時間:2023-05-30 09:37:02
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇橋梁支座,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:支座;常見病害;養護;維修
中圖分類號: K928 文獻標識碼: A
引言
橋梁支座是橋梁結構的重要組成部分,直接影響到橋梁的結構安全性和耐久性。在我國,目前常見的橋梁支座主要有:簡易支座(如油毛氈)、滑板式橡膠支座、板式橡膠支座、盆式橡膠支座等。支座作用主要有三個方面:一是連接橋梁上、下部結構的傳力裝置,將上部結構的各種荷載可靠地傳遞到橋梁的下部結構,同時保證橋梁上部結構在支座處能夠自由轉動或位移,使梁完成必要的自由變形;二是適應由于溫度、濕度等環境變化引起的結構脹縮變形;三是阻抗風力地震等引起的結構平移,減輕震動對結構的不利影響。橋梁支座的損壞已成為威脅橋梁安全的重要因素之一,加強對橋梁支座的病害分析及養護維修顯得尤為重要。
一、橋梁支座的常見病害
1.1支座型號用錯
支座型號用錯常見為:支座尺寸型號混淆、圓形與矩形支座混淆使用、矩形支座長度方向放錯等。
1.2支座偏位
支座偏位是目前支座安裝上存在的最普遍的問題,分為縱向偏位和橫向偏位,嚴重的支座偏位將造成支座不均勻受力,梁體受附加內力過大等病害。
1.3支座破損、開裂
支座破損、開裂病害如橋梁使用的油毛氈破裂、擠出脫落、橡膠板易位;橡膠板支座出現橡膠老化、變質、梁體失去自由伸縮能力,直接導致梁端或墩、臺帽混凝土破裂,造成掉角、啃邊現象,嚴重的導致伸縮縫破壞;盆式橡膠支座固定處松動、錯位、鋼盆外露部分銹蝕,防塵罩破裂。
1.4支座脫空
支座脫空是目前支座安裝存在最普遍和嚴重的質量問題之一。單一支座脫空將造成其他支座受力過大,影響支座的耐久性。此外,可能會使上部結構受力不均,對結構穩定性、安全性造成影響。
1.5支座變形過大
支座變形是指壓縮變形和剪切變形,支座壓縮變形過大分為兩種:支座局部變形變大即支座偏壓,進而造成支座破壞;支座整體豎向變形過大,可能對連續梁等上部結構產生極為不利的附加內力,或位移超出設計控制范圍,導致結構的破壞;支座剪切變形越大,耐久性越差,從而降低支座使用壽命。
1.6其他病害
(1)板式橡膠支座側面凹凸不平;
(2)四氟滑板支座臟污、老化,四氟板與橡膠層的脫離使得表面滑動系數不符合要求而產生多大的剪切變形,加劇對支座橡膠層的破壞,降低支座使用壽命,此外還增加對梁體的約束,對結構受力產生不利影響;
(3)盆式橡膠支座與墊板間不平整密貼;
(4)支座墊石不平整、開裂、剝離、破碎等病害。
二、橋梁支座的常見病害產生的原因
橋梁支座出現病害的原因主要有如下幾個方面:
(1)支座本身為不合格產品,強度低、承載力不足;
(2)設計方面:對支座的性能了解不夠,對設計所需支座的尺寸以多大為宜通常不做驗算,使設計支座過早地由于抗壓、抗剪不足等方面的原因造成破壞,橋梁支座選擇形式、布置方式不合理,支座邊緣預留寬度不夠,支座墊石的混凝土標號偏低或墊石加強鋼筋不足,固定用的螺栓、螺母強度不夠等,當梁體出現較大的縱向坡度時,支座調整措施不當,使支座與梁體不能密貼,受力不當而造成破壞;
(3)施工方面:對橋梁支座的重要性認識不足,沒有引起足夠的重視,吊裝工藝中沒有防止支座脫空等問題的技術措施和質量控制手段,施工過程控制不嚴,在安裝支座時支座墊石、梁頂面不平整或墊石頂面不是水平面、支座就位不準確、墊石與支座連接不牢、金屬支座防腐、防銹處理質量不高,當梁體有縱橫坡時,支座上承面(梁底調坡楔塊)安放不理想,使支座出現偏壓、初始剪切變形等現象;
(4)養護維修方面:滑動面、滾動面不凈潔,異物得不到及時清理,固定構件松動加固不及時,因防水裝置缺陷使支座或連接面浸水腐蝕,加速老化過程等;
(5)由于橋墩、臺產生不均勻沉降、傾斜與上部結構水平位移、上部結構震動變位等直接影響橋梁支座的正常使用;
(6)車輛超載,實際荷載超過設計荷載,使支座產生不可恢復的變形破壞。
三、橋梁支座的養護與維修
3.1支座的檢查
要保證橋梁支座能夠安全、有效、正常使用,首先要加強橋梁支座的檢查工作,支座的檢查主要包含以下內容:
(1)支座組件是否完好、清潔,有無斷裂、錯位、脫空;
(2)活動支座是否靈活,實際位移量是否正常,固定支座的錨銷是否完好;
(3)支座墊石是否有裂縫;
(4)簡易支座的油氈是否老化、破裂或失效;
(5)支座的剪切位移是否過大;
(6)支座是否產生過大的壓縮變形;
(7)支座橡膠保護層是否出現開裂、變硬等老化現象,并記錄裂縫位置、開裂寬度及長度;
(8)支座各層加勁鋼板之間的橡膠板外凸是否均勻和正常;
(9)對四氟滑板橡膠支座,應檢查支座是否臟污、老化,支座上面一層聚四氟乙烯滑板是否完好,支座是否滑出了支座頂面的不銹鋼板;
(10)盆式橡膠支座的固定螺栓是否剪斷,螺母是否松動,鋼盆外露部分是否銹蝕,防塵罩是否完好。
3.2 支座的日常養護
橋梁支座的日常養護工作內容主要有:
(1)支座各部應保持完整、清潔,每半年至少清掃一次,清除支座周圍的油污、垃圾,防止積水、積雪,保證支座正常工作;
(2)滾動支座滾動面上應定期涂油(一般每年一次),在涂油之前,應把滾動面揩擦干凈;
(3)對鋼支座要進行除銹防腐,支座各部分除鉸軸和滾動面外,其余部分均應涂刷油漆保護;
(4)對固定支座應檢查錨栓的堅固程度,支承墊板應平整緊密,及時擰緊各部結合螺栓;
(5)各種橡膠支座應經常清掃污水,排除墩、臺帽積水,要防止橡膠支座接觸油脂,對梁底及墩、臺帽上的殘存機油等應進行清洗,防止因橡膠老化、變質而失去作用。
(6)對盆式橡膠支座應定期進行清掃,并應設置支座防塵罩,防止灰塵落入或雨、雪滲入支座內,支座的外露部分應定期涂紅丹防銹漆進行防護。
3.3支座的維修
橋梁支座的各種缺陷和病害,對于較輕微的病害,加強后期的維護、維修可延長支座的使用壽命,對于嚴重的病害,則必須采取更換支座的措施。
支座如出現以下缺陷或故障不能正常工作時,應及時予以修整或更換:
(1)支座座板翹起、變形、斷裂時應予更換,焊縫開裂應予維修;
(2)板式橡膠支座出現脫空或不均勻壓縮變形時應予調整;
(3)板式橡膠支座發生過大剪切變形、中間鋼板外露、橡膠開裂、老化時應及時更換;
(4)油氈墊層支座失去功能時,應及時更換;
(5)支座墊石破損應及時修補,并使其強度達到設計要求。
調整、更換板式橡膠支座、鋼板支座、油毛氈墊層支座時可采用如下方法:在支座旁邊的梁底或端隔處設置千斤頂,將梁(板)適當頂起,使支座脫空不受力,然后進行調整或更換。調整完畢或新支座就位后,落梁(板)到使用位置。
需要抬高支座時,可根據抬高量的大小選用下列幾種方法:
(1)墊入鋼板(50mm以內)或鑄鋼板(50-100mm);
(2)就地澆筑鋼筋混凝土支座墊石,墊石高度按需要設置,一般應大于100mm。
結語
橋梁支座主要作用是將橋跨結構上的恒載與活載反力傳遞到橋梁的墩臺上去,同時它又能保證橋跨結構所要求的位移和轉動,以便使結構的實際受力情況能與設計時所采用的計算圖式相吻合,因此保證支座的正常使用和完好是一件很重要的工作,必須加強對橋梁支座的養護與維修工作,避免橋梁支座病害的過早發生,確保橋梁安全、延長橋梁的使用壽命。
參考文獻:
[1]宋長斌.公路橋梁支座常見病害淺析 [J].青海交通科技,2012.
【關鍵詞】橋梁支座;設計;選配;布置;病害
一、支座設計計算(以板式橡膠支座為例)
1、確定支座的尺寸。支座尺寸包括支座平面面積與支座高度兩部分數據的確定。
支座平面面積可以這樣計算:
其中Nmax為最大的支點反力;A為橡膠支座的平面面積;為支座的平均許用應力。
支座高度由橡膠高度與鋼板高度兩部分構成,橡膠高度由支座所要提供的剪切變形量(它將決定縱向位移量)來確定,而且要符合規范中要求總高度小于等于支座沿橋縱向長度的1/5的規定。鋼板高度即為約束橡膠片各層薄鋼片的厚度之和。
2、驗算支座偏轉與壓縮變形。橋跨結構在支座處會產生轉角,支座通過不均勻壓縮來提供這種轉動能力,同時支座與橋跨結構之間不能有“脫空”現象發生,支座的平均壓縮量越大這種轉動能力就越強,這就要求在轉角一定的條件下,支座要保證一個最小的平均壓縮量s,s可以這樣求得:
其中,E為橡膠支座的彈性模量;為橡膠層的總高度。
此外,規范還規定了支座平均壓縮量的最大值不應超過橡膠總厚的5%。
3、驗算支座抗滑。支座要想發揮起作用,必須要保證其處于設計的位置,在水平力作用下在支座與橋跨結構的接觸面上以及支座與墩臺的接觸面上不能出現相對滑動,這種保證來自于支座與混凝土之間要有足夠的摩擦力,摩擦力的大小可以通過壓力與摩擦因數再考慮一定的經驗系數來確定。
二、板式橡膠支座選配
板式橡膠支座已經形成系列,如無特殊要求則不必自行設計,只需根據設計需要直接選擇合適的規格進行配備即可,下面將介紹選配支座的具體步驟。
1、初選支座平面尺寸。根據容許應力法的計算法則,支座必須能夠提供足夠大的反力,據此確定支座噸位;同時,考慮到上部結構橫橋向尺寸的限制,確定支座的寬度,進而確定支座沿橋縱向尺寸。
2、初選支座高度。支座高度應根據支座水平位移設計值、支座承擔水平力設計值、支座許可的的最大壓縮變形等條件來確定,以上條件可通過下面方法獲得。
支座水平位移設計值,根據主梁的計算溫差可算得主梁的設計變形量,對于簡支梁橋來說,這即為兩端支座所要共同提供的水平位移,此水平位移由兩端支座均攤,則每個取其二分之一。支座所承擔水平力主要來自汽車制動力,其設計值取每跨上汽車制動力設計值均攤到該跨每個支座上的部分。支座許可的最大壓縮變形應不超過橡膠層總共厚度的5%,支座的壓縮變形主要是橡膠的彈性壓縮變形。
此外,還要對支座的偏轉能力與抗滑移能力進行驗算,其方法與設計階段相同,這里不再贅述。
三、支座的合理布置
橋梁的結構體系不同,橋梁的寬度不同,都將影響橋梁支座的布置情況,橋梁支座的布置應該兼顧沿橋方向與垂直于橋梁方向對變形的要求。
對簡支橋梁(裝配式空心板或T形梁橋),通常做成“浮動體系”,可以選用板式橡膠支座來達到這一目的。為了使所有墩臺平均分擔橋跨結構傳來的水平力,需要把固定支座安裝在橋臺上,每個橋墩上布置一組活動支座,一組固定支座。當遇到高墩時,應盡量減小其所受的水平作用力,而把相鄰兩跨的活動支座都布置在高墩上。
對連續梁橋,通常情況下是這樣的,每一個連續單元中只布置一個固定支座,其他橋墩位置均布置活動支座。有些時候,支座還有可能出現拉力,此時應設置承拉支座。當連續梁與橋墩固定連接時,不需要設置支座,但橋墩的設計要有一定的柔性,以滿足橋梁縱向位移的要求。
對懸臂梁橋,錨固孔主座布置要求一側固定,一側活動。牛腿處的支座可設置一個固定支座和一個活動支座,也可以都做成固定的。
