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【摘 要】 G109国道K598特大桥引桥T梁因外部不利因素产生纵桥向偏位,对大桥运营存在严重安全隐患。在深入分析了该桥病害形成原因和该桥结构特点的基础上,进行纠偏设计,利用同步顶推技术,在不中断桥面交通的情况下,将纵向偏位引桥T梁复位,并将支座更换为横向位移的单向盆式支座,消除偏位原因。通过纠偏限位,该桥各项病害得到根本解决,实践证明此种纠偏方案是简单有效的,可以在接下来的T型梁桥纠偏中得到广泛应用。
【关键词】 T梁;偏位;纠偏
近几十年来经济的高速发展和交通運输的迅速发展,对既有道路桥梁造成极大压力,甚至破坏。对于桥梁病害需要有一种有效、合理的技术改造措施和施工控制方法进行改造,以重新恢复桥梁的原有线形和其结构受力。本文以病害桥梁通过顶推技术对其进行纠偏、校正复位为研究对象,对桥梁顶推技术、施工控制及施工工艺进行了研究。
同步顶推技术原理基本与液压同步顶升技术相同,液压同步顶升技术由于其具有静平衡顶升、结构变形小及承载力大等众多优点,所以被广泛应用于其他大型设备的安装中。同步顶推技术起源于同步顶升技术,是同步顶升技术在实际应用中的拓延。
1工程概况
1.1桥梁概况
K598特大桥是109国道上一座公路桥梁,桥面车辆多为重载货车,车流量大,交通管制困难。大桥全长831.25m,全桥桥跨布置为40m(简支T梁)+88+2×160+88m(连续刚构)+7×40m(先简支后连续T梁)。引桥为40m预应力混凝土简支T梁,该跨T梁下部结构为0#台和1#墩,其中1#墩为主引桥间过渡墩,采用等截面矩形空心墩钢筋混凝土空心墩,基础为钻孔灌注桩基础,墩柱高40m。
1.2病害描述
K598特大桥发生偏移部位引桥40m预应力混凝土简支T梁,梁两端支座均为纵向活动支座。经检查发现该跨T梁向河中心方向移动了约8cm,0#台伸缩缝宽度达12cm,橡胶止水带拉裂;1#墩盖梁处,两个边侧的T梁已顶住主桥箱梁,对该桥正常运营照成安全隐患。
1.3滑移原因分析
针对T梁产生桥梁纵向滑移,分析其可能产生原因:
(1)支座选择
从现场看,本桥T梁两端全部采用纵向盆式支座,支座缺少限位装置。由于缺少顺桥向的约束,在温度变化及外力作用下,支座选择错误是导致其桥梁纵向滑移的根本原因。
(2)温度变化
温度变化是影响桥梁伸缩量的主要因素。而K598特大桥所处地理位置具有寒暑变化剧烈,昼夜温差大的显著特点,根据现场情况,温度变化虽然不是造成T梁偏位的主要原因,但由于T梁偏位后难以恢复原位,温差变化造成T梁的收缩加剧了T梁的偏位位移。
(3)外力作用
汽车制动力、离心力等引起的梁体位移会直接导致桥梁限位装置的破坏、梁体挡块破坏及移位。汽车活载作用是T梁发生偏移的直接原因。大型车辆尤其是严重超载大型货车启动刹车产生的制动力,对T梁形成顺桥向外力。在这种外力的长期作用下,T梁渐渐产生桥梁纵向滑移,最终造成上述偏位。
2纠偏方案设计
在不破坏原桥结构的情况下,防止力系转换对相邻墩柱、箱梁产生不利影响,采取在0#桥台上布设千斤顶反力架,在T梁腹板上安装顶推反力架,对整垮T梁产生牵引力的办法。在顶推之前,为减小摩阻力,在原支座上下板之间加设四氟滑板、硅脂油。将T梁顶推到设计位置后,增设临时限位挡块,更换支座为横向位移盆式支座。
3顶推纠偏施工
3.1施工中需要解决问题
(1)交通通畅。该桥在G109国道上交通流量较大,要求施工期间不中断交通,保持交通畅通。通过施工监控,严格控制千斤顶同步顶升和顶推,能够有效降低桥面通车带来的不利影响。
(2)梁端清理,解除约束。对T梁两端墩台和伸缩缝进行清理,解除梁体与墩台之间的多余约束,在梁体移位时有较大的操作空间,保证梁体各部件不受到约束影响。
(3)减小支座摩阻力。因为桥梁发生偏位往往伴随着支座的变形损坏,造成支座滑动困难。加设四氟板、硅脂油润滑,减小平移复位所产生的摩阻力。
