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鋼結構橋梁支座更換施工技術研究

作者：建筑鋼結構網    
時間：2010-11-04 16:58:11 [收藏]
    濟青高速公路是山東省的重點建設項目和山東交通規劃“五縱連四橫，一環繞山東”高速主框架的主要通道，自1993年底建成通車以來，隨著通車年限的增長，以及車流量的...
    關鍵詞：研究 更換 橋梁  
        濟青高速公路是山東省的重點建設項目和山東交通規劃“五縱連四橫，一環繞山東”高速主框架的主要通道，自1993年底建成通車以來，隨著通車年限的增長，以及車流量的增多，橋梁部分構件產生了不同程度的病害和損害，嚴重影響了結構的整體壽命。位于濟青高速公路膠河大橋支座的出現不同程度的損壞，主要病害為：左幅橋52個支座老化開裂，1個支座局部脫空；右幅橋97個支座老化開裂，3個支座局部脫空，5個支座墊石開裂。為確保結構物的構造安全，2009年下半年對全橋伸縮縫部位的四氟滑板支座80塊，其他部位260塊板式橡膠支座進行了更換。膠河大橋采用了多孔一聯的橋面連續構造，梁體頂升全過程必須保持其結構完好，整個梁體頂升及支座更換過程在橋面維持正常交通的情況下進行。

        梁體頂升施工工藝

        施工設備采用扁式電動油壓千斤頂組，由一臺油泵機控制。同步頂起同一蓋梁上的所有梁體，用同時控制油表壓力和梁體位移的方法(即所謂“雙控法”)對整個頂梁過程進行控制。就千斤頂組的整體頂升能力，與橋上恒載及活載乘以各自分項系數后相加之和相比，前者應不小于后者的兩倍及以上時，可保證千斤頂及油泵機的工作壓力小于等于25兆帕，施工時會比較安全。在橋面連續處頂梁作業時，梁體的最大頂升量不宜超過20毫米。而整聯梁體的頂升高度達到6至8毫米時，即可更換支座。由此推算20米T梁橋面兩跨梁相接處的最大變形量為0.3至0.4毫米。由于在橋面連續段處都有通長的橫橋向裂縫，頂梁時橋面板處產生的拉伸變形并不大，梁體不會在該處出現新的裂縫，故在頂升時不需要鑿除橋面連續段。頂梁時，只需將同一蓋梁上的所有梁體同步頂起即可。

        在梁體整聯頂升時，由于頂升速度不一致而產生的梁體間內部應力的相互作用十分復雜。根據以往經驗，頂升時每片梁間的最大提升高差控制在平均提升高度的1毫米以內時，可以保證梁體及橋面連續的結構安全。

        由于對傳統頂升工藝進行改進，所以頂升設備相應調整，千斤頂要安放在梁端馬蹄下，過去的設計沒有過多的考慮以后頂升支座更換的間距，在對現場實地踏勘后發現，梁端馬蹄與蓋梁頂部的間距普遍在7.8至8.8厘米，所以千斤頂的厚度既要滿足間距的要求，又要滿足頂升的行程要求(抽換支座)，為此，我們聯系了專業千斤頂生產廠家，專門生產了異型千斤頂。同橋墩的10臺千斤頂使用1臺油泵控制，從而10臺千斤頂同步。

        本橋單幅每孔由5片T梁組成。每片梁重量包括整體化層、橋面鋪裝和防撞欄的自重。其中梁的自重合計43噸，邊梁自重合計46噸。折合每個支座承受自重荷載為中梁211千牛，邊梁225千牛。采用150噸千斤頂，每片梁底布置1個，相對于恒載中梁有約7倍的安全系數，邊梁有約6.5倍的安全系數，其承載能力是足夠的。實際頂梁施工時測得油泵壓力約為40兆帕。

        施工步驟

        傳統作業一般考慮搭設支架系統形成工作平臺，支架系統、頂升采用的液壓系統、操作工等全部的質量由系梁、承臺或地基直接承擔。考慮本工程的進度要求及現場條件后，對傳統工藝進行改進，梁端設置可供工人進行操作的工作平臺---輕型掛籃，掛籃現場加工，同時，掛籃兩側安裝扶手，確保施工安全。

