浅谈预应力混凝土橡胶支座的更换

浅谈预应力混凝土橡胶支座的更换

最常用橡胶合成支护支架是桥梁结构的一个特殊而重要的部件。它承担着用于传输上部结构的外部阻力，并确保结构在活载、温度变形、混凝土收缩和其他因素下的自由变形。桥梁橡胶支座是一种用于交通运输建设和新型建筑中的工程橡胶制品。我国自1965年由上海市开始从事橡胶支座的研制开始，到1988年交通部颁发部标准《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》（JT3132·1-88），以及随着公路、市政桥梁建设的发展，桥梁橡胶支座得到了广泛的发展和应用。最常用的橡胶支座有：（1）板式橡胶支座：适用于中小跨度桥梁；（2）盆式橡胶支座：适用于大跨度桥梁。由于一些原因，大多桥梁橡胶支座受到了不同程度的损伤，有的甚至危及桥梁的行车、行人安全，对其进行更换是势在必行。桥梁支座更换是一项非常麻烦而重要的工作，本文在简要分析常见支座病害及原因后，结合工程实际介绍了一种采用顶升力和位移双指标控制的方法，能有效控制施工过程，避免顶升对桥梁的损伤，是一种比较安全、方便的施工方法，具有一定的推广应用价值。1一般橡胶支架疾病及原因分析1.1伸长引起的应力桥梁橡胶支座的缺陷或病害形式各样，常见的主要有以下几种：(1）板式橡胶支座橡胶或橡胶与加强钢板的固结受到剪切破坏，限制了上部结构的自由伸缩，从而使上部结构产生附加应力；(2）梁对两个橡胶支座的压缩不等，甚至个别支座有缝隙，会使支座不均匀受力而缩短使用寿命；(3）支座安装在支座槽内，吊梁后支座被压缩，发生″落坑″现象，即梁底与桥墩（或桥台）顶面相接触，将改变桥墩的受力状态，增大其偏心变距，甚至会因梁低温收缩时发生局部劈裂；(4）支座顶面滑板与梁收缩量超过支座剪切变形量时不发生滑动，会加剧支座的剪切变形，严重时会挤裂桥墩台面的混凝土。1.2支护结构的问题桥梁橡胶支座产生各种变形、开裂等病害的原因很多，包括设计、施工、使用等方面的原因，分述如下：(1）粘结板式橡胶支座与支座垫石的环氧树脂砂浆在吊装上部结构时尚未凝固，或在对梁进行横向纠偏、定位时使支座产生位移或剪切变形；(2）梁底不平或预埋钢板变位，造成梁安放后与设计要求出入过大而造成支座受力不等；(3）安放支座的桥墩、桥台或盖梁顶面标高超标，为了保持梁底标高而将支座处留成凹槽去凑合；(4）支座与滑板间未涂抹足够的润滑物质阻碍了梁体的顺利滑动；(5）设计时因疏忽造成橡胶支座规格过小，架梁后支座随即被剪坏等。2基于理论模型的支护方法橡胶支座的各种缺陷和病害，有的实际上是完全可以避免的。对于较轻微的病害，加强后期的维护、维修可延长支座的使用寿命，对于严重的病害，则必须采取更换支座的措施。安放橡胶支座的公路或市政桥梁主要为简支（或连续）箱梁、T梁和板梁，对各种形式的上部结构，支座更换的难易程度、方法也不同，常见的主要有支架整体顶升施工法、挂篮施工法、逐个墩更换施工法。本文主要针对超静定结构的连续梁，提出根据理论计算采取顶升力和顶升位移双指标控制，各墩按一定的顺序起顶、整体顶升更换支座的方法。理论计算主要包括两方面：确定桥梁结构在自重作用下，各墩的支座反力大小及分配比例；确定梁体不开裂或不破坏的支座一次顶升位移量。根据理论计算结果确定千斤顶量程和数量，拟定整个支座更换工程的施工组织方案。3月湖桥橡胶储备车3.1橡胶发生桥段月湖桥位于长沙市长永高速公路，分为南北半幅，中间设有分车带，每幅为4片分体式连续空心板梁，跨度为5.05+6.08+19.85+16.15+5.90+5.0m，结构简图如图1所示，共有橡胶支座40个。因在长永高速四方坪至星沙收费站路段改造工程中，对该路段的桥梁检查时发现该桥的橡胶支座大部分已开裂、损坏，必须对该桥支座进行更换。考虑到不中断交通的需要，全桥支座更换分两阶段完成：第一阶段更换北半幅40个橡胶支座；第二阶段更换南北幅40个橡胶支座。3.2千斤顶及支墩安装(1）搭设工作支架和平台，检查盖梁、墩柱、连续梁的外观质量，解除无关约束，清理盖梁、桥面杂物；(2）进行理论计算，确定各支墩的支座反力大小及分配比例，确定顶升顺序和各支墩的一次安全顶升量及其引起的控制截面的最大拉应力；(3）购（配）置、标定1000KN自锁式油压千斤顶46台（备用6台），加工、准备临时支撑用的钢垫板、钢垫块若干；(4）安装千斤顶、临时支撑、位移计（百分表）等的安装，如图2所示。每个支座处安装一个自锁式千斤顶（含压力表）、一个百分表，用于控制各千斤顶的顶升力和顶升量（位移）。每一支座处的千斤顶和临时支撑呈交叉布置，以保证帽梁的受力。3.3模拟顶升操作训练(1）人员配备。每个支座处配备工作人员三名，1人顶升，1人及时添加临时支撑，1人读取位移计读数，另需配备协调、指挥人员若干名，使各墩顶升步调尽量保持一致。在正式顶升之前，先需要封闭交通，禁止无关车辆、行人通过该半幅桥梁，并进行模拟顶升操作训练，使各工作人员熟悉操作规程。(2）顶升力控制（力控）阶段。该阶段根据理论计算的各支墩反力值为依据，分级顶升，直到将梁的自重转换到千斤顶和临时支撑上，每次加力顶升过程中监测顶升量，使各支墩基本保持一致。(3）顶升量控制（位控）阶段。该阶段由于梁体自重已全部转换到了千斤顶上，顶升力不再增加（如果各支墩顶升完全一致），采用顶升力控制实际上无太多意义，而改用每次的顶升量来控制比较合适，可以避免某墩顶升太多而造成梁体开裂等。各千斤顶每次顶升2～3mm，各支墩顶升量相差控制在0.5mm以下，直到可将原支座顺利取出为止。月湖桥两控制阶段各支座的控制参数列于表1，实际顶升时可作适当调整。3.4重叠顶大应现支护的检查(1）检查支座位置，将原支座取出后，仔细检查安放支座处的帽梁顶支座垫块、板梁底面，看是否有严重的混凝土破损、脱落情况，再采用环氧树脂砂浆将支座垫块找平。(2）更换新支座。确保支座位置处理好后，将新支座放入原支座位置，并清理支座表面的杂物。(3）落梁。检查安放新支座无误后方可落梁，为了保证落梁时的梁体平衡，要保证千斤顶的一次回落量，直到落实为止。同时需再次检查支座与梁底是否完全接触，否则，需重新起顶，直到符合要求。4支护主导地位和顶升更换合成支护支座尤其是橡胶支座，其寿命一般很难与桥梁结构本身相比，加上其它的人为因素，其寿命更短。因此，在道路的改建或桥梁的养护中，支座的更换改造是不可避免的，而且也是根本整治支座病害、改善结构受力的最好方法。通过月湖桥橡胶支座的更换施工实践，证明采用力控和位控的双指标、双阶段整体顶升更换支座法是一种比较安全、方便的施工方