(2)、梁下两支座压缩不等,甚至有缝隙,将使支座不均匀受力而缩短支座寿命。
(3)、支座“落坑”,使梁支点错位,不仅会使桥台或桥墩上顶,混凝土因梁低温收缩时发生局部劈裂,也改变了桥台、桥墩的受力状态,增大其偏心矩。
(4)、支座顶面应滑动时不能滑动,必然加剧支座的剪切变形,严重时会挤裂桥台面的混凝土。
5、主要原因
5.1产品质量缺陷
橡胶支座在工厂生产时出现部分技术性能指标不符合设计要求。
5.2桥梁结构误差
(1)、梁底面有些翘曲,或梁底预埋钢板变位,造成梁安放后与设计值出入过大,形成支座受力不等。
(2)、桥台、桥墩的盖梁顶面实际标高大于设计值时,为保持梁底标高,将支座处留成凹槽去凑合,形成梁底与墩、台顶面净空过小;或墩、台顶面未按桥面横坡要求留有坡度,造成部分梁下的墩、台顶面标高超标。
5.3支座安装误差
(1)、安装时在板式橡胶支座粘结于支座垫石的环氧砂浆尚未固结,就吊放上部结构,使支座位移;或支座安装位置有误,梁吊装后,欲纠正梁位置而采用横向顶梁,使支座侧向剪切变形,形成支座在梁胀、缩时,剪切变形过量而剪坏。
(2)、支座与滑板间及滑板上,未按操作工艺要求涂抹物质,而造成滑动支座不能滑动,从而加刷支座的剪切破坏。
5.4施工检查
由于支座安装定位检查措施均在吊梁前,同时在吊梁完成后,梁底与墩、台顶面的间隙比较小,施工中检查只能采用简单的目测及尺量,无法采用其它更准确的方法措施进行检查,因此支座安装在吊梁后的质量毛病不易被发现。
6、对策
6.1加强对产品质量的检验
(1)、橡胶支座安装前必须对支座本身的产品质量进行检查、验收。全面检查产品合格证书中有关技术性能指标,如不符合设计要求时,不得使用。
(2)、对支座的质量应根据现行《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4)的标准的有关规定进行验收。
6.2提高桥梁结构尺寸的准确性
(1)、梁底支承部位,要求平整、水平,支承部位相对高程误差不应大于0.5㎜。为保证混凝土梁底面的平整度,可以在梁端设置8~10㎜厚的梁底支承垫板,该板板面要求平整,平面误差小于0.5㎜,并在梁体浇时精确测量支承板的位置及水平。或者在梁体浇注时,在梁端支承部位用钢模板,以保证梁端支承平面的平整。
(2)、桥墩、台支承垫石顶面标高应准确,且上表面要平整;每一墩台上,同一片梁的支承垫石顶面相对高程误差不大于1㎜,相邻两墩、台同一片梁下,支承垫石顶面相对高程误差不大于3㎜。
(3)、当达不到(2)项标准不得不留支座坑槽时,应使支座用环氧砂浆固结后,支座与坑槽间有足够变形预留量。同时,注意梁底面与墩、台顶面净空隙应大于支座压缩量加上20㎜的量值。
6.3 安装施工技术措施
6.3.1施工准备
在安装前,对技术人员及工程管理人员进行技术交底,组织学习施工规范和熟悉设计图纸。组织所有有关的施工人员、测量仪器、施工机械、材料等调入施工现场。
6.3.2测量放样
(1)、各种测量仪器均应按有关的质量管理规定,送有关部门进行检测,取得有关质检部门的合格证书后才能使用,使之保持在良好的状态中。
(2)、计算并复测墩、台支座垫石的标高和支座中心位置,将设计图上标明的支座中心位置标在支座垫石上,要求支座中心线同支承垫石中心线相重合。
6.3.3安装气温的选择
支座的安装尽可能安排接近年平均时进行,以减少由于温差变化过大而引起的剪切变形。当不可避免须在最高温或高温、或低温时安装的话,可使支座产生预变位(其值根据计算确定),即先使梁的一端就位压住支座,然后对梁在纵向施以推力(可用水平千斤顶施加推力),使其产生预先计算好的变位值,在此状态下,使梁的另一端座落在支座上,然后拆除推力即可。
6.3.4对结构误差的处理
如果出现墩、台顶面的支座垫石的高程、平面位置与设计要求有误差时,应将支座垫石处理干净,用水灰不大于0.5的1:3干硬性水泥砂浆抹平,并使其顶面标高准确,表面平整;假如支座垫石的标高超过设计标高时,必须先凿除一部分混凝土后才能进行上述的工序。
6.3.5安装施工
(1)、与其下结构结合如采用环氧树脂等材料粘贴,要事先配刷,使用合格原料。
