矮千斤顶顶升法更换连续梁桥支座

1、矮千斤顶顶升法更换连续梁桥支座摘 要：通过对某高速公路 Li、L、L4三座连续空心板梁互通式立交桥的支座更换，恢复 桥梁的安全正常运营。用矮千斤顶顶升桥梁上构进行支座更换施工工艺既科学、实效， 乂简便、安全，具有较强的适用效果和参考意义。关健词：桥梁、支座、顶升、更换一、前言某高速公路Li、L2、L4互通式立交桥建于1997年，至今运营时间已有 6年，桥梁墩柱、梁底、桥 面都有不同程度的裂纹出现，特别是桥面破损严重，经交通科研单位检测鉴定为支座变形所造成，需 对桥台及各桥墩处支座予以更换。二、工程概况该高速公路 Li、L2、L4三座连续空心板梁互通式立交桥是一个多肢、混合型的立体交叉，按荷载

2、汽超20级，挂120设计。其中Li桥桥跨布置为16m+4X 20m+16m梁高0.85m，宽9m,桥墩为单桩式桩基础，桥台一侧为双桩式桩基础，另一侧为一字型桩基础桥台；L2桥桥跨布置为10m+16m+10m梁高0.85m，宽9m桥墩为单桩式桩基础，桥台一侧为一字型桩基础桥台，另一侧为重力式U型桥台；L4桥桥跨布置为13m+4X 16m+13m梁高0.85m，宽12m其中左右两边各有 2m宽人行道挑梁，桥墩为单桩式桩基础，桥台为双桩式桩基础。L1、L2、L4桥均属于弯桥，其平、纵断面均处于曲线上。三、施工组织根据本次施工任务组建L1、L2、L4桥支座更换项目经理部，制定详细、严密的施工方案，配置

3、人力、机械及设备，使本次施工安全、有序、顺利地进行。本顶目配置高 70mm （）=300mm的圆形扁式油压千斤顶（最大顶升重量为250T,最大行程为15mm 共 20 台。四、制定施工方案项目初步制定的是采用万能杆件拼装支架支撑，大吨位千斤顶起顶的支座更换方案，为便于安装支架并提供足够的支承能力，需在支架下设置钢筋磔基础。经详细审查设计图纸，地基为人工素填 土，钢筋磔基础置于其上产生的沉降量较大，若采用大吨位螺旋千斤顶，同时高行程（80mm£右）起顶，当发生不均匀沉降时，同排一部分千斤顶受力增大（可能超出千斤顶最大受力，使千斤顶损 坏），另一部分千斤顶受力减小而此时行程很大（大于梁的

4、允许变形值），会损坏梁体。为了减小沉 降量，必须增大钢筋磔基础尺寸，并对支架进行预压，此方案工程量较大且工期加长，安全性也不是 很高。出于安全的角度考虑，充分利用梁体与墩顶的空间，制定了一个更加可靠的施工方案，此方案采用钢管包箍墩柱，用高度为70mm 4 =300mm的圆形扁式油压千斤顶（最大顶升重量为250T,最大行程为15mm配电动油泵进行梁体顶升更换支座，避免沉降造成突然卸载的影响，圆形扁式油压矮千斤顶的最大行程为 15 mm,且为单油路，操作控制顶升量更为简便，使梁体的变形值控制在允许的范围内。由于千斤顶放置于梁体垫石与墩顶之间，方案制定时需对每座立交桥各墩台处顶升的重量、墩顶及垫石顶

5、局部受压、钢管包箍增强等进行计算，同时由原设计部门提供起顶时梁板的允许变形值，以便在实际施工过程中对施工工序进行严格控制，确保梁体的变形在允许范围内，保证施工过程中的桥梁结构安全。以L1桥为例，起顶重量、钢管包箍增强、局部受压等计算过程如下：1. L1桥不等跨径连续梁支承反力计算（按去掉桥面铺装计算）：根据连续梁电算程序计算得各墩台支承反力：16n4x20m面I1"I 1I I I III阁1支座反力计算图式墩台号反力(KNJ)墩台号反力(KNJ)0#台1055.51#墩3444.72#墩3487.83#墩3461.44#墩3493.75#墩3434.96#台1060.42.局部承压

6、计算依据各墩台受力情况，在各桥墩顺桥向支座两侧安设两台250吨圆形扁式千斤顶（规格为力300X70mm ,在各桥台横桥向三个支座之间安设两台250吨圆形扁式千斤顶（规格为力300 X 70mm ,千斤顶最大行程为 15mm每次顶起时控制在 10mm左右。由于千斤顶作用，使墩台顶部处于局部承压说明：本图尺寸以。皿计.包箍R-60说明：本隗尺寸以匚叽计.图3局部应力计算图示状态，根据最不利原则，以 4#墩为例进行局部承压应力计算:图2钢管酷抗压强度计算图示(1)墩柱混凝土加钢管包箍后通过钢管预压紧箍作用可提高磔抗压强度(如图4,单位cm),钢筋校短柱轴心受压组合强度计算式为：N)=Rj Aa (1

