一种不中断交通更换桥梁支座的方法及其专用装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200810057941.3

申请日:

2008.02.21

公开号:

CN101230563A

公开日:

2008.07.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

E01D22/00; E01D19/04

主分类号:

E01D22/00

申请人:

北京公科固桥技术有限公司

发明人:

张劲泉; 王国亮; 李承昌; 姜 博; 孙晓红; 王存立; 路 波

地址:

100088北京市海淀区西土城路8号

优先权:

专利代理机构:

北京纪凯知识产权代理有限公司

代理人:

关 畅;任凤华

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内容摘要

本发明公开了一种不封闭交通顶升桥梁的方法及其专用装置。本发明提供的装置是将两个以上自锁千斤顶通过分流阀并联,由同一油泵统一供油。本发明还提供的采用所述装置顶升桥梁的方法。应用本发明提供的专用装置和方法,操作工艺简单,且实现了不中断交通情况下的支座更换,避免了封闭交通带来的车辆拥堵,减轻了车辆疏导、分流带来的压力,具有明显的经济效益和社会效益。

权利要求书

1.  一种顶升桥梁的装置,包括千斤顶、油泵和分流阀,其特征在于:所述千斤顶为两个以上,通过所述分流阀并联,由所述油泵统一供油;所述千斤顶为自锁千斤顶。

2.
  一种顶升桥梁的方法,是采用权利要求1所述的装置顶升桥梁。

3.
  如权利要求2所述的方法,其特征在于:所述方法中,在顶升桥梁过程中,所述自锁千斤顶的自锁螺帽和油缸的间隙小于1mm。

4.
  如权利要求3所述的方法,其特征在于:所述顶升采用分级顶升,每级顶升3-10mm。

5.
  如权利要求2、3或4所述的方法,其特征在于:在顶升桥梁过程中,所述装置的两个以上自锁千斤顶的行程相同。

6.
  如权利要求5所述的方法,其特征在于:按照如下方法实现所述两个以上自锁千斤顶的行程相同:由同一油泵通过分流阀向所述两个以上自锁千斤顶供应相同的压力。

7.
  权利要求1所述装置在更换桥梁支座中的应用。

8.
  权利要求2-6中任一所述方法在更换桥梁支座中的应用。

说明书

一种不中断交通更换桥梁支座的方法及其专用装置
技术领域
本发明涉及一种不中断交通更换桥梁支座的方法及其专用装置。
背景技术
在梁式桥中,支座设置在桥梁的上部结构与墩台之间,其作用是将桥跨结构上的各种荷载反力传递到墩台,同时保证桥跨结构所要求的位移和转动,使上、下部结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合。
在国内的许多梁式桥中,支座老化损坏的现象较为普遍,相当多的桥梁支座经过一定时期的使用后发生了各种病害,如橡胶老化、龟裂、外鼓、脱空、钢板外露锈蚀、支座位移超限等。特别是坡桥、弯桥的支座永久变形严重,支座失效现象屡有发生,桥面、墩柱出现反射病害,影响了桥梁的正常使用,缩短了桥梁的使用寿命。还有一些跨径较小的简支梁桥原本就没有设置支座,在目前大吨位、大交通量的荷载作用下,支座的问题变得更加严峻。
由于橡胶支座在桥梁上的广泛应用,保有量逐年增加,随着时间推移,支座在使用中也出现了很多病害。
许多早期梁式桥的盖梁设计大多采用在摆放支座位置局部加强钢筋的做法,没有突出的支座垫石,或有支座垫石但高度不够,造成盖梁与梁体底部间距净空极小,无法摆放普通千斤顶,更无有效的操作空间。因此,此类桥梁的支座更换成了相当棘手的问题。而且为了保证桥梁的正常使用、行车安全和交通运输的需要,尤其是在高速公路和城市快速道路上,道路施工中不得对交通进行全封闭,必须保证道路畅通,在不中断或尽量缩短中断交通时间的情况下对不能正常使用的支座进行更换施工,这就对桥梁支座更换施工技术提出了新的挑战。
传统的支座更换方法,是在桥梁下搭设支架,或借助墩台设立支撑架,在其上放置千斤顶,然后同步分级顶升。为了保证平衡,每次顶升行程一般在3mm以内,通过设置在梁底的百分表测量各梁每级顶升高度,出现差值随时调整。由于千斤顶行程不易精确控制、支架(或支撑)变形等,每级顶升需要调整多次才能平衡,每级顶升需要很长时间。在顶升过程中,由于千斤顶行程差异,造成各梁顶升高度不同,各梁的高度差相当于对梁施加了强迫位移,顶升量小的梁的重量将转移到顶升量大的梁底千斤顶承担,如果千斤顶漏油将出现极限情况,漏油千斤顶所顶升梁的重量将全部转移到位于其他梁底的千斤顶承担,梁间横向联系承担了力的传递。而桥梁设计中横向联系仅考虑承受活载,且两梁作为其支承,横向跨度较小,而不同步顶升时,行程小的梁两侧横向联系相当于支承在间隔的相邻梁上,跨度增加了一倍,横向联系的内力势必大增,这可能远远超过其设计承载力,引起开裂等破坏。由于桥梁顶升过程中的不确定因素较多,为确保安全,顶升时在公路上封闭交通借道施工。
更换桥梁支座的各种方法,大多是在牢固的支承上面放置千斤顶将桥梁上部结构顶(吊)起。由于桥梁支座的更换方法受河床地质、水深和各种自然环境的限制,桥梁结构形式和桥墩形式各不相同,使用支座的形式也不相同,因此方法也是多种多样、因地制宜的。支座更换的常用方法有:
1)枕木满布式支架法
枕木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。该方法施工工期长,支架和模板耗用钢、木量大,成本高,不适宜桥墩过高的场合,对桥跨下面有水、地基过于松软的场合受到限制,而且影响桥下交通。
2)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。该方法只适用于非通航河流、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,工期较长,对于孔跨下有水、地基松软或桥墩过高的场合也不适用。
3)“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,安装临时支架后顶升。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。该方法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、顶升点要求对称精度高,且顶升过程中要严格控制梁的高程。