(2)、对于分块式拼装的条形板式橡胶支座,其各分块连接边缝安装前应打磨平齐,试拼编号,现场安装时应对号入座,同时应注意保持上下滑动面清洁,切勿受磨损。
(3)、环氧砂浆固结是有一定时间的,安装支座后,必须静置足够时间,待环氧砂浆完全固结后,才能进行上部结构的吊装,以保证支座位置的准确。
(4)、支座与梁底,或支承垫石顶面,应全部紧密接触,局部有缝隙,不得超过0.5㎜宽;有滑板时,必须按要求在支座与滑板间、滑板上涂抹物质。
(5)、支座中心尽可能对准梁的计算支点,必须使整个橡胶支座的承压面上受力均匀,这就要求接触于橡胶支座板上下的梁底面和墩台顶二面的混凝土面要平顺、清洁、粗糙,而且相互平行。梁在预制时,必须准确地安装梁底支承部分的模板,每片梁两端也要平行,使不产生翘曲现象。
(6)、为了必要时如上述放松橡胶支座或因原支座压坏、老化须更换支座,应在墩台帽上设置搁放千斤顶的位置。
(7)、梁、板落位时应稳妥,勿使支座产生剪切变形,若位置不准确时,必须吊起重放,不得用撬棍移动梁、板。
(8)、支座周围应设排水坡,防止积水,支座附近应清除尘土、油脂、污垢等。
(9)、若墩台上设计有限制梁、板移动的构造如混凝土块,边框、限铁等宜在梁、板安装好后在安设。
(10)、当墩、台两端标高不同,顺桥向有纵坡时,支座安装方法应按设计规定办理。
(11)、四氟橡胶滑板支座,在安装时除按上述要求施工外还应注意以下各点:
①、墩台上设置的支承垫石,其标高应考虑预埋的支座下钢板厚度,或在支承垫石上预留一定深度的凹槽,将支座下钢板用环氧树脂砂浆粘结于凹槽内。
②、在支座下钢板上及四氟滑板式支座上标出支座位置中心线,两者中心线相重合放置,为防止施工时移位,应设置临时固定措施。安装时宜在与平均气温相差不大时进行。
③、梁底预埋有支座上钢板,与四氟滑板式支座贴接触的不锈钢板嵌入梁底上钢板内,或用不锈钢沉头螺钉固定在上钢板上,并标出不锈钢板中心线位置。安装支座时,不锈钢板、四氟板表面均应清洁、干净,在四氟滑板表面涂上硅脂油,落梁时要求平稳、准确,无振动,梁与支座密贴,不得脱空。
④、支座正确就位后,拆除临时固定装置,采取安装防尘围裙措施。
6.3.6质量检查
(1)、橡胶支座安放时,应按设计要求,在墩、台顶面标出其纵、横中线,并将线延长到墩、台顶面的外缘,以方便在上部结构吊装后施工、监理方检查。
(2)、安装支座后,必须静置足够时间,待经检查确从环氧砂浆完全固结后,才能进行上部结构的吊装,以保证支座位置的准确。
(3)、由于目前的《市政桥梁工程质量检验评定标准》(CJJ2-90)中没有具体橡胶支座的检验标准,因此在施工中质量检查时可以参见《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000),具体如下表:
7、结束语
(1)、桥梁支座是桥梁结构的一个重要组成部分,然而一般工程施工人员对支座的安装质量不太重视,极易出现质量问题,留下安全隐患,参与建设的各有关方面应引起高度重视。
(2)、不断开发新的产品,逐步改善板式橡胶支座的老化问题,延长橡胶支座的使用寿命,减少在使用过程中更换支座的情况。
(3)、改进支座安装工艺流程,加强现场施工管理、由专业化队伍操作,施工中严格执行监督、监理、检查的质量保证体系是确保质量的关键。
参考文献:
(1) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85). 北京:人民交通出版社,1989
关键词:桥梁,支座更换,正常运营,同步自锁顶升
Abstract: combining with engineering examples, in maintain normal traffic, use synchronization since the technology of roof up lock qingyuan city national highway 106 bridge bearings car horns replaced, has obtained the good engineering effect and social and economic benefits.