7、+0 1/2+0 )0 =RsX As/Ra x AaRa1=RaX ( 1+0 1/2+0 )式中：0 钢管磔杆件的套箍指标，Rs钢管材料的抗拉、抗压设计强度As钢管包箍截面面积Ra-一磔抗压强度设计值Ra 1钢管包箍磔抗压强度Aa核心磔截面面积套箍指标：0 =RsX As/Ra X Aa=215X 3.14 X ( 0.61 2-0.6 2) / (14.5 X 3.14 X 0.6 2)=0.49837混凝土加钢管包箍磔抗压强度：Ra 1=14.5 (1+0.49837 1/2+0.49837 ) =31.963 Mpa说明：式套用管校短柱轴心受压的承载力计算方法， CECS28 90&

8、#187;。短柱轴心受压承力计算有三种方法 CECS28 90、« DL5099-97、JC101-89，其中CECS28 90»采用的是显式，直接计算，没有限制使用范围；DL5099-97、« JC101-89采用了系数表达方式，系数的具体表达式极为繁杂，以表格的形式直接给出，实际应用时受应用范围的限制。故这里套用CECS2890 »中的方法计算。环乳树脂包鑫铜板（d=12mm；说明：本图尺寸Ul cm it.图4墩柱钢管包箍示意图（2） 4 #墩局部应力计算（千斤顶位置如图5、6,单位cm）Nc=0.6 x 3 x Ra1x Ac (按素混凝土局部承

9、压计算)式中：N-一局部承压时的纵向力3 校局部承压强度提高系数Ad局部承压时的计算底面积Ac局部承压面积计算过程如下：Ad=4X (3.14 X 602X ( arctg (39.686/45 ) /360 ) -45 X 39.686/2 ) 2 =1624.284cmAc=3.14 X 152=706.5cm23 =( 1629.284/706.5 ) 1/2=1.519 一._. ._2 _Nc=0.6 X 1.519 X 31.963 X 3.14 X 150 =2058110 N=2058.11 KN4#墩的支承反力为 3493.7KN,每个千斤顶反力为1746.85KN,小于Nc

10、=2058.11KN,局部承压满足要求。四、施工步骤及施工工艺1. 旧桥面凿除、活理采用小型凿岩机、把桥面板分成两幅，从桥台一侧开始，一幅一幅凿除，小型凿岩机在施工中严 格控制风镐的功率，使风镐正好凿至桥面与梁板的接触面，以免凿伤梁体，凿除完后采用小型拖拉机 人工装运至废旧场丢弃。这样可以减轻一部分恒载。2. 拆除伸缩缝拆除桥头两侧伸缩缝，在两桥台与梁板的间隙处用木板或橡胶临时填塞，避免起顶时梁体的纵向 滑移。3. 支架搭设采用竹子、木材、铁线搭设施工平台安放设备，平台宽度要求满足油泵、材料、工作人员操作的 要求，支架要稳固。4. 制作包箍钢管碌及安装千斤顶等设备。墩柱直径为120cm,钢筋保

11、护层厚 7cm,旧支座所占中心面积为 66X 66 cm2,力300mm千斤顶的 支垫位置较窄，为保护墩柱顶局部磔承压安全，需采用钢板包箍包裹墩柱顶提高边缘磔抗压强度。先 在墩柱顶支座钢板范围以外凿开部分校，深度大约3cm,清理干净，按墩柱顶面尺寸（扣除支座钢板面积）加工好四块厚度为2cm的钢板并开好坡口，将四块钢板焊接在支座钢板的四周，相邻钢板相互焊接，形成一个直径为122cm的圆板盖在墩顶。钢板焊缝要密实，后焊钢板要与支座钢板平齐，然后加套包箍，包箍厚度为 1.2cm，直径为120cm,宽为50cm的两个半环，两个半环间采用高强螺栓连接（规格为力27mm长为120mm，在包箍下缘与墩柱接触

12、面粘贴宽5cm厚0.5cm的环形橡胶条，使下缘密封，在包箍上缘焊接方形5cmX 5cm厚0.5cm的6块小钢板（均布于圆周），包箍上缘接触到墩顶钢板后，上紧高强螺栓，将钢板与包箍上缘接触面焊接紧密，再把高强螺栓部分加焊紧密，在顶 钢板开一个压浆孔，两个排气孔，在墩顶钢板压浆孔处压灌环氧树脂磔，使墩柱与钢管包箍紧密结合 为一体形成钢管磔，达到提高磔强度的目的。待环氧树脂磔强度达到要求后，将矮千斤顶放置于各墩 顶顺桥向盆式支座两侧，台帽顶则放置于三个板式支座的中间，并安装好油泵。5. 梁体顶升及支座更换（1）.更换方法由于旧盆式支座上、下板的锚固螺栓全部扭曲，下板与支座垫石混凝土结合在一起，要取出