對于斜橋,布置支座時應盡可能使支座允許的位移方向與行車道中線保持一致,以免支座受到過大側向剪力而破壞,或者使橋梁產生過大附加內力而威脅橋梁安全。對于彎橋,布置支座時應盡可能使支座允許位移方向與行車道徑向或切向保持一致。
四、支座病害分析
目前橡膠支座在橋梁工程中得到廣泛應用,但是支座適用壽命普遍偏低是一個一直困擾人們的問題,支座在設計使用期限內出現許多病害。這些病害來源是多方面的,既有支座所選橡膠材料不耐老化的先天缺陷因素,也有支座選取、布置不合理,施工不規范、不專業,養護不到位等人為因素。
板式橡膠支座中橡膠老化、變質使得梁體不能自由伸縮,直接導致梁端或墩、臺帽混凝土破裂,造成掉角、啃邊現象,橡膠板易位,嚴重的還可能導致伸縮縫破壞。現在的橡膠生產企業林立,其企業規模與技術水平也是參差不齊,難免有些企業會為追求利益而故意降低生產標準,使得出場產品達不到應有的設計強度與承載能力,可想而知這樣的支座一旦被用于橋梁工程之中,出現問題是難免的。有些橋梁設計單位設計人員水平較低,對于橋梁支座選擇形式并不了解、對于橋梁支座的布置方式不合理,或者由于疏忽大意,所選用支座墊石混凝土標號偏低,支座邊緣預留寬度不夠,或墊石加強筋不足,固定用的螺栓、螺母強度不夠等,這些均會導致橋梁支座病害的發生。在施工過程中也可能出現各種各樣的問題,由于各種原因造成支座安裝不水平,支座位置偏離受力中心超過許可范圍,安裝時支座與上下部貼合不夠緊密,使用時出現支座脫空現象。養護維修方面,滑動面、滾動面不凈潔,異物得不到及時清理,固定件松動加固不及時,因防水裝置缺陷使支座或連接面浸水腐蝕,加速老化過程等。
五、結束語
橋梁的使用能否達到設計時所預想的效果,與橋梁支座選取是否合適,支座安放位置是否恰當,支座能否正常穩定的發揮其功效密切相關。能否準確獲得支座在使用中所要承擔的荷載,以及支座位移量是否能準確估算,直接關系到橋梁支座的適用壽命。對于外形特殊的橋梁(寬橋、斜橋、彎橋等),支座的受力情況變化繁復,容易出現意想不到的情況,要從多個方面進行分析。在確定支座的位移量時,應綜合考慮溫度效應、橋跨結構撓曲變形、基礎不均勻沉降等因素,并在設計計算中以安全系數的形式體現。
參考文獻
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關鍵詞:橋梁支座;設計應用;解析;抗震減震
中圖分類號:TU997文獻標識碼: A
近幾年,我國的橋梁技術有了較為快速的發展,為了滿足我國一些特殊橋梁功能的需要,例如橋梁抗拉力的需要以及橋梁抗震的需要,我國對新型橋梁支座的研究與實踐也進入了一個新的研究方向。例如:研究人員對橋梁抗震設計的研究更為廣泛,SMA抗震支座、LRB鉛芯橡膠支座和防錯動平板支座等研究已經得到了較為廣泛的運用。早在鋼鐵工業迅速發展的19世紀中期,多數的鐵路橋梁多采用鋼支座,但是在其使用的過程中鋼部件容易受到外界的影響而腐蝕,導致橋梁支座凍死,進而影響到了橋梁鋼支座的使用性能。在工業水平不夠發達的時期,多數的橋梁均采用比較簡易的支座。而橡膠支座是隨著工業化的發展而進一步的發展起來,早在20世紀50年代,橡膠支座就已經在國外得到了比較廣泛的應用。我國的橡膠橋梁支座在上個世紀70年代開始逐漸的發展,目前我國常見的橋梁支座主要有GPZ型、TPZ型以及QPZ型。本文主要依據某鐵路橋梁的實例來探討一種新型支座的設計。
一、橋梁支座的分類
1.橋梁鋼支座
我國早期的橋梁支座多數采用的是鋼支座。鋼支座的形式主要有搖軸支座、輥軸支座、鉸軸支座和弧型支座。在支座的使用材料上,其支座的上、下擺、座板等多采用鉸軸、輥軸等。橋梁的弧型支座和搖軸支座等主要應用于中小跨度的鋼梁。而大跨度的鋼梁或者混凝土梁主要采用的是承載力比較強的輥軸支座。這種鋼支座在實際的應用中,構件的銹蝕比較容易導致橋梁支座的凍死,進而在一定程度上影響到了橋梁的使用性能。對橋梁鋼支座的改進,設計人員可以在施工過程中采用聚四氟乙烯滑板代替橋梁的輥軸。
2.橋梁的板式橡膠支座
板式的橡膠支座是一種比較新型的橋梁支座,其具有結構簡單、零件加工制作容易、所使用的鋼材較少、施工制作成本較低以及施工簡單等優點。板式橡膠支座主要是有基層薄的橡膠片與薄鋼片進行粘合、鑲嵌及壓制而成。這種支座具有比較強的豎向剛度,可以承受垂直的荷載,可以將橋梁上部結構的反力在第一時間內傳到橋梁的墩臺,其良好的彈性能夠適應橋端的轉動,在較大程度上滿足橋梁結構的水平位移。板式橡膠支座比較適用于中型和小型跨徑的公立、鐵路橋梁和城市橋梁。板式橡膠支座分為圓形和矩形兩種,圓形板式的橡膠支座主要用在圓形橋梁的橋墩施工中。板式橡膠支座的高度、型號等應該根據橋梁的實際位移和支座反力的大小來進一步確定。在安裝板式橡膠支座的時候,施工人員應該盡量的保持水平安裝,當需要進行傾斜安裝的時候,其最大的坡度應該在2%。
3.盆式橡膠支座
盆式橡膠支座其主要是有鋼構件與橡膠構件進行組合而形成的一種新型的橋梁支座。其具有承載力大、水平位移大且較為靈活等特點。這種支座適用于承載力在1000KN以上的、跨度較大的橋梁,也適用于林區、城市和礦區的橋梁。這種橡膠支座主要有固定支座、單向支座和多向支座三種形式。
二、新型橋梁支座的設計研究
隨著橋梁技術的不斷發展,現在又產生了新的橋梁支座,下面以某鐵路橋梁關鍵技術試驗作為研究對象,來對新型的滑板鉸軸鋼支座的設計進行研究。
1、 支座的總體結構
新型滑板鉸軸鋼支座為了能夠適應轉動位移,故將結構設計成鉸軸,這和平時將轉動部分設計成弧形明顯的不同。鉸軸的設計能夠使得接觸應力更小,同時使得轉動更加的靈活,定位也比較的精確。此外,為了能夠減小摩擦阻力,在鉸軸部位要涂抹上鈣基脂。
為了能夠適應順橋向水平位移,將結構設計成填充聚四氯乙烯復合夾層滑板以及不銹鋼板的摩擦副。同時,為了能夠防止支座隨意的移動,在兩側還設計了具有填充聚四氯乙烯復合夾層滑板以及不銹鋼板的導向摩擦副。
2、 聚四氯乙烯摩擦副設計分析
在新型鉸軸滑板鋼支座中,填充聚四氯乙烯復合夾層滑板和不銹鋼板的摩擦副是非常重要的一部分。根據相關的試驗可以得出,復合夾層板有著非常大的優勢,其中最為突出的特點就是承載力很大以及疲勞壽命比較長。另外,填充聚四氯乙烯復合夾層滑板和不銹鋼組成的摩擦副,使得摩擦的系數較低。除此之外,和剛性的材料相比較,填充聚四氯乙烯的復合夾層板有著非常大的適應性。所以,在填充這個摩擦副的時候,接觸是平均的,能夠防止剛性材料之間相互碰撞導致的接觸力不均勻的問題。
3、 新型滑板鉸軸鋼支座的強度設計以及有限元應力解析
在設計滑板鉸軸鋼支座的時候,最為關鍵的部分就是接觸應力以及平面摩擦副的接觸應力如何進行設計控制。依照相關的規定,三種支座鉸軸處的接觸應力校對完成后,都符合相關的要求。與此同時,填充聚四氯乙烯復合夾層滑板和不銹鋼板的接觸應力,經過相關的試驗測定,也符合要求。側滑限位擋板的強度,按照相關的規定進行校核之后,也是符合要求的。
為了能夠更加清晰的對支座的應力分布進行了解,需要對支座進行有限元的應力解析。通過相關的分析,其結果顯示:對本工程來說,其支座的最大VON MISES應力的大小應該小于100MPa,這個壓強對于屈服強度是270MPa的ZG270-500鑄鋼來說是非常安全的;其次,聚四氯乙烯滑板平面上的VON MISES應力大小范圍是11到20MPa之間。因為聚四氯乙烯有著非常好的適應性,與此同時,有限元分析有一定的局限,因此,我們可以肯定的是滑板上的應力比計算的要均勻的多。
在額定荷載下,支座有限元應力分析的結果如下面的圖表所示:
部位 所用材料 有限元應力分析結果(MPa) 材料能夠允許的應力(MPa)
上擺鉸軸瓦外伸凸臺上面部分 ZG270-500 41.1 150
上擺縱向肋板下面部分 ZG270-500 77.6 150
下擺伸凸臺下面部分 ZG270-500 59.2 150
下擺縱向肋板上面部分 ZG270-500 74.6 150
滑動底板 Q345A 34.4 200
聚四氯乙烯滑板 LR516 24.8 60
表一 支座有限元應力分析數據結果
結語:
橋梁的支座作為橋梁上部結構與下部結構的中樞地帶,在整個橋梁的建設中有著極為重要的作用,且橋梁支座直接影響到了橋梁的使用性能、使用結構以及使用的壽命。盡管我國的設計人員和研究人員對新型的橋梁支座進行了更加深入的研究,但是隨著科學技術和施工設備的快速發展與完善,人們對橋梁的建設結構有了新的要求。對于鐵路橋梁來說,使用新型滑板鉸軸鋼支座,能夠使得傳力更加均勻,同時建筑高度也比較低,還能節省原材料。因此這種鋼支座的設計成功必將會推動我國橋梁建設的不斷發展。
參考文獻:
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[3]王勇.淺談橋梁支座設計理論[J]工程技術,2010(17)
關鍵詞:橋梁支座;安裝質量;問題;措施
在鋼筋混凝土式橋梁和預應力混凝土梁式橋中,橋跨結構和墩臺之間都設置有支座,主要功能包括遞上部結構的支承反力、保證結構在活載和保持自由變形。支座在橋梁中起到承上啟下的作用,對于橋梁的質量具有重要的影響,因此一定要重視梁板安裝、支座安裝的質量。
1 橋梁支座的質量問題
目前由于我國的橋梁支座的安裝技術還不成熟,與西方發達國家相比還存在著較大的差距。我國的橋梁的支座還存在著很大的問題,主要表現在以下幾個方面:(1)橋梁的支座位置不準確[1]。橋跨結構和墩臺之間設置的支座會產生位置的偏移,主要包括橫橋向位置偏差、順橋向位置偏差、矩形支座長短方向邊放錯等;(2)支座沒有完全受力。橋梁的支座可能各個部分承受的力不同,造成了支座不能平衡受力。主要包括脫空、半脫空、不密貼(敲擊能移動)等。(3)支座墊石標高控制不嚴而引起的質量問題。橋梁的支座墊石標高控制不嚴密會引起橋梁的負荷不同,容易使得橋梁的質量出現嚴重影響。主要包括支座墊石因二次澆筑而出現脫空現象、支座下墊多層鋼板、支座下墊較厚砂漿、支座下墊鋼板尺寸偏小、在支座頂墊砂漿、鋼板等。(4)支座剪切變形[2];橋梁的支座如果長時間出現超負荷,就會使得橋梁的支座產生剪切變形,就會導致橋梁支座的承受負荷的能力下降,容易斷裂。(5)支座型號用錯。橋梁的支座在安裝時,必須嚴格按照規范進行,必須要確定好型號再進行安裝。目前我國的有些橋梁在建設時,經常出現不能用合適的支座,圓形與矩形支座混淆使用等。(6)梁底預埋鋼板或調平鋼板未及時進行防腐處理等。橋梁的支座底部的固定板一般是鋼板,很容易被腐蝕,就會造成橋梁的支座不牢靠,因此應當對底板進行防腐處理。
2 橋梁支座安裝質量問題的原因分析
2.1 施工前期的問題