(4)T梁限位。在T梁顶推过程中,为防止顶推过量,需在两侧梁端设置限位块防止T梁反向偏位。
由于T梁及其部位上的桥面铺装并无病害,也不存在伸缩缝错台现象,因此只需对引桥T梁进行水平纵向复位至设计位置即可。
3.2T梁顶升加设四氟滑板
(1)顶升系统的选用及配置
在传统的顶升工艺中,往往由于荷载的差异和设备的局限,无法根本消除油缸不同步对顶升构件造成的附加应力,具有极大的安全隐患。在本次顶升施工中,采用压同步顶升系统,千斤顶均配有液压锁,可防止任何形式的系统及管路失压,保证负载的有效支撑。T梁底制作两侧空间不充裕,故选用100t千斤顶,Ф188mm×130mm,行程15mm,单个千斤顶最大顶升力100t,每片梁配置4个千斤顶,单片梁配置的千斤顶最大可提供400t的顶升力,远大于单片梁的重量,满足顶升要求。
(2)T梁顶升
采用整体同步顶升实施顶升,各顶升点同步到位。此次顶升目的为加设四氟滑板及硅脂润滑剂,顶升空间要求为15mm。
试顶无问题后,正式顶升,顶升采用分级加载,在达到预定分级压力值时,对T梁梁体结构、反力架、桥台混凝土、桥面铺装层及两处伸缩缝进行检查并确认无异常情况后,逐步增加荷载至下一级直至最大顶升力。
(3)加设四氟滑板及硅脂油膏
T梁同步顶升到位后,在原有支座上加设Ф280mm四氟滑板。四氟滑板一面光滑,光滑面涂抹硅脂油润滑剂,与旧支座不锈钢板接触;另一面粗糙,粘结在旧支座上,可以有效降低摩擦阻力。
3.4 T梁顶推复位 (1)顶推系统的选用及配置
在本次施工中,采用多点液压同步顶推系统,选用行程较大的50t千斤顶,Ф18cm×13cm,行程5cm,每片边梁内侧配置1个千斤顶,每片中梁两侧各配置1个千斤顶,单个千斤顶最大顶升力50t,满足施工要求(。
通過T梁腹板、0#台台帽种植高强螺栓,锚固反力架安装千斤顶系统。
(2)T梁同步顶推
试顶无问题后,正式顶推。顶推同样采用分级加载,在达到预定分级压力值时,对T梁梁体结构、反力架、桥台混凝土、桥面铺装层及两处伸缩缝进行检查并确认无异常情况后,逐步增加荷载至下一级直至最大顶推力,最终将T梁平移至设计位置。
3.5 更换支座
T梁平移到设计位置后,立即设置临时限位块,防止T梁再次偏位。再同步顶升更换支座。
4施工控制要点
(1)施工前,布设施工监控。该监控设置位移传感器10台,每片T梁设置2台,分别放置在T梁底面和T梁端面处;在顶升和顶推过程中对10个位移测点进行实时监控。
(2)施工前将各千斤顶调零,在顶推过程中注意每个千斤顶受力状况及油缸活塞伸出情况,检查每个千斤顶受力及活塞伸出情况,并做好记录。若各千斤顶油压相同,活塞伸出量不同,则必须检查原因,进行调整,直到可以同步后,才允许进行下一步的工作;
(3)整个顶升过程应保持同步误差小于2mm,一旦位置误差大于2 mm,控制系统立即关闭液控单向阀。
(4)整体顶推位移量控制在设计值左右,T梁端头设置限位块,控制梁端预留量,防止顶推平移过量。
(5)每一轮顶升或顶推完成后,对各油缸的位移和千斤顶的压力情况,随时整理分析,如有异常,及时处理。千斤顶一个行程结束后,测量各T梁的纵向位移值,计算同步误差。5结束语
目前,桥梁复位纠偏处理已成为一个重要课题。但是,T梁的纵桥向偏移现象较为少见,对于此类问题的研究还处于空白。本文结合K598特大桥T梁的纠偏复位实例,通过分析T梁偏位的病害原因、优化选择纠偏方案,对同步顶推控制技术在T型梁桥纵向复位方面的应用进行研究。T梁成功进行的纠偏复位,为类似桥梁纠偏提供一种新的思路。随着国民经济建设的进一步发展,同步控制技术将在当前桥梁维修加固中得到更为广泛的应用和发展。
参考文献:
[1]郭红军.桥梁移位后的复位[J].青海交通科技,2009,(6):31-32.
[2]周松国.PLC整体同步控制技术在连续梁桥纠偏中的应用[J].城市道桥与防洪,2010,(8):155-158.
[3]韩永军.桥梁纠偏技术在平定大桥中的应用研究[J].贵州大学学报(自然科学版),2012,29(2):132-140.
