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矮千斤顶顶升法更换连续梁桥支座.doc

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矮千斤顶顶升法更换连续梁桥支座.doc

矮千斤顶顶升法更换连续梁桥支座论文关健词桥梁支座顶升更换论文摘要通过对某高速公路L1、L2、L4三座连续空心板梁互通式立交桥的支座更换,恢复桥梁的安全正常运营。用矮千斤顶顶升桥梁上构进行支座更换施工工艺既科学、实效,又简便、安全,具有较强的适用效果和参考意义。一、前言某高速公路L1、L2、L4互通式立交桥建于1997年,至今运营时间已有6年,桥梁墩柱、梁底、桥面都有不同程度的裂纹出现,特别是桥面破损严重,经交通科研单位检测鉴定为支座变形所造成,需对桥台及各桥墩处支座予以更换。二、工程概况该高速公路L1、L2、L4三座连续空心板梁互通式立交桥是一个多肢、混合型的立体交叉,按荷载汽超20级,挂120设计。其中L1桥桥跨布置为16M420M16M,梁高085M,宽9M,桥墩为单桩式桩基础,桥台一侧为双桩式桩基础,另一侧为一字型桩基础桥台;L2桥桥跨布置为10M16M10M,梁高085M,宽9M,桥墩为单桩式桩基础,桥台一侧为一字型桩基础桥台,另一侧为重力式U型桥台;L4桥桥跨布置为13M416M13M,梁高085M,宽12M,其中左右两边各有2M宽人行道挑梁,桥墩为单桩式桩基础,桥台为双桩式桩基础。L1、L2、L4桥均属于弯桥,其平、纵断面均处于曲线上。三、施工组织根据本次施工任务组建L1、L2、L4桥支座更换项目经理部,制定详细、严密的施工方案,配置人力、机械及设备,使本次施工安全、有序、顺利地进行。本顶目配置高70MM,Φ300MM的圆形扁式油压千斤顶(最大顶升重量为250T,最大行程为15MM)共20台。四、制定施工方案项目初步制定的是采用万能杆件拼装支架支撑,大吨位千斤顶起顶的支座更换方案,为便于安装支架并提供足够的支承能力,需在支架下设置钢筋砼基础。经详细审查设计图纸,地基为人工素填土,钢筋砼基础置于其上产生的沉降量较大,若采用大吨位螺旋千斤顶,同时高行程(80MM左右)起顶,当发生不均匀沉降时,同排一部分千斤顶受力增大(可能超出千斤顶最大受力,使千斤顶损坏),另一部分千斤顶受力减小而此时行程很大(大于梁的允许变形值),会损坏梁体。为了减小沉降量,必须增大钢筋砼基础尺寸,并对支架进行预压,此方案工程量较大且工期加长,安全性也不是很高。出于安全的角度考虑,充分利用梁体与墩顶的空间,制定了一个更加可靠的施工方案,此方案采用钢管包箍墩柱,用高度为70MM,Φ300MM的圆形扁式油压千斤顶(最大顶升重量为250T,最大行程为15MM)配电动油泵进行梁体顶升更换支座,避免沉降造成突然卸载的影响,圆形扁式油压矮千斤顶的最大行程为15MM,且为单油路,操作控制顶升量更为简便,使梁体的变形值控制在允许的范围内。由于千斤顶放置于梁体垫石与墩顶之间,方案制定时需对每座立交桥各墩台处顶升的重量、墩顶及垫石顶局部受压、钢管包箍增强等进行计算,同时由原设计部门提供起顶时梁板的允许变形值,以便在实际施工过程中对施工工序进行严格控制,确保梁体的变形在允许范围内,保证施工过程中的桥梁结构安全。以L1桥为例,起顶重量、钢管包箍增强、局部受压等计算过程如下1L1桥不等跨径连续梁支承反力计算(按去掉桥面铺装计算)根据连续梁电算程序计算得各墩台支承反力墩台号反力(KN)墩台号反力(KN)0台105551墩344472墩348783墩346144墩349375墩343496台106042局部承压计算依据各墩台受力情况,在各桥墩顺桥向支座两侧安设两台250吨圆形扁式千斤顶(规格为Φ30070MM),在各桥台横桥向三个支座之间安设两台250吨圆形扁式千斤顶(规格为Φ30070MM),千斤顶最大行程为15MM,每次顶起时控制在10MM左右。