目前,我國的橋梁支座所采用的材料都是普通的鋼板,這部分鋼板大都是從廢舊市場回收的,甚至會出現腐蝕的現象,這樣的鋼板不僅平整度差,而且平面尺寸比支座小,沒有進行防腐的處理就直接用來做支座,導致鋼板的質量出現嚴重的不合格[3]。橋梁的施工方在安裝支座時,由于缺乏安裝經驗,不能按照規范來安裝支座。另外,支座安裝技術含量不高,安裝人員沒有安裝經驗,不能正確完成安裝。所以,經常會出現支座安裝質量的問題。施工管理人員在支座安裝上出現問題主要表現在,操作人員不能認真核對圖紙、施工放樣不仔細、標高控制不嚴格、誤差較大等。再就是操作工人偷懶圖省事,不能領悟施工方法以及操作要領。最后就是施工管理人員出現分工不明確等現象。
2.2 施工后期的問題
施工方在橋梁支座安裝中,由于安裝技術的限制,導致安裝管理出現問題。一般表現在以下幾個方面:(1)施工管理人員的技術交底不詳細、不徹底,甚至出現有歧義的地方。有些橋梁支座的安裝技術交底僅停留在書面階段,現場操作工人對具體的作業要求不清楚或一知半解。(2)監理旁站不到位,不能履行嚴格的工序驗收制度,在有關文件中,多次強調工序驗收制度,即本道工序未經過驗收,不準進入下道工序作業,但個別監理責任心不強,在梁板安裝未經過驗收的情況下就同意進入橋面系的施工,加大支座處理難度。(3)施工部門對橋梁的支座安裝的重視程度不夠,主要表現在認為支座安裝是件簡單的工作,不能引起足夠的重視,忽視過程控制或施工前期階段比較重視,但因安裝持續時間較長,后期怠于管理,形成前緊后松現象。(4)自檢體系不健全。在實際的橋梁支座的安裝中,自檢體系不能正常運轉,而且質檢人員的質檢不到位、施工員質檢崗位責職不能理清楚、甚至會出現混崗位的嚴重現象等,使得自檢體系不能在橋梁的質量控制中起到真正的控制作用。
3 橋梁支座的安裝質量的問題的解決方法
3.1 已施工完成或部分施工的板梁支座問題整改措施
一般而言,由于橋梁的半幅橋寬大概在十五米以及十二片空心板組成,采用先簡支后連續的體系,一般選用三到五跨作為一聯。因此應當根據現場實際情況,保持蓋梁頂與梁底之間的空隙應盡量較小,可以通過多方面的比較,采用超薄液壓千斤頂進行頂升處理。千斤頂為一泵帶14只60t油頂柳州產組合式專用油泵和千斤頂組,并帶有四組分配閥,油管長度必須符合現場實際情況[4]。主要體現在以下幾點:(1)千斤頂應當放在梁底蓋梁或臺帽上,如果兩者之間的間距比較小,容不下千斤頂時,應適當鑿除部分混凝土,使得千斤頂與壁面之間的保留一定的空隙。為了保證在起頂過程中不會損壞梁底,一般在梁底與千斤頂接觸的地方用鋼板壓實,這樣就可以增大增大受力面,避免梁支座因為受到力而破壞。(2)千斤頂安裝完畢以后,就開始進行試項。在試項結束后,應安排專業人士統一指揮均衡地將整半幅空心板端部慢慢的升起,使的空心板端離開原支座有2-3厘米的空隙。最后利用臨時支撐塊塞入梁底形成臨時支撐點,注意千斤頂的控制過程應嚴格按操作規程進行,進油和回油應做到慢而穩,直到全部工作結束千斤頂才能卸載,確保橋梁整體安全。支座應保持在維修前后的標高一致,這樣才能保證支座的安裝工序能夠一次成功完成。在支座安裝完成后,應該對安裝好的支座底部的鋼板全部進行防腐處理,保障鋼板不會被腐蝕。
3.2 橋面系未開始施工的板梁支座問題解決措施
千斤頂將橋梁支座吊起以后應注意以下幾點:(1)橋梁支座的位置不準確的要重新按照設計要求進行放置。(2)及時將變形支座或者型號不符合要求的支座進行替換。(3)橋梁支座的標高相差較多的應對支座墊石進行處理。支座墊石偏高的要鑿除保持一定的間隙,來應對頂面進行鑿毛,并用高標號小石子混凝土澆筑,為防止開裂,可在混凝土內加一層鋼絲網片,待混凝土強度達到設計強度時再進行安裝支座。對不符合要求的橋梁支座底部的鋼板也按照相應的要求進行更換,同時所有外露鋼板都需要進行防銹處理。(4)未完全受力支座的處理,脫空支座用鋼板要進行及時的調整。半脫空支座用楔形鋼板進行調整。對不密貼敲擊能移動的支座,在支座底用水泥砂漿坐漿,這種方法就可以使支座與梁底密貼結合。
4 結束語
文章經過研究分析橋梁支座在施工過程中出現的問題,提出了相應的解決措施,對于提高橋梁支座的安裝質量具有重要的現實意義,對于橋梁支座的安裝質量具有重要的借鑒意義。只有掌握了橋梁支座正確的安裝方法,才能保證橋梁的質量,同時也能有效的加快施工進度,提高了施工質量。
參考文獻
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申明:本網站內容僅用于學術交流,如有侵犯您的權益,請及時告知我們,本站將立即刪除有關內容。 摘要:交通運輸業的發展和橋梁技術的提高對橋梁整體性能提出了更高要求,而影響橋梁整體質量的一個關鍵因素便是橋梁支座。目前橋梁的使用壽命達不到到設計的使用壽命,橋梁的失效從橋梁支座的失效開始,因此加強橋梁支座的施工技術研究進行質量控制,具有極為重要的意義。本文介紹了橋梁支座的選擇使用問題,并對三種橋梁支座的安裝施工技術進行詳細介紹。
關鍵詞:橋梁支座;球型支座;盆式橡膠支座;板式橡膠支座
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 中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
一、橋梁支座
(一)橋梁支座
橋梁支座是指架設于墩臺上,頂面支承橋梁上部結構的裝置,是橋跨結構的支承部分。其功能為將上部結構固定于墩臺,承受作用在上部結構的各種力,并將它可靠地傳給墩臺;在荷載、溫度、混凝土收縮和徐變作用下,支座能適應上部結構的轉角和位移,使上部結構可自由變形而不產生額外的附加內力。
(二)橋梁支座分類 結構型式:球型支座、盆式橡膠支座、板式橡膠支座、鉸軸支座、轉體球鉸等。 使用功能:普通支座、抗震支座、減隔震支座、拉壓支座、抗風支座等。 使用環境:普通環境用支座、低溫用支座和耐蝕支座。
二、橋梁支座的使用與選擇
橋梁支座產品,主要應用于鐵路橋梁、公路橋梁、城市立交橋、高架橋等項目中,也可用于大型建筑結構中。在不同類型的橋梁中,設計院一般按照橋梁的結構型式、橋梁上部結構的反力及變形大小、設置支座的位置及大小、橋梁上部行車的類型(火車或汽車)、橋梁所處地震區域、橋梁所處的環境情況來選取適當的橋梁支座產品。具體選擇方法如下: 1、公路橋梁對于高速公路橋梁和一些小型公路橋梁,由于其跨徑小、上部結構的反力及變形小,一般選用板式橡膠支座產品。對于跨公路、跨鐵路、跨江河、跨海的橋梁,由于其跨徑較大、上部結構的反力及變形大,一般選用盆式橡膠支座或球型支座產品。 2、鐵路橋梁鐵路橋梁設計為保證其規范性,一般采用專圖形式進行設計,各設計院在設計中直接根據實際情況進行選圖設計。目前形成專圖的支座產品主要有鑄鋼支座(包括搖軸、輥軸和鉸軸支座)、盆式橡膠支座、柱面支座和球型支座等。球型支座由于其承載力高、傳力均勻、耐久性好等特點,多用于連續梁及有特殊要求的橋梁設計中,現也開始逐步取代盆式橡膠支座使用于簡支梁橋中。 3、其它特殊支座選用。對于處于地震帶上的公路、鐵路橋梁,為減小地震災害,現多選用抗震支座或減隔震支座產品。對于上部結構存在向上的反力的橋梁,一般選用拉壓支座。對于懸索橋、斜拉橋等存在漂浮結構的橋梁,在梁體橫向一般需要選用抗風支座產品。對于沿海及跨海橋梁,為保證支座使用壽命,則多選用耐蝕支座產品(一般為耐蝕球型支座)。對于跨鐵路、高山跨峽谷的橋梁,為了不干擾鐵路運行和減小施工難度,多選用轉體法施工,因此多選用轉體球鉸產品。對于在高緯度地區低溫環境,為保證鋼材應力,多選用低溫用支座(型號后加注“F”)。
三、橋梁支座施工技術
(一)板式橡膠支座
板式橡膠支座由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成一種橋梁支座產品。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載,且能將上部構造的壓力可靠地傳遞給墩臺;有良好的彈性以適應梁端的轉動;有較大的剪切變形以滿足上部構造的水平位移。板式橡膠支座施工工藝如下:
1、支承墊石的設置
為了保證橡膠支座的施工質量,以及安裝、調整、觀察及更換支座的方便;不管是采用現澆梁還是預制梁法施工,不管是安裝何種類型的板式橡膠支座,在墩臺頂設置支承墊石都是必要的。
在施工支承墊石應注意幾點事項:⑴支承墊石的平面尺寸大小應能承受上部構造荷載為宜,一般長度與寬度應比橡膠支座大10cm左右。墊石高度應大于6cm,以保證梁底到墩臺頂面有足夠的空間高度,用來安放千斤頂,供支座調換使用。⑵支承墊石內應布設鋼筋網片,豎向鋼筋應與墩臺內鋼筋相連接。澆注墊石的砼標號應不低于C30號或不低于設計標號,墊石砼頂面應預先用水平尺校準,力求平整而不光滑。⑶支承墊石頂面標高力求準確一致。尤其是一片梁的兩個或四個支座的支承墊石頂面應處于同一平面內,以免發生偏壓,初始剪切與不均勻受力現象
2、支座安裝
(1)安裝前按設計要求及國家現行標準有關規定對產品進行確認。
(2)安裝前對橋臺和墩柱蓋梁軸線、高程及支座面平整度等進行再次復
核。
(3)支座安裝在找平層砂漿硬化后進行;粘結時,宜先粘結橋臺和墩柱蓋梁兩端的支座,經復核平整度和高程無誤后,掛基準小線進行其他支座的安裝。
(4)當橋臺和墩柱蓋梁較長時,應加密基準支座防止高程誤差超標。
(5)粘結時先將砂漿攤平拍實,然后將支座按標高就位,支座上的縱橫軸線與墊石縱橫軸線要對應。
(6)嚴格控制支座平整度,每塊支座都必須用鐵水平尺測其對角線,誤差超標應及時予以調整。
(7)支座與支承面接觸應不空鼓,如支承面上放置鋼墊板時,鋼墊板應在橋臺和墩柱蓋梁施工時預埋,并在鋼板上設排氣孔,保證鋼墊板底混凝土澆筑密實
3、普通板式橡膠支座的安裝注意事項
⑴矩形支座短邊應與順橋方向平行安置,以利梁端轉動。若需要長邊平行于順橋向,必須通過轉角驗算。
⑵圓形支座各向同性,安裝時無需考慮方向性,只需將支座圓心同設計位置中心點重合即可。為防止離心力下使梁體橫向移動,可設置橫向擋塊。
⑶斜角支座在斜交橋上安裝時,短邊應平行于順橋向,長邊應平行于墩臺中心線,順橋向與墩臺中心線的斜交夾角應與支座的銳角相符。
⑷使用普通板式橡膠支座一般設有固定端與活動端之分;使用等高度過支座時,上部構造的水平位移由同一片梁兩端支座的剪切變形共同完成,各承擔一半,也可用厚度較小的橡膠支座作固定支座。
⑸橡膠支座安裝以春秋季節(年平均溫度時)進行最佳。如在最高或最低氣溫安裝。為避免支座發生過大的剪切變形,過去提出兩種方法,一是到年平均氣溫頂起主梁,將支座調整到中心位置。二是在安裝時根據當時氣溫計算使支座產生預變位。前者在鐵路橋梁上使用尚可,在公路橋梁上很難進行;后者現場施工技術難度高,難于掌握。現有一種簡易的方法供選擇。若預計不可能在年平均氣溫時安裝,則在選用橡膠支座時可適當境加高度。使其在極端高低溫安裝時,上部構造的最大位移量靠橡膠支座的單向剪切變形來完成。
(二)球形支座
球形支座各向轉動性能一致,適用于彎橋、坡橋、斜橋、寬橋及大跨徑橋,球形支座無承重橡膠塊,特別適用于低溫地區。球形支座安裝要點:
1、支座安裝前方可開箱,并檢查裝箱清單,包括配件清單、檢驗報告復印件、支座產品合格證書及支座安裝養護細則。施工單位開箱后,不得任意轉動連接螺栓,并不得任意拆卸支座。
2、支座安裝高度應符合設計要求,要保證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、安裝支座板及地腳螺栓:在下支座板四周用鋼楔塊調整支座水平,并使下支座板底面高符合設計要求,找出支座縱、橫向中線位置,使之符合設計要求。用環氧砂漿灌注地腳螺栓孔及支座底面墊層。環氧砂漿硬化后,拆除支座四角臨時鋼楔塊,并用環氧砂漿填滿抽出楔塊的位置。
4、在梁體安裝完畢后,或現澆混凝土梁體形成整體并達到設計強度后,在張拉梁體預應力之前,拆除上、下支座連接板,以防止約束梁體正常轉動。
5、拆除上、下支座連接板后,檢查支座外觀,并及時安裝支座外防塵罩。
6、當支座與梁體及墩臺采用焊接連接時,應先將交座準確定位后,用對稱間斷焊接,將下支座板與墩臺上預埋鋼板焊接,焊接時應防止燒傷支座及混凝土。
7、支座在試運營期一年后應進行檢查,清除支座附近的雜物及灰塵,并用棉絲仔細擦除不銹鋼表面的灰塵。
(三)盆式支座
盆式支座是鋼構件與橡膠組合而成的新型橋梁支座,與同類的其它型號盆式支座和鑄鋼輥軸支座相比,具有承載能力大、水平位移量大、轉動靈活等特點,且重量輕,結構緊湊,構造簡單,建筑高度低,加工制造方便,節省鋼材,降低造價等優點,是適宜于大垮橋梁使用的較理想的支座。盆式橡膠支座安裝方法主要有2種:一種是座漿法,一種是重力灌漿法。一般根據梁體是預制還是現澆選擇。 座漿法是傳統的現澆梁體常用的方法:將墊石預留支座錨栓孔,墊石表面鑿毛,用砂漿填充滿錨栓孔和墊石頂面支座安裝區域(墊石頂面砂漿應做成中間高四周低,不流動),支座連接成整體后按正確方向安裝于砂漿上,調整至設計標高(可采用鋼楔形塊調整和支撐支座),待砂漿固化達到設計強度后即可打模板綁扎梁體鋼筋,然后澆筑梁體。 重力灌漿法可用于預制梁和現澆梁:預制梁是先將支座安裝于梁底,將梁體吊裝到位后臨時支撐,調整到設計標高后,支座底面距離墊石頂面約2-3cm,然后在墊石頂面支座四周支“回”型模板(墊石表面鑿毛,預留孔清理干凈),將配合好的環氧砂漿采用重力方式由支座底中心灌注到預留孔和支座底面,砂漿應高出支座底面約1cm左右,待砂漿達到設計強度即可拆除臨時支撐和模板。現澆梁則是先將支座安裝于墊石頂面用剛楔形塊調整好標高,然后按重量灌漿法安裝支座。
結束語
支座是橋梁上、下部結構的連接點,它能夠將上部結構的荷載舒適、安全地傳遞到橋梁墩臺,保護粱端、墩臺帽不受損傷。重視橋梁支座的施工是保證橋梁整體功能質量的基礎,因此,對于橋梁支座的選用與安裝更換都必須謹慎而行。
參考文獻
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關鍵詞:橋梁支座錨栓孔坐標;支座中心坐標;跨徑線坐標;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
在橋梁下部結構施工中,橋梁支座錨栓孔位置的放樣與施工是一項細致的工作。如果支座錨栓孔位置不準確, 會造成架梁困難,浪費和拖延竣工時間,甚至不利于上部橋梁結構的安全使用。因此,在橋墩臺頂帽預留支座錨栓孔時,參照施工單位的設計圖,用儀器定向,逐墩逐臺進行丈量,以保證其準確無誤。本文以阿爾及利亞東西高速公路中標段M3橋梁為依托工程,介紹了橋梁支座錨栓孔的計算流程,本文為類似工程提供系統的計算流程和參考。
阿爾及利亞東西高速公路是馬格里布高速公路項目Atoroute de Unité Maghrébin(AUM)的重要組成部分,馬格里布高速公路全長約7000公里,起自毛里塔尼亞,途經摩洛哥、阿爾及利亞與突尼斯,終于利比亞。阿爾及利亞境內起于該國與摩洛哥交界,終點位于該國與突尼斯交界,全長1216公里,是連接阿爾及利亞北方重鎮的戰略要道。在阿爾及利亞東西高速公路中標段M3橋梁設計中,中信中鐵建聯合體聘請的法國外部監督要求橋梁支座的錨栓孔要給出坐標。M3為山嶺重丘區,全線高架橋共15座,上部結構采用標準跨徑為28.1m,36.1m,50.6m三種形式的預制預應力混凝土T形梁,支座采用板式支座和滑板支座兩種形式,M3全線錨栓孔坐標近1.4萬個。及時并準確的獲取橋梁支座錨栓孔坐標,對橋梁支座錨栓孔坐標的準確性,縮短橋梁整體設計圖紙的設計周期,減少大量重復繁雜的機械勞動,降低對設計人員的工作強度,都有重要的意義。
通過計算準確獲取橋梁支座錨栓孔位置并不意味著橋梁下部結構施工的安全與準確,還有其它影響橋梁支座錨栓孔位置的因素。首先,蓋梁混凝土灌注對支座的平面位置與標高有很大影響。其次,支座安裝必須嚴格按照安裝工藝。為了確保支座在梁底正確安裝就位,制梁時,采用經緯儀在梁底放出每個支座縱橫向支承中心。支座安裝采用將梁支撐中心線、支座板中心線和支座對稱中心線六線相互重合的方法來保證支座的準確就位。此外,在施工過程中,必須進行全程的施工測量控制,從而保證計算結果和實際測量結果的吻合。
2橋梁支座錨栓坐標的計算程序
為了獲取橋梁支座錨栓坐標,通常在布梁圖中按實際尺寸示意出每個支座,利用緯地軟件中橋位坐標表命令。橋梁支座錨栓坐標的計算原理主要是利用支座中心的坐標和梁的方位角通過計算求得。本文以在阿爾及利亞東西高速公路中標段M3橋梁為工程背景,來說明橋梁支座錨栓坐標的計算流程,詳細計算過程如下。
2.1支座中心的坐標:
首先確定橋梁支座中心的位置。當橋梁有縱坡時,應注意使預設好縱坡的支座坡度方向與橋梁的坡度方向相同。M3路段的縱坡較大,T梁預制時是按照平面長度進行預制的,當梁架上去后,其長度會比平面上的梁長要短,為了盡可能讓支座和錨栓孔的位置對齊,當橋梁處的縱坡超過一定縱坡(跨徑28.1m,縱坡3.5%;跨徑36.1m,縱坡3.0%;跨徑50.6m,縱坡2.5%)時,應對支座的位置進行移動,移動值的計算見式(1)。
(1)
2.2梁的方位角:
梁的方位角α的定義:以北方向為起始方向,順時針旋轉,范圍:0~2PI,其中PI=3.14159266。當支座為板式支座時需要計算梁的方位角,當支座為滑板支座時不需要計算。根據移動值來計算梁的方位角α,見式(2)~式(3),其中的計算見式(4)。
(2)
(3)
(4)
沿路線前進方向小樁號處梁的支座中心坐標,對應的跨徑線坐標;
沿路線前進方向大樁號處梁的支座中心坐標,對應的跨徑線坐標,
小樁號和大樁號都是相對于同一個蓋梁(墩子)而言,跨徑線坐標為梁肋線與蓋梁中心線的交點坐標。
2.3錨栓孔坐標:
計算各點與N軸方向的夾角,如圖1所示。圖中為OA與N正方向的夾角,;為OB與N正方向的夾角,;為OC與N負方向的夾角,;為OD與N負方向的夾角,;為定值,(短邊/長邊)。
圖1 各點與N軸方向的夾角
A的坐標(,),B的坐標(,),C的坐標(,),D的坐標(,),支座中心的坐標(,),L為支座對角線長度的一半。各點的坐標計算見式(5)~式(8)。
(5)
(6)
(7)
(8)
上述公式適用與PI時,此公式仍適用,但公式中的應先減PI或在求各點與X軸方向的夾角是把公式中的PI替換為2PI。
用緯地軟件“工具”菜單中的“兩點方位”可以驗證計算方位角是否準確;
當路線走向是從西到東時,拾取起點終點按從左到右進行(PI),表格中Δfen為計算值和用緯地點取值之間的誤差。
定制表格和模板:
在EXCEL中很容易實現批量的支座中心偏移值、梁的方位角、錨栓孔坐標的計算;表格導入CAD也有許多相應的軟件。
圖2,圖3及圖4分別給出了在EXCEL中計算支座中心偏移值、梁的方位角、錨栓孔坐標的編輯方式。如圖2中心偏移值中G列所示,知道支座中心線偏移值后,支座中心的坐標便很容易得知。如前所述,跨徑線坐標為梁肋線與蓋梁中心線的交點坐標。在圖3梁的方位角中,B、C列中輸入支座中心的坐標,在H、I列中輸入跨徑線的坐標。在圖4錨栓孔坐標的B、C列中依次為支座中心和橋梁錨栓孔的坐標。在表格中只需輸入支座中心處坐標和對應的跨經線坐標就可以得到錨栓孔的坐標。
圖2 中心偏移值
圖3 梁的方位角
圖4 錨栓孔坐標
3 結語
本文以阿爾及利亞東西高速公路中標段M3橋梁為工程依托,詳細敘述了獲取橋梁支座錨栓孔坐標的計算流程和計算方法,對準確確定橋梁支座錨栓孔坐標,保證橋梁施工質量,減少大量重復繁雜的機械勞動都有重要的意義。依據“阿爾及利亞東西高速公路施工質量檢驗與評定辦法”的規定:同一梁支座板應安裝在同一水平面上,平面高差不得超過1mm;順橋向支座板中心線應與梁橫橋向的支撐中心線重合,偏差不得大于0.5mm。支座安裝時應采取措施防止支座板出漏漿。橋梁支座錨栓坐標的偏差不得超過正負5mm。采用本文的計算流程,計算結果完全滿足施工質量檢驗標準。在橋梁支座錨栓孔坐標支座確定以后,支座安裝之前,還應檢查橋梁跨距、支座位置及預留錨栓孔位置、尺寸和支座墊石頂面高程、平整度。施工后,施工單位和監理單位對全部支座進行質量檢查。
參考文獻
關鍵詞:公路橋梁 橡膠支座 鉛削橡膠支座 標準化 應用
中圖分類號:U418 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)03(a)-0-01
在公路橋梁施工過程中,支座有著廣泛的應用,然而由于對支座缺乏標準化的制定,所以很多已經應用的支座質量無法得到保證,在投入使用后的幾年時間便頻繁出現損壞,而且呈現不斷增加的趨勢,這對于公路橋梁的質量以及人們的生命安全都產生了嚴重的威脅。通過對多個發生質量問題的支座的研究分析可以看出,除了支座本身的質量不達標以外,設計和施工安裝也是影響支座使用壽命的一個主要因素,因此支座的標準化問題也受到了越來越多的重視。當前,我國公路橋梁施工中使用的支座大多為橡膠支座,由于其結構簡單、安裝方便,而且施工成本較低,所以受到了施工單位的歡迎。
1 鉛削橡膠支座的結構和性能
1.1 鉛削橡膠支座的構造以及工作原理
鉛削橡膠支座的構造如圖1所示,其主要是由層狀橡膠、鋼板和鉛削組合而成,層狀橡膠的作用是用來支撐橋梁的何在,而鉛削的抓喲作用則是用來吸收和耗散能力。通常使用的橡膠支座阻尼很小,所以在一定的水平應力作用下很容易發生變形,而在普通的橡膠支座中插入鉛削,就能夠得到一個更加牢固的支座裝置,因為鉛削的運用在某種陳低估上能夠對地震下的耗能產生耗散的作用,這樣在水平應力作用下,支座仍然能夠保持其初始時的剛度,不會產生較大的變形,以此來保證其作用的充分發揮。如果收到強烈的地震作用,鉛削也會產生一定程度上的區服,一方面對地震產生的能量進行耗散,另一方面則使得支座的剛度降低,達到延長結構周期的目的,這樣也能夠有效的降低來自于地震反映的應力。當鉛削橡膠支座遇到較為強大的荷載力時,會形成一個滯回曲線,這時會有一部分變形力被鉛削本身吸收并且進行轉化,也能夠達到耗散振動能力量的目的。
1.2 鉛削橡膠支座的布置
