隨著交通運輸行業(yè)的發(fā)展,高速公路橋梁所負載的運量和負荷不斷的增長,橋梁支座受到結(jié)構(gòu)預應力的影響越來越大,出現(xiàn)不同程度的破壞和毀損,影響了橋梁的質(zhì)量和安全。為了保證橋梁的正常使用,需要及時更換破壞了的橋梁支座, 如果按照新建的橋梁支座安裝方法來進行,則增加了工程量,提高了造價,并且會導致交通阻斷,影響正常的交通的運行。為了解決這個現(xiàn)實中的問題,我們研究了同步頂升的新工作原理,運用特制扁千斤頂對梁體實施整體頂升,zui終達到支座更換的目的。
1、同步頂升的原理分析
同步頂升的定義zui早是在進行連續(xù)梁支座更換的過程中提出來的,連續(xù)梁由于是超靜定結(jié)構(gòu),當頂升不同步時,就好比支座產(chǎn)生了差異沉降,而這將會導致連續(xù)梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部力的重新分配,很大程度上影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。因此,工程人員認為如果采用的頂升設(shè)備能夠使梁體同步抬高, 則對橋梁的受力不會造成影響。
1.1 縱向、橫向均同步
主要針對橋面較寬的連續(xù)梁, 這種連續(xù)梁一般采用現(xiàn)澆單箱多室箱梁或者組合式結(jié)構(gòu), 對T梁、小箱梁等預制構(gòu)件采用先簡支后連續(xù)的施工方法, 連接成連續(xù)結(jié)構(gòu)。對于前者一般在梁底對稱安裝兩個大噸位支座, 后者在各個構(gòu)件安裝兩個小型支座。為確保橫向、縱向均沒有的大的差異沉降, 對梁體造成附加的剪切和扭轉(zhuǎn)力, 更換此類連續(xù)梁, 需要保證縱向和橫向的同步, 避免破壞梁體和構(gòu)件間的連接。
1.2縱向同步
主要是針對橋面較窄的連續(xù)箱梁,即在橫橋向只有一排支座的連續(xù)結(jié)構(gòu)。這類箱梁本身的結(jié)構(gòu)形式和在墩臺部位設(shè)計的強大端橫梁都使該類型箱梁具有良好的整體性能。更換此類結(jié)構(gòu)的支座主要考慮縱向同步, 避免導致梁體破壞。
1.3橫向同步
主要針對由多個構(gòu)件( 如空心板、T 梁等) 拼裝而成的簡支橋梁。因為更換支座時頂升高度很小, 且支座縱向的差異沉降不會對簡支梁結(jié)構(gòu)造成影響。簡支結(jié)構(gòu)在橫向是由一排支座頂支起來, 在橫向是一種連續(xù)結(jié)構(gòu), 故在橫向一定要保持同步, 才能避免對橋梁橫向造成損壞。
總之, 在更換支座之前一定要認真分析舊橋的受力模式,這樣才能正確選取施工方法,避免在更換支座時運用的方法不當,給橋梁本身造成新的損傷。
2、扁千斤頂組更換支座的方法研究
在更換橋梁支座時,面臨的困難主要是原來的支座在工作狀態(tài)下受到極大的豎向荷載,因此難以取出來,如何成功卸掉支座的工作荷載是成功更換支座的前提條件。zui直接的辦法是直接拆除上部構(gòu)造的,但這樣必然會影響到交通的正常運行,以此同時帶來的工期和造價是我們必須要面臨的一個頭疼的問題。另外,我們可以在承臺上搭建頂升支架或者利用擴大基礎(chǔ)作業(yè),但頂升位置距離原來的支點較遠,不利于減小兩跨間梁板的豎向位移和廣義轉(zhuǎn)角,從而導致橋面系統(tǒng)的損壞。但是沒有可以利用的既有支點,需要澆筑臨時支墩和鋼梁整體頂升,這種方法對上部交通的影響較小, 但是工期和造價也是很驚人的,因此實施起來也不太現(xiàn)實。
