1.前言
桥梁支座的主要功能是将上部结构的反力可靠地传递给墩台,并同时完成梁体结构所需的变形(水平位移和转角)。由于支座本身的质量问题,以及支座在设计、安装、使用过程中的种种不当,而造成支座过早的破坏,影响了桥梁的正常使用。在支座的处置技术中针对不可修复的损坏状况,就需要对支座进行更换处置,在更换的过程中,更换的方法对桥梁结构安全的影响是非常大的,因此在更换的过程中需要对桥梁结构的各主要受力部位进行监控,以保证更换过程的安全和可控制。下面结合工程实例,介绍主要的施工及控制技术。
2.工程实例
太原高速公路74+515处,桥梁全长246.1m,为双幅分离式桥,单幅桥宽15.5m,行车道宽12m。设计荷载为汽车-超20级、挂车-120。上部结构为先简支后连续的装配式预应力砼连续刚构,断面为T型组合梁。全桥共分两联,每联均为4×30m的连续刚构,全桥共设有支座56个,布置在各跨联的两端,支座型号为250×42mm球冠四氟板圆形橡胶支座。大桥于1998年建成通车,在使用运营仅4年后,桥梁支座已发生严重的损坏。支座保护层开裂、剥落、钢板外露,四氟板与支座橡胶剥离等病害,严重影响到桥梁的使用安全,为了保障该桥的正常运营,现要求对该桥出现病害的支座进行全部更换处理。
3. 支座处置方案的确定
我们首先根据该桥梁的结构特点,左右幅为分离结构,更换时可左、右幅分别进行操作。同时考虑该桥面结构为整体现浇结构,为避免分别起顶对桥面板的剪切破坏,应采用同时起顶方式。起顶所用的设备应综合考虑各种不利因素的影响,取用计算抬升重量的1.2倍以上作为选取设备的依据。其次根据支座的形状系数计算出支座的抗压弹性模量容许值(实际抗压弹性模量值已无法试验测得),计算支座上部承受的恒载外力值与活载外力值,得出支座可能产生的压缩变形值,并适当考虑支座压溃后的变形增大值,作为控制该支座最终的起顶量的控制值。
考虑该桥为4孔一联的连续刚构型式,为了避免在桥台及桥墩分联处的起顶可能对固结墩处主梁的损坏,在起顶前,首先根据预估的起顶量,计算出固结墩处主梁可能产生的下缘拉应力值,计算的拉应力值应小于该标号砼的允许拉应力值,并作为起顶过程的控制值。确定千斤顶的起顶位置,并对该位置进行局部承压计算,以保证局部承压面的安全性。
4.支座更换施工注意事项
(1)对不同形式的桥梁应采用不同的顶升方式。对于由T梁或工字梁组成的截面形式,一般可在梁体下安放垫板直接用千斤顶顶升的方法进行;但顶升空心板、箱梁时,则必须注意顶升部位,避免直接顶升梁体底部,而易选在两肋及箱梁腹板部位,防止对梁体的损坏。
(2)由于边梁本身自重及桥面附属设施(如护栏、分联处连接件)的影响,与中梁在顶升力上差异较大,在顶升时一定要压力与行程双控制,并以行程为最终控制。避免由于起顶不均匀而造成桥面的剪切破坏。
(3)严格控制梁体的顶升高度,避免顶升高度过高造成桥面及附属设施的损坏。
5. 结论
桥上首次采用扁千斤顶技术进行支座更换,不仅成功地完成了对该桥支座的现场处置,而且整个施工过程始终处于受控状态。该桥的顺利施工,也表明了我们的施工方法和施工控制技术的可行性。我省使用中的桥梁有上千座,通过我们的调查,有至少20% 的桥梁支座存在较严重的病害,需要进行处置,否则会影响桥梁本身的结构安全。通过对该桥的现场处置,我们总结出了一套适用的支座更换处置方法及控制技术,该技术有着广阔的应用前景。