论文部分内容阅读
摘要:城市高架桥经常性受到超设计荷载的冲击,导致许多桥梁梁板在使用过程中或多或少地产生横向位移,个别桥梁梁板位移严重的,甚至挡块被挤推断裂,危及桥梁的使用安全。文章结合上德立交高架桥梁板横向位移病害处治工程实例,介绍桥梁病害的成因分析和病害处治方法,为同类桥梁病害的加固施工提供参考。
关键词:桥梁;匝道;横向位移;顶升;纠偏
近年来,随着我国经济的高速发展,城市车辆不断的增加,道路和桥梁的超负荷运行现象极其普遍,远远超出了当时的设计指标,导致桥梁出现了各种各样的病害,对结构的耐久性造成了较大的危害,同时影响行车安全。
一、桥梁概况
上德立交工程位于杭州市上塘路与德胜路的交叉口,立交形式为四层完全互通立交,全桥主要包括南北线主桥及A、B、C、D、E、F、G、H 八条匝道。B匝道上部结构为钢筋砼及预应力砼连续箱梁,支座采用盆式支座,B15、B16、B17、B18、B19#墩处四跨梁体整体错位、四氟板被挤出、错位,个别支座有脱空病害。
二、梁板错位成因分析
导致梁板错位的原因是多方面的,最直接的原因就是设计原因与施工原因。
(一)设计方面
桥梁结构数据都是按照一定的使用前提,选取相应的系数,通过程序计算得出的,计算参数的选取是参照当时条件下正常的使用环境,考虑一定的超前量来确定的,因此受设计观念的局限,难以预测到未来单车承载量和交通流量的确切变化,当未来交通流量饱和与超载现象严重时,使得桥梁呈现出病害过早出现且急剧加大的态势。
如果设计时未能正确分析出曲线梁桥的特有力学现象,设置支承体系不合理,限制曲线梁水平滑移和向外翻转的措施不合理,其在超重车辆及温差的作用下,曲线梁产生的水平横向变位得不到有效控制,就有可能发生过大的扭转变形,如内侧支座脱空、支座或支座处混凝土发生破坏等,导致梁板错位。
(二)施工方面
支座的质量与支座垫石的平整度和平行度的好坏,将直接影响梁板的横向滑移。橡胶支座或支座垫石本身发生质量上的破坏,使得梁板平衡状态被破坏,梁板就会像倾斜的一侧滑移。
梁板挠度过大,使得支座受力不均匀,导致部分支座承受上部结构物的压力而使支座本身遭到破坏,梁板倾斜并发生横向位移。
(三)其他原因
梁板与支座之间极限摩擦力过小导致梁板产生横向滑移;
桥梁两侧的不均匀沉降,导致一侧桩基下沉过大,使梁板发生倾斜横移。
三、处治措施
(一)施工方法
围绕墩柱搭设支架,在盖梁两侧采用植筋锚固的方法安装钢牛腿,在盖梁顶部与梁板底部的间隙安放竖向千斤顶,在钢牛腿上安装横向千斤顶。采用Enerpac同步顶升系统,安装26 个200t、行程45mm 的千斤顶,对四跨梁板实现误差小于2mm 的同步顶升。将梁板落在滑道上,启动横向千斤顶进行纠偏施工。完工后焊接永久限位装置,防止箱梁再次出现偏位病害。
(二)施工工艺
搭设施工作业支架平台→安装钢牛腿→安装竖向千斤顶→一联四跨整体顶升→主梁底板设置四氟板滑道→安装横向千斤顶→竖向落梁→横向纠偏→二次整体顶升→撤去滑道、更换支座→二次落梁→拆除千斤顶→安装永久限位装置→拆除施工支架。
(三)主要施工步骤
1.搭设施工作业平台
施工支架包围墩柱搭设,与墩柱连接成整体。在桥墩砼上按间距50cm钻孔植入螺栓与支架连接,提高支架的安全性和稳定性。
2.安装钢牛腿
一个钢牛腿由9块20mm厚钢板焊接而成,由40套M30螺栓通过打孔植胶锚固在盖梁上。孔深与锚筋埋设深度相同,孔径比锚栓大4~8mm。采用专用电锤钻孔,以保证不损伤原结构;为了保证钻孔的垂直度,要求施工用钻摆放垂直于要植筋部位的结构混凝土,钻头对准植栓点位开始施钻,一直钻到设计要求深度为止。
3.安装千斤顶
在B15 、B19 号盖梁上布置4 个200t 的千斤顶,在B16、B17、B18 号盖梁上布置12 个200t 千斤顶,进行梁体的竖向顶升;在桥墩两侧钢结构牛腿上,布置10个200t 的横向纠偏千斤顶,进行梁体横向纠偏。
4.同步顶升
