贵州桥梁支座更换如何不中断交通
桥梁支座更换施工,工艺复杂、工程量大,往往需要较长的时间,如果完全断交施工,必将会造成交通堵塞、大量车辆滞留,不仅易引起社会负面影响,而且增加巨大的社会成本。因此进行适当的交通管制措施而进行不断交更换桥梁支座更换施工,已变成必然的趋势。
为了研究不断交更换桥梁支座的可行性以及发现其中存在的问题,选择在京秦高速公路K51+634实施不断交更换桥梁支座实例研究。
1、不断交更换桥梁支座设备选择
鉴于本次实施的项目桥梁整体长度较长,带有曲线,并且处于不断交的状态下,这就要求设备系统必须具备如下几个关键功能:
(1)具有足够大的顶升吨位,能同时把一联的连续体系整体顶升,且各个顶升点都由一个控制中心进行统一控制;
(2)具备在通车状态能正常工作的性能,能抵抗较大的横向冲击力;
(3)精密的同步性,不论在桥梁的纵向或是横向,各个顶升点相互之间必须保证精密同步,相互之间的相对位移必须满足连续梁体系的结构受力要求;
(4)设备系统,特别是液压系统的密封材料应能抵抗侧向荷载的冲剪;
(5)设备本身具备自动监测系统,能对设定的各个指标进行自动监测并随时调整;
(6)设备系统有自动安全保险装置,能在意外或超负荷施工时自动报警或停止施工 。
经过大量的调研和综合比较,本次工程确定选用经过配套优化后的以美国实用动力公司出产的计算机全自动控制液压系统为基础的顶升设备系统。该套设备在计算机控制下能保证整个桥梁体系在足够大的多点顶升力作用下,能同步顶升,同步回落,且整个设备装置配有自动锁定系统,在油泵的压力下只能供油,不能回油,能抵抗较大的冲击力对千斤顶的冲击,适合通车状态下作业。油缸进行特殊处理,使千斤顶独特的支撑设计可承受油缸承载能力10%的侧向负载,特别适宜顶升带有曲线的桥梁。
2、设计顶升过程
本次采用二次顶升,即先顶升一侧的桥台和相邻桥墩,并对其支座进行更换;然后再对另一侧的桥台和相邻桥墩进行顶升和支座更换。
根据设计顶升吨位,按2~3倍的安全系数确定千斤顶的个数和吨位。
设置备用千斤顶,吨位按照4~5倍设置。
称重预压:在顶升前对桥台千斤顶和桥墩主千斤顶进行预压,保证千斤顶与梁(板)的接触严密。
试顶:顶升前应首先进行试顶,试顶力达到顶起力的80%,目的是保证支垫物与盖梁、梁板底部的密切接触,并持续观测2~4h以上,防止出现翘曲、接触不严密等现象。
当桥墩千斤顶到达行程后,顶升位移设置为2cm,到达可以更换支座的高度后停止顶升,桥台千斤顶继续顶升2~3mm左右再停止顶升。
到达顶升高度后,立即安放临时支座,拆除旧支座,安放新支座。
支座更换完毕后,拆除临时支座,同步回落千斤顶,将板体缓慢下落就位。检查支座的就位与承载情况。如果个别支座依旧存在脱空现象,要重新顶升,支垫,找平支座。
3、工程实施的关键性问题
京秦高速公路成自务中桥(K51+634)的整个更换桥梁支座的过程非常成功,填补了该项目的国内空白。工程能够顺利实施,得益于周密的计划和详细的考虑,其中有几点需要特别注意,现说明如下:
(1)支撑系统:支撑系统(支架和千斤顶的安放)更换前需要根据桥下净空、顶升重量等条件制定不同的详细方案,可以分别采取通过吊篮增加盖梁托架、钢管套筒方案、组合贝雷片桁架结构和本方案采用的直接在盖梁上设置千斤顶等方案。
(2)千斤顶和梁板之间的传力体系:对于整体现浇结构,由于梁体整体性比较好,所以在千斤顶和梁板之间只设置钢板等垫板,保证梁板底受力均匀,不会局部受压过大而破坏就行;对装配式结构,为防止各片梁在顶升时受力不均匀,在绞缝处发生破坏,必须在千斤顶和梁板之间设置横桥向通长托梁,托梁采用的材料必须刚度很大,在受力时各个支点中间的挠度不得大于梁体结构允许的最大变形,托梁上设置10mm厚橡胶条,以保证梁体受力均匀。对于坡桥、弯桥、斜桥,由于存在纵向或横向的坡度,在千斤顶和梁板之间设置顶面与梁体底面相同坡度的钢板,钢板下表面保持水平,使千斤顶受力垂直。
(3)考虑纵向和侧向受力:由于本方案为不断交更换桥梁支座施工,所以在计算过程中充分考虑车辆刹车和冲击造成的水平力。支架除采取正常的加固措施外,应对纵向的支撑给以加强,增大支架承受桥梁纵向的水平力。梁板底与托梁之间设置不锈钢板,钢板上涂抹硅质油,能大大减小由于摩擦而从梁体结构传递过来的水平力,提高安全系数,增加顶升吨位,把行车时可能增加的汽车动荷载考虑到顶升重量中,提高千斤顶的抗水平冲击能力,并且还需要设置预备千斤顶,以防万一 。
(4)交通管制措施:由于是不断交施工,所以交通 管制方案就成了本方案需要重点考虑的限制条件。
(5)控制大型车辆和车速:为了避免车辆荷载对桥下整个支撑系统的影响以及降低对梁体的冲击作用,限制100t以上车辆行驶,60t以上车辆的过桥速度控制在20km/h以内,其他车辆的过桥速度控制在40km/h以内。
(6)对行车路线进行适当控制:约束车辆在施工半幅的中间部位通行,以免引起荷载显著偏移,造成设备和支架受载超负荷而破坏。
(7)消除伸缩缝和台背的错台:顶升后在伸缩缝处撒铺一定厚度的粗砂砾,一般厚度取5cm以上,宽度取200cm左右,长度与伸缩缝等长,能有效地减缓车辆对伸缩缝处台阶的冲击力,也可以采取其他更加安全有效的缓冲措施和设备。
通过本次工程实例证明,在不断交更换桥梁支座是可行的。从顶升施工时的监控中心数据显示可以看出,路上通车时和无车通过时都进行了观察,普通车通过时数据没有显著区别;有大车通过时,在大车通过的部位顶升点位移几乎变化很少,最大位移变化值达到2mm,这也在允许值之内,压力有变化,但也是瞬时变化,马上通过计算机自动调节系统,把压力分散到各个顶升点上,所以压力实际变化值只达到大车通过的理论变化压力值的30%左右。该次工程实例也为以后进行更大梁体和其他形式桥梁支座的更换进行了有益的尝试。
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