鉛削橡膠支座的布置要根據橋梁實際的結構進行設計,如果脫離橋梁結構單獨進行支座的布置則不僅無法發揮其作用,反而會對支座的使用期限造成影響。當橋梁上部結構為空間結構,這時在進行支座的安裝時必須要對水平力和垂直力進行充分跟的考慮,同時也需要對橋梁所能夠承受的應力而引發變形的可能性有一定的認識。
1.3 鉛銷橡膠支座的標準化
為了保證鉛削橡膠支座的有效性,同時也為了設計和安裝的方便性,需要對橡膠支座中配置的鉛削進行標準化設定。第一,在橡膠支座中使用的鉛削必須要能夠減輕橋梁水平方向上形成的應力;第二,鉛削橡膠支座在遇到水平地震作用力時產生的變為應保證不超過2.5;第三,鉛削橡膠支座中的鉛削高度與直徑的比例應當在1.25-5之間。每一次進行鉛削配置之后,都需要對鉛削橡膠支座的剛度進行計算,獲得準確的阻尼參數。同時,根據橋梁實際的情況,對于橋梁恒載作用下的制作應力和承載力的關系進行計算,以此來獲得橋梁的原始固有周期。只有對上述標準嚴格的執行,才能保證鉛削橡膠支座的抗震性能充分發揮,并且與橋梁的減震需求相結合,從而得到標準的設計圖。
2 鉛削橡膠支座的應用
2.1 鉛削橡膠支座應用的注意事項
⑴橡膠材料的選擇要科學。由于施工人員缺乏相關的經驗,很容易對橡膠材料的選擇出現不當,其中較為典型的則是選擇氯丁橡膠和二元乙炳橡膠,前者抗低溫性能較差,容易出現凍裂情況,后者雖然抗低溫性能較強,但是施工過程中很難與鋼板有效粘接。⑵橡膠支座的質量要有效的控制。有很多小的生產廠家生產水平低下,支座的質量粗糙,有的廠家為了節約成本,不惜使用各種合成橡膠或者是再生橡膠進行生產,導致橡膠支座的質量出現嚴重的問題。⑶支座的安裝位置要準確。支座的安裝位置對其作用的發揮有著直接的影響,如果位置部位,則支座會出現不均衡的狀態,有的面會出現脫空現象,很容易造成支座的
折斷。
2.2 鉛削橡膠支座的有效利用
⑴安裝之前對橡膠支座進行嚴格的質量檢測。安裝板式橡膠支座時要認真測量其彈性和剛度,保證其受力程度;球冠式橡膠支座要檢查它與不銹鋼鋼板之間的摩擦情況以及活動能力;盆式橡膠支座則必須通過承壓力、整個環境的摩擦力、變形指數等。對板式橡膠支座要做重點檢測,最好進行解剖檢驗,查看其鋼板的硬度,橡膠的彈力,最終結果必須與《公路橋梁規范》的規定相符合。⑵保證安裝工藝的科學性和有效性。不同的公路橋梁結構之間有著較大的差異,所以在支座的安裝方面也需要采用不同的安裝工藝,在安裝的過程中必須要符合相關規范和標準中的要求,保證安裝面在水平方向上滿足要求,并且要清楚支座安裝位置和支座本身的雜質,避免雜質的存在影響支座的使用效果。⑶做好各項檢驗工作。在支座安裝之前要對其是否有老化、龜裂等問題進行檢驗,在安裝之后需要對其是否與橋梁結構達到了有效的連接進行檢驗,并且為支座做好防護措施,避免灰塵和雜質的進入而影響支座的使用。
3 結語
綜上所述,支座是公路橋梁結構中一個重要的組成部分,其在提高橋梁承載能力、保證橋梁穩定性和可靠性方面發揮著重要的作用,基于當前橡膠支座的廣泛應用,更加需要對橡膠支座的性能以及應用有更加深入的認識。同時,支座的安裝過程具有一定的難度,所以必須要由經過技術培訓的專業施工人員來完成支座的安裝,以此保證支座的安祖行質量,從而確保其使用功能的有效發揮。
參考文獻
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關鍵詞 : 橋梁支座;更換施工
中圖分類號:TU997 文獻標識碼: A
一、 前 言
橋梁在使用過程中,橋梁支座逐漸出現的各種缺陷和病害,對于較輕微的病害,可以通過加強后期的維護、維修可延長支座的使用壽命,對于嚴重的病害,則必須采取更換支座的措施。隨著國內橋梁頂升支座更換工程的增多,近幾年橋梁頂升支座更換水平有了很大提高, 解決了實際工程中遇到的大量難題,積累了許多寶貴的設計與施工經 驗。然而由于橋梁頂升支座更換是針對既有橋梁,其方案受到許多因素的影響,如橋梁結構類型、跨度、截面形式、梁底凈空、橋下凈空、下部結構形式、地基情況等,情況千差萬別,很難給出統一的設計理論和施工方法。必須具體情況具體對待。
二、橋梁支座更換施工方法
1、枕木滿布式支架法
工作原理為在地面上設置枕木,以枕木為基礎,設置滿布式或部分木支架至橋梁梁體處,在支架上安置千斤頂頂升梁體。支架主要由排架、縱梁(鋼梁)等部件組成,其縱梁為受壓構件。適用范圍:適用寬淺河枯水季,橋下凈空高度不大(3m~4m),橋梁跨徑一般不大于 4m 的橋梁。優點:架設設備比較簡單,施工方法簡單易于操作。對于小跨度的梁橋,用支架法施工具有一定的優勢。缺點:支架法施工工期長、支架和模板用鋼耗、木量大、成本高;不適宜橋墩過高的場合,橋墩過高時為保證頂升過程的安全,支架的穩定、承載力都要提高,則支架必須高大,不經濟;對孔跨下面的場合不能用本方法,如果地基過于松軟時則必須澆注混凝土地坪作為支架基礎,不經濟。
2、橋面鋼導梁法
橋面鋼導梁法的支撐位置在橋面上,支撐面為頂升梁相鄰跨的梁體。在頂升梁上綁扎鋼帶,安置鋼梁,以相鄰跨梁體為支撐基礎,配合頂升設備,抬升梁體。適用范圍:適用于跨徑較小、單孔自重不大的橋梁類型,特別適用于對橋下環境不利施工的情況。優點:設備簡單,施工方便;對橋下場所無要求,適用于多種橋梁類型,整個起梁過程都在橋上進行,不影響橋下通航、通車要求;無需支架,節約費用,工期短。缺點;鋼梁長度有限制,跨徑不可過大;要求用較大噸位千斤頂,對橋面局部壓力較大,有可能損傷梁體,需要局部壓力進行驗算。
3、端部整體頂升法
端部整體頂升法的工作原理和枕木法相似,支撐面為橋墩下部新建頂升基礎。基本施工步驟為:以地面為支撐,在墩臺兩側建立頂升基礎,然后用貝雷梁、槽鋼、螺栓連接成受力鋼梁,受力鋼梁上架千斤頂,在梁兩端同步整體頂升,待梁體抬升到施工高度后更換支座。此法為枕木滿布式支架法的變形方法。適用范圍:橋梁下部為非流水通過物,橋下凈空不能過高的橋梁。優點:對橋下通車影響不大,可自由通行,能滿足橋下不中斷交通的要求。與采用少數大噸位的千斤頂相比較,無須為應力集中設置過大的傳力桿及橫梁。缺點:只適用于非通航河流、河水流量較小可做圍堰處理的橋梁。對橋跨下的地基基礎要求較高,需建頂升基礎,工序時間長,工期較長。
4、鞍型支架法
鞍型支架法是直接用橋墩本身做支撐在蓋梁上搭設支架,設計成“鞍型支架”,放置千斤頂來頂升梁體。其基本施工步驟為:先將鋼梁穿過蓋梁,然后在兩側掛上預先焊好的 L 型掛架,在其上安置千斤頂,同步在兩側梁上加吊籃,最后在吊籃上控制千斤頂抬升梁體。適用范圍:該方法適用于復雜的河床地質情況,適用于公路、鐵路立交橋的情況,無需大型架設設備或桿件,優于地面支撐形式。優點:施工方便,該方法不受河床地質、橋下水深和橋梁高度的限制。同時施工現場集中,便于管理;縮短中斷交通時間,整個操作過程都是在橋下進行,準備工作期間不影響交通,起升梁時中斷交通時間短;該方法除頂升力外不需任何動力,對橋梁各部位及其整體性無任何損傷,且支架可多次使用,省工省時。缺點:頂升過程中蓋梁會發生偏心受壓現象和局部承壓過高的現象以及支架變形過大的現象,頂升前須嚴格的驗算;有些橋梁必須在墩臺上留有承臺式預埋件;梁兩側的千斤頂,頂點要求對稱精度高,且頂升過程中要嚴格控制梁的高程。
5、鋼扁擔梁法
鋼扁擔梁法的支撐位置在橋面上,支撐面為頂升梁相鄰跨的梁體。在頂升梁上打孔,綁扎鋼帶,安置鋼扁擔梁,以相鄰跨梁體為支撐基礎,配合頂升設備,抬升梁體。該法與橋面鋼導梁法的頂升基礎相同,都是以橋面為基礎,不同之處是鋼導梁不用橫跨整個橋孔來頂升梁體,而是將鋼導梁縮短到 4m長左右,運用扁擔的原理,利用鋼扁擔梁和鋼帶在相鄰跨用千斤頂頂升梁體。適用范圍:適用于跨徑較小、單孔自重不大的橋梁類型,特別適用于對橋下環境不利施工的情況。優點:施工方便,無需大型設備,較橋面鋼導梁法省材料;對橋下場所無要求,適用于多種橋梁類型,整個起梁過程都在橋上進行,不影響橋下通航、通車要求;無需支架,節約費用,工期短。缺點:鋼扁擔梁結構設計較為復雜,需進行專門計算;要求用較大噸位千斤頂,對橋面局部壓力較大,有可能損傷梁體,需要對局部壓力進行驗算;橋墩受較大偏心荷載,需進行偏心驗算;需要對梁體鉆孔,為有損頂升。
6、鋼蝴蝶梁法
鋼蝴蝶梁法支撐位置在蓋梁上,通過液壓千斤頂頂升蝴蝶梁的翅梁來提升梁體。其基本施工步驟為:橋下組拼吊籃,同時橋面上安裝支架并配重,卷揚機拉升吊籃到位作為施工平臺,安放鋼蝴蝶梁,定位千斤頂,頂升梁體。適用范圍:該方法適用于山區高墩,復雜的河床地質情況,特別是梁底距蓋梁很近,無法安裝千斤頂的情況。優點:充分利用蓋梁這個平臺,施工方便,無大型機具設備;對環境的適應能力很強,不受河床地質、橋下水深和橋梁高度的限制;整個操作過程都是在橋下進行,施工快捷,縮短了封閉交通的時間;不受千斤頂行程限制,可一次頂升到位;取換支座簡單;較鞍型支架法安裝更為方便,也更為安全。缺點:要求蓋梁較為寬大能安放液壓千斤頂且千斤頂數量較多,對于雙排支座的蓋梁如果空間狹小就需要另辟溪徑。
7、鋼套箍法
鋼套箍法通過圓箍與橋墩混凝土之間的摩擦力提供豎向支撐。基本施工步驟如下:橋下組拼吊籃,同時橋面上安裝支架并配重,卷揚機拉升吊籃到位作為施工平臺,臨時連接兩側的吊籃進行固定,通過吊籃上的卷揚機拉升鋼套箍并用高強螺栓按實際要求錨緊,移動吊籃到合適位置拉升組拼貝雷梁與工字鋼并安放在特制的牛腿上,放置液壓千斤頂頂升梁體,更換支座。適用范圍:適用于梁底空間狹小,無法在蓋梁上安放頂升設備的圓截面高墩梁橋。優點:充分利用橋梁本身的結構,可以通過增長鋼套箍的長度提高其承載能力,能適用不同跨度的簡支轉連續梁橋;對環境的適應能力很強,不受河床地質、橋下水深和橋梁高度的限制;不受千斤頂行程限制,可一次頂升到位;在鋼蝴蝶梁法無能為力時,鋼套箍法能很好的完成頂升任務。缺點:施工工序較為繁瑣,施工工期長;臨時構件較多,成本較高;鋼套箍法只適用于橋墩為圓形的情況,對其他方形、異形截面均不能使用。
8、氣動頂升法
氣動頂升法是從根本上改變了傳統的頂升設備,即用集群氣囊替換液壓千斤頂,上述所有支座更換方法只要用氣囊取代千斤頂都可以稱之為氣動頂升法。其主要工作特點:起重量不受限制,通過氣動提升系統的擴展組合,能滿足百噸級甚至千噸級橋梁構件的頂升;同步控制,安全受控;可操作性好,氣動提升系統體積大,重量輕;頂升過程平穩,無附加沖擊載荷;對頂升的基礎要求低,特別適合臨時預制構件的工程;有利于保護橋梁構件,采用分布荷載,避免了液壓起重的集中載荷。
結語
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,將成為我們值得研究的課題。
參考文獻 [1] 譫潤水,胡釗芳,帥長斌.公路舊橋加固技術與實例[M].北京人民交通出版社,2002
關鍵詞:同步頂升,支座更換,施工工藝,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