13、 上、下板，需要凿除上、下板粘结的混凝土并割除连接件，要求墩顶与垫石必须有足够的空间，即梁 体顶升需有较大高度，施工的危险性较大。考虑到以上因素，经业主、设计、监理、施工单位共同研 究，决定在不拆除旧盆式支座上、下板的情况下，顶升桥梁至一个新盆式支座的高度后，取出旧盆中 的橡胶块，填充一块大小、高度一致的圆形钢板把整个盆塞满（保证支座传力良好），然后将新盆式 支座的上、下板与旧盆式支座的下、上板焊接在一起（旧盆式支座的上、下板安装反了），达到更换旧支座的目的。新的盆式支座安装后，整个梁体比原来抬高了一个相同的高度（约12cm）,在桥台板式支座处通过调节支座垫石高度来协调，在桥头两侧通过引道来调

14、整抬高的高差。（2）.顶升施工顶升前要对每个墩台的左、右原始高度进行记录，以便比较和控制顶升量，由于采用高度为 70mm 4 300mm的圆形扁式液压千斤顶（最大顶升重量为250T,最大行程为 15mm,其活塞面为4250mm的圆面，加油压后圆面受力必须均匀，否则就会出现活塞拉缸损坏，在施工过程中要仔细观察 活塞面上升是否均匀，出现不均匀情况要停止加油压并马上卸载，重新放置钢板调整好位置再加油压 顶升。首先进行 L1桥的顶升，L1桥跨径为16m+右20m+16m整个桥位于竖曲线内（基本以3#墩为对称中心），顶升顺序为先从 6#台至0#台每个墩台顶升高度为 10mm（千斤顶的行程）。由于支垫钢板

15、有 空隙，在卸载过程中产生压缩，所以在墩台每次顶升几个毫米后，需马上比较各墩台之间的顶升量及 一个墩台左、右两侧的顶升量之上偏差，按照偏差值从0#台至6#台每墩台顶升来调节平衡，完成一个来回，使每个墩台之间的顶升高差控制到小于10mm范围内。不断重复以上过程直至符合新盆式支座的安装高度要求。（3）.更换支座顶升完成后，取出盆内的旧橡胶块，在新支座上板定位好加工成与盆大小一致的圆形钢板，用千 斤顶把上板顶升到旧支座上板，使上板及圆形钢板与旧支座上板结合良好，焊接稳固。安装完上板 后，取出千斤顶进行下板安装，将下板安放在墩顶中心位置，焊接稳固。在四氟板上涂硅脂油。在桥 墩进行盆式支座安装的同时，浇

16、注好桥台四氟板橡胶支座垫石，待达到强度70吩80活，安装好新的板式橡胶支座，就可以卸载了。卸载施工工艺与顶升施工工艺正好相反，施工顺序是先从6#台依次至5#、4#、3#、2#、1#各墩、最后至0#台，再从0#台依次至各墩、最后至 6#台为一个来回。卸载完成后， 对盆式支座进行补焊（因为支垫钢板处，卸载前无法焊到），支座更换结束。L2桥一部分位于直线内一部分位于竖曲线内，从0#台至3#墩为上坡，采用的顶升顺序为0#台1#墩2#墩3#墩，为一个回合，不断地重复直至完成。卸载也采用与顶升一样的顺序。L4桥与L1桥情况比较相似，采用与 L1桥相同的施工顺序来进行顶升和卸载。桥梁支座更换完成后，浇注桥面

17、铺装 及引道路面磔，圆满完成全部施工任务，立交桥恢复正常运营。L1、L2、L4桥支座更换的顶升和卸载每一步操作都要进行记录，作为资料存档。因这次更换支座 数目较多，而篇幅有限，仅附 L1桥1#墩的顶升和卸载记录作为参考，详见表 1、表2。墩台号：1#墩表1L1桥起顶（卸载）记录表次数时间(h:min)左原始高度cm左顶后（卸载）高度cm左实际顶（卸）高度cm油压MPa右原始高度cm右顶后（卸载）高度cm左实际顶（卸）高度cm油压MPa19:3580.080.40.43080.080.60.629210:3080.481.00.63180.681.10.530315:3581.081.50.52

18、981.181.70.631416:4281.582.00.53081.782.10.43259:3882.082.50.53182.182.50.430610:3582.583.00.53282.583.00.531715:1183.083.40.43083.083.60.632816:1283.484.00.63183.684.00.43099:3284.084.60.63384.084.40.4311010:2884.685.00.43084.485.00.6321114:5085.085.40.43285.085.60.6311215:3285.485.90.53185.686.10.

19、532138:3585.986.50.63086.186.70.633149:3786.587.00.53186.787.00.3321514:2087.087.60.63287.087.50.5311615:2287.688.10.53187.587.90.432178:2588.188.50.43087.988.50.633189:2788.589.00.53288.589.10.6311914:4789.089.40.43189.189.50.4322015:3889.490.00.63289.590.10.630218:4890.090.40.43090.190.60.532229:5290.491.00.63190.691.00.4312315:0291.091.40.43291.091.60.6312416:0791.492.90.53291.692.00.430258:3091.992.30.43192.092.40.431269:3092.392.80.53192.492.70.3312714:0792.893.