作为交通运输的重要设施,每座桥梁都承载着人们的希望与未来,但长期服役和风吹日晒,桥梁支座也会逐渐出现病害和老化。如果不及时更换和维护,将对交通安全形成隐患。今天,我们将走进这个平凡而重要的工程,为大家详细介绍桥梁支座和垫石更换的施工工艺。
桥梁支座、垫石更换完成透视图
01 施工准备人员、材料、机具及各项措施的准备工作,包括工料机的准备、施工平台搭设、现场检查与测量、顶升及监控设备安装。
脚手架搭设
1.材料及主要机具
主要材料
主要设备与机具
2.作业条件
在桥梁支座更换前需搭设以围绕墩帽或立柱搭设双排落地式钢管扣件脚手架。脚手架至少需要满足至少外径 48mm、壁厚 3mm 的焊接钢管,立杆横距 1.2m,纵距 1.5m,大横杆步距 1.5m, 小横杆伸出大横杆大于 0.15m,内立杆及小横杆贴着立柱布置,围绕立柱四周搭设 宽度为 1-1.2m.作业层满铺脚手架。
若采用吊篮脚手架也至少满足安全和施工的要求。
3.放线及标注
对支座垫石中心线位置进行放样,作为新支座中心线放样的依据。
标定支座区域内支座垫石顶面距主梁底面的实际净高,作为落梁前净高的控制依据。必须保证顶升前、后梁体各支点的相对位置不变。顶升(落梁)过程中采用百分表、位移传感器等设备控制梁底标高和顶升位移,保证支座更换完毕,梁底标高不变。
并每一个对应的支座垫石下方用记号笔标注高速方向梁号及墩号,并贴上对应的标高控制记录表。
02 安装千斤顶安装千斤顶前应对顶升设备系统全面调试。
千斤顶安装完成
1.构件清理
用电锤、切割机等小工具配合人工将墩顶和梁底砼垃圾凿除,局部用修补胶对布置千斤顶处的墩顶和梁底进行找平修整找平,以便安装千斤顶。
2.千斤顶安装
根据设计方案测量,确定布顶区域。在布顶区域根据实际空间在盖梁墩顶放置多块1-3cm 厚钢垫板,尺寸200mm*200mm,钢垫板与盖梁顶间用GA-101临时调平胶胶填充调平,并用水平尺进行测平。
待千斤顶下钢垫板底部结构胶达到一定强度后,后将千斤顶安置于下钢垫板上。再将上钢垫板和梁底之间填充调平胶。上下钢板的间距根据所需千斤顶的本体高度而定。上钢垫板置于千斤顶油缸上,并在上钢垫板上表面涂抹GA-101临时调平胶(上方钢板调平胶用塑料膜包裹,方便以后拆除), 通过手压泵将千斤顶顶升挤压多余调平胶,实现上钢板找平,待调平胶固化后将千斤顶回油。
3.注意事项
顶升工具采用油压千斤顶,应采用同批生产的标准构件,并在施工前对千斤顶进行标定。千斤顶的个数和型号根据所采用的顶升措施和上部结构的重量选取,同时要充分考虑结构在顶升中出现的传力不均匀现象,应保证千斤顶的顶起吨位≥2 倍的安全储备系数。
顶升前应根据现场实际情况确定施工方式,在满足操作条件的前提下,应尽可能利用原有桥梁的桥墩和桥台进行作业。
油压千斤顶应保证油路良好,各串联千斤顶油压均匀,工作状态正常,以免在施工过程中出现不均匀顶升。
03 安装传感器及临时支撑控制桥梁顶升高度监控同步情况。
传感器安装完成
1.安装传感器
安装位移传感器,传感器安装在箱梁底板或盖梁侧面通用螺栓固定,以便在顶升过程中控制顶升高度,并能够监控墩顶一 排支座的顶升同步情况。
顶升时相邻墩顶顶升高差不超过 2mm,同一墩顶横桥向相邻支座 顶升高差不超过 0.1mm。而且最大顶升高度不宜超过 5mm,顶升到位时立即在梁 底增设临时支撑固定点。
2.安装临时支撑
临时支撑通常用制作好的钢圆桶或钢方型块,放上千斤顶,并微微顶起。设置在横隔板底部且靠近箱梁。
04 桥梁顶升正式桥梁顶升前应先进行预顶升。
桥梁顶升监测系统
1.调试检查
检查油缸安装牢固正确;泵站和油缸之间的油管连接必须正确、可靠;油箱液面,应达到规定高度;液压系统运行是否正常,油路有无堵塞或泄漏。
各路电源,其接线、容量和安全性都应符合规定;控制装置接线、安装必须正确无误;应保证数据通讯线路正确无误;各传感器系统,保证信号正确传输;系统能否升降自如;各种阀门的工作状况是否正常,是否需要更换。百分表安装牢固、正确,没有遗漏;信号传输无误。
