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桥梁PLC同步顶升更换多跨简支T梁支座更换橡胶支座关键技术探讨

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-03-26
T梁桥顶升桥梁概况及支座破损情况 
 
江阴大桥北引桥由预应力箱梁桥和预应力简支T梁桥组成,其中预应力简支T梁桥跨径组合为(5×30+8×30+6×50+6×50+4×50)m,桥面连续,桥梁纵坡3%,采用球冠式橡胶支座,下部结构为薄壁墩、桩基础。该桥支座分布情况如图1所示。
 
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江阴大桥通车运营10年后,在桥梁检查中发现预应力简支T梁桥球冠式橡胶支座多数存在局部脱空、偏位、波纹状鼓凸、不均匀鼓凸、剪切变形偏大、橡胶开裂、垫石开裂等病害,在大交通流量作用下病害发展较快。为确保桥梁结构安全,决定桥梁PLC同步顶升更换该桥支座,分两期进行:一期工程施工[(5+8)×30]m 段,即5#桥台至8#墩;二期工程更换50m跨径T梁支座,即8#墩至23# 墩,24#墩支座因病害轻微,暂不处理。该文主要讨论50m跨径T梁桥顶升支座更换问题。
 
2 T梁支座更换方案及施工重点监控措施、部位 
 
2.1方案选择 
 
传统的T梁支座更换方式主要是“手动泵+千斤 顶”方式,主要缺点是难以有效做到同步顶升,人工操 作误差较大,施工安全难以保证,甚至引起梁体开裂。后来出现了“手动泵+同步器+千斤顶”方式,T梁支座更换在桥梁PLC同步顶升方面有所改善,对于边梁和中间梁的重量差异在T梁支座更换顶升时难以有效控制。近年来出现的“计算机+电动泵+千斤顶+传感器+电磁阀”方式,现代化程度大大提高,利用传感器测定各片梁的顶升高度,将信号传输至计算机,计算机控制油泵工作,电磁阀自动锁定千斤顶,不回油,采用“顶 举 高 程+油 压 指 标”双 控,能保证顶升过程桥梁结构安全,而且能在不中断交通、不控制交通的情况下更换桥梁支座。经技术经济比较,该桥选择采用“计算机+电动泵+千斤顶+传感 器+电磁阀”方式。 
 
2.2 桥梁PLC同步顶升设备及要求 
 
目前桥梁PLC同步顶升设备主要有美国实用动力(ENERPAC)和德国西门子等,其控制系统原装进口,采用汉化软件,可数显顶升高度与油压指标等数据,采 用国产薄型千斤顶。桥梁PLC同步顶升设备除具备以上特点外,还须具有以下功能:① 智能监测和控制能力;② 具有自动报警功能,在达到预先设定的行程或负载限制时自动锁定;③ 当千斤顶和油路发生故障时,能自动锁定,自动保持油缸压 力 不 变;④ 顶升设备能够实现每1mm的级差分级同步顶升和同步落梁的功能; ⑤ 同一油路的千斤顶位移同步误差控制在1mm以内。
 
2.3 桥梁PLC同步顶升方案设计 
 
T梁支座更换工程采用“不中断交通,纵向逐墩、 横向同步顶升梁体”技术,施工要求不控制、限制交通。 
 
2.3.1T梁支座更换重量计算 
 
设计方案对50m跨径T梁重量(支反力)进行了计算,50m跨径T梁重量(支反力)如下: 
 
(1)恒载作用下各跨支反力
 
边支座处恒载支反力R1=1087.9kN;内支座处恒载支反力R2=990.9kN。 
 
(2)活载作用下各跨最大支反力 
 
边支座处活载支反力R3=433.9kN;内支座处活载支反力R4=371.0kN。在恒载和活载共同作用下,千斤顶支反力为:内支座反力=990.9+371.0=1361.9kN;外支座反力=1087.9+433.9=1521.8kN。 
 
2.3.2千斤顶的选择及布置 根据对T梁重量计算结果,对50m 跨径T梁,设计选用每个支座处各配置2个直径为200mm的薄型千斤顶(最大顶升重量1500kN),每个墩台须配置24个;对50m 跨径T梁与30m跨径T梁连接处的8#墩北侧,每个支座处各配置1个薄型千斤顶(图2)。 
 
2.3.3T梁支座更换设计顶升高度 
 
设计要求顶升高度控制在3mm以内,同一墩台上支座间顶升高差控制在1mm 以内。
 
 
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2.3.4 T梁支座更换桥面连续增强措施 
 
T梁支座更换鉴于桥面连续部位抗弯刚度较小,应加强此处刚度,以保证竖向强迫位移作用下桥面连续不开裂。措施是在该部位各墩顶纵向相邻两片主梁底部设置刚性支撑。为确保刚性支撑在顶升过程中不能有较大变形,采用钢垫块、刚性支撑纵向布置如图3所示。
 
图片10.png
 
 
T梁支座更换桥面连续处各墩上主梁端部刚性支撑设置要求如下:
 
(1)刚性支撑材质为钢材,采用型钢自行加工。 
 
(2)每道桥面连续处墩顶上各纵向相邻两梁端部均须设置刚性支撑。 
 
(3)刚性支撑须与梁端接触密实,该支撑高为10 cm,即图3中h=10cm,横向接触面宽度为75cm。 
 
(4)刚性支撑与梁端接触面间需设置一层橡胶层和钢板,橡胶层设置在主梁端部和钢板之间,以扩大接触面,同时保证钢板与主梁间接触紧密,避免梁体出现 局部承压破坏,钢板尺寸为100mm(高)×750mm(横向),其纵向厚度根据相邻两片主梁间纵向距离灵活处理。施工中采用的钢垫块、刚性支撑见图4。
 