4)钢扁担梁法
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。该方法对桥面局部压力较大,需要对局部压力进行验算。
5)桥面钢导梁法
桥面钢导梁法的支撑位置在桥面上,支承面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上绑扎钢带,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。该方法钢梁长度有限制,跨径不可过大,要求用较大吨位千斤顶,对桥面局部压力较大,有可能损伤梁体,需对局部压力进行验算。
6)“超低高度气囊式千斤顶”更换法
该方法在结构尺寸上满足了直接在盖梁上起顶及顶升间隙小的要求,同时在顶起施工时的受力分析也完全符合有关要求,就盖梁的刚度和桥墩整体性而言,用其取代其他支承形式是可行的。该方法的缺点是(1)由于顶升时接触面积较大,造成受力面积较大,充满后气压一定,使顶升力较小;(2)受气囊充气空间的限制,行程小。
发明内容
本发明提供了一种顶升桥梁的装置。
本发明提供的顶升桥梁的装置包括千斤顶、油泵和分流阀,是将两个以上自锁千斤顶通过分流阀并联,由油泵统一供油。
本发明还提供了一种顶升桥梁的方法。
本发明所提供的顶升桥梁的方法,是采用上述装置顶升桥梁。
在顶升桥梁过程中,所述自锁千斤顶的自锁螺帽和油缸的间隙小于1mm。
所述顶升可采用分级顶升,每级顶升3-10mm。
在顶升桥梁过程中,所述装置的两个以上自锁千斤顶的行程相同。
所述两个以上自锁千斤顶的行程相同可按照如下方法实现:由同一油泵通过分流阀向所述两个以上自锁千斤顶供应相同的压力。
所述装置在更换桥梁支座中的应用也属于本发明的保护范围。
所述方法在更换桥梁支座中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明根据桥梁橡胶支座使用现状调查、分析了橡胶支座损坏原因,并模拟桥梁顶升过程,对上部结构建立空间有限元模型,分析了各种不利情况下结构的受力,确定了千斤顶布置、选型、顶升操作步骤,创造性地将同步顶升和自锁千斤顶相结合,提供了一种不封闭交通顶升桥梁的方法及其专用装置,并在京福高速公路K104+159公铁立交进行了应用,取得了明显效果,实现了不中断交通情况下的支座更换。
本发明提供的装置构造不复杂,各元件相对关系明确,操作工艺简单,经过一定培训即可操作,推广应用难度小。应用本发明的装置和方法更换支座,可避免封闭交通带来的车辆拥堵,减轻车辆疏导、分流带来的压力,具有明显的经济效益和社会效益。
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。
附图说明
图1为工况I-1端横隔板处主拉应力分布图。
图2为工况I-1拉应力极值位置附近应力分布图。
图3为工况I-2端横隔板处主拉应力分布图。
图4为工况I-2拉应力极值位置附近应力分布图。
图5为工况I-3端横隔板处主拉应力分布图。
图6为工况I-3拉应力极值位置附近应力分布图。
图7为工况II-1端横隔板处主拉应力分布图。
图8为工况II-1拉应力极值位置附近应力分布图。
图9为顶升桥梁梁体专用装置构成示意图。
图10为等压分流阀结构原理图(1为固定节流孔;2、3为出油孔;4为阀体;α为油室)。
图11为T梁桥千斤顶布置图。
图12为游标卡尺测量基点布置示意图。
图13为百分表布置示意图。
图14为京福高速公铁立交重心位置示意图。
图15为汽车-超20级纵向布载图。
图16为挂车-120级纵向布载图。
图17为千斤顶初步布置图。
图18为千斤顶布置图。
图19为带钢箍的钢板。
图20为盖梁加垫钢板。
图21为千斤顶安装图。
具体实施方式
本发明通过模拟桥梁顶升过程,对上部结构建立空间有限元模型,分析各种不利情况下结构的受力,确定了千斤顶布置、选型、顶升操作步骤,创造性地将同步顶升和自锁千斤顶相结合,提供了一种不封闭交通顶升桥梁的方法及其专用装置。
本发明方法的建立过程具体如下:
一、千斤顶同步顶升的计算分析
(一)千斤顶的布置
1、千斤顶的布置需重点考虑的因素
1)梁体结构顶升时所要求的设计支座反力或称顶升力;
2)桥墩结构形式和桥墩上的空间位置及允许顶升高度;
3)梁体结构的跨度、截面形状、简支梁还是连续梁;
4)梁体结构和桥墩的混凝土设计强度等级;
5)所要求的单个顶升千斤顶最大顶升力和千斤顶高度、外径尺寸等;
6)所要更换橡胶支座的型号(固定支座或活动支座)数量、位置;
7)更换支座时不容许中断交通。
2、千斤顶布置原则
为使千斤顶合力中心与桥梁上部构造合力中心重合,且上部结构受力较小,应将千斤顶布置在支座附近,并适当调整其位置,使千斤顶尽可能靠近支座安装,而避免对支座更换造成影响。顶升时千斤顶受力方向不垂直,可能会引起上部结构水平偏移,也易损坏千斤顶,因而千斤顶受力应垂直向上,千斤顶底面应水平,千斤顶顶面钢垫板也应与千斤顶顶面平行,并在梁(板)底面加垫楔形钢板以适应桥面横坡,钢垫板厚度尽量大,减少钢板间出现的空隙。
千斤顶布置与支座布置位置不同,但其合力中心在纵桥向与支座位置偏差不大,因此对上部结构纵向受力影响不大。千斤顶横桥向布置与支座位置有相对较大的偏差,顶升时横向联系受力与设计不同。分析顶升时恒载、活载作用下横向联系构件(如T梁横隔板)的内力及千斤顶支承点附近的局部应力,当横向联系内力超过其极限承载力时,适当移动千斤顶位置或增加承压面积重新计算校核,如果调整几次后内力仍有较大超限,可考虑增加千斤顶数量,减少每个支承点的承载力,将上部构造荷载分散。当千斤顶顶面局部应力超限时,可采用增加支垫钢板层数,将千斤顶荷载在更大范围内进行分布,降低局部应力。如果空间受限制,也可以考虑增加千斤顶数量,增加支承点的数量降低局部应力。
3、千斤顶数量确定
按每片梁(板)布置一个千斤顶的原则选择千斤顶的个数,然后根据上部结构恒载、活载在千斤顶处产生的反力计算选择合适的千斤顶顶升力,如果空间受到限制或者为减少每个支承点的局部应力,可考虑增加千斤顶的数量,不过为施工方便起见,仍以使用千斤顶数量最少为宜。