千斤顶顶升的同步性和分级落梁的平稳性,对计算机控制同步顶升、下降系统和监控系统进行调试,保证顶升系统可靠、顺利完成支座更换工程。
2.预顶升
正式顶升前,首先对设备进行试顶。试顶分为两步进行。
第一步,以顶升力控制为主,顶到支座计算反力的50%左右,持荷10min检查顶升设备的安全性(钢板、千斤顶等的安装是否正确以及受力是否均匀),无任何异常后千斤顶回落到原位。
第二步,以顶升位移控制为主,将梁体顶升至脱离原支座1mm,然后锁定液控阀,保持油缸压力不变,并持荷5分钟,检查所有支座与梁体的脱开情况,同时测定梁体总重及各支座反力,观察各支点处千斤顶以及支撑系统(托架)情况,如果发现异常及时处理。检查顶升监控系统工作是否正常,调试合格后即可实施正式顶升。
桥梁顶升监测系统
3.正式顶升
试顶完成后,由现场总指挥的统一指挥下,所有千斤顶缓慢用力整体顶起梁体使其离开原支座。
采用单墩顶升梁体5mm,横桥向应严格同步。油顶顶升按照每级1mm的顺序进行,顶升速度控制在1mm/3min,当实际顶升力接近设计吨位时,放缓顶升速度,并由专人在顶升过程中试取原支座,当支座上钢板与原支座刚刚脱离,能够取出原支座时即可停止顶升。然后安放临时辅助支撑上千斤顶贴合,并在支撑于箱梁、墩柱顶面之间放置合适厚度的钢垫板。辅助支撑应可以微调,且采用机械锁定,防止锁定松动。
05 拆除支座与垫石接下来的步骤需要确保千斤顶和辅助支撑的长期稳定性。
原支座拆除
1.拆除支座垫石
梁体顶升到位后,采用撬棍取出原支座,并采用电电锤或其它相关工具对原垫石进行凿除与清理。对原支座位置进行标记,拆除原支座。
为避免顶升过程中各支点处因应力过大造成局部损伤,落梁到临 时支承上之后,如果有足够的施工操作空间,可让千斤顶仍然保持压力,即支座拆除过程中以及拆除之后,由临时支承和持荷千斤顶共同支承梁体重量。
清理原预埋钢板
2.表面清理
支座上部的原预埋钢板,进行打磨除锈处理,并用打磨机或钢刷,打磨至有金属光泽,并将周边局部混凝土(新增调平钢板范围内)凿毛,便于后续支座结构胶的连接。
3.注意事项
由于支座拆除、更换等施工需要较长的时间,为确保箱梁在施工期间的安全,要求千斤顶、辅助支撑具备长时间的稳定性。通过千斤顶,辅助支撑的协同工作,能够确保整个支座更换施工过程中支撑体系的稳定和箱梁的受力安全。
本阶段的施工应避免对已完成顶升的千斤顶、辅助支撑造成影响。施工单位必须制定持荷阶段桥面通车情况下结构及支撑体系稳定的具体措施以及预案。
06 浇筑支座垫石桥梁支座垫石更换核心环节。
原垫石凿除后表面清理
1.表面处理
清扫凿除原垫石后盖梁表面,不得有碎石、浮浆、灰尘、油污和脱模剂等杂物。浇筑灌浆料前表面对表面应作湿润处理,但不得有积水。
浇筑灌浆料前应对表面做适当的湿润处理。
桥梁支座垫石模板
2.支设模板
支座垫石四周模板定位标高应高出支座垫石表面至少 20mm 以上,模板必须支设严密、 稳固,以防松动、漏浆。
不得采用以一边模边标高来控制支座垫石表面高程的立模方式,并应防止漏浆。
钢筋网片透视图
3.钢筋网片与钢板制作
制作钢筋网片、焊接不锈钢钢板(如需)根据梁体与盖梁的交叉角度进行焊接,间距10公分,若为滑板支座,其镀锌钢上还需加焊一块不锈钢钢板,其镀锌钢板焊接每边三条焊缝,每条焊缝长3公分左右。
桥梁支座灌浆料配制
4.灌浆料拌制
支座垫石采用专用早强灌浆料,型号为GA-F600,按厂家推荐的水料比确定加水量,拌和用水应采用饮用水,水温以 5~40℃为宜,采用人工机械搅拌,搅拌时间一般为 2-3 分钟。灌浆料拌合用水原则应满足国家现行标准《混凝土用水标准》JGJ63 有关规定,不建议使用有较大杂质河水或其它水源。
(1)搅拌时宜先加入 2/3 的用水量(或 3kg 水量)搅拌 2 分钟,其后加入剩 余用水量继续充分搅拌至均匀,并不得有结块。
(2)标准水灰比为 14:100,即每包GA-F600早强灌浆料(25kg/包)最大掺水量不得超过 3.5kg
