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摘要:本文对桥梁更换支座的顶升施工方案的确定原则进行了总结,分析了目前常用的6种顶升施工方法的主要优缺点以及适用范围,为桥梁支座更换方法的选用提供了理论基础,并对采用顶升方法的施工要点的进行了介绍,提出了设计和施工中需注意的问题,以作为指导工程实践的目的。
关键词:顶升,施工,支座更换,关键要点
桥梁支座系统如果出现病害而损坏,必然影响到桥梁使用寿命和运营交通安全,因此必须对其进行维修和更换。在进行支座系统更换之前,需对桥梁主梁结构进行顶升处理,以便得到支座更换的施工空间,因此,顶升工艺的实施直接关系到支座系统更换的成功。
1、 桥梁顶升更换支座施工方案确定原则
桥梁顶升更换支座施工方案的确定应根据桥梁结构和其所处的外界环境情况进行综合分析,一般应按照如下原则进行选取:
(1)墩台结构基本完好,而且有足够的施工空间布置顶升所需的机械设备,在这种情况下,可在盖梁及桥台上部布设千斤顶等顶升设备。对无盖梁的桥墩,可利用桥墩搭设顶升平台,如钢套箍法。
(2)在墩台顶部不能提供足够施工空间的情况下,但桥下地质条件较好而且能提供施工平台的,则可利用桥下地面搭设支架或原桥的承台或浇筑扩大基础搭设顶升钢管支架进行施工。
(3)若墩台顶部既不能提供足够施工空间,又不能浇筑扩大基础或利用承台的外界条件,则只能将桥面选为顶升支撑面,即将顶升设备布置于主梁桥面上。
2、桥梁整体同步顶升施工方法
可用于整体同步顶升方法有:枕木满布式支架法、桥面钢导梁法、钢扁担梁法、端部整体顶升法、扁型千斤顶法、鞍型支架法。
(1)枕木满布式支架法
枕木满布式支架法是在地面上设置一定数量的枕木,以其作为搭设支架的支撑面;设置满布式或部分满堂支架,搭设至桥梁梁体底面位置处,在满堂支架上架设一层工字钢,将千斤顶布设在工字钢上进行梁体顶升,如图1所示。
图1 枕木满布式支架法施工示意图
枕木满布式支架法适用于桥梁跨径一般不大于4m的小跨矮桥且桥下无河流的简支和连续梁桥,。
优点:枕木、支架等设备布置较简单且方便,施工方法易于操作。对于小跨度的梁桥,具有明显的优势。缺点:支架法施工工期较长,支架和模板材料用量大,成本较高;不适宜桥墩过高、地基条件不好、孔跨下方有水的环境。
(2)桥面钢导梁法
桥面钢导梁法是将顶升支撑面位置在顶升梁邻跨主梁的桥面上,在需顶升主梁的顶板、底板对齐钻孔,绑扎钢带,安置钢梁,以相邻跨梁体为支撑基础,配合顶升设备,抬升梁体,如图2所示。
图2 桥面钢导梁法施工示意图
桥面钢导梁法适用于跨径较小的简支或更换跨数不多的连续梁桥、以及单孔自重不大的桥梁类型。
图3 端部整体顶升法施工示意图
优点:设备简单,施工方便;对桥下场所无要求,无需支架,节约费用,工期短。缺点:对于钢导梁长度和承载力均有限制,应用该方法顶升的梁体跨径不可过大,需要梁体局部进行承压验算。
(3)端部整体顶升法
端部整体顶升法的工作原理和枕木法相似,支撑面为桥墩下部地面新建的基础或者承台,为枕木满布式支架法的变形方法。
端部整体顶升法一般适用于桥下净空不大于 5m,且桥下部位非流水无通过物。
优点:用该方法顶升的同时,不需要中段桥下交通,能满足桥下不中断交通的要求。缺点:要求桥跨下地基基础能达到一定强度,工序时间长,工期较长。
(4)鞍型支架法
鞍型支架法是直接用墩台本身作为支撑,首先把一定刚度的钢梁布置在桥墩盖梁上,设计“鞍型支架”,放置千斤顶来顶升梁体,如图4所示。
鞍型支架法适用于复杂的河床地质情况,以及城市公路、铁路立交桥、山区桥梁的情况,可适用于桥墩存在盖梁的连续梁桥,而且基本不影响盖梁的受力,还不需要大型架设设备,优势显著。
图4 鞍型支架法施工示意图
优点:施工方便,该方法不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。缺点:盖梁两侧的千斤顶要求高度对称,同时要严格控制顶升过程中的同步,不然顶升过程中盖梁会发生偏心受压现象和局部承压过高的现象以及支架变形过大的现象。
(5)钢扁担梁法
钢扁担梁法是将支撑位置在桥面上,支撑面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上打孔,绑扎钢带,安置钢扁担梁,以相邻跨梁体为支撑基础,配合顶升设备,抬升梁体,如图5所示。
图5 钢扁担梁顶升更换支座施工原理示意图
钢扁担梁法同桥面钢导梁法一样,适用于跨径较小、单孔自重不大的简支或更换跨数不多的连续梁桥(需破坏连续处现浇混凝土),特别适用于对桥下环境不利施工的情况。
优点:施工方便,不需要大型机械设备及支架,较桥面钢导梁法节省材料和费用,工期较短。缺点:钢扁担梁结构设计较为复杂,需进行专门计算;要求用较大吨位千斤顶,顶升处应力复杂。
(6)扁型千斤顶法
扁型千斤顶法是把超薄的液压千斤顶安放在上部结构与盖梁的狭小的空间内,直接顶升梁体。
扁型千斤顶法特别适用于梁底空间狭窄,无法安置普通液压千斤顶,但能安置超薄液压千斤顶的简支及连续梁桥等其他能进行整体提升的桥型。
优点:顶升所需设备相比其他顶升方法少,施工原理和工序相当简单,适用于多种桥梁类型。缺点:需要主梁和盖梁混凝土能达到顶升产生的强度,对凿除盖梁顶部混凝土铺设钢板顶升的,需在重新浇筑混凝土,增加施工工期,影响桥上交通。
3、 支座更换施工要点分析
1、正式顶升前应进行试顶,以消除非弹性变形或沉降。
2、在整个顶升、落梁施工过程中,必须进行跟踪监控,且顶升和落粱时千斤顶应缓缓上升和下降。
3、顶起过程中对重点部位进行监控,观察在顶升过程中各部位的应力、跨中挠度变化,确保在施工过程中顶升均匀。
4、顶升时按先顶后支,落梁时按先拆后降的原则进行。
5、在新支座安装前,应在实地重新精确确定各支座中心及摆放位置。
4、 结论
(1)介绍了桥梁顶升更换支座施工方案确定原则,在实际工程实践中,应根据确定原则来选择合理的施工方法。
(2)对整体同步顶升支座更换方法进行了详述,包括枕木满布式支架法、桥面钢导梁法、端部整体顶升法、鞍型支架法、钢扁担梁法、扁型千斤顶法等6种方法,同时还对这些方法的优缺点及适用范围做了明确,为桥梁支座更换方法的选用提供理论基础。
(3)对于整体同步顶升所讨论的六种工程上常用的支座更换方法都有各自不同的优点和缺点,适用于不同地质状况的桥梁,需要根据桥梁工程所在的环境,综合比较来选择使用。
(4)不存在一种方法能包罗万象,适应每一种环境,每一种桥型,即使仅对简支转连续梁桥一种桥型,也要根据实际情况选用合适的方法。
(5)在施工过程应充分考虑各项关键要点,以保证结构安全。
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