L4聯(lián)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁頂升改造設(shè)計

 

L4聯(lián)改造前后的平面及立面均位于直線段上，改造后的設(shè)計標(biāo)高比現(xiàn)狀橋面高3.522～11.261 m。本聯(lián)的改造采用整體頂升的方案，通過頂升、轉(zhuǎn)體后，將既有橋梁結(jié)構(gòu)調(diào)整到與改造后的橋面設(shè)計標(biāo)高的高差在8 cm以內(nèi)，僅通過增減調(diào)平層或鋪裝層的方式來達到設(shè)計標(biāo)高。通過建模對L4聯(lián)成橋運營階段進行計算，同時將施工期間可能產(chǎn)生的支座不均勻沉降考慮進去，將原設(shè)計的5 mm不均勻沉降調(diào)整為10 mm?？傻贸鲆韵陆Y(jié)果:短期效應(yīng)組合下截面正應(yīng)力是上緣最小壓應(yīng)力為1.2 MPa，最大壓應(yīng)力為11.5 MPa;下緣最小壓應(yīng)力為0.7 MPa，最大壓應(yīng)力為9.2 MPa。其余各項指標(biāo)(承載能力、截面主應(yīng)力等)均滿足相應(yīng)規(guī)范要求，可保證梁體結(jié)構(gòu)安全橋梁支座更換施工及控制技術(shù)

 

1.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， 并同時完成梁體結(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、 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)中針對不可修復(fù)的損壞狀況， 就需要對支座進行更換處置， 在更換的過程中， 更換的方法對橋梁結(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橋梁結(jié)構(gòu)的各主要受力部位進行監(jiān)控， 以保證更換過程的安全和可控制。 下面結(jié)合工程實例， 介紹主要的施工及控制技術(shù)。 

 

2.橋梁支座更換工程實例

 

大牛站迎春水庫橋位于原平‐太原高速公路 74+515 處， 橋梁全長 246.1m， 為雙幅分離式橋，單幅橋?qū)?15.5m， 行車道寬 12m。 設(shè)計荷載為汽車‐超 20 級、 掛車‐120。 上部結(jié)構(gòu)為先簡支后連續(xù)的裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)， 斷面為 T 型組合梁。 全橋共分兩聯(lián)， 每聯(lián)均為 4×30m的連續(xù)剛構(gòu)， 全橋共設(shè)有支座 56 個， 布置在各跨聯(lián)的兩端， 支座型號為 250×42mm 球冠四氟板圓形橡膠支座。 大橋于 1998 年建成通車， 在使用運營僅 4 年后， 橋梁支座已發(fā)生嚴(yán)重的損壞。 支座保護層開裂、 剝落、 鋼板外露， 四氟板與支座橡膠剝離等病害， 嚴(yán)重影響到橋梁的使用安全， 為了保障該橋的正常運營， 現(xiàn)要求對該橋出現(xiàn)病害的支座進行全部更換處理。 

 

3. 橋梁支座更換處置方案的確定

 

我們首先根據(jù)該橋梁的結(jié)構(gòu)特點， 左右幅為分離結(jié)構(gòu)， 更換時可左、 右幅分別進行操作。 同時考慮該橋面結(jié)構(gòu)為整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)， 為避免分別起頂對橋面板的剪切破壞， 應(yīng)采用同時起頂方式。 起頂所用的設(shè)備應(yīng)綜合考慮各種不利因素的影響， 取用計算抬升重量的 1.2 倍以上作為選取設(shè)備的依據(jù)。 其次根據(jù)支座的形狀系數(shù)計算出支座的抗壓彈性模量容許值（實際抗壓彈性模量值已無法試驗測得）， 計算支座上部承受的恒載外力值與活載外力值， 得出支座可能產(chǎn)生的壓縮變形值， 并適當(dāng)考慮支座壓潰后的變形增大值， 作為控制該支座最終的起頂量的控制值。 考慮該橋為 4 孔一聯(lián)的連續(xù)剛構(gòu)型式， 為了避免在橋臺及橋墩分聯(lián)處的起頂可能對固結(jié)墩處主梁的損壞， 在起頂前， 首先根據(jù)預(yù)估的起頂量， 計算出固結(jié)墩處主梁可能產(chǎn)生的下緣拉應(yīng)力值， 計算的拉應(yīng)力值應(yīng)小于該標(biāo)號砼的允許拉應(yīng)力值， 并作為起頂過程的控制值。 確定千斤頂?shù)钠痦斘恢茫?并對該位置進行局部承壓計算， 以保證局部承壓面的安全性。 