根據(jù)上面的思路, 對于如何利用既有下部結(jié)構(gòu)實施頂升是我們思考的主要方向。梁體和蓋梁間的距離一般只有15cm 左右,間距狹小,一般的起重設(shè)備很難安放進去。在這種環(huán)境和背景下,開發(fā)出了液壓扁千斤頂組。這種系統(tǒng)就是運用一組并聯(lián)的扁千斤頂,來保證各千斤頂?shù)奈灰票3忠恢。該套設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸較小, 能夠滿足頂升所需的施工空間小的要求, 適合空心板梁頂升以及頂升間隙較小的物體,所以液壓扁千斤頂組可以直接在蓋梁上起頂。但是在實施起頂時,并不是所有的都符合條件,還有一定的技術(shù)指標:設(shè)計的zui大頂升力為100噸;油頂?shù)膸缀纬叽鐬椋褐睆?8 厘米, 高度10 厘米, 行程5 厘米。
3、確保橋梁結(jié)構(gòu)安全的技術(shù)措施
在更換橋梁支座的過程中,重要的是如何保證橋梁結(jié)構(gòu)不會因為支座的更換而發(fā)生結(jié)構(gòu)性的破壞,因此,需要采取一定的安全技術(shù)措施,保證橋梁支座更換的正常安全施工,下面列出以下幾個需要注意的地方:
3.1保證頂升時梁體不會因局部應力突然增加而受到破壞。在頂升梁體時,梁體會出現(xiàn)因局部應力的突然增加而造成應力集中的現(xiàn)象,而當取消梁體頂升時,應力會突然得到釋放,這樣一來,梁體的薄弱環(huán)節(jié)會因為受力的變化造成對梁體的破壞。針對這種現(xiàn)象,在進行梁體頂升時,我們要進行精密的計算,來控制總的頂升量。當采取分級頂升的方法時,總的頂升會通過幾級小的頂升來分別完成,因此需要注意的是當每一級提升量到位后要用墊塊墊牢,然后才能對當前級的千斤頂進行卸載,在對橋梁支座采取頂升后靜止1個小時,再進入到下一級的頂升作業(yè),并逐步依次進行。 hengshuijucheng
3.2保證頂升時梁體局部混凝土不受破壞。在頂升梁體時,因梁體的巨大自重所應用的大噸位千斤頂,在梁體的局部單位面積上產(chǎn)生的頂升力會大于混凝土的抗壓強度,因此會造成混凝土局部壓碎現(xiàn)象,影響梁體的完整度和質(zhì)量安全。因此,針對這種現(xiàn)象,可以在千斤頂上下各設(shè)置一塊鋼板,通過計算確定鋼板的面積和厚度,增加梁體的受力面積,分散千斤頂?shù)钠茐牧,以實現(xiàn)單位面積上的頂升力小于混凝土的抗壓強度,并在鋼板與混凝土之間墊一層起緩沖作用的硬木板,確保梁體混凝土局部不受破壞。
3.3防止梁體橫向位移而導致失穩(wěn)破壞所有的中小橋的蓋梁,兩端已有防側(cè)移的鋼筋混凝土擋塊,在頂升前仔細檢查,每一個擋塊發(fā)現(xiàn)有破損現(xiàn)象時要進行修復,待修復后才能進行頂升施工,必要時可在兩側(cè)設(shè)置防側(cè)移的限位裝置。
3.4防止梁體縱向滑移而導致構(gòu)件間的破壞,頂升因橋梁規(guī)模較小,根據(jù)橋梁施工方的指導意見更換支座時,不影響橋面系統(tǒng)。當每座橋為三跨簡支空心板橋,在每座橋的兩端橋臺處各設(shè)有一道毛勒伸縮縫。所以我們考慮先整體頂升中間蓋梁上的四個梁端,然后再單獨頂升橋臺處的梁端。在頂升中間蓋梁上的四個梁端時,橋臺處梁端有可能產(chǎn)生滑移,造成毛勒縫處梁端與橋臺產(chǎn)生擠壓破壞。頂升時毛勒縫內(nèi)用鋼板設(shè)置一限位裝置,但必須保證該梁端處于鉸接狀態(tài)。
3.5建立觀察系統(tǒng),頂升系統(tǒng)較單一力學模型簡單、直觀,所以不采用應力應變儀監(jiān)測,但必須派兩名技術(shù)人員在頂升過程中對梁體進行觀察,一旦發(fā)現(xiàn)問題,立即停止頂升,待問題解決后再進行頂升。