[4]雷少全,陈持逊.某桥梁纠偏与加固施工技术[J].施工技术,2012,41(358):88-91.
[5]邵建华,蓝戊己.PLC液压整体同步顶升技术在高速公路改造中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2008,(11):131-132.
【关键词】 T梁;偏位;纠偏
近几十年来经济的高速发展和交通運输的迅速发展,对既有道路桥梁造成极大压力,甚至破坏。对于桥梁病害需要有一种有效、合理的技术改造措施和施工控制方法进行改造,以重新恢复桥梁的原有线形和其结构受力。本文以病害桥梁通过顶推技术对其进行纠偏、校正复位为研究对象,对桥梁顶推技术、施工控制及施工工艺进行了研究。
同步顶推技术原理基本与液压同步顶升技术相同,液压同步顶升技术由于其具有静平衡顶升、结构变形小及承载力大等众多优点,所以被广泛应用于其他大型设备的安装中。同步顶推技术起源于同步顶升技术,是同步顶升技术在实际应用中的拓延。
1工程概况
1.1桥梁概况
K598特大桥是109国道上一座公路桥梁,桥面车辆多为重载货车,车流量大,交通管制困难。大桥全长831.25m,全桥桥跨布置为40m(简支T梁)+88+2×160+88m(连续刚构)+7×40m(先简支后连续T梁)。引桥为40m预应力混凝土简支T梁,该跨T梁下部结构为0#台和1#墩,其中1#墩为主引桥间过渡墩,采用等截面矩形空心墩钢筋混凝土空心墩,基础为钻孔灌注桩基础,墩柱高40m。
1.2病害描述
K598特大桥发生偏移部位引桥40m预应力混凝土简支T梁,梁两端支座均为纵向活动支座。经检查发现该跨T梁向河中心方向移动了约8cm,0#台伸缩缝宽度达12cm,橡胶止水带拉裂;1#墩盖梁处,两个边侧的T梁已顶住主桥箱梁,对该桥正常运营照成安全隐患。
1.3滑移原因分析
针对T梁产生桥梁纵向滑移,分析其可能产生原因:
(1)支座选择
从现场看,本桥T梁两端全部采用纵向盆式支座,支座缺少限位装置。由于缺少顺桥向的约束,在温度变化及外力作用下,支座选择错误是导致其桥梁纵向滑移的根本原因。
(2)温度变化
温度变化是影响桥梁伸缩量的主要因素。而K598特大桥所处地理位置具有寒暑变化剧烈,昼夜温差大的显著特点,根据现场情况,温度变化虽然不是造成T梁偏位的主要原因,但由于T梁偏位后难以恢复原位,温差变化造成T梁的收缩加剧了T梁的偏位位移。
(3)外力作用
汽车制动力、离心力等引起的梁体位移会直接导致桥梁限位装置的破坏、梁体挡块破坏及移位。汽车活载作用是T梁发生偏移的直接原因。大型车辆尤其是严重超载大型货车启动刹车产生的制动力,对T梁形成顺桥向外力。在这种外力的长期作用下,T梁渐渐产生桥梁纵向滑移,最终造成上述偏位。
2纠偏方案设计
在不破坏原桥结构的情况下,防止力系转换对相邻墩柱、箱梁产生不利影响,采取在0#桥台上布设千斤顶反力架,在T梁腹板上安装顶推反力架,对整垮T梁产生牵引力的办法。在顶推之前,为减小摩阻力,在原支座上下板之间加设四氟滑板、硅脂油。将T梁顶推到设计位置后,增设临时限位挡块,更换支座为横向位移盆式支座。
3顶推纠偏施工
3.1施工中需要解决问题
(1)交通通畅。该桥在G109国道上交通流量较大,要求施工期间不中断交通,保持交通畅通。通过施工监控,严格控制千斤顶同步顶升和顶推,能够有效降低桥面通车带来的不利影响。
(2)梁端清理,解除约束。对T梁两端墩台和伸缩缝进行清理,解除梁体与墩台之间的多余约束,在梁体移位时有较大的操作空间,保证梁体各部件不受到约束影响。
(3)减小支座摩阻力。因为桥梁发生偏位往往伴随着支座的变形损坏,造成支座滑动困难。加设四氟板、硅脂油润滑,减小平移复位所产生的摩阻力。
(4)T梁限位。在T梁顶推过程中,为防止顶推过量,需在两侧梁端设置限位块防止T梁反向偏位。
由于T梁及其部位上的桥面铺装并无病害,也不存在伸缩缝错台现象,因此只需对引桥T梁进行水平纵向复位至设计位置即可。
3.2T梁顶升加设四氟滑板
(1)顶升系统的选用及配置
