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桥梁支座更换施工过程中如何能不破坏桥梁的结构

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桥梁支座更换施工过程中如何能不破坏桥梁的结构,由于我国在上世纪八、九十年代建造的许多桥梁(主要是空心板和T梁居多)现在检查发现多数桥梁橡胶支座经过多年使用后已经损坏、移位。因此,橡胶支座到一定年份损坏后就要更换,而且这些桥梁现在仍然承担着重要的交通运输任务,为了保证桥梁的行车安全和交通的通畅,必须在不断交通的情况下更换旧支座,采用普通的千斤顶根本没有办法更换橡胶支座。

在桥梁顶升过程中使用气囊千斤顶是近年新开发的一种顶升设备,主要配置有:气囊胶垫、高压胶管、气压分流器、高压气泵、制系统、电子监控等。气囊千斤顶由高质橡胶钢丝材料制成,有关技术指标:设计最大应力1.6MPa,承受最大荷载40t;气囊几何尺寸为:长70cm,宽58cm,厚3cm。由于其结构尺寸较小,特别是厚度超薄,实现了其他千斤顶所无法满足的所需要施工空间小的要求,所以"超低高度气囊式千斤顶"可以直接在盖梁上起顶适合于空心板梁顶升以及顶升间隙较小的物体。"超低高度气囊式千斤顶"不仅在结构尺寸上满足了直接在盖梁上起顶及顶升间隙小的要求,同时在顶起施工时的受力分析也完全符合有关要求。为了确保工程施工作业的顺利进行,做到心中有数,对空心板的受力、变形做了分析,并进行了力学计算,重在了解结构受力后内部变化情况。

计算模型及参数取一座30m跨空心板桥作为算例,主要计算空心板的横向受力,尤其是底板部位的横向受力。分析计算按平面应力模型进行,单元采用8节点等参元。纵向受力长度偏于保守地取用气囊的顺桥向长度L一70cm。对于30m跨径空心板桥,计算荷载:梁自重为43t,二期恒载为9t。计算结果通过有限元计算,支座更换施工过程中,梁体所受的最大剪应力为1.03MPa。梁体的最大主拉应力5。一3.33MPa,大于正常使用阶段荷载组合Ⅱ下的c40混凝土容许主拉应力[d:-]一2.34MPd;与施工阶段受弯构件中c40混凝土容许主拉应力[鳓]一3.38MPa非常接近。但考虑到出现较大主拉应力的范围较小,并且计算时采用了比较保守的纵桥向只有70cm的梁体参与受力的假定,所以顶升过程中,梁体主拉应力基本处于安全范围内。梁体最大主压应力S。:==2.73MPa,远小于正常使用阶段c40混凝土的容许主压应力一18.2MPa。因此,梁体的主压应力满足规范要求。

为了解决这个问题,我公司根据多年的预力施工经验,依据公司现有的技术优势,成功的研制开发了分离式可控起顶系统,该系统在保证桥梁不间断交通正常营运下,不要破坏桥梁结构(且不破坏桥面连续系统)段时间单边断交通的情况下安全,快捷的更换受损支座。该系统可分为液压分离式可控全自动起顶系统和气压分离式可控全自动起顶系统。

对于"超低高度气囊式千斤顶"的施工工艺施工的主要步骤为:准备工作、试顶、整体顶升、支座更换、梁体落位等。下面以一典型工程施工进行介绍。3.1工程简介某空心板梁桥,每跨19片梁,桥面宽20m,桥面铺装层为连续结构,空心板梁为钢筋混凝土预应力结构。单片梁宽0.99m,高1.2m,长30m。单片梁断面为两箱室结构,顶底板均厚20cm,两外腹板均厚lOcm,中腹板厚8cm,单片梁自重43t,每片梁单端设板式橡胶支座2块,支座尺寸14cm×14cm×3cm,不设支座垫石。该桥通车至今已9年,因长时间超限车辆通行造成支座损坏严重,为保证桥梁安全,业主决定对支座进行更换。

在桥梁支座更换过程中,一定要对桥梁按基础、墩台、主梁、桥面系和附属工程逐一进行全面检查,并做好记录和拍照。对于基础、墩台所存在的病害应先进行处治,然后再处治主梁。需更换支座的,视桥面系和附属工程的具体情况,决定是否对桥面系和附属工程予以保留或全部清除;需保留的,要事先对各桥孔的纵向连接予以解除,最后才进行支座更换施工。传统的施工方法,需要在可利用的扩大基础或承台上搭设顶升支架实施作业,但顶升点应尽可能地靠近原支点。如果没有可以利用的扩大基础或承台,需重新浇注临时承重基础,再搭设顶升支架实施作业,这种情况多发生在柱桩对接的桥墩或实体式墩台结构,遇到深水基础更为困难。

根据施工经验和实际情况,在墩台结构无任何病害的情况下,可直接在盖梁顶面和空心板梁翼缘板下实施顶升,但要求千斤顶高度不超过3cm。为此可采用"超低高度气囊式千斤顶"来实施。准备工作在墩位处设置操作平台,对于无水地段采取搭设支架方式,用普通脚手架钢管,扣件连接即可;对于水中墩则采用船拼搭设支架。支架强度、稳定性均应满足作业安全的要求。支架完成后,对各墩位支座进行全面检查,并做好记录和编号。根据检查情况,确定更换支座部位、桥跨和数量,再根据交通运行『青况,制定最佳支座更换计划。在作业前应对千斤顶安放处进行清理,以利于千斤顶及垫板的安放平稳。同时确定千斤顶所使用的垫板,垫板采用钢板(厚10mm),尺寸不得小于14cm×14cm,在相对应的板式支座前面放置,并准备一定数量的薄钢板或楔型钢板,以利于在板梁顶升过程中超垫楔紧。气囊千斤顶、气管、闸门使用前应进行荷载试验,以检验各设备的有效性。3.4试顶支撑架、操作平台、千斤顶安装完毕后即可试