4、千斤顶选型
在不封闭交通的情况下,采用同一型号的千斤顶并联,由同一油泵统一供油,实现同步分级顶升。考虑到顶升过程中由于车辆荷载的冲击、千斤顶油封老化、偏顶造成活塞或缸体损伤等,经常会出现千斤顶漏油的情况,这时同步顶升的上部结构仍会出现横向联系受力不利的状况,因此采用机械自锁式千斤顶,分级顶升,同步自锁,自锁后靠自锁装置替代活塞受力,彻底避免了梁体不同步引起横向联系的损坏。千斤顶的顶升力需要考虑上部结构恒载、活载及其冲击力等。
上部结构恒载包括桥面铺装、防撞护栏、梁(板)、横隔板等,根据各构件的材料类型及分布情况计算其重量及重心位置,由此确定千斤顶数量及布置。由于千斤顶并联,油缸内液压油压强相等,即使车辆横向偏载,通过梁(板)间横向联系,车辆荷载及其冲击力也平均分布到每个千斤顶。
由于桥梁在混凝土浇注时,存在跑模、胀模等现象,即混凝土存在超方,上部结构实际质量一般大于设计恒载重量,因此在计算上部结构恒载时,一般按图纸计算出理论重量后乘以1.10的系数。载重车辆普遍存在超载,这些因素及车辆冲击力难于精确计算,在设计计算活载的基础上乘以1.3的系数统筹考虑。
根据上部结构恒载、活载在各个千斤顶上产生的最大反力,考虑车辆超载和顶升偏载等不利因素,按计算的最大反力乘以2倍的安全系数,确定梁体结构的顶升力。
千斤顶最大顶升力=1.10×恒载/千斤顶数+1.3×活载/千斤顶数
千斤顶额定顶升力=2×千斤顶最大顶升力
(二)盖梁、梁(板)局部承压计算
参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)第5.7.1条方法进行验算。局部受压面尺寸应满足公式为:
γ0Fld≤1.3ηsβfcdAln
β=AbAl]]>
式中:Fld-局部承受面积上的局部压力设计值,即千斤顶顶升力;
fcd-混凝土轴心抗压强度设计值;
β-混凝土局部承压强度提高系数;
Ab-局部受压时的计算底面积;
Aln、Al-混凝土局部受压面积,当局部受压面有孔洞时,Aln为扣除孔洞后的面积,Al为不扣除孔洞的面积。盖梁上的局部受压面积Al为千斤顶油缸底面积计入钢垫板按45°刚性角扩大的面积;梁(板)上的局部受压面积为千斤顶活塞面积计入钢垫板总厚度按45°刚性角扩大的面积。
上述盖梁、梁(板)局部承压计算表明,在梁(板)与盖梁间放入千斤顶同步顶升时,通过在千斤顶顶面、底面加垫钢板,将千斤顶底面与盖梁、活塞与梁(板)的接触面积扩大,盖梁、梁(板)混凝土局部承压强度不超过其设计强度,顶升时盖梁、梁(板)混凝土局部承压安全。
(三)梁(板)顶升时的横向联系受力分析
现以T梁桥为例,用ANSYS软件对支座更换,千斤顶顶升过程中横隔板的受力进行分析。
1、桥梁简介
简支T梁桥,跨径30米,桥面全宽33.5米,桥梁分上、下行各3车道3×3.75米,中央分割带3.0米,两侧硬路肩3.5米,两侧防撞护栏2×0.5米。桥梁横桥向7片T梁,梁间距2.45米,T梁、横隔板采用50#混凝土(抗拉强度标准值为ftk=2.59Mpa),盖梁采用30#混凝土。设计荷载汽-20级、挂-100。
2、计算工况
按各千斤顶布置位置不同,分以下不同计算工况:
工况I千斤顶布置于T梁边:
I-1恒载;
I-2恒载+活载(不考虑组合系数);
I-3恒载(去掉一个千斤顶。模拟支座更换时,出现某个千斤顶漏油情况);
I-4恒载+活载(去掉一个千斤顶。若I-3不满足要求,则不进行该工况计算)。
工况II千斤顶布置于横隔板中间:
II-1恒载;
II-2恒载+活载(若II-1不满足要求,则不进行该工况计算)。
1)ANSYS模型
T梁及横隔板均用实体单元(solid65)进行模拟,桥面铺装不考虑刚度,仅作为荷载,按均布荷载考虑。全桥共107018个节点,26880个单元。
2)计算结果
以下就各工况计算结果作一总结:
工况I-1,端横隔板处主拉应力分布见图1,拉应力极值位置附近应力分布见图2,由计算可知,仅考虑恒载作用,同步顶升时,主拉应力最大值发生在T梁与横隔板交界面上,最大主拉应力为2.33Mpa,小于混凝土抗拉强度标准值2.59Mpa。
工况I-2,端横隔板处主拉应力分布见图3,拉应力极值位置附近应力分布见图4,在恒载和车辆的共同作用下,同步顶升时,主拉应力最大值发生在T梁与横隔板交界面上,最大主拉应力为2.39Mpa,小于混凝土设计抗拉强度2.59Mpa,由此可知,千斤顶布置于T梁边时,在不中断交通的情况下进行同步顶升,支座更换是安全的。
工况I-3,端横隔板处主拉应力分布见图5,拉应力极值位置附近应力分布见图6,在恒载作用下,模拟支座更换施工时,有一千斤顶出现漏油而不能正常工作现象(去掉一个千斤顶),主拉应力最大值发生在T梁与横隔板交界面上,最大主拉应力为4.51Mpa,大于混凝土设计抗拉强度2.59Mpa,因而此时将引起应力集中处混凝土出现开裂,影响结构和施工安全。
为分析千斤顶不同布置位置对横隔板受力的影响,现取极限状态,将千斤顶支撑在横隔板中间位置。工况II-1,端横隔板处主拉应力分布见图7,拉应力极值位置附近应力分布见图8,在恒载作用下,将千斤顶布置于横隔板中间位置,主拉应力最大值发生在T梁与横隔板交界面上,最大主拉应力为3.19Mpa,大于混凝土设计抗拉强度2.59Mpa。且T梁腹板较大范围也出现了3Mpa以上的拉应力,此时混凝土将出现大面积开裂,影响结构和施工安全。
3)结论
通过以上各工况的计算分析,得出结论如下:
①千斤顶应布置在T梁腹板附近,尽量靠近支座,但不能影响更换支座施工,且千斤顶中心应与横隔板中心线一致。
②通过计算可知,同步顶升时上部结构纵向内力与梁(板)支承在支座上基本相同,横向联系内力不超过构件极限强度,但顶升不同步会引起横向联系的内力超过其极限强度。因此不封闭交通进行支座更换施工是可以实现的,但施工前应做好充分的准备工作,施工中应严格按施工要求及操作顺序进行,确保梁体同步、整体顶升。
③同步自锁顶升是保证结构安全的唯一条件,应随时检测各梁(板)顶升高度,出现偏差及时调整,确保各梁(板)同步。
④考虑到顶升过程中由于车辆荷载的冲击、千斤顶油封老化、偏顶造成活塞或缸体损伤等因素的作用,千斤顶可能发生漏油的现象,这时上部结构顶升不同步,会出现横向联系受力超过允许值而影响结构和施工安全,因此采用机械自锁式千斤顶,同步顶升,分级自锁,自锁后靠自锁装置替代活塞受力,彻底避免了梁体不同步引起横向联系的损坏。
