橋梁支座的主要功能是將上部結(jié)構(gòu)的反力可靠地傳遞給墩臺(tái),并同時(shí)完成梁體結(jié)構(gòu)所需的變形(水平位移和轉(zhuǎn)角)。由于支座本身的質(zhì)量問題,以及支座在設(shè)計(jì)、安裝、使用過程中的種種不當(dāng),而造成支座過早的破壞,影響了橋梁的正常使用。在支座的處置技術(shù)中針對(duì)不可修復(fù)的損壞狀況,就需要對(duì)支座進(jìn)行更換,在更換的過程中,更換的方法對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全的影響是非常大的,因此在更換的過程中需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的各主要受力部位進(jìn)行監(jiān)控,以保證更換過程的安全和可控制。
一、工程實(shí)例
四惠立交京通快速路主線橋是北京市區(qū)去往通州區(qū)的交通大動(dòng)脈,并且是市區(qū)到機(jī)場路迎賓道的重要區(qū)段。主線橋分為南、北兩幅,共37跨,跨徑分布為8×25m+8×30m+20×25m。設(shè)計(jì)荷載為汽超-20,掛年7月21日東西向主橋北幅橋橋下臨建發(fā)生火災(zāi),受火災(zāi)影響較為嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)樵摌驏|西向主橋北幅橋第4～7跨。其中第4跨和第5跨分別為單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的邊跨和次邊跨,第6跨和第7跨為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支I形梁,各跨設(shè)計(jì)跨徑為25m。在進(jìn)行橋梁檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)第4～7跨支座不同程度損壞,為保證橋梁正常運(yùn)營,決定更換這幾跨的橡膠支座。
二、施工工藝
該橋主要由預(yù)應(yīng)力混凝土簡支I形梁和連續(xù)梁組成,因此在考慮支座更換的施工工藝時(shí)應(yīng)對(duì)這兩種不同的橋型分別處理。
(一)連續(xù)梁的支座更換施工工藝
1.更換支座施工工藝。
(1)起頂力的計(jì)算。為了準(zhǔn)確控制起頂升力,保證梁體在安全受力的狀況下起頂,起頂前計(jì)算墩柱受力值和模擬起梁時(shí)的各種受力裝態(tài)。邊跨根部截面的在起梁過程中應(yīng)力變化不超過0.3MPa。
(2)更換支座型號(hào)。1000×700×123F、600×300×57F、400×250×57F。
(3)起梁支點(diǎn)設(shè)置在由桿件、I字鋼等組成的架子上。
(4)調(diào)平及制作調(diào)平鋼板楔塊。
(5)搭設(shè)施工平臺(tái)。起梁工作是一項(xiàng)高空操作,工人要在高空拉提重物、安裝支座、位移觀測和裂縫觀測,因此搭建高空操作平臺(tái)是一項(xiàng)必不可少的工作。施工平臺(tái)的要求:1)施工平臺(tái)有足夠的承載力和水平推力;2)平臺(tái)與肋梁底保持1.6～1.7m的空間,充分保證操作人員的易操作性;3)施工平臺(tái)采用門架進(jìn)行搭建,為達(dá)到足夠的承載力和穩(wěn)定性,搭設(shè)雙排架,并聯(lián)成整體,與立柱相聯(lián)系;4)在平臺(tái)頂用木板鋪設(shè),要求鋪設(shè)的范圍要寬,用鐵絲將木板和門架綁在一起;5)平臺(tái)周圍安裝安全護(hù)攔。
(6)安裝千斤頂。本次起梁更換橡膠支座采用扁形千斤頂。為了保證頂起過程中不致?lián)p傷梁底,在梁底鋼板墊塊與梁底接觸處用輔助橡膠支座,確保軟接觸密合。為了保證各個(gè)墩柱的頂?shù)挠昧Φ木夂臀灰频囊恢?采用一臺(tái)油泵控制6個(gè)千斤頂,達(dá)到千斤頂?shù)耐健?nbsp;
(7)更換支座程序。1)起梁前先將墩柱受壓力值的50%頂梁力進(jìn)行預(yù)頂,對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查;2)頂梁時(shí),起初所有千斤頂將梁體頂?shù)綄⒁x開墩柱(原支座)但未離開的臨界狀態(tài),持荷,再頂梁時(shí)最多頂至15mm高;3)此時(shí)取出舊支座;4)重新頂梁安裝新支座;5)支座安放好后即可進(jìn)行卸載,卸載時(shí)卸載的順序與加載的順序相反,使肋梁與支座緊密結(jié)合,拆除千斤頂;6)起梁落梁均要求均勻緩慢,協(xié)調(diào)一致。
