矮千斤頂頂升法更換連續(xù)梁橋支座

1、摘 要：通過對某高速公路L1、L2、L4三座連續(xù)空心板梁互通式立交橋的支座更換，恢復(fù)橋梁的安全正常運營。用矮千斤頂頂升橋梁上構(gòu)進(jìn)行支座更換施工工藝既科學(xué)、實效，又簡便、安全，具有較強的適用效果和參考意義。關(guān)健詞：橋梁、支座、頂升、更換 一、前 言某高速公路L1、L2、L4互通式立交橋建于1997年，至今運營時間已有6年，橋梁墩柱、梁底、橋面都有不同程度的裂紋出現(xiàn)，特別是橋面破損嚴(yán)重，經(jīng)交通科研單位檢測鑒定為支座變形所造成，需對橋臺及各橋墩處支座予以更換。二、工程概況該高速公路L1、L2、L4三座連續(xù)空心板梁互通式立交橋是一個多肢、混合型的立體交叉，按荷載汽超20級，掛120設(shè)計。其中L1橋橋跨

2、布置為16m+4×20m+16m，梁高0.85m，寬9m，橋墩為單樁式樁基礎(chǔ)，橋臺一側(cè)為雙樁式樁基礎(chǔ)，另一側(cè)為一字型樁基礎(chǔ)橋臺；L2橋橋跨布置為 10m+16m+10m，梁高0.85m，寬9m，橋墩為單樁式樁基礎(chǔ)，橋臺一側(cè)為一字型樁基礎(chǔ)橋臺，另一側(cè)為重力式U型橋臺；L4橋橋跨布置為13m+4×16m+13m，梁高0.85m，寬12m，其中左右兩邊各有2m寬人行道挑梁，橋墩為單樁式樁基礎(chǔ)，橋臺為雙樁式樁基礎(chǔ)。L1、L2、L4橋均屬于彎橋，其平、縱斷面均處于曲線上。三、施工組織根據(jù)本次施工任務(wù)組建L1、L2、L4橋支座更換項目經(jīng)理部，制定詳細(xì)、嚴(yán)密的施工方案，配置人力、機械及設(shè)

3、備，使本次施工安全、有序、順利地進(jìn)行。本頂目配置高70mm，=300mm的圓形扁式油壓千斤頂（最大頂升重量為250T，最大行程為15mm）共20臺。四、制定施工方案項目初步制定的是采用萬能桿件拼裝支架支撐，大噸位千斤頂起頂?shù)闹ё鼡Q方案，為便于安裝支架并提供足夠的支承能力，需在支架下設(shè)置鋼筋砼基礎(chǔ)。經(jīng)詳細(xì)審查設(shè)計圖紙，地基為人工素填土，鋼筋砼基礎(chǔ)置于其上產(chǎn)生的沉降量較大，若采用大噸位螺旋千斤頂，同時高行程（80mm左右）起頂，當(dāng)發(fā)生不均勻沉降時，同排一部分千斤頂受力增大（可能超出千斤頂最大受力，使千斤頂損壞），另一部分千斤頂受力減小而此時行程很大（大于梁的允許變形值），會損壞梁體。為了減小沉降

4、量，必須增大鋼筋砼基礎(chǔ)尺寸，并對支架進(jìn)行預(yù)壓，此方案工程量較大且工期加長，安全性也不是很高。出于安全的角度考慮，充分利用梁體與墩頂?shù)目臻g，制定了一個更加可靠的施工方案，此方案采用鋼管包箍墩柱，用高度為70mm，=300mm的圓形扁式油壓千斤頂（最大頂升重量為250T，最大行程為15mm）配電動油泵進(jìn)行梁體頂升更換支座，避免沉降造成突然卸載的影響，圓形扁式油壓矮千斤頂?shù)淖畲笮谐虨?5 mm，且為單油路，操作控制頂升量更為簡便，使梁體的變形值控制在允許的范圍內(nèi)。由于千斤頂放置于梁體墊石與墩頂之間，方案制定時需對每座立交橋各墩臺處頂升的重量、墩頂及墊石頂局部受壓、鋼管包箍增強等進(jìn)行計算，同時由原設(shè)計

5、部門提供起頂時梁板的允許變形值，以便在實際施工過程中對施工工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保梁體的變形在允許范圍內(nèi)，保證施工過程中的橋梁結(jié)構(gòu)安全。以L1橋為例，起頂重量、鋼管包箍增強、局部受壓等計算過程如下：1. L1橋不等跨徑連續(xù)梁支承反力計算（按去掉橋面鋪裝計算）:根據(jù)連續(xù)梁電算程序計算得各墩臺支承反力： 墩臺號反力（KN）墩臺號反力（KN）0#臺1#墩2#墩3#墩4#墩5#墩6#臺2. 局部承壓計算依據(jù)各墩臺受力情況，在各橋墩順橋向支座兩側(cè)安設(shè)兩臺250噸圓形扁式千斤頂（規(guī)格為300×70mm），在各橋臺橫橋向三個支座之間安設(shè)兩臺250噸圓形扁式千斤頂（規(guī)格為300×70mm），