由于千斤顶作用,使墩台顶部处于局部承压状态,根据最不利原则,以4墩为例进行局部承压应力计算1墩柱混凝土加钢管包箍后通过钢管预压紧箍作用可提高砼抗压强度(如图4,单位CM),钢筋砼短柱轴心受压组合强度计算式为N0RAAA(1Θ1/2Θ)①ΘRSAS/RAAA②RA1RA(1Θ1/2Θ)③式中Θ钢管砼杆件的套箍指标,RS钢管材料的抗拉、抗压设计强度AS钢管包箍截面面积RA砼抗压强度设计值RA1钢管包箍砼抗压强度AA核心砼截面面积套箍指标ΘRSAS/RAAA215314(0612062)/(145314062)049837混凝土加钢管包箍砼抗压强度RA1145(10498371/2049837)31963MPA说明①②③式套用钢管砼短柱轴心受压的承载力计算方法,CECS2890。短柱轴心受压承力计算有三种方法CECS2890、DL509997、JC10189,其中CECS2890采用的是显式,直接计算,没有限制使用范围;DL509997、JC10189采用了系数表达方式,系数的具体表达式极为繁杂,以表格的形式直接给出,实际应用时受应用范围的限制。故这里套用CECS2890中的方法计算。24墩局部应力计算(千斤顶位置如图5、6,单位CM)NC06ΒRA1AC(按素混凝土局部承压计算)式中NC局部承压时的纵向力Β砼局部承压强度提高系数AD局部承压时的计算底面积AC局部承压面积计算过程如下AD4(314602(ARCTG(39686/45)/360)4539686/2)1624284CM2AC3141527065CM2Β(1629284/7065)1/21519NC0615193196331415022058110N205811KN4墩的支承反力为34937KN,每个千斤顶反力为174685KN,小于NC205811KN,局部承压满足要求。四、施工步骤及施工工艺1旧桥面凿除、清理采用小型凿岩机、把桥面板分成两幅,从桥台一侧开始,一幅一幅凿除,小型凿岩机在施工中严格控制风镐的功率,使风镐正好凿至桥面与梁板的接触面,以免凿伤梁体,凿除完后采用小型拖拉机人工装运至废旧场丢弃。这样可以减轻一部分恒载。2拆除伸缩缝拆除桥头两侧伸缩缝,在两桥台与梁板的间隙处用木板或橡胶临时填塞,避免起顶时梁体的纵向滑移。3支架搭设采用竹子、木材、铁线搭设施工平台安放设备,平台宽度要求满足油泵、材料、工作人员操作的要求,支架要稳固。4制作包箍钢管砼及安装千斤顶等设备。墩柱直径为120CM,钢筋保护层厚7CM,旧支座所占中心面积为6666CM2,Φ300MM矮千斤顶的支垫位置较窄,为保护墩柱顶局部砼承压安全,需采用钢板包箍包裹墩柱顶提高边缘砼抗压强度。先在墩柱顶支座钢板范围以外凿开部分砼,深度大约3CM,清理干净,按墩柱顶面尺寸(扣除支座钢板面积)加工好四块厚度为2CM的钢板并开好坡口,将四块钢板焊接在支座钢板的四周,相邻钢板相互焊接,形成一个直径为122CM的圆板盖在墩顶。钢板焊缝要密实,后焊钢板要与支座钢板平齐,然后加套包箍,包箍厚度为12CM,直径为120CM,宽为50CM的两个半环,两个半环间采用高强螺栓连接(规格为Φ27MM,长为120MM),在包箍下缘与墩柱接触面粘贴宽5CM、厚05CM的环形橡胶条,使下缘密封,在包箍上缘焊接方形5CM5CM厚05CM的6块小钢板(均布于圆周),包箍上缘接触到墩顶钢板后,上紧高强螺栓,将钢板与包箍上缘接触面焊接紧密,再把高强螺栓部分加焊紧密,在顶钢板开一个压浆孔,两个排气孔,在墩顶钢板压浆孔处压灌环氧树脂砼,使墩柱与钢管包箍紧密结合为一体形成钢管砼,达到提高砼强度的目的。