在传统的顶升工艺中,往往由于荷载的差异和设备的局限,无法根本消除油缸不同步对顶升构件造成的附加应力,具有极大的安全隐患。在本次顶升施工中,采用压同步顶升系统,千斤顶均配有液压锁,可防止任何形式的系统及管路失压,保证负载的有效支撑。T梁底制作两侧空间不充裕,故选用100t千斤顶,Ф188mm×130mm,行程15mm,单个千斤顶最大顶升力100t,每片梁配置4个千斤顶,单片梁配置的千斤顶最大可提供400t的顶升力,远大于单片梁的重量,满足顶升要求。
(2)T梁顶升
采用整体同步顶升实施顶升,各顶升点同步到位。此次顶升目的为加设四氟滑板及硅脂润滑剂,顶升空间要求为15mm。
试顶无问题后,正式顶升,顶升采用分级加载,在达到预定分级压力值时,对T梁梁体结构、反力架、桥台混凝土、桥面铺装层及两处伸缩缝进行检查并确认无异常情况后,逐步增加荷载至下一级直至最大顶升力。
(3)加设四氟滑板及硅脂油膏
T梁同步顶升到位后,在原有支座上加设Ф280mm四氟滑板。四氟滑板一面光滑,光滑面涂抹硅脂油润滑剂,与旧支座不锈钢板接触;另一面粗糙,粘结在旧支座上,可以有效降低摩擦阻力。
3.4 T梁顶推复位 (1)顶推系统的选用及配置
在本次施工中,采用多点液压同步顶推系统,选用行程较大的50t千斤顶,Ф18cm×13cm,行程5cm,每片边梁内侧配置1个千斤顶,每片中梁两侧各配置1个千斤顶,单个千斤顶最大顶升力50t,满足施工要求(。
通過T梁腹板、0#台台帽种植高强螺栓,锚固反力架安装千斤顶系统。
(2)T梁同步顶推
试顶无问题后,正式顶推。顶推同样采用分级加载,在达到预定分级压力值时,对T梁梁体结构、反力架、桥台混凝土、桥面铺装层及两处伸缩缝进行检查并确认无异常情况后,逐步增加荷载至下一级直至最大顶推力,最终将T梁平移至设计位置。
3.5 更换支座
T梁平移到设计位置后,立即设置临时限位块,防止T梁再次偏位。再同步顶升更换支座。
4施工控制要点
(1)施工前,布设施工监控。该监控设置位移传感器10台,每片T梁设置2台,分别放置在T梁底面和T梁端面处;在顶升和顶推过程中对10个位移测点进行实时监控。
(2)施工前将各千斤顶调零,在顶推过程中注意每个千斤顶受力状况及油缸活塞伸出情况,检查每个千斤顶受力及活塞伸出情况,并做好记录。若各千斤顶油压相同,活塞伸出量不同,则必须检查原因,进行调整,直到可以同步后,才允许进行下一步的工作;
(3)整个顶升过程应保持同步误差小于2mm,一旦位置误差大于2 mm,控制系统立即关闭液控单向阀。
(4)整体顶推位移量控制在设计值左右,T梁端头设置限位块,控制梁端预留量,防止顶推平移过量。
(5)每一轮顶升或顶推完成后,对各油缸的位移和千斤顶的压力情况,随时整理分析,如有异常,及时处理。千斤顶一个行程结束后,测量各T梁的纵向位移值,计算同步误差。5结束语
目前,桥梁复位纠偏处理已成为一个重要课题。但是,T梁的纵桥向偏移现象较为少见,对于此类问题的研究还处于空白。本文结合K598特大桥T梁的纠偏复位实例,通过分析T梁偏位的病害原因、优化选择纠偏方案,对同步顶推控制技术在T型梁桥纵向复位方面的应用进行研究。T梁成功进行的纠偏复位,为类似桥梁纠偏提供一种新的思路。随着国民经济建设的进一步发展,同步控制技术将在当前桥梁维修加固中得到更为广泛的应用和发展。
参考文献:
[1]郭红军.桥梁移位后的复位[J].青海交通科技,2009,(6):31-32.
[2]周松国.PLC整体同步控制技术在连续梁桥纠偏中的应用[J].城市道桥与防洪,2010,(8):155-158.
[3]韩永军.桥梁纠偏技术在平定大桥中的应用研究[J].贵州大学学报(自然科学版),2012,29(2):132-140.
[4]雷少全,陈持逊.某桥梁纠偏与加固施工技术[J].施工技术,2012,41(358):88-91.
[5]邵建华,蓝戊己.PLC液压整体同步顶升技术在高速公路改造中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2008,(11):131-132.