桥梁支座更换方法研究

孙晨晴 (黑龙江省公路局) 摘　要:对支座更换方法进行了研究和探讨,提出了一种较经济、简便的支座更换方法钢扁担梁法。对其 基本原理进行阐述,系统地总结了该法的设计施工过程;研究了钢扁担梁法更换桥梁支座的关键技术措 施。为工程实践提供有力的参考。 关键词:支座更换;钢扁担法;设计施工;关键技术措施 中图分类号:U443136 　　　文献标识码:C 　　　文章编号:1008 - 3383 (2005) 10 - 0069 - 02 1 　问题的提出 桥梁支座在使用过程中出现老化龟裂、支座外 鼓、脱空、钢板外露、支座位移超限等问题。特别是 坡桥、弯桥的支座产生永久性变形严重,支座失效现 象屡有发生,致使桥梁结构的实际受力情况与计算 的理论图示不符,反映到桥面、桥墩柱出现反射病 害,影响了桥梁的正常使用。如何确保桥梁发挥正 常的服务功能,保证使用品质? 采用方案可行、经济 有效的更换桥梁支座技术方法,选用适合的支座形 式,遵从支座的布置原则,经常维护检查支座,使桥 梁发挥正常功效。让有限的资金发挥更大的效益。 2 　桥梁支座更换技术现状 桥梁支座失效后,一般都进行支座更换,要求更 换后的支座,使桥梁的受力符合设计的受力图示要 求。现有桥梁支座的更换方法主要有以下几种方 法。 211 　枕木满布式支架法 满布式支架法工作原理为在桥跨下的地面上设 置枕木,以枕木为基础,设置满布式或部分木支架至 桥梁梁体处,在支架上安置千斤顶顶升梁体的方法。 支架主要由排架、纵梁等部件组成,其纵梁为受压构 件。使用范围:适用宽浅河枯水季,桥下净空高度不 大(3～4 m) ,桥梁跨径一般不大于4 m 的桥梁。优 点:架设设备比较简单,施工方法简单易于操作。缺 点:不适宜桥墩过高的场合,桥墩过高为保证顶升过 程的安全,支架的稳定性、承载力都要提高,则支架 必须高大,不经济。对孔跨下面有水、地基过于松软 的场合不能用本法。

 212 　整体顶升法 整体顶升法的工作原理和枕木法相似,支撑面为 桥墩下部新建顶升基础。步骤为:以地面为支撑,在 墩台两侧建顶升基础,然后用贝雷架、槽钢、螺栓连接 成受力钢梁,受力钢梁上架千斤,在梁两端同步整体 顶升,待梁体抬升到施工高度后更换支座。如图1。 此法为枕木支架法的变形方法。适用范围:桥梁下部 为非流水通过物,桥下净空不能过大(4～5 m) 的桥 梁。主要优点:对桥下通车影响不大,可自由通行,能 满足桥下不中断交通的要求。与采用少数大吨位的 千斤相比较无须为应力集中设置过大的传力杆及横 梁。缺点:只适用于非通行河流、河水流量较小可做 围堰处理的桥梁。对桥跨下的地基基础要求较高,需 建顶升基础,工序时间长,工期较长。213 　“鞍型支架”法 上面两种形式的顶升法都是以地面为支撑基 础,做支架顶升的。鞍型支架是采用直接在盖梁上 搭设支架,即用盖梁本身做支承,设计成“鞍型支架” 放置千斤顶,在“鞍型支架”上顶升梁体的方法。步 骤为:先将钢梁穿过盖梁,两侧挂预先焊好的L 型 挂架,在其上安置千斤顶,同时在两侧梁上加吊篮。 然后,在吊篮上控制千斤顶抬升梁体。如图2 。 该方法对桥下地质、水文状况无特殊要求,且基 本不改变盖梁的受力状态,无需大型架设设备或杆 件,优于地面支承形式。与传统的枕木支架法和整体 顶升法相比具有以下优越性。(1) 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。同时, 施工现场集中,便于管理。(2) 缩短中断交通时间。 整个操作过程都是在桥下进行,准备工作期间不影响 交通,起升梁时中断交通时间短。据统计每更换一根 盖梁上的支座总耗时115 h。(3) 效益好。该方法不 需任何动力,对桥梁各部位及其整体性无任何损伤, 且支架可多次使用,省工、省时。缺点:需对盖梁进行 偏心受压、抗弯强度验算;有些桥须在墩台上留有承 台式预埋件;梁两侧的千斤顶,顶点要求对称精度高, 且顶升过程中要严格控制梁的高程。 以上3 种桥梁支座更换方法各自有不同的适应 环境,更换方法上各有长处。将研究一种较新颖的、 兼具大量优点桥面更换支座方法———钢扁担法。

