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

 

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(jì)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(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。通過建模對(duì)L4聯(lián)成橋運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將施工期間可能產(chǎn)生的支座不均勻沉降考慮進(jìn)去，將原設(shè)計(jì)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(xiàng)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(tái)， 并同時(shí)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(jì)、 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(duì)不可修復(fù)的損壞狀況， 就需要對(duì)支座進(jìn)行更換處置， 在更換的過程中， 更換的方法對(duì)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(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的各主要受力部位進(jìn)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(shí)例， 介紹主要的施工及控制技術(shù)。 

 

2.橋梁支座更換工程實(shí)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(zhǎng) 246.1m， 為雙幅分離式橋，單幅橋?qū)?15.5m， 行車道寬 12m。 設(shè)計(jì)荷載為汽車‐超 20 級(jí)、 掛車‐120。 上部結(jié)構(gòu)為先簡(jiǎn)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(gè)， 布置在各跨聯(lián)的兩端， 支座型號(hào)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(yùn)營(yíng)僅 4 年后， 橋梁支座已發(fā)生嚴(yán)重的損壞。 支座保護(hù)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(yùn)營(yíng)， 現(xiàn)要求對(duì)該橋出現(xiàn)病害的支座進(jìn)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(diǎn)， 左右幅為分離結(jié)構(gòu)， 更換時(shí)可左、 右幅分別進(jìn)行操作。 同時(shí)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(duì)橋面板的剪切破壞， 應(yīng)采用同時(shí)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(jì)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(jì)算出支座的抗壓彈性模量容許值（實(shí)際抗壓彈性模量值已無法試驗(yàn)測(cè)得）， 計(jì)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?yàn)?4 孔一聯(lián)的連續(xù)剛構(gòu)型式， 為了避免在橋臺(tái)及橋墩分聯(lián)處的起頂可能對(duì)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(jì)算出固結(jié)墩處主梁可能產(chǎn)生的下緣拉應(yīng)力值， 計(jì)算的拉應(yīng)力值應(yīng)小于該標(biāo)號(hào)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(duì)該位置進(jìn)行局部承壓計(jì)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(shí)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(duì)該橋梁進(jìn)行有限元程序結(jié)構(gòu)計(jì)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(gè)應(yīng)力觀測(cè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力觀測(cè)。 同時(shí)在主梁與橋墩固結(jié)斷面增加了一個(gè)固結(jié)處拉應(yīng)力測(cè)點(diǎn)。 

（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(gè)百分表撓度觀測(cè)測(cè)點(diǎn)， 用于進(jìn)行起頂過程及起頂量的最終控制。 根據(jù)該橋的實(shí)際情況， 確定該橋起頂過程大致五級(jí)完成， 每級(jí)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(shí)觀測(cè)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(shí)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(tái)伸縮縫中央及外側(cè)分別安放了一個(gè)位移觀測(cè)測(cè)點(diǎn)。 

 

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(chǎng)地工作平臺(tái)搭設(shè)， 要求每更換一組支座搭設(shè)兩個(gè)支架， 如更換橋臺(tái)處支座要求在橋臺(tái)及 1#墩位置各搭設(shè)一個(gè)工作平臺(tái)， 便于施工操作人員及監(jiān)控人員使用， 工作平臺(tái)要牢固可靠， 保證人員安全。 

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

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

（4） 對(duì)支座處雜物進(jìn)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(tái)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(cè)測(cè)點(diǎn)。 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(gè)百分表； 主梁根部應(yīng)力監(jiān)控測(cè)點(diǎn)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(cè)測(cè)點(diǎn)， 觀測(cè)固結(jié)墩的位移變化； 在橋面伸縮縫處設(shè)置兩個(gè)位移觀測(cè)測(cè)點(diǎn)， 觀測(cè)橋面伸縮縫處的位移變化。（具體測(cè)點(diǎn)布置見附圖）。 

（7） 施工人員組織安排： 進(jìn)場(chǎng)人員共 26 名， 其中項(xiàng)目負(fù)責(zé)人一名， 負(fù)責(zé)項(xiàng)目的統(tǒng)一安排、指揮； 項(xiàng)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(shí)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(cè)， 橋臺(tái)伸縮縫變位監(jiān)控人員 1 名， 負(fù)責(zé)伸縮縫變化測(cè)試及橋面裂縫觀測(cè)； 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(shí)支撐。 

5.2 頂升施工

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

（2） 準(zhǔn)備工作完成后， 在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一指揮下， 十四臺(tái)千斤頂同時(shí)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(dòng)， 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(gè)程序， 每個(gè)頂升程序完畢， 由監(jiān)控人員統(tǒng)一完成讀數(shù)， 對(duì)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(jìn)行局部頂壓調(diào)整，調(diào)整完成后進(jìn)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(gè)頂升過程均須對(duì)主梁、 橋面及附屬設(shè)施進(jìn)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(jìn)行臨時(shí)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(rùn)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(duì)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(jìn)行十字定位， 以確保支座更換后位置準(zhǔn)確。 

（5） 對(duì)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(jìn)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(chǔ)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(shí)按要求安裝支座防塵罩。 

（7） 橋梁支座更換完畢主梁就位時(shí)， 也應(yīng)分布進(jìn)行， 先將梁底臨時(shí)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(shí)放松， 以防橋面損壞或壓壞個(gè)別千斤頂。 

 

6.橋梁支座更換施工注意事項(xiàng)

（1） 對(duì)不同形式的橋梁應(yīng)采用不同的頂升方式。 對(duì)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(jìn)行； 但頂升空心板、 箱梁時(shí)， 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(duì)梁體的損壞。 

（2） 由于邊梁本身自重及橋面附屬設(shè)施（如護(hù)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(shí)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。