独柱墩跨线桥顶升更换支座施工方案

桥梁顶升技术 。 是通过一定的仪器设备使原有 桥梁实现竖直方向抬升和改造的一种比较先进的现 代化施工技术方法。在顶升过程中，既可以控制构件 的运动姿态和应力分布，还可让结构构件在空中较长 时间滞留和进行微动调节，完成人力和现有设备难以 完成的施工任务，从而使大型构件的起重安装过程既 简便快捷，又安全可靠。本文对某跨线桥采用同步顶 升的施工方法更换支座，为以后曲线连续梁桥、独柱 墩连续箱梁桥等类似桥型的支座更换提供具体施工 方面的借鉴，意义重大。 1 工程概况 某桥梁位于高速公路互通内，桥梁全长227m，共 分为三联，跨径为(5 X 16)+(19+22+l9)+(5 X 16) m。上部结构为普通钢筋混凝土现浇连续箱梁；下部 结构桥台为肋板台，桩基础；1 ～4 、9 ～12 墩采用圆 柱独墩；6 、7 墩采用矩形独柱墩，5 、8 墩采用双柱式 墩，基础均为承台+桩基础，其中2 、3 、6 、7 、10’、11 墩采用墩梁固结，9。、l0 、11 、12 墩均向曲线外侧设置 10era偏心。经检查12 墩顶支座有破坏，需要进行更 换；主桥立面布置图，见图1。主桥箱梁结构，见图2。 5× l600 l90( 2200+1900 5 x l60o @ ① @ @ ④ @ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ @ @ @ 图1主桥立面布置图／era 2 病害成因分析及维修方案 2．1 病害特征及成因分析 根据加固设计图纸，该桥普通钢筋混凝土现浇连 续箱梁第三联12 墩1 独柱墩支座严重偏压、剪切变 形较大、严重老化、支座附近箱梁底面凹凸不平，柱顶 混凝土边缘不平整、局部较高，柱顶和箱梁之间净空 图2 主桥箱梁断面 较小；2 支座偏压、剪切变形较大、老化，病害支座的规 格均为GYz650×120。 剪切变形口 主要原因是在温度作用下，梁体膨 胀导致支座产生剪切变形，梁底存在横、纵坡，支座 上、下接触面不水平，竖向受力不均匀；塑性压缩变形 过大的主要原因是超载车辆较多，支座老化。此外支 座质量好坏也是重要影响因素。 2．2 维修方案 (1) 测量l2 墩顶箱梁底面横、纵坡，支座顶面 预埋钢板平整度，梁底和柱顶的净空。 (2) 更换l2‘墩，1 、2’板式橡胶支座GYZ650 X120。 3 同步顶升施工 3．1 施工要点 3．1 施工要点 为了确保临安互通跨线桥第三联l2 墩支座更换 的顺利实施，支座更换施工方案的制定从桥梁特点、 桥位条件、施工技术力量和施工设备等方面综合考 虑，在确保结构受力安全的前提下，从可操作性方面 考虑更多的实际影响因素。针对支座存在的问题，主 要从以下几个方面提出解决问题的方案：① 箱梁顶升 的关键技术；②箱梁顶升方案；③支座底部柱顶混凝 土处理；④支座更换过程中结构受力监控的主要技术 要求；⑤理论顶升力的确定；⑥墩柱局部补强措施；⑦ 临时钢托架设计；⑧千斤顶 及辅助支撑布置方式。 3．2 箱梁顶升的关键技术 梁体顶升技术 川的关键主要决定于结构受力、 施工可操作条件两个方面，从这两个方面考虑确保顶 升过程中主梁和下部结构的安全，恢复梁体的设计支 撑状态，并有利于支座更换施工。 (1) 对结构受力的影响。