待环氧树脂砼强度达到要求后,将矮千斤顶放置于各墩顶顺桥向盆式支座两侧,台帽顶则放置于三个板式支座的中间,并安装好油泵。5梁体顶升及支座更换1更换方法由于旧盆式支座上、下板的锚固螺栓全部扭曲,下板与支座垫石混凝土结合在一起,要取出上、下板,需要凿除上、下板粘结的混凝土并割除连接件,要求墩顶与垫石必须有足够的空间,即梁体顶升需有较大高度,施工的危险性较大。考虑到以上因素,经业主、设计、监理、施工单位共同研究,决定在不拆除旧盆式支座上、下板的情况下,顶升桥梁至一个新盆式支座的高度后,取出旧盆中的橡胶块,填充一块大小、高度一致的圆形钢板把整个盆塞满(保证支座传力良好),然后将新盆式支座的上、下板与旧盆式支座的下、上板焊接在一起(旧盆式支座的上、下板安装反了),达到更换旧支座的目的。新的盆式支座安装后,整个梁体比原来抬高了一个相同的高度(约12CM),在桥台板式支座处通过调节支座垫石高度来协调,在桥头两侧通过引道来调整抬高的高差。2顶升施工顶升前要对每个墩台的左、右原始高度进行记录,以便比较和控制顶升量,由于采用高度为70MM,Φ300MM的圆形扁式液压千斤顶(最大顶升重量为250T,最大行程为15MM),其活塞面为Φ250MM的圆面,加油压后圆面受力必须均匀,否则就会出现活塞拉缸损坏,在施工过程中要仔细观察活塞面上升是否均匀,出现不均匀情况要停止加油压并马上卸载,重新放置钢板调整好位置再加油压顶升。首先进行L1桥的顶升,L1桥跨径为16M420M16M,整个桥位于竖曲线内(基本以3墩为对称中心),顶升顺序为先从6台至0台每个墩台顶升高度为10MM(千斤顶的行程)。由于支垫钢板有空隙,在卸载过程中产生压缩,所以在墩台每次顶升几个毫米后,需马上比较各墩台之间的顶升量及一个墩台左、右两侧的顶升量之上偏差,按照偏差值从0台至6台每墩台顶升来调节平衡,完成一个来回,使每个墩台之间的顶升高差控制到小于10MM范围内。不断重复以上过程直至符合新盆式支座的安装高度要求。3更换支座顶升完成后,取出盆内的旧橡胶块,在新支座上板定位好加工成与盆大小一致的圆形钢板,用千斤顶把上板顶升到旧支座上板,使上板及圆形钢板与旧支座上板结合良好,焊接稳固。安装完上板后,取出千斤顶进行下板安装,将下板安放在墩顶中心位置,焊接稳固。在四氟板上涂硅脂油。在桥墩进行盆式支座安装的同时,浇注好桥台四氟板橡胶支座垫石,待达到强度70~80后,安装好新的板式橡胶支座,就可以卸载了。卸载施工工艺与顶升施工工艺正好相反,施工顺序是先从6台依次至5、4、3、2、1各墩、最后至0台,再从0台依次至各墩、最后至6台为一个来回。卸载完成后,对盆式支座进行补焊(因为支垫钢板处,卸载前无法焊到),支座更换结束。L2桥一部分位于直线内一部分位于竖曲线内,从0台至3墩为上坡,采用的顶升顺序为0台→1墩→2墩→3墩,为一个回合,不断地重复直至完成。卸载也采用与顶升一样的顺序。L4桥与L1桥情况比较相似,采用与L1桥相同的施工顺序来进行顶升和卸载。桥梁支座更换完成后,浇注桥面铺装及引道路面砼,圆满完成全部施工任务,立交桥恢复正常运营。L1、L2、L4桥支座更换的顶升和卸载每一步操作都要进行记录,作为资料存档。因这次更换支座数目较多,而篇幅有限,仅附L1桥1墩的顶升和卸载记录作为参考,详见表1、表2。

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