2.控制措施。由于本橋?yàn)檫B續(xù)梁結(jié)構(gòu),故起梁時(shí)必將會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化,因此在起梁時(shí)必須采取嚴(yán)格的控制措施:(1)嚴(yán)格控制起梁速度;(2)起梁時(shí)應(yīng)對(duì)梁頂起時(shí)的位移和千斤頂?shù)钠痦斄M(jìn)行雙控,保證起梁能達(dá)到設(shè)計(jì)位置;(3)為保證達(dá)到要求和施工質(zhì)量,按要求配置人員和設(shè)備;(4)起梁時(shí),用支座作臨時(shí)輔助支撐,安裝完支座后落梁前將其拆除;(5)在墩頂設(shè)置位移觀測系統(tǒng),即安裝百分表,以便更方便、更快捷、更直觀地控制起梁的高度和速度,嚴(yán)格控制每次頂升量和總頂升量;(6)起梁前先計(jì)算出各墩柱的受壓力值作為參考;(7)在加載時(shí),分級(jí)進(jìn)行,當(dāng)ΔT達(dá)到0、ΔT/2、ΔT-(ΔT=T1-T2)時(shí)進(jìn)行持荷,以使各千斤頂之間的力均衡增加,達(dá)到同步頂升,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)梁體的觀測,注意:持荷時(shí)間應(yīng)盡可能縮短;(8)對(duì)邊跨根部進(jìn)行應(yīng)力和裂縫監(jiān)控,起梁時(shí),如果裂縫發(fā)育擴(kuò)大有異常,即超過了規(guī)范和設(shè)計(jì)允許值,則必須停止起梁,查找原因,找到解決辦法后,再進(jìn)行起梁安置支座。
(二)簡支I形梁的支座更換施工工藝
1.更換支座施工工藝。由于本橋空心板梁為梁體簡支,橋面連續(xù),每跨由8塊預(yù)制I形梁組成,頂梁時(shí)不存在每塊板頂起的施工條件,采用在墩的兩側(cè)同時(shí)整體頂升的方案。
(1)更換支座工藝。
1)搭設(shè)施工平臺(tái)。參照連續(xù)梁施工平臺(tái)。
2)安裝千斤頂。采用扁形千斤頂。千斤頂放于蓋梁上同步頂升,使預(yù)制梁整體均勻受力。
墩柱兩側(cè)共使用64臺(tái)千斤頂和8臺(tái)超高壓ZB4/800B油泵。
為了保證各個(gè)墩柱起梁均衡和位移的一致,采用一臺(tái)油泵控制8個(gè)千斤頂,達(dá)到千斤頂?shù)耐健?nbsp;
3)整體頂升。在專業(yè)人員的統(tǒng)一指揮下所有千斤頂緩慢分級(jí)頂升,在梁體脫離支座前每50%分一級(jí),梁體脫空后每上升3～5mm一級(jí),整體頂起梁體使其離開原支座約1cm立刻停止,在頂升過程中及時(shí)在每塊梁底與蓋梁間設(shè)一個(gè)10×20×20cm的硬木塊作為臨時(shí)支撐點(diǎn),確保橋梁整體安全。
4)支座更換。臺(tái)帽、蓋梁處治完成后即可去除原有支座,清除雜物、污點(diǎn)等。橫坡需用鋼板楔塊調(diào)平,參照設(shè)計(jì)圖,結(jié)合實(shí)際狀況加工鋼板楔塊,用環(huán)氧砂漿粘貼在梁的底板上。在鋼楔塊上按設(shè)計(jì)圖標(biāo)出支座位置中心線,同時(shí)在橡膠支座也標(biāo)上十字交叉中心線。將鋼楔塊斜面用環(huán)氧砂漿按放在梁底面上,支座安置在涂抹環(huán)氧砂漿的支承墊石和鋼楔塊之間,使支座的中心線同墩臺(tái)上的設(shè)計(jì)位置中心線相重合,調(diào)節(jié)施工完畢,就可以慢慢落梁。
5)卸載落梁。落梁時(shí)將梁體稍稍頂升,解除臨時(shí)支撐,開始卸載。卸載時(shí)與分級(jí)加載的順序相反分級(jí)卸載。卸載完畢檢查鋼楔塊和支座之間結(jié)合是否緊密,否則需要重新頂升調(diào)平支座使其與鋼板緊密接觸。
(2)控制措施。由于本橋梁體簡支,橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu),故起梁時(shí)必將會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化,因此在起梁時(shí)必須采取嚴(yán)格的控制措施,具體的控制措施參照連續(xù)梁控制措施。
2.加墊鋼板施工工藝。主要針對(duì)一半面積未受力、產(chǎn)生受力不均現(xiàn)象和有脫空現(xiàn)象的支座,采取如下方法:先以上述方法頂梁,后將支座粘回原支座的梁底,再用帶膠(環(huán)氧樹脂)薄鋼板(3mm厚)將其固定。
三、結(jié)語
隨著我國舊橋檢測和加固改造步伐的不斷加快,橋梁支座更換日益顯得重要,在一些主梁工作工況很好的情況下,如何很好地更換支座,確保橋梁的正常營運(yùn),將成為我們值得研究的課題。