本桥左、右箱梁在横 梁和横梁范围内翼缘板相互连接，并且相邻10 、11 墩 处墩梁固结，因此箱梁顶升采用左、右幅12 墩和13 台同步顶升的方案，但考虑到实际施工过程中左右幅 之间、相邻墩之间以及同一墩顶均有可能存在偏差， 结构会产生一定的附加内力，如不进行正确的理论分 析和有效控制，可能会产生结构性裂缝，因此必须进 行有效的理论分析计算，并严密监测结构的应力及位 移变化 。 因此，从结构受力安全角度考虑，应尽量减小左 右幅之间和相邻墩之间的顶升高差，同一墩上各顶升 点之间应同步。除了确保桥梁在顶升过程中的安全 外，还应尽量确保支座更换后支座受力均匀，符合设 计支反力的要求，尽量恢复原设计受力状态。 (2) 现场操作条件的限制。箱梁顶升施工最便 利的方案，是在墩柱顶面直接布置千斤顶进行顶升和 支座更换。但是梁底和墩柱顶面之间的净高和平面 空间有限；柱顶和箱梁之间局部净空太小，顶升操作 净高有限的情况下加大了千斤顶安装、原支座拆除、 梁底和柱顶混凝土处理的难度。同时，平面上由于墩 柱直径为1．3m，摆放千斤顶及临时支承的空间不足， 需要安装临时托架，提供千斤顶和临时支承的摆放空 间和保证柱身不被破坏。 3．3 箱梁顶升方案 采取左、右幅l2’孔和l3 孔箱梁整体同步顶升， 顶升高度不大于5mm，相邻墩顶升高度差控制在2mm 以内，左、右幅箱梁顶升应同步，整体顶升高度以能取 出支座为原则，更换病害支座。 3．4 柱顶混凝土处理 施工单位进场后，首先应实测病害支座区域范围 内箱梁的横、纵坡、柱顶面与梁底之间净高。在安装 托架之间，施工单位应根据柱顶和梁底之间净高、千 斤顶安放高度、托架顶板厚度，计算托架安装相对标 高。先将柱顶突出的混凝土凿至支座底面水平，如局 部净空仍不能满足安装要求，可凿除柱顶部分保护层 混凝土。根据原施工图设计，凿除高度不应大于5em， 凿除范围为距柱中心43．5～65em圆环。 柱顶混凝土凿除前应先放样、弹线，将底口混凝 土切割整齐。采用轻小型设备辅以人工凿除，不得破 坏钢筋网片的墩柱钢筋。凿除后，须对墩柱顶面混凝 土采用环氧结构胶批嵌找平。 支座更换完成后，重新修补距柱中心43．5—65cm 圆环形混凝 }=，恢复至和支座底面水平。 3．5 支座更换过程中结构受力监控的主要技术参数 支座更换的主要实施阶段可以分为：顶升阶段一 持荷阶段一落粱阶段。为确保整个支座更换工程中 结构受力安全，要求施工单位的施工方案、技术设备 以及现场实施必须到达以下要求 ]1[1。。：①按照设计要 求，施工过程中以顶升高度控制为主，顶升力控制为 辅进行双控，各墩顶处千斤顶同步顶升；② 在正式顶 升前准确进行称量，并采用微量、逐级顶升方式缓慢 顶升；③持荷施工阶段，桥面通车情况下保证支撑体 系安全、稳定；④落梁时分级回落；⑤ 在顶升、持荷、落 梁各阶段，如出现异常情况，立即停止施工，及时查找 原因。 3．6 理论顶升力 为了准确控制顶升力，保证梁体在安全受力的状 况下完成整个顶升、持荷、落梁过程，顶升前模拟起梁 时各种受力状态，计算各支座处的支反力以及箱梁、 墩柱的响应。 结合施工实际情况，左、右幅墩柱之间和相邻墩 之间顶升的相对高差须控制在2mm内。在实际施工 过程中，要兼顾原支座可以顺利取出、柱顶中心混凝 土可找平处理、新支座顺利安装等施工操作。 本设计采用与原支座型号相同的GYZ650×120 板式橡胶支座，顶升力见表1，单个千斤顶顶升力仅供 参考，建议采用单项不少于100t的薄型液压千金顶。 3．7 墩柱局部补强 箱梁同步顶升施工时，墩柱顶平面空间紧凑，局 部应力集中，可能出现劈裂现象。