 

4. 橋梁支座更換施工監(jiān)控

4.1 監(jiān)控的目的

在頂升梁體更換支座過程中， 保證梁體主要斷面的應(yīng)力和變形處在安全的范圍內(nèi)， 同時保證在起頂過程中各千斤頂?shù)捻斏客剑?防止由于千斤頂頂升量的不一致， 引起梁間變形的不一致， 而導(dǎo)致的橋面剪切損壞。 

4.2 監(jiān)控的內(nèi)容

（1） 應(yīng)力監(jiān)控

根據(jù)對該橋梁進行有限元程序結(jié)構(gòu)計算后的結(jié)果表明， 在梁體頂升過程中， 在固結(jié)墩處主梁截面下緣將產(chǎn)生拉應(yīng)力， 為此在 3#、 4#主梁固結(jié)處截面下緣分別布置了一個應(yīng)力觀測測點進行應(yīng)力觀測。 同時在主梁與橋墩固結(jié)斷面增加了一個固結(jié)處拉應(yīng)力測點。 

（2） 撓度監(jiān)控

橋梁支座更換在千斤頂起頂?shù)慕孛嫖恢茫?每片主梁下緣均布設(shè)一個百分表撓度觀測測點， 用于進行起頂過程及起頂量的最終控制。 根據(jù)該橋的實際情況， 確定該橋起頂過程大致五級完成， 每級起頂量為 2mm， 相鄰兩主梁間的位移變化量控制值不得超過 0.1mm。 

（3） 梁體砼、 橋面、 伸縮縫及其它附屬設(shè)施的控制

在千斤頂起頂過程中， 適時觀測梁體砼、 橋面是否出現(xiàn)裂縫及其變化情況； 橋梁伸縮裝置及其它附屬設(shè)施是否有損壞， 如有異常情況， 應(yīng)及時查明原因， 并采取相應(yīng)的措施。 另在千斤頂起頂過程中， 在橋臺伸縮縫中央及外側(cè)分別安放了一個位移觀測測點。 

 

5. 橋梁支座更換施工步驟

5.1 施工準(zhǔn)備

（1） 根據(jù)確定的施工方案， 做好施工場地工作平臺搭設(shè)， 要求每更換一組支座搭設(shè)兩個支架， 如更換橋臺處支座要求在橋臺及 1#墩位置各搭設(shè)一個工作平臺， 便于施工操作人員及監(jiān)控人員使用， 工作平臺要牢固可靠， 保證人員安全。 

（2） 進行所用千斤頂、 油泵的配套標(biāo)定。 本橋共標(biāo)定了 16 臺套扁式千斤頂， 其中 14 臺套為起頂所用， 另外兩套為備用。 

（3） 選用與原有支座同型號新支座， 并做好新支座的試驗檢測工作， 配套支座防塵罩。 

（4） 對支座處雜物進行認(rèn)真清理、 解除支座附近的多余約束。 

（5） 千斤頂安裝就位， 每一主梁底面平行安放兩臺千斤頂， 具體位置見附圖。 千斤頂上下都采用 400×300×20mm 的兩塊鋼板支墊。 

（6） 布置監(jiān)控所需應(yīng)力、 撓度觀測測點。 起頂位移控制用百分表安放在靠近主梁的橫隔梁根部， 每片梁安裝一個百分表； 主梁根部應(yīng)力監(jiān)控測點布置在 3#、 4#主梁固結(jié)處截面下緣；另外在橋墩設(shè)置位移觀測測點， 觀測固結(jié)墩的位移變化； 在橋面伸縮縫處設(shè)置兩個位移觀測測點， 觀測橋面伸縮縫處的位移變化。（具體測點布置見附圖）。 