Keywords: Bridges, bearing replacement, normal operations, synchronous self-locking roof up
中图分类号:K928.78文献标识码:A 文章编号:
1、前言
桥梁支座作为重要的上部、下部结构之间的受力传力部件,极易出现位移、老化、损坏等病害,需要经常更换。经调查了解到,目前国内外更换支座的方法大致分为枕木满布式支架法、整体顶升法、鞍型支架法、钢扁担梁法、桥面钢导梁法、超低高度气囊式千斤顶更换法等几种,但这些方法均有一个共同的缺点就是实施复杂,需要中断交通,影响大、成本高,又或者是安全性和可靠性不足,通用性差,面向用户狭窄,尤其难以适合一般的养护管理部门和维修施工单位使用。
基于上述问题和原因,我单位和北京特希达科技集团、清远市佛冈公路局敏锐地认识到研究“桥梁正常运营状态更换支座新技术”这一课题的重要性及应用前景的广泛性,专门设立了 “桥梁正常运营状态更换支座新技术”的科研项目。经过参研人员3年多的调查研究、计算分析、模拟试验等一系列攻坚努力,创新性地以“全断面同步顶升、安全自锁保障、不中断交通”的技术路线很好地解决了这一技术难题,并于2010年1月在国道106线佛冈县车角大桥的依托工程项目上得到成功实践验证。2010年10月,该科研成果经交通运输部科学研究院、广东省交通运输厅等单位的权威专家鉴定综合达到国际先进水平(清科鉴字〔2009〕29号),并建议广泛推广应用。
2、同步自锁顶升的原理
2.1同步顶升原理
油泵通过一根油管连接到分流阀上,千斤顶由同一油泵统一供油,油泵开启后,由分流阀将液压油分配到每个千斤顶。等压分流阀的作用,是不论载荷大小,液压系统中由同一个油泵向多个千斤顶供应相同的压力(等压分流),以实现多个千斤顶的行程保持同步或定比关系。
等压分流阀分配到每台千斤顶的液压油压强是相等的,由于每个千斤顶活塞面积相同,从而千斤顶顶升力是相同的。顶升过程中将分流阀阀门开启程度相同,此时每个千斤顶油路的损失基本相等,保证了每个油路流量的相等,即保证了千斤顶行程的一致。当油路损失有差异时(如分流阀各阀门开启大小不同),油路损失小的千斤顶行程会增大,将承担更大的顶升力,油缸内压强就要比其他千斤顶油缸的压强高,因各千斤顶油缸并联,液压油就主动流向其他千斤顶油缸,使千斤顶油缸的压强恢复相同,这样就保证了顶升的同步性。
图1同步顶升系统设备示意构成图
2.2自锁千斤顶工作原理
液压千斤顶就是利用了液压传动所基于的最基本的原理——帕斯卡原理,液体各处的压强是一致的,通过液体的传递,可以得到不同端上的不同的压力,这样就可以达到一个变换的目的。
千斤顶液压传动是利用有压力的液压油作为传递动力的工作介质。油泵输出液压油,将机械能转换成油液的压力能,压力油经过管道及分配阀,进入千斤顶油缸,推动活塞举起重物,是将油液的压力能又转换成机械能。活塞举升的速度取决于单位时间内流入千斤顶油缸中油容积的多少。由此可见,千斤顶液压传动是一个不同能量的转换过程。