鉴于此，顶升施工 前首先对柱顶进行加固补强。在采用临时托架法顶 升时，如采用钢套箍环向挤压对柱顶进行补强，柱顶 尺寸的不规则将会影响套箍与柱之间径向压力的传 递，容易发生局部空鼓和应力集中现象，即使在两者 之间填塞橡胶也很难保证径向力的有限传递，从而达 不到理想的加固效果。因此结合同类顶升项目的实 际经验，采用先粘贴碳纤维布再环向包裹钢套箍的方 案进行柱顶补强。 在连续墩柱顶面以下1．0m范围，环向粘贴两层 碳纤维布进行补强。碳纤维布纤维方向搭接长度不 小于50cm。 3．8 临时托架设计 三部分组成，顶板、肋板和套箍均采用厚度为20ram的 Q235钢板，套箍分为三块制作，块与块之间采用高强 螺栓连接。高强螺栓采用lO．9级承压型高强度螺栓， 设计抗拉强度400MPa，螺栓的预紧力为355kN。连续 墩上的一个套箍共计27套。连续墩上的临时托架构 造图如图3～图5所示。 3．9 千斤顶及辅助支撑布置 单个千斤顶的顶升力不小于lOOt，油缸外径最大 值按17cm计算，千斤顶本体高度不大于13era。单个 辅助支撑至少承受250t的竖向力，外径不大于25em， 且具有稳定性。千斤顶中心线应与下垫钢板中心线 重合。 在需顶升的连续墩柱上，柱顶横桥向两侧各纵向 布置3个千斤顶，每个墩柱上共计6个千斤顶。连续 墩柱千斤顶及辅助支撑系统如图6所示。 临时托架的主要作用是柱顶共同作为千斤顶顶 升的反力架和工作平台，拓宽墩柱顶放置千斤顶和辅 助支撑的工作面。连续墩上托架由套箍、肋板和顶板 三部分组成，顶板、肋板和套箍均采用厚度为20ram的 Q235钢板，套箍分为三块制作，块与块之间采用高强 螺栓连接。高强螺栓采用lO．9级承压型高强度螺栓， 设计抗拉强度400MPa，螺栓的预紧力为355kN。连续 墩上的一个套箍共计27套。连续墩上的临时托架构 造图如图3～图5所示。 3．9 千斤顶及辅助支撑布置 单个千斤顶的顶升力不小于lOOt，油缸外径最大 值按17cm计算，千斤顶本体高度不大于13era。单个 辅助支撑至少承受250t的竖向力，外径不大于25em， 且具有稳定性。千斤顶中心线应与下垫钢板中心线 重合。 在需顶升的连续墩柱上，柱顶横桥向两侧各纵向 布置3个千斤顶，每个墩柱上共计6个千斤顶。连续 墩柱千斤顶及辅助支撑系统如图6所示。 辅助支撑 l80 图6 千斤顶及辅助支撑平面布置图／era 填实 桥台处每个支座横桥向两侧各放置1个千斤顶和 1个临时支撑。 千斤顶安装时，应保证上下接触面水平，箱梁底 面可采用环氧结构胶批嵌或粘贴楔形钢板调平。为 了增加局部承压面积，在千斤顶与箱梁底面、柱顶接 触面放置钢垫板。箱梁千斤顶轴线必须竖直，垫板必 须水平。安装时采用水平尺校核水平，并对钢垫板与 箱梁、墩柱的接触面打磨平整。 当千斤顶、辅助支撑系统高度不足时，可采用水 平、平整的钢板填塞在千斤顶、辅助支撑之间，但应确 保钢板之间密贴无缝隙、整体稳定。 4 结语 (1) 在役桥梁更换支座施工受诸多条件限值， 根据桥梁结构形式、施工条件、设备性能及交通条件 等要求确定顶升方案。 (2) 同步顶升施工是桥梁加固维修的一项新技 术，其技术含量高，施工难度大，为避免桥梁上部结构 受到二次损伤，施工过程中结构受力复杂；应准确监 测梁体位移与应变的变化。 (3) 独柱墩桥梁受力复杂。

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