中圖分類號:TU755.2+2文獻標識碼:A文章編號:
1 引言
東甌大橋(甌江三橋)是溫州市總體規劃中一座兼具公路和城市交通功能的大型橋梁,北起永嘉縣甌北鎮,與甌江南北的104 國道相連接,南至溫州市過境公路。工程全長5.173 公里,其中跨江橋梁2.048 公里,橋寬21.4 米。因甌江大橋車流輛較大,目前支座均存在一定的病害,板式橡膠支座出現橡膠老化開裂、剪切變形、安裝偏位,以及支座脫空,需要對支座進行更換及增設鋼板塞密墊平。
鑒于該橋的結構特點以及交通樞紐地位,采用“不中斷交通,同步頂升梁體”的方式更換支座,即對每個蓋梁上所有支座采用同步頂升(落梁)的方式進行。
2 橋梁同步頂升更換支座施工工藝
2.1 頂升施工設備
頂升施工設備有超薄液壓千斤頂、電動高壓油泵、同步分配閥、高壓油管、頂升計算機控制界面等。支座頂升選用一臺電動泵站,多個分配器及調速截止閥和特殊的薄型油缸可實現基本的同步提升功能。單作用液壓泵站電機功率2.2kW,工作壓力70 MPa,低壓流量7L/min,高壓流量1.5L/min,油箱容積80L,泵閥功能為進程/保持/回程。液壓千斤頂型號為JRSM-1000,最大頂升力100t,工作行程15mm,本體高度93mm,伸展高度108mm,本體外徑180mm,液壓油容量246cm3。圖1為T梁支座更換設備擺放示意圖。
圖1T梁支座更換設備擺放示意圖
針對T梁和空心板梁,應將千斤頂擺放在支座旁T梁腹板底部及空心板底部。千斤頂的頂升力應滿足主梁及橋面鋪裝總重量要求。結合現有的設備尺寸,選用PLC同步頂升系統,千斤頂直徑為Φ18cm,頂升力100噸,頂升量為15mm。圖3、圖4分別為T梁和空心板梁支座更換施工示意圖。
圖3T梁支座更換施工示意圖
圖4空心板支座更換千斤頂布置示意圖
2.2 橋梁同步頂升施工工藝
橋梁同步頂升更換支座的施工工藝如下,流程如圖2所示。
圖2橋梁同步頂升更換支座施工工藝流程圖
(1)頂升準備工作
① 搭設施工平臺
在原蓋梁兩側搭設施工吊架作為操作人員的平臺,利用原橋墩蓋梁作為頂升點及臨時支撐點,并將蓋梁表面的雜物清理干凈。
② 支撐點處局部加強
加強頂升支撐區域,為避免應力集中現象,可以采用厚鋼板墊塊,以分散應力。
③ 千斤頂數量
根據支撐反力,計算每片T梁端部需要配置的千斤頂數量,另外準備一定數量性能完好的千斤頂以備用。
④ 鋼墊塊臨時支撐
根據千斤頂量程和最終頂升的高度,以及橋墩臺上可安放的空間位置,確定主梁臨時支撐墊塊(鋼墊板)數量和尺寸。
⑤ 標高測量
頂升更換支座前,對原橋面標高進行測量,作為落梁后標高控制依據。
(2)安裝頂升設備及千斤頂
安裝好油泵、分配閥及千斤頂等,為了保證蓋梁千斤頂頂升量一致,采用一臺油泵控制一個蓋梁上的所有千斤頂,達到千斤頂的同步頂升。
圖3安裝千斤頂及頂升設備
(3)試頂升
千斤頂安裝完畢,即可開始試頂,試頂主要是為了使千斤頂達到同步狀態,在主梁未正式頂起時即可停止,并停放一定時間進行觀察無任何變化后才能開始整體頂升。
試頂升時,檢查各點受力情況,同時檢查蓋梁布置的各百分表數值情況;試頂升1mm,檢查各點誤差情況,塞放臨時支撐,對油泵鎖定液控閥,保持油缸壓力不變,并持荷觀察。
(4)分級同步頂升
試頂完畢,開始正式起頂,按照每級1mm的順序進行頂升,并隨時塞放臨時支撐,如此直至頂升到位。
圖4分級同步頂升
2.3 支座更換施工工藝
(1)臨時支撐、撤出舊支座
梁體頂升到位,將原支座取出后,仔細檢查安放支座處的支座墊塊、梁體底面,是否有嚴重的混凝土破損、脫落情況,對存在缺陷部位采用環氧結構膠將支座墊塊和板梁底面進行找平處理。
圖5臨時支撐、撤出舊支座
(2)增設調平鋼板
為了避免支座更換之后局部脫空,在舊支座取出后對梁底進行調平處理,措施如下:
① 在T梁或空心板底面增設調平鋼板;
② 梁底新設置的鋼板底面應水平,以保證與支座頂面密貼,不能出現縫隙或局部承壓現象;
③ 為保證支座水平,新增設的鋼板與T梁腹板或空心板底面間用結構膠填充,其間不能有任何空隙,避免鋼板局部承壓;
④ 支座更換之前,準確測量支座處各片主梁的梁底標高,支座更換完畢且完全落梁后,該處梁底現有標高必須與原標高間誤差控制在±1mm以內。
圖6增設調平鋼板
(3)落梁
當調平鋼板及新支座安裝完成后,即可進行落梁復位作業。各千斤頂同步回油、落梁。落梁過程要保持梁體整體平衡,同步整體落梁按照頂升逆向過程進行,分級進行,直到梁體落實為止。
落梁后,檢查調平鋼板是否水平、鋼板與支座是否密貼、支座四周是否異常,如果存在脫空、鋼板不水平現象或其他異常問題,則返工重新調整,直到合格為止。
圖7落梁
3 橋梁同步頂升更換支座施工控制
3.1 同步頂升施工控制
(1)頂升高度控制
① 支座更換僅僅是更換板式橡膠支座,因此頂升高度的控制原則為:舊支座脫空、能取出,新支座能順利安裝為宜,且不可超出頂升控制高度。
② 同步頂升的最大高度控制在10mm以內,但同一墩臺上的支座間頂升高差應控制在1mm以內。
(2)落梁控制
為了保證梁體調平質量,落梁分兩個階段進行:
① 第一階段落梁至預定標高,該標高(HI)為梁底頂升前高程(HO)加上新支座的壓縮量(h),即HI=HO+h;
② 第二階段落梁在梁底調平材料(結構膠)固化后進行,落梁至原有標高處。
3.2 同步頂升監測方案
(1)頂升和落梁行程控制
采取標高和油壓雙控頂升,操作人員按統一號令,將梁同步頂升至剛離開支座時停止,觀察千斤頂上接觸面混凝土有無局部受壓破損。靜置幾分鐘若無異常出現,繼續頂升一個行程后停止,觀察千斤頂持荷是否穩定,梁體各處頂升高度是否一致,若一切正常再重復上述操作,直至同步落梁至支座上。頂升或落梁過程中若發觀問題,解決后重試,直至一切正常。
(2)裂縫的觀察與控制
在梁體頂起時,對裂縫變化情況進行觀測,如果有裂縫等異常情況出現時停止頂升,查找原因,經采取措施和查出原因后,方可再進行頂升。對各支點的支撐情況細致觀察,如有松動或移位立即停止,查明并解決問題后再頂升。
3.3 頂升施工要求
(1)整體頂升過程中嚴格監測梁體的頂升量,確保每個支座頂升量控制在1mm。
(2)在正式頂升前,應對頂升設備進行調核、試頂,確保同步頂升設備各部位使用效果良好的實施頂升。
(3)千斤頂起重行程小,禁止使用時超過額定行程,以免損壞千斤頂。
(4)千斤頂將梁頂升后,禁止將千斤頂作為支撐物使用。多臺千斤頂同時使用時,使用多頂分配閥,考慮負載的均衡性,以免產生傾覆。
(5)頂升時由專人指揮,統一發令,千斤頂由油泵控制,每個千斤頂由專人負責,隨時測量,保證每個千斤頂處的頂升高度基本保持一致。
(6)用百分表進行單控,百分表用于確定梁體頂升高差,觀測人員要隨時與油泵操作人員保持密切聯系,指導操作人員進行操作。
(7)使用過程中避免千斤頂劇烈振動并根據使用情況定期檢查。
4 結束語
對于城市道路中需要進行技術改造的梁板結構的橋梁,采用同步頂升技術可最大程度的簡化施工工序、降低施工難度、節約工程投資、加快施工進度。在以后的應用中不斷總結和完善,可以更合理、更科學地運用于橋梁維修加固中,推動市政設施養護事業更快、更好地發展。
參考文獻:
【關鍵詞】橋梁支座;更換;原理;施工方法;安全技術措施
中圖分類號:K928.78文獻標識碼:A 文章編號:
橋梁支座作為連接橋梁上部結構和下部結構的重要構件,具備兩種功能,一是承受作用在上部結構傳輸過來的各種力,并將它們有效的傳輸給橋墩;其次是適應橋體因溫度、濕度、混凝土熱脹冷縮以及負荷作用下的所引起的水平位移,使橋梁上部結構可以在允許范圍內自由變形而不導致額外的附加力。
隨著交通運輸行業的發展,公路、鐵路橋梁所負載的運量和負荷不斷的增長,橋梁支座受到結構預應力的影響越來越大,出現不同程度的破壞和毀損,影響了橋梁的質量和安全。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,下面,將介紹橋梁支座的施工方法和安全技術防范措施。
一、施工原理
橋梁支座更換的主要原理是利用超薄型油壓千斤頂,將其安放在橋臺或者蓋梁頂面,通過主控制器,所有千斤頂同步工作,將整個半幅橋全部同時舉起約小于30mm后,再更換支座。
二、橋梁支座更換施工方法
1、安裝防側移裝置
在頂升更換支座的過程中,由于不中斷橋面交通,因此受汽車等動荷載的影響,加上橋梁橫坡較大(2.5%),橋梁可能發生偏移,尤其是向外側滑移,因此在蓋梁上安裝防側移裝置確保萬無一失。防側移裝置根據蓋梁上的空間位置(約35cm)、梁體側移推力決定材質和尺寸,裝置主體采用高60cm、寬30cm、縱向20cm的型鋼骨架,在型鋼與T梁間加2cm厚的橡膠板(僅與型鋼面粘牢固定),并使橡膠板緊貼于T梁上,在蓋梁上植入4顆直徑20mm 的高強膨脹螺桿固定,每顆螺桿植入深度不小于18cm,4顆螺桿的設計剪力為22T,破壞剪力可達30.56T,可足以抵抗車輛振動等不利因素產生的橋梁側向滑動力。同時建議該裝置作為永久裝置予以保留,既允許橋梁因溫度或荷載而產生的橫向偏移,又限制了橋梁偏移的位移范圍。
2、安裝千斤頂
采用薄型超高壓千斤頂,千斤頂放于蓋梁上,對同一蓋梁上的所有支承點同步頂升。(因設計為中央分隔帶漏空,橋梁左右幅為完全分離的兩座橋,施工時完全可以做到半幅施工)。每個蓋梁上使用10臺200T千斤頂和4臺超高壓ZB4/800B油泵。為了保證起梁均衡和位移的一致,每片梁采用2臺200T千斤頂,用1臺油泵的兩個油路分別控制中梁的3個千斤頂和邊梁的2個千斤頂。根據實際情況,防止頂升時損壞梁體,本案例特采用無變形剛性托架,很好的保護梁體安全。千斤頂上部墊鋼板,鋼板與梁體接觸中間墊5毫米的膠墊,防止損壞橋梁的外觀,如圖1所示。將原支座按照不同位置編號,以便查對和更換。清除雜物,以便取下原支座,更換新支座。支座更換完畢后,如墊石出現損壞,用環氧砂漿進行墊石修補。在實際施工過程中,對環氧砂漿進行合理配置,可使其在修補后3~5小時內達到C30強度。在橡膠支座也標上十字交叉中心線,使支座的中心線同墩臺上的設計位置中心線相重合,調節施工完畢,就可以慢慢落梁。
3、設置觀測點
(1)按頂升梁體理論所需壓力值的50%進行試頂, 檢查鋼板、千斤頂等的安裝是否正確以及受力是否均勻。
(2)在確認各受力部件無塑性變形后, 即可開始整體頂升梁體。頂梁時, 主要控制各梁底與蓋梁頂面間的垂直距離變化是否均勻, 在差值超過1mm時,應暫停加壓, 及時調節相應的油閥, 使得梁體的提升速度均勻。
(3)同時將梁體頂升5mm后, 檢查各千斤頂的工作性能是否正常; 確認安全后再同時頂起3mm- 5mm, 使得梁體的平均頂升量均達到8mm- 10 mm。
(4)頂升時應及時添加鋼板墊塊,梁體頂升到預定高度時, 充分填塞保險墊塊與梁底的空隙。
4、更換支座