⑤车辆偏载布置时,由于各千斤顶并联,其油缸内压强相同,通过梁(板)间横向联系的传递,仍保证各千斤顶顶升力相同。
二、不中断交通同步自锁顶升方法的建立
(一)同步顶升原理
1、设备构成示意图
顶升桥梁专用装置的构成示意图见图9。
油泵通过一根油管连接到分流阀上,千斤顶由同一油泵统一供油,油泵开启后,由分流阀将液压油分配到每个千斤顶。等压分流阀的作用,是不论载荷大小,液压系统中由同一个油泵向多个千斤顶供应相同的压力(等压分流),以实现多个千斤顶的行程保持同步。
等压分流阀分配到每台千斤顶的液压油压强是相等的,由于每个千斤顶活塞面积相同,从而千斤顶顶升力是相同的。顶升过程中分流阀阀门开启程度相同,此时每个千斤顶油路的损失基本相等,保证了每个油路流量的相等,即保证了千斤顶行程的一致。当油路损失有差异时(如分流阀各阀门开启大小不同),油路损失小的千斤顶行程会增大,将承担更大的顶升力,油缸内压强就要比其他千斤顶油缸的压强高,因各千斤顶油缸并联,液压油就主动流向其他千斤顶油缸,使千斤顶油缸的压强恢复相同,这样就保证了顶升的同步性。
2、等压分流阀的工作原理
图10为等压分流阀结构原理图。设进口液压油压力为p1,流量为q1,进入阀后通过固定节流孔1,进入油室a,然后经出油口2和3通往两个千斤顶。如果两千斤顶的负载相等,则分流口的出口压力p2=p3,因为阀中两支流道的尺寸完全对称,所以输出流量亦对称,q2=q3=q1/2,且p2=p3。当油路损失有差异时,油压不对称而出现p2≠p3,且设p2>p3时,由于两支流道上的总阻力相同,必定使q2>q3,进而(p1-p2)>p3,此时油路2所连的千斤顶将承担更大的负载,其内部压强就要比油路3所连的千斤顶的压强高,因两个千斤顶并联,液压油就主动流向油路3所连的千斤顶,即q2减小,q3增大,直到q2=q3,p2=p3为止,即输往两个千斤顶的压力相等,实现同步。
3、自锁千斤顶工作原理
千斤顶是一种起重高度小(小于1m)的起重设备。它有机械式和液压式两种。机械千斤顶又有齿条式与螺旋式两种,由于起重量小,操作费力,一般只用于机械维修工作。而液压千斤顶结构紧凑,工作平稳,故使用广泛。液压千斤顶就是利用了液压传动所基于的最基本的原理-帕斯卡原理,液体各处的压强是一致的,在连通液体的平衡的系统中,比较小的活塞上面施加的压力比较小,而大的活塞上施加的压力也比较大,这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递,可以得到不同端上的不同的压力,这样就可以达到一个变换的目的。
千斤顶液压传动是利用有压力的液压油作为传递动力的工作介质。油泵输出液压油,将机械能转换成油液的压力能,压力油经过管道及分配阀,进入千斤顶油缸,推动活塞举起重物,是将油液的压力能又转换成机械能。活塞举升的速度取决于单位时间内流入千斤顶油缸中油容积的多少。由此可见,千斤顶液压传动是一个不同能量的转换过程。
为防止千斤顶漏油、油缸裂缝、油管爆裂等原因引起千斤顶活塞突然下降,在活塞上加上自锁螺母,顶升过程中不断旋紧自锁螺母,当出现以上情况时,将作用在活塞上的力通过自锁螺母转移到千斤顶缸体上来,不至于因为意外情况损坏梁(板)或引起横向联系的损坏。
4、油泵工作原理
油泵由电动机直接带动泵轴旋转,在倾斜盘的作用下,柱塞沿柱塞套作上下往复运动,液压油经进油阀吸入,从排油阀排出,进入系统油路。低压泵为齿轮泵,在启动电机后,是先有低压泵供油,当供油的压力达不到顶升吨位所需要的压力时,将会启动高压泵进行供油,以达到所需压力。油泵共两个出油管,一个低压泵的出油管,一个高压泵的出油管,为防止在压力较大时,杂质进入油管后对管内壁造成损坏,每个进油口处都设有滤油网。油泵有一个回油管,在回油管与两个出油管交接处设置了一个换向阀、一个压力表,通过换向阀设置油量,通过压力表控制压力。
(二)同步顶升方法
1、支架搭设
脚手架采用符合国家相应标准规范的合格钢管,钢管表面应平直光滑,不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道,钢管上严禁打孔,应涂有防锈漆。
扣件材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定,有裂缝、变形的严禁使用,出现滑丝的螺栓必须更换,应做防锈处理。
(1)搭设原则
立杆:纵横向立杆间距≯2m,步距≯1.8m,地面应整平夯实,立杆埋入地下30~50cm,不能埋地时,立杆下应垫枕木并加设扫地杆。
横杆:纵横向水平拉杆步距≯1.8m,操作层横杆间距≯40cm。
剪刀撑:四角应设抱角斜撑,四边设剪刀撑,中间每隔四排立杆沿纵向设一道剪刀撑,斜撑和剪刀撑均应由下而上连续设置。
脚手板铺设:架高在4m以内,脚手板间隙≯20cm,架高大于4m,脚手板必须满铺。脚手板可用钢、木、竹等材料制作,每块质量不宜大于30kg。冲压钢脚手板是常用的一种脚手板一般用厚2mm的钢板压制而成,长度2~4m,宽度250mm,表面应有防滑措施。木脚手板可采用厚度不小于50mm的杉木板或松木制作,长度3~4m,宽度200~250mm,两端均应设镀锌钢丝箍两道,以防止木脚手板端部破坏。竹脚手板,则应用毛竹或楠竹制成竹串片板及竹笆板。
(2)搭设顺序
摆放扫地杆-逐根树立立杆,随即与扫地杆扣紧-安放第一步小横杆-第二步大横杆-第二步小横杆-加设临时斜撑杆(上端与第二步大横杆扣紧,在装设两道连墙杆后可拆除)-第三、四步大横杆和小横杆-连墙杆-接立杆-加设址字撑-铺脚手板。靠近立杆的小横杆可紧固于立杆上。
2、千斤顶布置
(1)安装千斤顶
顶升前先计算出桥梁上部结构的重量和重心位置,确定需要的千斤顶数量和吨位。为了安全起见,施工中采用额定出力大于计算反力2倍的千斤顶。
为使千斤顶合力中心与桥梁上部构造合力中心重合,上部结构受力又小,在放置千斤顶时应尽可能靠近支座安装,但要避免对支座更换造成影响。为使顶升时受力垂直向上,千斤顶底面一定要水平。千斤顶顶面钢板如果放置不妥当,受力方向也会产生变化,应确保钢板与千斤顶顶面平行,并且使千斤顶上加垫的钢板及橡胶板与横隔梁紧密接触。减少钢板间出现的空隙,以免受力方向发生变化。T梁桥千斤顶布置见图11。
(2)盖梁顶面处理