（7） 施工人員組織安排： 進場人員共 26 名， 其中項目負(fù)責(zé)人一名， 負(fù)責(zé)項目的統(tǒng)一安排、指揮； 項目技術(shù)負(fù)責(zé)人一名， 負(fù)責(zé)施工及監(jiān)控人員的技術(shù)、 任務(wù)交底及技術(shù)培訓(xùn)； 專家兩名，負(fù)責(zé)施工過程中出現(xiàn)臨時狀況的應(yīng)急處理， 監(jiān)控人員 8 名， 其中梁底位移監(jiān)控人員 5 名， 負(fù)責(zé)監(jiān)控期間的施工控制， 固結(jié)墩應(yīng)力監(jiān)控人員 2 名， 負(fù)責(zé)主梁應(yīng)力控制及橋墩位移觀測， 橋臺伸縮縫變位監(jiān)控人員 1 名， 負(fù)責(zé)伸縮縫變化測試及橋面裂縫觀測； 施工操作人員 14 名，負(fù)責(zé)千斤頂?shù)钠痦敿捌痦斶^程的臨時支撐。 

5.2 頂升施工

（1） 頂升前應(yīng)將所施工的橋幅， 進行臨時封閉， 避免施工過程發(fā)生意外。 

（2） 準(zhǔn)備工作完成后， 在項目負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一指揮下， 十四臺千斤頂同時頂升。 將千斤頂打壓， 頂住梁底， 觀察百分表讀數(shù)的變化， 百分表開始有規(guī)律的轉(zhuǎn)動， 記錄初讀數(shù)。 控制梁的頂升速度， 按 2#梁控制， 每頂升 2mm 為一個程序， 每個頂升程序完畢， 由監(jiān)控人員統(tǒng)一完成讀數(shù)， 對起頂不均勻造成相鄰兩主梁間的位移變化量超過 0.1mm 的進行局部頂壓調(diào)整，調(diào)整完成后進行下一過程的頂升， 直到全部頂升到位， 支座可順利取出。 整個頂升過程均須對主梁、 橋面及附屬設(shè)施進行認(rèn)真觀察， 如有異常立即停止頂升。 

（3） 頂升到位后， 統(tǒng)一在梁底安放預(yù)先準(zhǔn)備的楔形枕木及預(yù)制鋼板進行臨時支墊， 支墊要求牢固可靠， 支墊過程不可放松千斤頂。 

（4） 支墊完成取出舊支座后， 先認(rèn)真清除原梁底不銹鋼板上的銹跡及污垢， 涂上一層潤滑油脂， 然后用水平量尺檢查支座下墊石表面是否平整， 能否滿足安裝要求， 對墊石表面的油污及浮漿表面要打磨清除干凈。 在安放新支座前， 還需在原支座位置及新支座表面進行十字定位， 以確保支座更換后位置準(zhǔn)確。 

（5） 對于由于梁體安裝不當(dāng)或梁底表面不平整所造成的支座偏壓， 可采用結(jié)構(gòu)膠進行脫空部位的局部填充， 以保證支座全截面受壓。 

（6） 在安裝前將四氟板支座中的四氟板表面的儲油槽內(nèi)的硅脂充滿， 保證四氟板表面和不銹鋼表面的潔凈， 不得有損傷、 拉毛現(xiàn)象； 同時按要求安裝支座防塵罩。 

（7） 橋梁支座更換完畢主梁就位時， 也應(yīng)分布進行， 先將梁底臨時支撐解除， 然后順序下落梁體就位。 注意要交叉放松千斤頂， 不能同時放松， 以防橋面損壞或壓壞個別千斤頂。 

 

6.橋梁支座更換施工注意事項

（1） 對不同形式的橋梁應(yīng)采用不同的頂升方式。 對于由 T 梁或工字梁組成的截面形式， 一般可在梁體下安放墊板直接用千斤頂頂升的方法進行； 但頂升空心板、 箱梁時， 則必須注意頂升部位， 避免直接頂升梁體底部， 而易選在兩肋及箱梁腹板部位， 防止對梁體的損壞。 

（2） 由于邊梁本身自重及橋面附屬設(shè)施（如護欄、 分聯(lián)處連接件） 的影響， 與中梁在頂升力上差異較大， 在頂升時一定要壓力與行程雙控制， 并以行程為最終控制。 避免由于起頂不均勻而造成橋面的剪切破壞。 

（3） 嚴(yán)格控制梁體的頂升高度， 避免頂升高度過高造成橋面及附屬設(shè)施的損壞。