图片11.png
 
图4钢垫块及刚性支撑
 
2.4施工重点监控措施、部位 为确保桥梁顶升、支座更换施工安全,施工中采取了安装位移传感器、在T梁侧面粘贴标尺等措施。
 
(1)T梁支座更换非过渡墩桥梁PLC同步顶升
 
顶升前要求:梁底、盖梁顶修平平整;钢支撑安装 位置纵向与支座成一条直线、横向成一条直线;同一墩台上两排钢支撑到墩台横向中心线垂直距离一致。分级顶升时,应重点检查:每级顶升各支点油表读数、计算对应的顶举力;各支点主梁的顶升高度,纵向、 横向顶升高度误差,并与施工监控设备读数进行对比; 每级顶升时间;梁体、桥面连续处、盖梁有无混凝土开 裂、破损现象等。 
 
(2)过渡墩桥梁PLC同步顶升除应满足非过渡墩桥梁PLC同步顶升各项要求外,重点应检查:纵向相连两片主梁底部刚性支撑设置情况,检查其是否与梁体接触密实;伸缩缝是否有破损现象等。 
 
(3)T梁桥顶升新支座安装 
 
T梁桥顶升支座安装要求:滑动支座与非滑动支座位置正确;滑动支座的滑动面向上;滑动支座的滑动面涂抹硅脂油;支座垫石表面应平整、清洁、干爽、无浮砂;新支座 纵向、横向中心线与支座垫石及盖梁上纵向、横向中心线一致;同一墩台上两排支座横向成一条直线,且到墩台横向中心线的垂直距离一致;支座无脱空、剪切变形过大(剪切角≥35°)、不均匀鼓凸、变硬、开裂等病害。 新支座安装后如出现上述不允许出现的病害,要查找原因,并重新顶升更换支座。 
 
(4)落梁 
 
落梁时应重点检查的部位、项目与顶升阶段相同。落梁后新更换的支座须观察2~3d,无上述病害现象,方可继续施工。
 
3 部分问题探讨 
 
3.1支座类型选择及调平钢板设置 
 
30mT梁段支座更换时,发现试顶5# 
 
T梁桥顶升桥台更换圆板式橡胶支座后,数小时内,支座就产生了开裂现象,调查后发现开裂原因主要是梁底未设置预埋钢板加之梁底严重不平整,支座脱空严重,导致支座局部承压过大,造成开裂。JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》规定:当纵坡坡度大于1%时,应采用预埋钢板、混凝土垫块或其他措施将梁底调平,保证支座平置。后来采取梁底增设调平钢板(梁底与钢板间隙采用结构胶填充)、将支座类型调整为矩形橡胶支座、将滑动支座的滑动面调整为向上等措施后,效果良好。50mT梁继续采用以上措施。梁底未设置预埋钢板、梁底不平整的桥梁更换支座,采取增设支座上承压钢板调平处理,可防止支座局部脱空和局部偏压问题的产生,确保支座更换质量。T梁桥顶升T形简支梁桥主梁腹板尺寸较窄,应尽量采用矩形板式橡胶支座。如采用圆形板式支座,在梁底面两边外露,支座有效承压面减小,对桥梁支座受力是不利的。而将支座滑动面由向下调整为向上,也改善了支座受力状态。 
 
3.2T梁桥顶升支座垫石尺寸与竣工图不符及T梁梁底与支座垫石顶面之间高度不够的处置措施该桥竣工图显示,50m 跨径T梁支座垫石顺桥向长度为105cm,梁底与支座垫石顶面之间高度为8cm,据此施工时采用了高度为7cm的薄型千斤顶。但在8#墩进行千斤顶安设前的准备工作时,测量发现部分T梁梁底与支座垫石顶面之间的高度仅为6cm,支座垫石顺桥向长度为90~100cm,造成部分千斤顶难以安设。为解决此问题,提出了加工钢支墩,通过在支座垫石侧面植入螺栓,与支座垫石连接,以增加千斤顶安放面积的方法。桥梁构件 实际尺寸与竣工图不符的情况并非少见,对于简支T梁桥支座更换,应事先全面 测量桥梁构件尺寸,以便选用恰当尺寸的千斤顶。 
 
3.3桥梁PLC同步顶升高度设计理论值与实际顶升高度值的差异设计要求桥梁顶升高度不超过3mm,但在试顶东幅9#墩时发现,顶升高度达到3mm,虽然支座开始脱空,却不能取出旧支座,顶升高度达到4~5mm后支座才完全脱空,可取出旧支座。而对于设置了下钢板的滑动支座,因下钢板锈蚀膨胀,顶升高度达到6mm,支座才完全脱空,可取出旧支座。以设置非滑动支座的东幅9#墩和设置滑动支座的东幅19#墩为例,桥梁PLC同步顶升设备系统显示顶升高度、顶举力数 据如表1所示。根据以上情况,笔者认为,对于简支T梁桥支座更换,设计顶升高度对于非过渡墩应调整为5mm,对于过渡墩,宜调整为6mm。

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