由于盖梁上残留的建筑垃圾或施工不精细引起盖梁顶面局部不平整等原因,千斤顶底面会产生倾角或局部脱空现象,顶升时会使盖梁局部应力过大,导致盖梁混凝土因局部应力过大而损坏,也会引起千斤顶顶偏,损伤千斤顶,所以盖梁调平是支座更换施工中不可缺少的工序。清除盖梁上的建筑垃圾,对于盖梁局部倾角、未抹平混凝土、外露钢筋等,用钢錾初步凿平,或用角磨机切割后凿除,再用角磨机进行打磨找平,通过水平尺检查平整度,如不平应继续打磨,直至平整。
盖梁顶面混凝土虽经整平,但表面粗糙,局部还存在微小坑槽,直接放置千斤顶会出现顶偏、混凝土局部压应力过大等,因此盖梁顶面整平后,加垫一块厚钢板,使千斤顶反力均匀分布在盖梁上。
(3)梁(板)底面处理
为方便排水,桥面设有横坡,早期建设的桥梁通过桥面铺装的三角垫层调整,近期建造的桥梁一般通过支座标高调整,梁(板)底就存在一定的横坡,预制或现浇梁(板)时模板变形、安装误差等也使梁(板)底面不平整。由于梁(板)底面与盖梁间间隙小,向上凿除(或角磨机打磨)找平操作困难,且上部构造梁(板)底面受力钢筋布置较密、保护层较薄,凿除会损伤受力钢筋,一般仅凿除(或打磨)表面局部凸出的混凝土,然后用楔形钢板调平。
千斤顶活塞面积较小,其顶面的压应力与油缸内的油压相同,按千斤顶额定顶升力大于上部构造重量2倍原则选择的千斤顶,考虑其它不利因素时,其油压也达30~40MPa,即活塞顶面平均压应力为30~40MPa,这样高的压应力作用在梁(板)底面,将使梁(板)因局部承压过高而损坏。因此应通过加垫多层钢板,增加有效承压面积分散局部压应力,降低顶升梁(板)底面压应力。
(4)千斤顶安装
盖梁顶面找平后,加垫20mm厚的钢板,钢板的一条边与支座垫石平行,并紧靠垫石边缘,然后放置千斤顶,千斤顶油嘴应朝向跨中,便于与分流阀连接。
由于目测很难将钢板形心与千斤顶活塞形心重合,预先在钢板上焊一内径比千斤顶活塞直径大1~3mm的钢箍,钢箍圆心与钢板形心重合,将千斤顶活塞顶出10mm左右,其顶面加垫带钢箍的钢板,就保证了钢板与千斤顶活塞形心重合,避免了钢板偏位。
由于梁(板)底面混凝土不平整,钢板与其底面直接接触时,因接触不密实,接触处产生的压应力可能超出混凝土局部抗压承载力,导致梁(板)底面混凝土破坏;为使钢板与梁(板)底面的接触面受力均匀,在钢板与梁(板)结合处垫入厚度10mm的橡胶板,使钢板与梁(板)接触密实。
梁(板)底面有横坡,仅加垫平钢板,将在钢板与梁(板)底面存在一楔形间隙,千斤顶承载后,钢板与梁(板)密贴,钢板与千斤顶活塞顶面间就存在楔形间隙,出现偏顶,造成千斤顶损坏,所以在橡胶板下垫入一块底面水平,顶面与梁(板)底横坡相同的楔形钢板。
然后在楔形钢板下继续加垫20mm厚钢板,直到不能再垫入20mm厚钢板时,测量钢板间的间隙,选与间隙相同厚度的钢板用锤打入,使钢板间接触密实。最后调整加垫钢板与千斤顶活塞顶面钢板对齐,使所有钢板形心在一条铅垂线上,与千斤顶活塞形心重合。
(5)上部结构与盖梁间连接的处理
由于施工偏差或错误,梁(板)与盖梁间可能存在不应有的连接,如浇注桥台背墙的跑模、漏浆,将桥台与梁(板)连为一体;挡块浇注误差导致梁(板)与挡块密贴;板桥锚栓与铰缝混凝土浇为一体等。这些不应有连接的存在,一是增加了顶起时的顶升力,二是顶升时损坏构件,过强的连接在顶升时还会导致千斤顶超载、结构损坏,危及桥梁安全,在顶升前应仔细检查,解除这些连接。
3、测量仪器布置
(1)顶升高度的测量
由于施工误差,每片梁(板)与盖梁间的间隙不同,千斤顶顶面垫入的钢板层数不同;所垫钢板由人工操作,钢板间缝隙大小不一;钢板不完全平整(如翘曲等)也使钢板间缝隙不同,这些缝隙在千斤顶顶升时被挤密,在千斤顶顶升力相同的情况下,千斤顶行程会有差异,用千斤顶活塞伸长值作为各片梁(板)的顶升高度,存在初始测量误差,不能保证各片梁(板)同步,梁(板)与盖梁间间隙的绝对增加值才是梁(板)真正顶升的高度,因此应测量每片梁(板)与盖梁间隙的绝对增加值,作为本片梁(板)的顶升高度,与其它梁(板)的顶升高度比较,进行同步控制。
(2)百分表布置
每片梁(板)的顶升高度可用长标距游标卡尺或大量程百分表测量,用游标卡尺测量时,先在盖梁侧面适宜位置设置一固定点,吊垂线确定该点在梁(板)底面或侧面的投影位置,标记后固定,见图12,这两固定点间距的增加就是本片梁(板)的顶升高度。用百分表测量时,在每片梁(板)底面或附近横隔板底面安装百分表,百分表固定在盖梁顶面,其测量杆与梁(板)底面垂直,见图13,每片梁(板)百分表读数的变化就是本片梁(板)的顶升高度。
(3)油压表布置
千斤顶顶升力可用压力传感器或油压表显示,因压力传感器占用顶升空间,需配二次读数设备,操作复杂等原因,施工中一般采用简易的油压表进行顶升力控制。
千斤顶顶升力与油压成正比关系,测得了油压,就可换算出千斤顶的顶升力。油泵通过分流阀将液压油分配到各个千斤顶,因各千斤顶之间并联,油管长度相等,液压油的管道阻力基本相同,分配到各千斤顶油缸的油压也近相等,因此为操作简便,可仅在油泵设一块油表测量油压。
4、更换时间的选择
支座是连接桥梁上下部结构的重要构件,承担着将上部结构荷载传递给墩台,以及减震、隔振、适应温度变形的功能。四氟滑板支座靠上部结构与支座间的滑动适应上部结构的温度变形,橡胶支座靠支座的剪切变形适应上部结构的温度变形,其变形量与当时气温与梁(板)安装时气温的温差成正比。橡胶支座安装时的温度应接近年平均气温,以使支座产生最小的剪切变形,降低支座的受力,提高其耐久性。有些桥梁由于抢工期等原因,支座没有在年平均气温附近安装,产生了较大的变形,更换时应予消除。因此支座更换最好选在年平均气温附近实施,但由于工期限制,更换时间不可能全在春秋季,夏季施工时可选在夜间气温较低时更换,冬季施工时可选在中午或下午气温较高时更换。
由于不封闭交通更换支座,车辆的重力、冲击将使油压瞬时增大,对顶升系统工作稳定性有一定影响。开工前应对该路段车流量进行观察,选择车流量较小,尤其是重载货车流量小的时段进行顶升作业,减少车辆对顶升系统的影响。应充分考虑气温及车流量大小,选择适宜时间更换支座。
5、试顶
千斤顶安装完成后,将千斤顶、分流阀、油泵用高压油管连接,分流阀至各个千斤顶的油管长度要相等。正式顶升前先进行试顶,检查同步顶升系统工作是否正常,千斤顶合力中心与上部结构重心是否重合,上下部结构是否存在未解除的连接等。试顶高度以所有梁(板)脱离支座控制。试顶步骤如下:
(1)开启油泵向千斤顶供油,千斤顶对梁(板)施加力后,油压开始升高,油压表读数逐渐增大,此时减缓供油流量,使油压表读数平稳增加。当油压对应的千斤顶顶力达到上部结构计算重量的70%时,稳压3分钟,观察同步顶升系统、梁(板)、盖梁有无异常(如千斤顶漏油、油管快速接头漏油、油泵压力不足、分流阀开启不足、混凝土开裂破碎、顶偏、钢板错位等等),测量是否有梁(板)被顶起等。如同步顶升系统、梁(板)、盖梁出现异常,回油后处理,如有梁(板)被顶起,说明千斤顶合力中心与上部结构重心不重合,应调整千斤顶位置,再次加压。
(2)将油压加到对应的千斤顶顶升力达到上部结构计算重量的90%,稳压3分钟,再次观察同步顶升系统、梁(板)、盖梁有无异常,测量是否有梁(板)被顶起,如有异常,回油后重复步骤(1)、(2)。
(3)将油压缓慢加,观察同步顶升系统、梁(板)、盖梁有无异常,有异常时,处理后重复步骤(1)、(2)。同时测量梁(板)是否被顶起,并仔细观察部分梁(板)是否脱离支座,当出现梁(板)整体同步脱离支座时,关闭油泵,稳压5分钟,观察同步顶升系统、梁(板)、盖梁有无异常,有异常时重复以上步骤,无异常时试顶成功,回油后准备正式顶升更换支座。当出现部分梁(板)脱离支座时,回油调整千斤顶位置,重复以上步骤直到梁(板)同步脱离支座。
(4)如果油压对应的千斤顶顶升力达到上部结构计算重量的100%,梁(板)均未脱离支座,稳压3分钟观察,如无异常,继续缓慢加压,按步骤(3)进行操作。
(5)如果油压对应的千斤顶顶升力达到上部结构计算重量的105%,稳压3分钟后梁(板)均未脱离支座。回油检查原因,如果上下部结构存在联系,应予解除;如果上部结构混凝土超方,应估算上部结构实际重量,按实际重量控制顶升力。问题处理后再次重复步骤(1)~(4)。
6、顶升更换支座
(1)同步顶升
试顶结束后,选择气温适宜、车流量小的时间进行顶升、更换支座。开启油泵向千斤顶供油,待油压接近试顶时梁(板)顶起的油压时,缓慢供油、加压,同时旋转自锁螺母,在整个顶升过程中,始终保持螺母与千斤顶油缸间的间隙在1mm以内,以备同步顶升系统出现异常时自锁装置代替千斤顶活塞受力。
顶升分级进行,每级3~10mm,初次顶升每级3mm,取得经验后,可逐渐加大每级顶升高度。每级顶升时,每片梁(板)配两名操作人员,一人负责旋转自锁螺母,一人负责测量顶升高度,当有一片梁(板)的顶升高度达到本级高度时,稳压3分钟,测量每片梁(板)的顶升高度,如果同步或每片梁(板)各级累计最大偏差小于1mm时,可继续下一级顶升。如果每片梁(板)顶升高度偏差大于1mm,应稳压检查原因,常见的原因有:
①梁(板)不同步升起,出现一侧高、一侧低,但各片梁(板)顶升高度成比例,这是由千斤顶合力重心与上部结构重力重心不重合引起的,应回油重新调整千斤顶位置试顶。
②梁(板)不同步升起,某片梁(板)比其它梁(板)顶升高度大,这是梁(板)间横向联系损坏引起的,应回油后检查横向联系,根据实际横向联系的强弱,重新估算每片梁(板)需要的顶升力,并以此计算千斤顶布置位置,重新试顶。
③工人操作失误,未及时发现千斤顶顶偏、漏油等等,应及时自锁解除与分流阀的连接,在损坏千斤顶附近安装备用千斤顶,与分流阀连接后,与其它千斤顶同步顶升至损坏千斤顶松动时,自锁所有正常的千斤顶,换下损坏千斤顶,在更换下的千斤顶位置安装新千斤顶后,重复以上步骤,换下备用千斤顶,继续下一级顶升。顶升过程中,还要安排专人对梁(板)、盖梁、墩柱等进行观测,观察有无异常变化,确保施工安全及上下部结构不出现裂缝、偏移。出现其它异常现象,应立即停止顶升,查明原因,以确保施工安全。
(2)更换支座
将原支座取出后,仔细检查支座垫石顶面,是否有混凝土破损、蜂窝、孔洞等情况,对于脱空的支座,在垫石上垫钢板,并用环氧砂浆找平至相应高度,确保落梁时支座都能均匀受力。对橡胶支座,其顶面梁(板)的预埋钢板应除锈涂漆;对四氟滑板支座,其顶面梁(板)的预埋钢板表面的不锈钢板及支座四氟滑板顶面应涂刷硅脂油,缺失不锈钢板的应补充,然后将支座准确放入。
7、回油卸顶
检查安放新支座无误后,为了保证落梁时的梁体平衡分级回油落梁(板),先同步顶升0.5~1mm至自锁螺母松动,然后旋退螺母,螺母与油缸间隙在落梁(板)过程中始终保持不大于1mm为宜。每级落梁(板)的高度与每级顶升高度相同,一般为3~10mm,初次更换支座时每级3mm,有经验后可逐渐加大。
梁(板)落到支座,千斤顶不受力后,继续回油至千斤顶顶面钢板松动,卸下油管后,逐块取下千斤顶顶面钢板,卸除千斤顶。当盖梁整平时对盖梁顶面凿除过深露出钢筋的情况,清理混凝土表面,给外露钢筋涂阻锈剂后,用丙乳砂浆修补凿除面。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
实施例1、不封闭交通顶升桥梁、更换支座的应用
本实施例将同型号千斤顶并联在等压分流阀上,由同一油泵供油,实现了各千斤顶顶升力相同。在顶升或落梁(板)时自锁螺母随活塞行程旋转,保证了在各种不利情况下千斤顶的同步,同步自锁顶升系统安全、可靠。具体的实例如下:
一、桥梁概况
京福高速济南段K104+159公铁立交位于京福高速公路济南段,中心桩号为K104+159,跨径布置为6×30+6×30+5×30+40+6×30+7×30+7×30m,上部结构为预应力混凝土简支T梁,下部结构为柱式墩台,桩基础。桥面全宽33.5米,双高六车道,每幅3车道3×3.75米,中央分割带3.0米,两侧硬路肩3.5米,两侧防撞护栏2×0.5米。单幅桥全宽15.75米,横桥向有7片T梁,梁间距2.45米,T梁、横隔板采用50#混凝土(抗拉强度标准值为ftk=2.59MPa),盖梁采用30#混凝土。全桥分为6联,联内桥面连续。设计荷载:汽车-超20级、挂-120。
根据检查发现,墩台结构无明显病害,上部结构病害为混凝土剥落、渗水,板式橡胶支座普遍存在老化、开裂、鼓包、脱空、剪切变形大甚至剪断,大部分墩顶有建筑垃圾。
如果支座全部更换,工作量大,工期长,费用高,考虑到支座存在细微裂缝短期内不影响正常使用,可使用一段时间后更换,以降低工程造价,因此仅对出现严重病害的支座进行更换。
二、上部结构自重计算
根据设计图纸,单跨单幅上部结构及桥面系材料用量见表1。
表1单跨单幅桥梁上部结构、桥面系材料用量表