6、千斤頂最大行程為15mm，每次頂起時控制在10mm左右。由于千斤頂作用，使墩臺頂部處于局部承壓狀態(tài)，根據(jù)最不利原則，以4#墩為例進(jìn)行局部承壓應(yīng)力計算：(1) 墩柱混凝土加鋼管包箍后通過鋼管預(yù)壓緊箍作用可提高砼抗壓強度（如圖4，單位cm），鋼筋砼短柱軸心受壓組合強度計算式為：N0=Ra×Aa（1+1/2+） =Rs×As/Ra×Aa Ra 1=Ra×（1+1/2+） 式中： 鋼管砼桿件的套箍指標(biāo)，Rs鋼管材料的抗拉、抗壓設(shè)計強度As鋼管包箍截面面積Ra砼抗壓強度設(shè)計值Ra 1鋼管包箍砼抗壓強度Aa核心砼截面面積套箍指標(biāo)：=Rs×As/Ra

7、5;Aa=215××22××2）混凝土加鋼管包箍砼抗壓強度： Ra11/2+0.49837）=31.963 Mpa說明：式套用管砼短柱軸心受壓的承載力計算方法，CECS28：90。短柱軸心受壓承力計算有三種方法CECS28：90、DL5099-97、JC101-89，其中CECS28：90采用的是顯式，直接計算，沒有限制使用范圍；DL5099-97、JC101-89采用了系數(shù)表達(dá)方式，系數(shù)的具體表達(dá)式極為繁雜，以表格的形式直接給出，實際應(yīng)用時受應(yīng)用范圍的限制。故這里套用CECS28：90中的方法計算。(2) 4#墩局部應(yīng)力計算（千斤頂位置如圖5、6，單位

8、cm）××Ra1×Ac（按素混凝土局部承壓計算）式中：Nc局部承壓時的縱向力砼局部承壓強度提高系數(shù)Ad局部承壓時的計算底面積Ac局部承壓面積計算過程如下：Ad=4××602×（arctg（39.686/45）/360）-45×39.686/2）2×1522=（1629.284/706.5）1/2××××1502=2058110 N=2058.11 KN4#墩的支承反力為3493.7KN，每個千斤頂反力為1746.85KN，小于Nc=2058.11KN，局部承壓滿足要求。四、施

9、工步驟及施工工藝1.舊橋面鑿除、清理采用小型鑿巖機、把橋面板分成兩幅，從橋臺一側(cè)開始，一幅一幅鑿除，小型鑿巖機在施工中嚴(yán)格控制風(fēng)鎬的功率，使風(fēng)鎬正好鑿至橋面與梁板的接觸面，以免鑿傷梁體，鑿除完后采用小型拖拉機人工裝運至廢舊場丟棄。這樣可以減輕一部分恒載。拆除橋頭兩側(cè)伸縮縫，在兩橋臺與梁板的間隙處用木板或橡膠臨時填塞，避免起頂時梁體的縱向滑移。采用竹子、木材、鐵線搭設(shè)施工平臺安放設(shè)備，平臺寬度要求滿足油泵、材料、工作人員操作的要求，支架要穩(wěn)固。4.制作包箍鋼管砼及安裝千斤頂?shù)仍O(shè)備。墩柱直徑為120cm，鋼筋保護(hù)層厚7cm，舊支座所占中心面積為66×66 cm2，300mm矮千斤頂?shù)闹|

10、位置較窄，為保護(hù)墩柱頂局部砼承壓安全，需采用鋼板包箍包裹墩柱頂提高邊緣砼抗壓強度。先在墩柱頂支座鋼板范圍以外鑿開部分砼，深度大約3cm，清理干凈，按墩柱頂面尺寸（扣除支座鋼板面積）加工好四塊厚度為2cm的鋼板并開好坡口，將四塊鋼板焊接在支座鋼板的四周，相鄰鋼板相互焊接，形成一個直徑為122cm的圓板蓋在墩頂。鋼板焊縫要密實，后焊鋼板要與支座鋼板平齊，然后加套包箍，包箍厚度為1.2cm，直徑為120cm，寬為50cm的兩個半環(huán)，兩個半環(huán)間采用高強螺栓連接（規(guī)格為27mm，長為120mm），在包箍下緣與墩柱接觸面粘貼寬5cm、厚0.5cm的環(huán)形橡膠條，使下緣密封，在包箍上緣焊接方形5cm×