(3)考虑到天气、存储时间及存储环境等因素的影响,灌浆料作为水泥基材料容易吸潮,在实际施工过程应根据实际情况可适当的减少掺水量。
5.垫石浇筑
浆料应从一侧灌入,采用高位漏斗法灌浆,以确保浆料能充分填充各个角落,在灌浆过程中不宜振捣,当支座垫石表面较大,其距离较远,且远远超过灌浆料本身流动度技术指标时,必要时可用竹板条等进行拉动导流。
灌浆开始后,必须连续进行,不能间断,并应尽可能缩短灌浆时间。
6.垫石养护
在灌浆两小时应适当洒水进行养护,灌浆料表面不便浇水时,可喷洒养护剂。
拆模后水泥基灌浆材料表面温度与环境温度之差大于20℃时,应采用保温材料覆盖养护。
07 安装支座及上钢板桥梁支座更换环节。
GA—100支座结构胶
1.安装上钢板
安装上钢板前在钢板涂抹支座结构胶GA-100,并保证胶体饱满。采用支座结构胶粘贴对上部调平钢板,然后安装新的支座(注意四氟滑板支座的四氟滑板应朝上)。
安装支座
2.安装支座
支座安装前,需测量安装支座的四周(环向四等分)各点净高,确保任意两点之间的高差不大于1mm。还需在原支座位置及新支座表面进行十字定位,以确保支座更换后位置准确。若为滑板支座需在安装前将四氟板支座中的四氟板表面的储油槽内的硅脂充满,保证四氟板表面和不锈钢表面的洁净,不得有损伤、拉毛现象。
支座安装时,应防止支座出现偏压或产生过大的初始剪切变形,安装完成后必须保证支座与上、下部结构紧密接触,不得出现脱空现象。
08 落梁桥梁支座、垫石更换收尾环节。
桥梁支座、垫石更换完成
1.一次落梁
待支座及上钢板安装完成后,结构未初凝前即进行一次落梁,将支座结构胶(GA-100)平均分布上钢板表面,采用分级落梁,共两级,每级 1mm,每一次做好拍照记录。
2.二次落梁
落梁过程中,严格控制同一桥墩横桥向同步回落。待支座上钢板上支座结构构完全固化后且强度达到30MPa时方可进行二次落梁,千斤顶同步顶起梁体,逐步拆除临时支撑的钢垫板,千斤顶同步缓慢回落。各千斤顶同步回油按照每级 1mm 的高度回落。落梁过程要保持所有梁体同步并保持整体平稳。
落梁过程中,严格控制同一桥墩横桥向同步回落,同一墩顶横桥向相邻支座高差不得超过 0.1mm。采用顶升力和位移双控,各千斤顶同步回油。
梁体复位后连续观察,检查支座和垫石无异常情况后,顶升设备及临时支撑方可拆除。
3.注意事项
若更换支座的梁为空心板梁且支座下无垫石或垫石高度1cm 以内的:做法为梁体顶升1-3mm,固定支座上下面涂抹结构胶就位,无需安装钢板,梁体下落至原高度(应考虑新支座压缩比);滑动支座上方放置2mm 厚镜面不锈钢板加结构胶调平,支座下方抹胶就位,等胶体固化后撤顶,清理干净。
由于梁体顶升与回落过程中由于所有千斤顶并不能做到完全同步,结构内可能产生较大的附加内力,且本桥顶升力较大,施工操作空间有限,因此在顶升过程中应由具有技术力量和资质的单位,在施工过程中对梁体控制截面的位移、应力、裂缝等进行监控。顶升施工监控的原则是以位移和应力双控,具体监控内容和方案由监控单位制定。
桥梁支座原结构维护
(1)位移监控
各顶升点处的顶升量应严格按照设计要求进行。
(2)应力监控
应力监控主要是在顶升、持荷和梁体回落过程中对关键截面(支点、跨中截面)进行监控,将实测应力数据与理论计算数据相比较。如果施工过程中出现实测与理论值差异较大的情况,应立即停止施工,查找原因并及时调整。
(3)裂缝观测
裂缝观测主要对受力关键截面的裂缝的开展情况进行观测。施工前,应对箱梁已有裂缝进行长度、宽度的测量,并做好记录。裂缝观测截面的选择与应力监测截面相同。在顶升过程中,应对原有裂缝观测其宽度及长度的变化情况,并检查有无新生裂缝,做好裂缝情况的记录。
09 质量检验评定施工质量是否符合相关验收规范的要求。
支座垫石自检项目
安装位置自检项目
附录:桥梁支座&垫石更换施工工艺流程图
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