        首先將蓋梁頂面及梁體底面擺放千斤頂的位置打磨平整，保證兩者表面平行；按照千斤頂的布置原則將其各自就位；將油泵機布置在視野良好的位置；按照方向辨識、易于控制的原則將千斤頂、油管和油閥有序連接。安裝油管時要特別注意檢查油管接頭發現有污物應清洗干凈，以免頂升時堵塞油泵或漏油。

        千斤頂安裝前需要進行試運行調試，使提供一定頂升力時其速率大致相同，誤差控制在1毫米內。安裝前檢查千斤頂及其密封情況，保證千斤頂密封良好，油液品種及油量符合要求。檢查完成后，人工安裝千斤頂就位，并調整千斤頂預行程，保證千斤頂與墊塊間密貼。保險墊塊一般采用鋼板制作，平面尺寸不宜小于總高度的三分之二，以確保萬一起作用時整個墊塊不會失穩。

        所有準備工作齊備后(如檢查墊塊、千斤頂安裝、承立基礎、所有施工設備及材料等)，千斤頂同時開動，進行試頂，按頂升行程進行頂升控制。卸載后應認真檢查系統的各自控制系統及表觀現象，檢查重點有：所有油路有無漏油現象、千斤頂有無異常現象、供電線路的表觀磨損等。卸載后同時還應認真檢查千斤頂上下鋼板有無變形現象，必要時可以調整鋼板的厚度以滿足頂升要求；認真檢查千斤頂放置位置下的結構物有無區別于頂升前的現象，如存在，應認真查出原因后方可正式頂升，嚴禁情況未明時繼續進行頂升。

        試頂完畢，在專業人員的統一指揮下所有千斤頂慢慢用力整體頂起梁體，頂升時務求各頂同步上升，各頂之間以位移分級控制，各墩臺以對講機聯絡，開始以3毫米為一級，每一級到位后統一停止，加墊槽鋼凳子及鋼板，檢查各頂的情況，確保工作狀態良好后再進行下一級頂升，如此反復。頂升高度高于支座設計高度20毫米。為了確保每片梁均勻同步升高，分級逐步向上頂梁，各級上升高度為3毫米，起頂至施工要求高度后，墊好槽板凳子，并在頂升過程中做好測量、記錄工作，確保梁體、橋面系支座更換維修前后一致。

        由于新舊支座的高度不等，采取盡量在同一個墩統一更換所有支座的辦法，以確保同一個墩所有支座高度相同。拆除舊支座，清理舊支座周圍的雜物；對梁底的生銹鋼墊板除銹并作防銹處理；用環氧材料墊平支座墊石及梁底表面的不平行部分(兩者以水平面為準)；按放樣位置準確安裝新的支座。

        施工過程控制措施

        支座更換需要頂起整跨橋梁，提升量大，提升的速度、位移控制嚴格，膠河大橋最多時需要數十臺千斤頂同步作業，同時保險墊塊的增減、更換支座、位移測量、油閥控制等需要較多的熟練工人在較短時間內默契配合作業。因此對整個過程的面控制尤為重要。

        頂梁作業前必須準備好全部設備和材料。對油泵機、油管及每一個千斤頂要做檢修和調試。現場要有足夠的易損件備用材料。新支座、環氧調平材料及其配制工具等都要在現場備好，并有專人負責。頂梁作業前必須做好所有工人的培訓工作，對每一位工人都要確認其工作職責及操作熟練程度。

        指揮人員必須充分熟悉頂梁過程的所有環節，以及注意事項和應急對策。

        在作業前首先應檢查好人員、設備及材料的到場情況及正常使用情況。實施頂升時重點控制好司泵人員及司閥人員，嚴格按照預定步驟指揮作業，在每一階段均要仔細檢查油壓情況、梁體豎向位移情況等。

        膠河大橋支座更換整個施工過程比較順利，施工速度也比較快，未發生任何意外。支座更換過程中，橋面沒有中斷，頂升過程中及頂升完畢后的施工監測表明，橋梁結構包括橋面鋪裝沒有出現任何異常。因此，膠河大橋支座更換的成功經驗，對同類型的簡支橋梁支座更換施工具有借鑒作用。
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