  名称  单  位  边梁  中梁  湿接缝  内侧  防撞  护栏  外侧  防撞  护栏  梁肋  行车  道板  横隔  板  封锚  梁肋  行车  道板  横隔  板  封锚  沥青  混凝土  m3  8.4  29.4  混凝土  m3  25.955  22.045  2.9  0.905  64.89  47.91  14.51  2.27  24.06  9.0  12.3

钢筋混凝土比重取25KN/m3,沥青混凝土比重取23KN/m3,根据表1计算出单幅半跨上部结构各构件及桥面系自重和重心位置(图14),见表2,其中G1为内侧护栏重量及重心位置,G2为外侧护栏重量及重心位置,G3为桥面铺装重量及重心位置,G4为内侧边梁重量及重心位置,G5为外侧边梁重量及重心位置,G6为横隔板、5片中梁、湿接缝的重量及重心位置。
表2单幅半跨桥梁上部结构、桥面系重量表
  序号  构件名称  单件重量  (KN)  半跨数量  半跨重量  (KN)  到桥中心  线距离(m)  1  内侧边梁  611.3  1/2片  305.7  1.775  2  外侧边梁  611.3  1/2片  305.7  16.475  3  横隔板  435.3  1/2跨  217.6  9.125  4  中梁  575.4  5/2片  1438.4  5  湿接缝  100.3  6/2跨  300.9  6  桥面铺装  869.4  1/2跨  434.7  9.375  7  内侧防撞护栏  225.0  1/2跨  112.5  1.0  8  外侧防撞护栏  307.5  1/2跨  153.8  17.5  合计  3269.3  9.272