千斤顶按设计的行程同步顶升,控制起梁速度在2mm/min左右,每级顶升量为5-10mm,每级顶升到位后,暂停5min让梁体内的内力释放并达到新的平衡后再进行下一级的顶升。
同时观测百分表的顶升量和千斤顶的起顶力,施行双控,使各支墩基本保持一致。以梁体位移为主,顶升过程中,每顶升20mm在原支座上放置相应的钢垫块作为临时支撑。
当梁体自重全部转换到千斤顶上时,顶升力不再增加,此时改用顶升量控制,各千斤顶每次顶升5mm,各支墩顶升量相差控制在0.5mm以下。将引桥顶升至设计高度后放置于临时钢垫块上,准备主梁纠偏施工。
5.横向纠偏
在B15、B16、B18、B19墩顶竖向千斤顶之间设置四氟板滑道,在B17墩顶设置三道滑道连接板,在连接板上安放两道四氟板滑道,滑道连接板长140cm,宽10cm,滑道长180cm,宽20cm。
将主梁整体同步回落,使其重量全部落在滑道上,将梁体临时支撑。
启动横向纠偏千斤顶,B15、B16处千斤顶由外侧向内侧进行顶升,B18、B19处千斤顶由内侧向外侧进行顶升,B17处千斤顶防止梁体发生横向位移。纠偏分级进行,每级纠偏量控制在5-10mm,使其恢复到设计位置。
6.更换支座
再次启动竖向千斤顶,梁体顶空后,取出原支座和钢板以及滑道连接板和四氟板滑道,用平铲和挠钩将原有支座处清除干净,再用改性环氧砂浆和钢板找平。安放新的橡胶支座,确保支座保持水平状态,支座轴线必须对正,不能发生偏歪,避免不均匀受力和脱空现象。
7.落梁
检查支座安放情况,确保无误后落梁,落梁时,控制千斤顶的一次回落量,缓慢分级卸载,密切关注各个支座处的百分表数据的变化,保持梁体同步回落,直至稳固,完成一次支座更换过程。查看新支座有无变形,支座和梁有无位移、不平、漏空等缺陷,如发现问题及时纠正处理。
8.收尾工作
拆除全部千斤顶及临时支撑钢板,保留横向纠偏牛腿,焊接永久限位装置,限位装置与箱梁之間保留1cm间距,对钢牛腿进行除锈防腐,拆除施工支架。
四、结语
通过对上德立交B匝道梁板施行横向纠偏,对病害支座进行了更换修复,消除了梁板错位病害,达到了预计效果。该处治措施的成功实施,取得了较好的经济效率与社会效率,为今后处治同类病害桥梁提供了经验。
关键词:桥梁;匝道;横向位移;顶升;纠偏
近年来,随着我国经济的高速发展,城市车辆不断的增加,道路和桥梁的超负荷运行现象极其普遍,远远超出了当时的设计指标,导致桥梁出现了各种各样的病害,对结构的耐久性造成了较大的危害,同时影响行车安全。
一、桥梁概况
上德立交工程位于杭州市上塘路与德胜路的交叉口,立交形式为四层完全互通立交,全桥主要包括南北线主桥及A、B、C、D、E、F、G、H 八条匝道。B匝道上部结构为钢筋砼及预应力砼连续箱梁,支座采用盆式支座,B15、B16、B17、B18、B19#墩处四跨梁体整体错位、四氟板被挤出、错位,个别支座有脱空病害。
二、梁板错位成因分析
导致梁板错位的原因是多方面的,最直接的原因就是设计原因与施工原因。
(一)设计方面
桥梁结构数据都是按照一定的使用前提,选取相应的系数,通过程序计算得出的,计算参数的选取是参照当时条件下正常的使用环境,考虑一定的超前量来确定的,因此受设计观念的局限,难以预测到未来单车承载量和交通流量的确切变化,当未来交通流量饱和与超载现象严重时,使得桥梁呈现出病害过早出现且急剧加大的态势。
如果设计时未能正确分析出曲线梁桥的特有力学现象,设置支承体系不合理,限制曲线梁水平滑移和向外翻转的措施不合理,其在超重车辆及温差的作用下,曲线梁产生的水平横向变位得不到有效控制,就有可能发生过大的扭转变形,如内侧支座脱空、支座或支座处混凝土发生破坏等,导致梁板错位。
(二)施工方面
支座的质量与支座垫石的平整度和平行度的好坏,将直接影响梁板的横向滑移。橡胶支座或支座垫石本身发生质量上的破坏,使得梁板平衡状态被破坏,梁板就会像倾斜的一侧滑移。
梁板挠度过大,使得支座受力不均匀,导致部分支座承受上部结构物的压力而使支座本身遭到破坏,梁板倾斜并发生横向位移。