11、;5cm厚0.5cm的6塊小鋼板（均布于圓周），包箍上緣接觸到墩頂鋼板后，上緊高強螺栓，將鋼板與包箍上緣接觸面焊接緊密，再把高強螺栓部分加焊緊密，在頂鋼板開一個壓漿孔，兩個排氣孔，在墩頂鋼板壓漿孔處壓灌環(huán)氧樹脂砼，使墩柱與鋼管包箍緊密結(jié)合為一體形成鋼管砼，達(dá)到提高砼強度的目的。待環(huán)氧樹脂砼強度達(dá)到要求后，將矮千斤頂放置于各墩頂順橋向盆式支座兩側(cè)，臺帽頂則放置于三個板式支座的中間，并安裝好油泵。(1).更換方法由于舊盆式支座上、下板的錨固螺栓全部扭曲，下板與支座墊石混凝土結(jié)合在一起，要取出上、下板，需要鑿除上、下板粘結(jié)的混凝土并割除連接件，要求墩頂與墊石必須有足夠的空間，即梁體頂升需有較大高度，

12、施工的危險性較大?？紤]到以上因素，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工單位共同研究，決定在不拆除舊盆式支座上、下板的情況下，頂升橋梁至一個新盆式支座的高度后，取出舊盆中的橡膠塊，填充一塊大小、高度一致的圓形鋼板把整個盆塞滿（保證支座傳力良好），然后將新盆式支座的上、下板與舊盆式支座的下、上板焊接在一起（舊盆式支座的上、下板安裝反了），達(dá)到更換舊支座的目的。新的盆式支座安裝后，整個梁體比原來抬高了一個相同的高度（約12cm），在橋臺板式支座處通過調(diào)節(jié)支座墊石高度來協(xié)調(diào)，在橋頭兩側(cè)通過引道來調(diào)整抬高的高差。(2).頂升施工頂升前要對每個墩臺的左、右原始高度進(jìn)行記錄，以便比較和控制頂升量，由于采用高度為70mm

13、，300mm的圓形扁式液壓千斤頂（最大頂升重量為250T，最大行程為15mm），其活塞面為250mm的圓面，加油壓后圓面受力必須均勻，否則就會出現(xiàn)活塞拉缸損壞，在施工過程中要仔細(xì)觀察活塞面上升是否均勻，出現(xiàn)不均勻情況要停止加油壓并馬上卸載，重新放置鋼板調(diào)整好位置再加油壓頂升。首先進(jìn)行L1橋的頂升，L1橋跨徑為16m+4×20m+16m，整個橋位于豎曲線內(nèi)（基本以3#墩為對稱中心），頂升順序為先從6#臺至0#臺每個墩臺頂升高度為10mm（千斤頂?shù)男谐蹋?。由于支墊鋼板有空隙，在卸載過程中產(chǎn)生壓縮，所以在墩臺每次頂升幾個毫米后，需馬上比較各墩臺之間的頂升量及一個墩臺左、右兩側(cè)的頂升量之上偏

14、差，按照偏差值從0#臺至6#臺每墩臺頂升來調(diào)節(jié)平衡，完成一個來回，使每個墩臺之間的頂升高差控制到小于10mm范圍內(nèi)。不斷重復(fù)以上過程直至符合新盆式支座的安裝高度要求。(3).更換支座頂升完成后，取出盆內(nèi)的舊橡膠塊，在新支座上板定位好加工成與盆大小一致的圓形鋼板，用千斤頂把上板頂升到舊支座上板，使上板及圓形鋼板與舊支座上板結(jié)合良好，焊接穩(wěn)固。安裝完上板后，取出千斤頂進(jìn)行下板安裝，將下板安放在墩頂中心位置，焊接穩(wěn)固。在四氟板上涂硅脂油。在橋墩進(jìn)行盆式支座安裝的同時，澆注好橋臺四氟板橡膠支座墊石，待達(dá)到強度70%80%后，安裝好新的板式橡膠支座，就可以卸載了。卸載施工工藝與頂升施工工藝正好相反，施工

15、順序是先從6#臺依次至5#、4#、3#、2#、1#各墩、最后至0#臺，再從0#臺依次至各墩、最后至6#臺為一個來回。卸載完成后，對盆式支座進(jìn)行補焊（因為支墊鋼板處，卸載前無法焊到），支座更換結(jié)束。L2橋一部分位于直線內(nèi)一部分位于豎曲線內(nèi)，從0#臺至3#墩為上坡，采用的頂升順序為0#臺1#墩2#墩3#墩，為一個回合，不斷地重復(fù)直至完成。卸載也采用與頂升一樣的順序。L4橋與L1橋情況比較相似，采用與L1橋相同的施工順序來進(jìn)行頂升和卸載。橋梁支座更換完成后，澆注橋面鋪裝及引道路面砼，圓滿完成全部施工任務(wù)，立交橋恢復(fù)正常運營。L1、L2、L4橋支座更換的頂升和卸載每一步操作都要進(jìn)行記錄，作為資料存檔。因這次更換支座數(shù)目較多，而篇幅有限，僅附L1橋1#墩的頂升和卸載記錄作為參考，詳見表1、表2。五、結(jié)束語近年來各省市建造的類似L1、L2、L4橋類型的橋梁有很多，今后一定的年限內(nèi)陸續(xù)都需要進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)，而直接以鋼板包箍墩柱