上部结构及桥面系自重合力中心到桥中心线距离:
L=[305.7×1.775+305.7×16.475+(217.6+1438.4+300.9)×9.125+434.7×9.375+112.5×1.0+153.8×17.5]÷3269.3=9.272m
三、活载计算
桥梁设计荷载为汽车-超20级、挂-120,按其支点反力最大纵向布载,计算千斤顶顶升力。
1、汽车-超20级活载计算
使支点产生最大反力的汽车布置见图15,根据桥面宽度,横向可布置3列车,由∑MB=0得出:
FQ=3×(140×30+140×28.6+120×21.6+120×20.2+30×17.2+130×7.2+70×2.2)÷29=1533.72KN。
2、挂车-120活载计算
使支点产生最大反力的挂车布置见图16,仅考虑一辆挂车通行,由∑MB=0得出:
FG=(300×30+300×28.8+300×24.8+300×22.6)÷29=1098.62KN。
汽车-超20级支座反力大于挂车-120支座反力,取汽车-超20级为计算控制活载。
四、千斤顶布置及选型
1、千斤顶布置
根据千斤顶布置原则,因T梁上部结构外侧护栏比内侧护栏重,千斤顶应偏向外侧护栏布置,调整上部结构恒载重心与千斤顶合力重心的重合。7片T梁至少布置7个千斤顶,为使千斤顶合力中心与T梁上部结构合力中心重合,且上部结构受力较小,千斤顶布置在支座附近,并适当调整其位置,避免对支座更换造成影响。
千斤顶初步布置见图17,其合力重心至桥中心线的距离为
LD1=(2.295+3.705+6.155+9.645+12.095+14.545+15.955)÷7=9.199m。
上部结构重心到桥中心线距离为9.272m,与千斤顶重心不重合,调整千斤顶位置,因外侧护栏较重,应将千斤顶向外侧护栏方向移动,边梁千斤顶位置不动,经过试算,只移动中梁的千斤顶D、E、F,调整值0.17m,此时千斤顶顶升力合力中心到桥中心线的距离:
LD2=(2.295+3.705+6.155+9.815+12.265+14.715+15.955)÷7=9.272m。
最终采取的千斤顶布置见图18。
2、千斤顶选型
根据计算的上部结构恒载、活载,考虑超载和顶升偏载等不利因素,所需千斤顶顶升力为:
千斤顶顶升力=(1.10×恒载+1.3×活载)/千斤顶数
=(1.10×3269.3+1.3×1533.72)÷7=798.58KN
千斤顶额定吨位=2×千斤顶最大顶升力=2×798.58=1597.2KN
选择CLP-1602型号的千斤顶,承载能力为160吨,行程为45mm,油量为1040cm3,本体高为148mm,重量为44kg。购自美国enerpac恩派克公司,货号为EN-P1601。
五、顶升准备
1、支架搭设
该桥下部结构为双柱墩,桥墩较高,需搭设操作平台,先进行地面整平,保证脚手架的稳定性。横桥向摆放4根扫地杆,2根紧靠墩柱,其余2根距墩柱1.0m,扫地杆用一字扣连接并且接头错开;立杆按间距1.5m布置,立杆埋入地下50cm,与扫地杆扣紧。横杆每步间距1.6m,横桥向用一字扣连接,接头错开,并与立杆用十字扣连接。然后逐步接高,至第五步时墩两侧各加斜撑二道。搭至离T梁底面1.8m时,铺设脚手架板作为工作平台,平台外侧脚手架再加高一步作为平台栏杆。
2、盖梁顶面处理
伸缩缝、桥面连续在施工或维修时在盖梁上残留大量建筑垃圾,清除盖梁上的建筑垃圾。在盖梁上放出千斤顶位置,对不平整的盖梁顶面用钢錾凿初步凿平,再用角磨机进行打磨找平,直至用水平尺检查平整度合格。
3、横隔板底面处理
该桥为正交桥梁,设计的横隔板底面横坡为2%,但由于横隔板变形、施工偏差等,横隔板底面横坡变化很大,由底面向上凿平施工困难,还易损伤钢筋。对平整的底面,采用楔形钢板调平,对不平整的底面,用角磨机割除混凝土表面局部凸起后,仍采用楔形钢板调平。楔形钢板是将300×20×300mm的钢板加工成一边厚20mm,另一边厚分别为4、6、8、10、12、14、16、18mm的多种型号钢板,施工时根据横隔板底面坡度变化选择合适型号。
4、钢垫板选择
千斤顶底面直径213mm,直接作用在盖梁上时,根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计JTG D62-2004》,30#混凝土fcd=12.88MPa,ηs=1.0;根据《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004》查得桥梁结构的重要性系数γ0=1.1。
β=π(3a)2/4πa2/4=3,Al=πa24=356.1cm2]]>
盖梁混凝土其局部承压强度为:
Fld1.3ηsβfcdAlnγ0=1.3×1.0×3×12.88×103×356.1×10-41.1×=1626.15KN>798.58KN]]>
即千斤顶顶升力小于混凝土局部受压面积上的压力设计值16261.47KN,可以不垫钢板,考虑到混凝土存在局部凹凸和操作方便,钢垫板尺寸比千斤顶直径略大,选用300×20×300mm的钢板作为垫板。
横隔板采用50#混凝土fcd=21.64MPa,厚度16cm,千斤顶活塞直径120mm,直接作用在横隔板底面时,将千斤顶活塞顶面面积等效为矩形。
等效边长为a=πd24=3.14×12024=107mm;]]>
Al=10.7×10.7=114.49cm2
Ab=16×10.7×3=513.6cm2
β=AbAl=513.6114.49=2.12]]>
Fld1.3ηsβfcdAlnγ0=1.3×1.0×2.12×21.64×103×114.49×10-41.1=620.74KN<798.58KN]]>
即千斤顶顶升力大于混凝土局部受压面积上的压力设计值,应加钢垫板,增大横隔板混凝土的局部受压面积。加垫20mm厚钢板时,局部受压面积在钢垫板中按45°角扩大。
等效边长为a=107+20×2=147mm
Al=14.7×14.7=216.09cm2
Ab=16×14.7×3=705.6cm2
β=AbAl=705.6216.09=1.81]]>
Fld1.3ηsβfcdAlnγ0=1.3×1.0×1.81×21.64×103×216.09×10-41.1=1000.28KN>798.58KN]]>
此时横隔板混凝土局部受压强度满足要求,即钢垫板边长应大于147mm,钢垫板厚度应大于20mm,考虑到千斤顶尺寸和操作方便,钢垫板尺寸与千斤顶底面垫板相同,选用300×300mm。
5、千斤顶安装
盖梁顶面找平后,加垫20mm厚的钢板,钢板的一条边应与支座垫石平行,然后放置千斤顶,千斤顶油嘴应朝向跨中,便于与分流阀连接,将千斤顶、分流阀、油泵用高压油管连接。
由于在施工中很难将垫板与千斤顶活塞中心对齐,预先制作一个内径比千斤顶活塞直径大2~5mm的钢箍,同心焊接在钢垫板上,见图19。千斤顶预先顶出10~15mm,将带钢箍的钢板套在活塞上,逐层向上加垫钢板,见图20。当钢板与横隔板底面间隙小于100mm时,先在横隔板底面塞入10mm厚橡胶板和楔形钢板,再将楔形钢板与钢垫板间间隙填塞密实,调整各块钢垫板位置,使之都与带钢箍的钢板各边对齐。操作过程见图21,图21中,1)为放置千斤顶;2)为安装千斤顶油管;3)为千斤顶顶出1~1.5cm;4)为加垫带钢箍的钢板;5)加垫橡胶片、楔形钢板;6)为钢垫板填塞紧密。
六、更换支座
1、试顶
正式顶升前先进行试顶,检查同步顶升系统工作是否正常,千斤顶合力中心与上部结构重心是否重合,上下部结构是否存在未解除的连接等。
试顶发现,普遍存在上部结构重心比计算的重心偏向中央分割带,可能是通讯光缆支架将左右幅桥连接或桥面铺装厚度不同引起。由于不中断交通更换支座,顶升时不解除桥面连续,实际顶升力比计算值略大。由于计算的上部结构重心与实际重心有差别,施工中需要调整千斤顶位置,但一般通过二次调整即可实现。
2、同步顶升
通过交通量观察,该路段仅凌晨车流量较小,施工又在夏季,选择早晨4~6点进行顶升、更换支座。开始顶升时,每级顶升3mm,稳压后观察,各片T梁行程基本相同,不需要单独调整,随后逐渐加大每级顶升高度至10mm。
为检验活载对顶升力的影响,将千斤顶自锁螺母旋开间隙1mm,观察车辆通过时油压表变化,小型车辆通过时,油压表读数基本不变;重型车辆通过时,油压表读数最大增加2MPa,说明活载对顶升影响较小。
顶升过程中,对T梁、盖梁、墩柱观测结果表明,桥梁各构件工作正常,没有出现裂缝、偏移等病害,本操作工艺安全可靠。
3、更换支座
开始试验时,更换支座需要顶升50mm,随着操作熟练,顶升高度30mm就可以顺利更换支座。将原支座取出后,仔细检查支座垫石顶面,是否有混凝土破损、蜂窝、孔洞等情况,对于脱空的支座,在垫石上垫钢板,并用环氧砂浆找平至相应高度,确保落梁时支座都能均匀受力。对橡胶支座,其顶面梁(板)的预埋钢板应除锈涂漆;对四氟滑板支座,其顶面梁(板)的预埋钢板表面的不锈钢板及支座四氟滑板顶面应涂刷硅脂油,缺失不锈钢板的应补充。
4、回油卸顶
新支座安放无误后,先同步顶升0.5~1mm至自锁螺母松动,然后旋退螺母,开始时T梁每级下落的高度3mm,稳压后观察,各片T梁行程基本相同,不需要单独调整,随后逐渐加大每级顶升高度至10mm。

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一种不中断交通更换桥梁支座的方法及其专用装置.pdf_第2页
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本发明公开了一种不封闭交通顶升桥梁的方法及其专用装置。本发明提供的装置是将两个以上自锁千斤顶通过分流阀并联,由同一油泵统一供油。本发明还提供的采用所述装置顶升桥梁的方法。应用本发明提供的专用装置和方法,操作工艺简单,且实现了不中断交通情况下的支座更换,避免了封闭交通带来的车辆拥堵,减轻了车辆疏导、分流带来的压力,具有明显的经济效益和社会效益。。

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