为防止千斤顶漏油、油缸裂缝、油管爆裂等原因引起千斤顶活塞突然下降,在活塞上加上自锁螺母,顶升过程中不断旋紧自锁螺母,当出现以上情况时,将作用在活塞上的力通过自锁螺母转移到千斤顶缸体上来,不至于因为意外情况损坏梁(板)或引起横向联系的损坏。
3、依托工程概况
车角大桥是座落在清远市佛冈县车角村106国道K2364+825~+975.45处的一座双向四车道公路桥梁,桥宽约25m,长约148m。上部构造均为钢筋混凝土空心板梁,每跨长20m,由17片梁组成(共计:7跨119片梁)。设置GYZ250×42 mm圆板式橡胶支座(共计:476块),伸缩缝采用D80型伸缩缝,桥面铺装为混凝土桥面,中间间隔为防撞墙间隔。下部构造为钢筋混凝土灌注桩基础,圆柱式桥梁,该桥橡胶支座大部分有变形现象,根据省公路管理局批复,需对全桥的支座进行更换,下图为大桥全景相片。
图2 待更换支座的桥梁车角大桥实景图
4、千斤顶的选用
4.1上部结构自重计算
根据设计图纸,单跨半跨上部结构及桥面系材料重量计算列如下表1-1,钢筋混凝土比重取25KN/M3。其它铰缝伸缩缝重量略。
上部结构自重计算汇总表1-1
防撞栏(中间) 防撞栏(边) 桥面铺装 空心板
100.6KN 192.1KN 725.8KN 2737.5KN
4.2活载计算
该桥为20m跨径,按一般小跨径挂车活载控制设计,该桥用挂车计算活载。
FC=(300×20+300×18.8+300×14.8+300×12.6)÷19=1045KN
4.3千斤顶的布置及选型
车角桥每跨有17片梁,每片梁端放2个千斤顶。因为千斤顶布置得较密,活载占的比例不大,可以不计算合力重心至桥中心线的距离。
本次更换支座采用同一桥墩盖梁上,同步顶升梁板,同时拆去旧支座,更换新支座。
桥墩盖梁采用68个超薄千斤顶,桥台采用34个超薄千斤顶,每片梁端用两个千斤顶顶升,所有千斤顶并联共用一套高压油泵(ZB4/500型)。所选择的(ZB4/500型)千斤顶额定顶升力为50t。
由顶升油压系统计算式导出:该组成系统各千斤顶(34或68个超薄型千斤顶)“校准”各级标准力值对应指示器显示值的算术平均值作为线性回归得:P=0.1342F-0.3241,其中P为油压表读数,F为加载力值。
系统平衡顶升最大油压表压力为(读数值)P=21.5MPa,由顶升油压系统计算式P=0.1342F-0.3241即得各作用点顶升平均作用力F=162.62KN;
顶升每片梁端设两个作用点(两个千斤顶作用),桥宽断面为17片梁。
当桥台盖梁顶升时,使用34个超薄型千斤顶,其顶升最大荷载为5529.08KN。
当桥墩盖梁顶升时,使用68个超薄型千斤顶,其顶升最大荷载为11058.16KN。
5、正常运营状态同步顶升更换支座施工工艺
5.1更换支座侧面示意图
图3更换支座侧面示意图
5.2更换支座施工工艺