 3 　钢扁担梁支座更换法 311 　钢扁担梁支座更换法基本原理 钢扁担梁法的支撑位置在桥面上,支承面为顶 升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上打孔,绑制钢带,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。 以扁担梁为脱离体, 说明顶升原理, R2 为提升 孔的上升力, 当R2 大于R1 和梁孔自重之半时, 桥 孔即会上升被顶起,工作原理见图3 。 图3 　顶升原理图 312 　钢扁担梁支座更换法设计 例如某桥上部结构为7 片预应力混凝土简支小 箱梁,一孔桥梁重为420 t ,施工中安装6 台200 t 液 压千斤顶顶升梁体,千斤顶对称分布在相邻梁体的 横隔板上,每侧各3 台,在第一片箱梁与第二片箱梁 之间和第六片与第七片箱梁之间翼板处、中梁梁肋 两侧打两吊装孔,吊装孔为横桥向并列排布,孔距为 挑梁的宽度。在准备吊起的梁底横桥向距盖梁 50 cm处安置一个与梁底同宽的双工字钢,把挑梁与 梁底型钢通过吊装孔用钢带锚固牢固,并在桥面上 距盖梁2155 m 处设置一个3 m 型钢作为支点,安装 完毕后用200 t 液压千斤顶支起挑梁,支座更换吊 梁设备图见图4 。 313 　施工设备与工具 在本次更换支座的施工过程中主要用到如下设 备与工具:45 a 双工字钢(作支点型钢) 、45 b 双工字 钢(作刚扁担梁) 、56 b 双工字钢(作梁底型钢) 、318 m 的钢带、直径Φ60 mm 的钢棒、100 cm ×100 cm ×4 cm 钢板、切缝机、孔压机、200 t 的液压千斤顶、油泵、16 t 的吊车、临时支座、油压表、拉压传感器等。 314 　更换施工工艺 (1) 首先进行测量放样,并拆除桥面连续混凝土 和伸缩缝。 ①测量原桥中线设计高程,并做好记录。 外,也是不应修改的,应经批准的概算数列入预算。 (5) 建设单位管理费、施工机构迁移费、供电帖 费、大型器具机械设备购置费、固定资产投资方向调 节税等应结合建设工程的实际情况,按有关规定进 行计算。