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。
5、卸載并拆除千斤頂
落梁前, 先頂起千斤頂1mm-2 mm, 以便撤除保險墊塊。分級回落,每次回落量不宜大于3mm。保險墊塊拆除也要相應分級進行,以使落梁過程中梁體可一直得到有效保護。在千斤頂壓力表歸零后,需再次檢查支座與梁底是否完全接觸。否則要重頂一次,調整后再次落梁, 直到支座上下表面相互平行且同梁底、墊石頂面全部密貼后,即可完全卸下千斤頂。
三、確保橋梁結構安全的技術措施
在更換橋梁支座的過程中,重要的是如何保證橋梁結構不會因為支座的更換而發生結構性的破壞,因此,需要采取一定的安全技術措施,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:
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,梁體會出現因局部應力的突然增加而造成應力集中的現象,而當取消梁體頂升時,應力會突然得到釋放,這樣一來,梁體的薄弱環節會因為受力的變化造成對梁體的破壞。針對這種現象,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,并逐步依次進行。
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象,影響梁體的完整度和質量安全。因此,針對這種現象,可以在千斤頂上下各設置一塊鋼板,通過計算確定鋼板的面積和厚度,增加梁體的受力面積,分散千斤頂的破壞力,以實現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、防止梁體橫向位移而導致失穩破壞所有的中小橋的蓋梁,兩端已有防側移的鋼筋混凝土擋塊,在頂升前仔細檢查,每一個擋塊發現有破損現象時要進行修復,待修復后才能進行頂升施工,必要時可在兩側設置防側移的限位裝置。
4、防止梁體縱向滑移而導致構件間的破壞,頂升因橋梁規模較小,根據橋梁施工方的指導意見更換支座時,不影響橋面系統。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生滑移,造成毛勒縫處梁端與橋臺產生擠壓破壞。頂升時毛勒縫內用鋼板設置一限位裝置,但必須保證該梁端處于鉸接狀態。
5、建立觀察系統,頂升系統較單一力學模型簡單、直觀,所以不采用應力應變儀監測,但必須派兩名技術人員在頂升過程中對梁體進行觀察,一旦發現問題,立即停止頂升,待問題解決后再進行頂升。
四、結語
橋梁支座更換是一個復雜而又系統的工程,它不僅要求先進的施工技術,還要采取一定的安全防范措施,以保證橋梁的結構安全。需要注意的是,橋梁支座的更換要結合施工現場的特定的地理環境和橋面的交通狀況來采取相應的措施,全面考慮出現的各種狀況,以保證橋梁的安全。當然,在橋梁支座更換領域里,還有許多地方需要我們進一步完善,促進我國交通運輸行業的發展。
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[關鍵]:板式橡膠支座安裝質量 原因 對策
中圖分類號:S776.06 文獻標識碼:A 文章編號:
1、前言
隨著我國建設事業的大力發展,在市政道路及公路的高速發展中,橋梁的建設日益增多。橋梁支座是橋梁結構的一個重要組成部分,但由于其在橋梁工程造價中所占比例很小,因而往往未引起工程技術人員的重視,在70年代之前,我國的公路橋梁上常不設支座或僅設置傳統的鋼支座。隨著各種大跨度橋梁的不斷涌現,因而對橋梁支座的承載力、對支座適應位移和轉角能力的要求不斷提高,近十幾年來與之相適應的新型橋梁支座——各種橡膠支座先后在橋梁上得到推廣的應用。由于目前在橡膠支座安裝施工過程中的材料、操作工藝、檢查等方面普遍存在的不足,極易發生質量問題。造成支座喪失功能,甚至會發生剪切破壞,使上、下部結構產生附加應力,嚴重時會擠裂橋臺面的混凝土造成結構破壞的后果。本文對使用最為廣泛的板式橡膠支座安裝質量的若干問題進行分析,并提出一些解決的技術措施,希望得到有關施工各方的重視,使板式橡膠支座安裝質量能夠得到可靠的保證。
2、主要構造與作用
2.1板式橡膠支座
(1)、該支座上下表面為橡膠層,中間為薄鋼板,由一層橡膠、
一層鋼板多層重疊而成,有不同厚度,可按需要選用。板式橡膠支座
的構造見圖一。
(2)、主要作用
其基本工作原理是以橡膠的彈性壓縮來實現梁的豎向轉動,以橡膠塊的剪切變形來保證梁的水平位移。故它只適用于跨度不大的,支座反力和水平位移均不大的橋梁。
2.2四氟橡膠滑板支座
(1)、這種支座是在板式橡膠支座的頂面粘貼一層平面尺寸與之相等的聚四氟乙烯板,在梁的底面設置一不銹鋼板與之作相對的滑移運動。
(2)、主要作用
這是利用聚四氟乙烯和不銹鋼之間相對運動時摩擦系數很小的特點,使之成為活動支座。它除了具有板式橡膠支座的優點外,還能滿足水平位移量較大的要求。
3、板式橡膠支座計算示例
某橋為五梁式雙車道簡支梁橋,標準跨徑L=20m,計算跨徑l=19.5 m,荷載為汽車-15級,掛車-80,梁肋寬0.18m,RD=160KN,Rpmax=155.6KN,Rpmin=63KN,汽車-15級時梁的跨中擾度f=17.4mm,主梁的計算溫差Δt=35ºC,試按兩端等厚度設計板式橡膠支座。
(1) 確定支座平面尺寸
選用定型設計的橡膠支座,初擬順橋向長a=200mm,橫橋向寬b=180mm,使支座與梁助等寬,在五根主梁每梁端設置一個橡膠支座。支座厚度初擬選用28mm,其中有四層鋼板和五層橡膠片,上下表層橡膠片厚2.5mm,中間各層厚5mm,加勁鋼板每層厚2mm,則:Σt=2×2.5+3×5=20mm
支座的平面形狀系數;
S = ==9.5>8
取用橡膠支座的平均許壓應力[σ]=10Mpa
橡膠支座的應力驗算:
σ===8.77 Mpa<[σ]=10 Mpa
(2) 驗算支座的厚度
主梁的計算溫差為35ºC,伸縮變形為兩端支座均攤,則每一支座的水平位移;
ΔD= α·Δt·l = ×10-5×35×20×103=3.5mm
20m梁的車隊重343.2KN,制動力為343.2×0.1=34.3KN。
汽車-15級重車196.1KN,制動力為196.1×0.3=58.8KN。
由重車控制,每一支座承受的水平力:HT ==5.88KN
橡膠支座的彈性模量:
E=(530S-418) =(530×9.5-418)· =461.7MPa
則由活載制動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根據《公路橋梁設計規范要求》,Σt≤0.2a=0.2×200=40mm,滿足要求。故:采用支座總厚h=Σt+h鋼板=20+4×2=28mm
(3) 驗算支座偏轉
平均壓縮變形:ΔS=== 0.38mm
應滿足ΔS≤0.05Σt=0.05×20=1mm,滿足要求。
梁的撓度與梁端轉角的關系:
f= •=•=•θθ=·f
設恒載作用下,梁端轉角θ=0,汽車-15級的f中=17.4mm,則:
θ= = 0.00285rad
ΔS2=ΔS -θ·a=0.38 - ×0.00285×200
=0.95mm>0 滿足要求,故支座不會脫空。
(4) 驗算抗滑性能
在無活載情況下:已知:µ=0.3,RD=160KN µRD≥1.4GA
0.3×160×103≥1.4×1.1×200×18
48KN>12.94KN滿足要求。
活載在橋上時: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滿足要求,故支座不會滑脫。
4、產生的現象及危害
4.1現象
(1)、板式橡膠支座橡膠或橡膠與加強鋼板的固結,剪切破壞。
(2)、梁對兩個橡膠支座的壓縮不等,甚至個別支座有縫隙。
(3)、支座安裝在支座槽內,吊梁后支座被壓縮,梁底與橋臺或橋墩蓋梁頂面相接觸,稱為支座“落坑”。
(4)、支座頂面滑板當梁收縮量超過支座剪切變形量時不發生滑動。
4.2危害
(1)、當板式橡膠支座發生剪切破壞時,會限制上部結構的自由伸縮,將使上、下部結構產生附加應力。
(2)、梁下兩支座壓縮不等,甚至有縫隙,將使支座不均勻受力而縮短支座壽命。
(3)、支座“落坑”,使梁支點錯位,不僅會使橋臺或橋墩上頂,混凝土因梁低溫收縮時發生局部劈裂,也改變了橋臺、橋墩的受力狀態,增大其偏心矩。
(4)、支座頂面應滑動時不能滑動,必然加劇支座的剪切變形,嚴重時會擠裂橋臺面的混凝土。
5、主要原因
5.1產品質量缺陷
橡膠支座在工廠生產時出現部分技術性能指標不符合設計要求。
5.2橋梁結構誤差
(1)、梁底面有些翹曲,或梁底預埋鋼板變位,造成梁安放后與設計值出入過大,形成支座受力不等。
(2)、橋臺、橋墩的蓋梁頂面實際標高大于設計值時,為保持梁底標高,將支座處留成凹槽去湊合,形成梁底與墩、臺頂面凈空過小;或墩、臺頂面未按橋面橫坡要求留有坡度,造成部分梁下的墩、臺頂面標高超標。
5.3支座安裝誤差
(1)、安裝時在板式橡膠支座粘結于支座墊石的環氧砂漿尚未固結,就吊放上部結構,使支座位移;或支座安裝位置有誤,梁吊裝后,欲糾正梁位置而采用橫向頂梁,使支座側向剪切變形,形成支座在梁脹、縮時,剪切變形過量而剪壞。
(2)、支座與滑板間及滑板上,未按操作工藝要求涂抹物質,而造成滑動支座不能滑動,從而加刷支座的剪切破壞。
5.4施工檢查
由于支座安裝定位檢查措施均在吊梁前,同時在吊梁完成后,梁底與墩、臺頂面的間隙比較小,施工中檢查只能采用簡單的目測及尺量,無法采用其它更準確的方法措施進行檢查,因此支座安裝在吊梁后的質量毛病不易被發現。
6、對策
6.1加強對產品質量的檢驗
(1)、橡膠支座安裝前必須對支座本身的產品質量進行檢查、驗收。全面檢查產品合格證書中有關技術性能指標,如不符合設計要求時,不得使用。
(2)、對支座的質量應根據現行《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T4)的標準的有關規定進行驗收。
6.2提高橋梁結構尺寸的準確性
(1)、梁底支承部位,要求平整、水平,支承部位相對高程誤差不應大于0.5㎜。為保證混凝土梁底面的平整度,可以在梁端設置8~10㎜厚的梁底支承墊板,該板板面要求平整,平面誤差小于0.5㎜,并在梁體澆時精確測量支承板的位置及水平。或者在梁體澆注時,在梁端支承部位用鋼模板,以保證梁端支承平面的平整。
(2)、橋墩、臺支承墊石頂面標高應準確,且上表面要平整;每一墩臺上,同一片梁的支承墊石頂面相對高程誤差不大于1㎜,相鄰兩墩、臺同一片梁下,支承墊石頂面相對高程誤差不大于3㎜。
(3)、當達不到(2)項標準不得不留支座坑槽時,應使支座用環氧砂漿固結后,支座與坑槽間有足夠變形預留量。同時,注意梁底面與墩、臺頂面凈空隙應大于支座壓縮量加上20㎜的量值。