(三)其他原因
梁板与支座之间极限摩擦力过小导致梁板产生横向滑移;
桥梁两侧的不均匀沉降,导致一侧桩基下沉过大,使梁板发生倾斜横移。
三、处治措施
(一)施工方法
围绕墩柱搭设支架,在盖梁两侧采用植筋锚固的方法安装钢牛腿,在盖梁顶部与梁板底部的间隙安放竖向千斤顶,在钢牛腿上安装横向千斤顶。采用Enerpac同步顶升系统,安装26 个200t、行程45mm 的千斤顶,对四跨梁板实现误差小于2mm 的同步顶升。将梁板落在滑道上,启动横向千斤顶进行纠偏施工。完工后焊接永久限位装置,防止箱梁再次出现偏位病害。
(二)施工工艺
搭设施工作业支架平台→安装钢牛腿→安装竖向千斤顶→一联四跨整体顶升→主梁底板设置四氟板滑道→安装横向千斤顶→竖向落梁→横向纠偏→二次整体顶升→撤去滑道、更换支座→二次落梁→拆除千斤顶→安装永久限位装置→拆除施工支架。
(三)主要施工步骤
1.搭设施工作业平台
施工支架包围墩柱搭设,与墩柱连接成整体。在桥墩砼上按间距50cm钻孔植入螺栓与支架连接,提高支架的安全性和稳定性。
2.安装钢牛腿
一个钢牛腿由9块20mm厚钢板焊接而成,由40套M30螺栓通过打孔植胶锚固在盖梁上。孔深与锚筋埋设深度相同,孔径比锚栓大4~8mm。采用专用电锤钻孔,以保证不损伤原结构;为了保证钻孔的垂直度,要求施工用钻摆放垂直于要植筋部位的结构混凝土,钻头对准植栓点位开始施钻,一直钻到设计要求深度为止。
3.安装千斤顶
在B15 、B19 号盖梁上布置4 个200t 的千斤顶,在B16、B17、B18 号盖梁上布置12 个200t 千斤顶,进行梁体的竖向顶升;在桥墩两侧钢结构牛腿上,布置10个200t 的横向纠偏千斤顶,进行梁体横向纠偏。
4.同步顶升
千斤顶按设计的行程同步顶升,控制起梁速度在2mm/min左右,每级顶升量为5-10mm,每级顶升到位后,暂停5min让梁体内的内力释放并达到新的平衡后再进行下一级的顶升。
同时观测百分表的顶升量和千斤顶的起顶力,施行双控,使各支墩基本保持一致。以梁体位移为主,顶升过程中,每顶升20mm在原支座上放置相应的钢垫块作为临时支撑。
当梁体自重全部转换到千斤顶上时,顶升力不再增加,此时改用顶升量控制,各千斤顶每次顶升5mm,各支墩顶升量相差控制在0.5mm以下。将引桥顶升至设计高度后放置于临时钢垫块上,准备主梁纠偏施工。
5.横向纠偏
在B15、B16、B18、B19墩顶竖向千斤顶之间设置四氟板滑道,在B17墩顶设置三道滑道连接板,在连接板上安放两道四氟板滑道,滑道连接板长140cm,宽10cm,滑道长180cm,宽20cm。
将主梁整体同步回落,使其重量全部落在滑道上,将梁体临时支撑。
启动横向纠偏千斤顶,B15、B16处千斤顶由外侧向内侧进行顶升,B18、B19处千斤顶由内侧向外侧进行顶升,B17处千斤顶防止梁体发生横向位移。纠偏分级进行,每级纠偏量控制在5-10mm,使其恢复到设计位置。
6.更换支座
再次启动竖向千斤顶,梁体顶空后,取出原支座和钢板以及滑道连接板和四氟板滑道,用平铲和挠钩将原有支座处清除干净,再用改性环氧砂浆和钢板找平。安放新的橡胶支座,确保支座保持水平状态,支座轴线必须对正,不能发生偏歪,避免不均匀受力和脱空现象。
7.落梁
检查支座安放情况,确保无误后落梁,落梁时,控制千斤顶的一次回落量,缓慢分级卸载,密切关注各个支座处的百分表数据的变化,保持梁体同步回落,直至稳固,完成一次支座更换过程。查看新支座有无变形,支座和梁有无位移、不平、漏空等缺陷,如发现问题及时纠正处理。
8.收尾工作
拆除全部千斤顶及临时支撑钢板,保留横向纠偏牛腿,焊接永久限位装置,限位装置与箱梁之間保留1cm间距,对钢牛腿进行除锈防腐,拆除施工支架。
四、结语
通过对上德立交B匝道梁板施行横向纠偏,对病害支座进行了更换修复,消除了梁板错位病害,达到了预计效果。该处治措施的成功实施,取得了较好的经济效率与社会效率,为今后处治同类病害桥梁提供了经验。