 4 　预留费、回收金额的编制方法 这是构成施工图预算的第一、二、三部分费用之 外的几项费用,应按下列要求进行计算。 (1) 预留费。应结合建设工程的实际情况,按有 关规定计算。 (2) 回收金额。为满足施工需要凡达不到规定 的周转次数,而增加定额外的材料消耗量的定额项 目如拱盔、支架等,以及按一次材料使用量计入的临 时电力、电讯线路等,均应按规定对旧料计算回收金 额。 5 　为上述各项费用编制完成后,既可编制总预算表 就是按预算项目表的序列依次将各项工程或费 用单位、数量、金额节录转入,除按项和第一、二、三 部分求出合计、总计外,并计算技术经济指标和各项 费用比例( %) 。若分标段编制施工图预算的,应再 次将各标段进行汇总,计算出总的建设项目的技术 经济指标和各项费用比例( %) 。同时,将建设项目 和分标段所需的人工、主要材料、机械台班数量进行 统计,据以编制汇总表。 6 　写出编制说明 在施工图预算编制完成之后,除应按规定要求 的内容编写编制说明外,应进行工作总结,对预算与 概算文件,作必要的“两算”对比分析,若预算超出批 准的概算限额,要找出原因,提出解决的办法和意 见,为建设工程的主管部门或建设单位进行决策提 供依据。 当有多个设计单位共同承担施工图设计任务 时,主管部门应指定一个设计单位负责统一预算编 制原则和依据,汇编总预算。 ②根据原桥的导线点,测定出全桥支座的设计 中心线。 (2) 破除桥面连续,拆除护栏底座与栏杆。桥面 连续从跨中墩向两侧分别凿除。以原设计中的连续 两道设计伸缩缝间的梁孔数为一个凿除单位,控制 凿除深度,凿除桥面铺装厚度。桥梁伸缩缝处应一 并予以拆除,使整孔梁体处于无连带状态。此项操 作不能破坏梁头顶板与封锚。 (3) 移动梁体与更换支座。 ①吊梁(整孔起吊) 。通过计算,在指定位置上 打孔;预留出吊装位置(钢带从孔穿过) 。在梁底横 桥向距盖梁100 cm 处一个13 m 工字钢,把钢扁担 与梁底型钢通过铰缝和打过孔的翼缘板用钢带锚固 牢固,再用导链通过铰缝捆绑每片梁与工字钢,使之 成为一个整体,且在桥面上距盖梁115 m 处设置一 型钢作为支点,并对型钢进行超平,以保证桥面受力 均匀。后用6 个200 t 液压千斤顶同时支起钢扁 担,从而支起整孔箱梁。 ②调梁。为使爬行的梁体复位,需进行纵向调 梁,再吊梁过程中,将梁顶起至指定高度后,取钢制 临时支座放于钢扁担下,然后将千斤顶卸压,使钢扁 担落于表面铺有四氟乙烯的临时支座上,然后用手 拉葫芦使梁体恢复到原设计位置。 ③更换支座梁体就位。更换支座采用手工操作, 在两侧盖梁处设三个挂篮,通过移动挂篮完成操作, 新支座就位后,再用千斤顶顶起整孔箱梁,撤下临时 支座,使梁体置于新支座上,至此完成支座更换。 ④更换支座。 ⑤安装伸缩缝,浇筑桥面连续混凝土,修缮桥面 附属结构。

 315 　施工中需要控制的关键技术措施 (1) 保证千斤顶的施压精度,施压前应对各千斤 顶进行标定。 (2) 为保证各梁体受力均匀,最好采用连通式千 斤顶。 (3) 在梁体整体顶升过程中,应进行必要的施工 控制,以确保各梁整体上升。 一般应在各梁的梁肋上设置高程控制点,以大 量程百分表或精密水准仪控制各梁的上升量。各梁 上升时的上升量差异,亦不超过015 mm 为宜;若超 过此限值,应对千斤顶施压进行适当调整,保证各梁 均匀顶升。 (4) 为保证各梁受力均匀,并防止主梁局部破 损,宜在钢吊带与主梁之间填充以软弱夹条(软木) 。 (5) 为避免千斤顶下、扁担梁下、主梁顶缘三点 的局部破损,各施力点下的钢垫板应有足够的刚性, 并在钢垫板与主梁顶板之间以细砂找平,已增大主 梁顶面的局部承压面积。 4 　结　论 综述现有桥梁支座更换方法基础上,提出了钢 扁担梁法更换桥梁支座。对该法的更换支座的设 计、工艺进行详细阐述,详细总结了该法主要技术措 施。钢扁担梁法支座更换施工时间短,不影响桥下 通车,造价低,在技术上可行,在成本上比较低廉,具 有较高的应用和推广价值,为类似桥梁支座更换提 供了新的途径。

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