6.3 安裝施工技術措施
6.3.1施工準備
在安裝前,對技術人員及工程管理人員進行技術交底,組織學習施工規范和熟悉設計圖紙。組織所有有關的施工人員、測量儀器、施工機械、材料等調入施工現場。
6.3.2測量放樣
(1)、各種測量儀器均應按有關的質量管理規定,送有關部門進行檢測,取得有關質檢部門的合格證書后才能使用,使之保持在良好的狀態中。
(2)、計算并復測墩、臺支座墊石的標高和支座中心位置,將設計圖上標明的支座中心位置標在支座墊石上,要求支座中心線同支承墊石中心線相重合。
6.3.3安裝氣溫的選擇
支座的安裝盡可能安排接近年平均時進行,以減少由于溫差變化過大而引起的剪切變形。當不可避免須在最高溫或高溫、或低溫時安裝的話,可使支座產生預變位(其值根據計算確定),即先使梁的一端就位壓住支座,然后對梁在縱向施以推力(可用水平千斤頂施加推力),使其產生預先計算好的變位值,在此狀態下,使梁的另一端座落在支座上,然后拆除推力即可。
6.3.4對結構誤差的處理
如果出現墩、臺頂面的支座墊石的高程、平面位置與設計要求有誤差時,應將支座墊石處理干凈,用水灰不大于0.5的1:3干硬性水泥砂漿抹平,并使其頂面標高準確,表面平整;假如支座墊石的標高超過設計標高時,必須先鑿除一部分混凝土后才能進行上述的工序。
6.3.5安裝施工
(1)、與其下結構結合如采用環氧樹脂等材料粘貼,要事先配刷,使用合格原料。
(2)、對于分塊式拼裝的條形板式橡膠支座,其各分塊連接邊縫安裝前應打磨平齊,試拼編號,現場安裝時應對號入座,同時應注意保持上下滑動面清潔,切勿受磨損。
(3)、環氧砂漿固結是有一定時間的,安裝支座后,必須靜置足夠時間,待環氧砂漿完全固結后,才能進行上部結構的吊裝,以保證支座位置的準確。
(4)、支座與梁底,或支承墊石頂面,應全部緊密接觸,局部有縫隙,不得超過0.5㎜寬;有滑板時,必須按要求在支座與滑板間、滑板上涂抹物質。
(5)、支座中心盡可能對準梁的計算支點,必須使整個橡膠支座的承壓面上受力均勻,這就要求接觸于橡膠支座板上下的梁底面和墩臺頂二面的混凝土面要平順、清潔、粗糙,而且相互平行。梁在預制時,必須準確地安裝梁底支承部分的模板,每片梁兩端也要平行,使不產生翹曲現象。
(6)、為了必要時如上述放松橡膠支座或因原支座壓壞、老化須更換支座,應在墩臺帽上設置擱放千斤頂的位置。
(7)、梁、板落位時應穩妥,勿使支座產生剪切變形,若位置不準確時,必須吊起重放,不得用撬棍移動梁、板。
(8)、支座周圍應設排水坡,防止積水,支座附近應清除塵土、油脂、污垢等。
(9)、若墩臺上設計有限制梁、板移動的構造如混凝土塊,邊框、限鐵等宜在梁、板安裝好后在安設。
(10)、當墩、臺兩端標高不同,順橋向有縱坡時,支座安裝方法應按設計規定辦理。
(11)、四氟橡膠滑板支座,在安裝時除按上述要求施工外還應注意以下各點:
①、墩臺上設置的支承墊石,其標高應考慮預埋的支座下鋼板厚度,或在支承墊石上預留一定深度的凹槽,將支座下鋼板用環氧樹脂砂漿粘結于凹槽內。
②、在支座下鋼板上及四氟滑板式支座上標出支座位置中心線,兩者中心線相重合放置,為防止施工時移位,應設置臨時固定措施。安裝時宜在與平均氣溫相差不大時進行。
③、梁底預埋有支座上鋼板,與四氟滑板式支座貼接觸的不銹鋼板嵌入梁底上鋼板內,或用不銹鋼沉頭螺釘固定在上鋼板上,并標出不銹鋼板中心線位置。安裝支座時,不銹鋼板、四氟板表面均應清潔、干凈,在四氟滑板表面涂上硅脂油,落梁時要求平穩、準確,無振動,梁與支座密貼,不得脫空。
④、支座正確就位后,拆除臨時固定裝置,采取安裝防塵圍裙措施。
6.3.6質量檢查
(1)、橡膠支座安放時,應按設計要求,在墩、臺頂面標出其縱、橫中線,并將線延長到墩、臺頂面的外緣,以方便在上部結構吊裝后施工、監理方檢查。
(2)、安裝支座后,必須靜置足夠時間,待經檢查確從環氧砂漿完全固結后,才能進行上部結構的吊裝,以保證支座位置的準確。
(3)、由于目前的《市政橋梁工程質量檢驗評定標準》(CJJ2-90)中沒有具體橡膠支座的檢驗標準,因此在施工中質量檢查時可以參見《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041-2000),具體如下表:
7、結束語
(1)、橋梁支座是橋梁結構的一個重要組成部分,然而一般工程施工人員對支座的安裝質量不太重視,極易出現質量問題,留下安全隱患,參與建設的各有關方面應引起高度重視。
(2)、不斷開發新的產品,逐步改善板式橡膠支座的老化問題,延長橡膠支座的使用壽命,減少在使用過程中更換支座的情況。
(3)、改進支座安裝工藝流程,加強現場施工管理、由專業化隊伍操作,施工中嚴格執行監督、監理、檢查的質量保證體系是確保質量的關鍵。
參考文獻:
(1) 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTJ023-85). 北京:人民交通出版社,1989
關鍵詞:橋梁,支座更換,正常運營,同步自鎖頂升
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
中圖分類號:K928.78文獻標識碼:A 文章編號:
1、前言
橋梁支座作為重要的上部、下部結構之間的受力傳力部件,極易出現位移、老化、損壞等病害,需要經常更換。經調查了解到,目前國內外更換支座的方法大致分為枕木滿布式支架法、整體頂升法、鞍型支架法、鋼扁擔梁法、橋面鋼導梁法、超低高度氣囊式千斤頂更換法等幾種,但這些方法均有一個共同的缺點就是實施復雜,需要中斷交通,影響大、成本高,又或者是安全性和可靠性不足,通用性差,面向用戶狹窄,尤其難以適合一般的養護管理部門和維修施工單位使用。
基于上述問題和原因,我單位和北京特希達科技集團、清遠市佛岡公路局敏銳地認識到研究“橋梁正常運營狀態更換支座新技術”這一課題的重要性及應用前景的廣泛性,專門設立了 “橋梁正常運營狀態更換支座新技術”的科研項目。經過參研人員3年多的調查研究、計算分析、模擬試驗等一系列攻堅努力,創新性地以“全斷面同步頂升、安全自鎖保障、不中斷交通”的技術路線很好地解決了這一技術難題,并于2010年1月在國道106線佛岡縣車角大橋的依托工程項目上得到成功實踐驗證。2010年10月,該科研成果經交通運輸部科學研究院、廣東省交通運輸廳等單位的權威專家鑒定綜合達到國際先進水平(清科鑒字〔2009〕29號),并建議廣泛推廣應用。
2、同步自鎖頂升的原理
2.1同步頂升原理
油泵通過一根油管連接到分流閥上,千斤頂由同一油泵統一供油,油泵開啟后,由分流閥將液壓油分配到每個千斤頂。等壓分流閥的作用,是不論載荷大小,液壓系統中由同一個油泵向多個千斤頂供應相同的壓力(等壓分流),以實現多個千斤頂的行程保持同步或定比關系。
等壓分流閥分配到每臺千斤頂的液壓油壓強是相等的,由于每個千斤頂活塞面積相同,從而千斤頂頂升力是相同的。頂升過程中將分流閥閥門開啟程度相同,此時每個千斤頂油路的損失基本相等,保證了每個油路流量的相等,即保證了千斤頂行程的一致。當油路損失有差異時(如分流閥各閥門開啟大小不同),油路損失小的千斤頂行程會增大,將承擔更大的頂升力,油缸內壓強就要比其他千斤頂油缸的壓強高,因各千斤頂油缸并聯,液壓油就主動流向其他千斤頂油缸,使千斤頂油缸的壓強恢復相同,這樣就保證了頂升的同步性。
圖1同步頂升系統設備示意構成圖
2.2自鎖千斤頂工作原理
液壓千斤頂就是利用了液壓傳動所基于的最基本的原理——帕斯卡原理,液體各處的壓強是一致的,通過液體的傳遞,可以得到不同端上的不同的壓力,這樣就可以達到一個變換的目的。
千斤頂液壓傳動是利用有壓力的液壓油作為傳遞動力的工作介質。油泵輸出液壓油,將機械能轉換成油液的壓力能,壓力油經過管道及分配閥,進入千斤頂油缸,推動活塞舉起重物,是將油液的壓力能又轉換成機械能。活塞舉升的速度取決于單位時間內流入千斤頂油缸中油容積的多少。由此可見,千斤頂液壓傳動是一個不同能量的轉換過程。
為防止千斤頂漏油、油缸裂縫、油管爆裂等原因引起千斤頂活塞突然下降,在活塞上加上自鎖螺母,頂升過程中不斷旋緊自鎖螺母,當出現以上情況時,將作用在活塞上的力通過自鎖螺母轉移到千斤頂缸體上來,不至于因為意外情況損壞梁(板)或引起橫向聯系的損壞。
3、依托工程概況
車角大橋是座落在清遠市佛岡縣車角村106國道K2364+825~+975.45處的一座雙向四車道公路橋梁,橋寬約25m,長約148m。上部構造均為鋼筋混凝土空心板梁,每跨長20m,由17片梁組成(共計:7跨119片梁)。設置GYZ250×42 mm圓板式橡膠支座(共計:476塊),伸縮縫采用D80型伸縮縫,橋面鋪裝為混凝土橋面,中間間隔為防撞墻間隔。下部構造為鋼筋混凝土灌注樁基礎,圓柱式橋梁,該橋橡膠支座大部分有變形現象,根據省公路管理局批復,需對全橋的支座進行更換,下圖為大橋全景相片。
圖2 待更換支座的橋梁車角大橋實景圖
4、千斤頂的選用
4.1上部結構自重計算
根據設計圖紙,單跨半跨上部結構及橋面系材料重量計算列如下表1-1,鋼筋混凝土比重取25KN/M3。其它鉸縫伸縮縫重量略。
上部結構自重計算匯總表1-1
防撞欄(中間) 防撞欄(邊) 橋面鋪裝 空心板
100.6KN 192.1KN 725.8KN 2737.5KN
4.2活載計算
該橋為20m跨徑,按一般小跨徑掛車活載控制設計,該橋用掛車計算活載。
FC=(300×20+300×18.8+300×14.8+300×12.6)÷19=1045KN
4.3千斤頂的布置及選型
車角橋每跨有17片梁,每片梁端放2個千斤頂。因為千斤頂布置得較密,活載占的比例不大,可以不計算合力重心至橋中心線的距離。
本次更換支座采用同一橋墩蓋梁上,同步頂升梁板,同時拆去舊支座,更換新支座。
橋墩蓋梁采用68個超薄千斤頂,橋臺采用34個超薄千斤頂,每片梁端用兩個千斤頂頂升,所有千斤頂并聯共用一套高壓油泵(ZB4/500型)。所選擇的(ZB4/500型)千斤頂額定頂升力為50t。
由頂升油壓系統計算式導出:該組成系統各千斤頂(34或68個超薄型千斤頂)“校準”各級標準力值對應指示器顯示值的算術平均值作為線性回歸得:P=0.1342F-0.3241,其中P為油壓表讀數,F為加載力值。
系統平衡頂升最大油壓表壓力為(讀數值)P=21.5MPa,由頂升油壓系統計算式P=0.1342F-0.3241即得各作用點頂升平均作用力F=162.62KN;
頂升每片梁端設兩個作用點(兩個千斤頂作用),橋寬斷面為17片梁。
當橋臺蓋梁頂升時,使用34個超薄型千斤頂,其頂升最大荷載為5529.08KN。
當橋墩蓋梁頂升時,使用68個超薄型千斤頂,其頂升最大荷載為11058.16KN。
5、正常運營狀態同步頂升更換支座施工工藝
5.1更換支座側面示意圖
圖3更換支座側面示意圖
5.2更換支座施工工藝