橋梁支承高度研究及相關(guān)問題探討

吳婷婷，何建華

(1.江西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院；2.江西省交通科學(xué)研究院)

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橋梁支承高度研究及相關(guān)問題探討

吳婷婷1，何建華2

(1.江西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院；2.江西省交通科學(xué)研究院)

在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，對公路橋涵國標(biāo)通用圖所列各型主梁結(jié)構(gòu)，建議了可同時(shí)滿足支座組裝和更換支座要求的支承高度值，并對幾個(gè)相關(guān)問題進(jìn)行了進(jìn)入探討，可供同類橋梁設(shè)計(jì)參考。

橋梁；支承高度；空心板；小箱梁；現(xiàn)澆箱梁

1 研究對象設(shè)定

1.1 主梁結(jié)構(gòu)

考慮到成果的通用性，本次以2007年公開發(fā)行的《中華人民共和國交通行業(yè)公路橋涵通用圖》系列所列空心板、T梁、小箱梁、現(xiàn)澆連續(xù)箱梁為研究對象，對未列入的其它各類主梁結(jié)構(gòu)，建議控制最小墊石厚度不小于6 cm，并由此反推算支承高度，墊石過薄可能會(huì)造成支座更換時(shí)操作空間不足。

1.2 千斤頂類型

市場上的千斤頂種類繁多，按結(jié)構(gòu)特征可分為齒條式、螺旋式、液壓式和氣動(dòng)式四種，按協(xié)同工作能力可分為同步和非同步兩種，按本體高度可分為大噸位、薄、超薄和超低薄四種，其它的分類方式還有一體式和分離式，單動(dòng)式和雙動(dòng)式等。根據(jù)橋梁更換支座的工作特點(diǎn)，宜選用同步—分離式—單動(dòng)—液壓千斤頂，JTG D61所稱扁千斤頂即為這種類型。

2 研究過程及主要結(jié)論

2.1 不同主梁結(jié)構(gòu)支座選型及組裝高度

列出不同主梁結(jié)構(gòu)最大單支座支反力，并據(jù)支反力選配了相應(yīng)的支座型號(hào)(所選支座型號(hào)僅供參考，不可盲目套用)。板式支座規(guī)格及尺寸取自JT/T 663-2006，盆式支座規(guī)格及尺寸取自《OVM東方橡膠》(2010年版)。由于實(shí)橋上要求的支座變形量不同，表中未具體給定板式支座的厚度，組裝高度一欄給出的是該型支座從最薄到最厚的所有變化幅度。

所列空心板支反力取值為公路-Ⅰ級(jí)時(shí)的邊板單支座最大值；小箱梁支反力取值為不同汽車荷載等級(jí)、不同橋?qū)?、不同梁間距時(shí)的邊梁單支座最大值；現(xiàn)澆箱梁的汽車荷載等級(jí)均為公路-Ⅱ級(jí)；T梁支反力取值為公路-Ⅰ級(jí)時(shí)的中、邊板最大值。

選配支座類型時(shí)，支反力3 000 kN以下優(yōu)先選用板式支座，以上優(yōu)先選用盆式支座；同一聯(lián)橋采用同樣的支座類型，即板式支座和盆式支座不混用。為簡便起見，除盆式支座(GPZ)外，邊支點(diǎn)支座示意為圓形四氟滑板式橡膠支座(GYZF4，普通鋼筋混凝土簡支空心板橋因一般聯(lián)長較短除外)，中支點(diǎn)支座示意為圓形普通板式橡膠支座(GYZ)，實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)位移量確定是否采用滑動(dòng)支座，或采用順橋向剛度較小的矩形橡膠支座，以達(dá)到降低橋梁順橋向抗推剛度的目的。

2.2 千斤頂選用原則及主要技術(shù)參數(shù)

一般而言，支座更換時(shí)，操作高度均較局促，實(shí)際工作中，可根據(jù)操作空間受限情況，選用不同本體高度的千斤頂：如頂升噸位較大、操作高度不受限、頂升量要求較大時(shí)，宜選用大噸位千斤頂；如操作高度受限不太嚴(yán)重，宜選用行程稍大、安全性較好的薄型千斤頂；如薄型千斤頂不能滿足操作高度要求，可選用超薄型千斤頂或超低薄型千斤頂。薄型千斤頂與超薄型千斤頂?shù)闹饕獏^(qū)別來自于設(shè)計(jì)行程不同引起的本體高度不同，其承載力范圍基本相同。超低薄型千斤頂是為操作高度特殊受限而開發(fā)的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)行程僅6～10 mm，非必要不建議選用(相對而言，千斤頂本體高度越薄安全性越低)。表1～表4列出了較常見的幾種千斤頂?shù)闹饕夹g(shù)參數(shù)。表中數(shù)據(jù)均來源于相關(guān)廠家(不具名)2014年宣傳資料。

表1 大噸位同步頂升千斤頂技術(shù)參數(shù)

表2 薄型液壓同步千斤頂技術(shù)參數(shù)

表3 超薄型液壓同步千斤頂技術(shù)參數(shù)

表4 超低薄型液壓同步千斤頂技術(shù)參數(shù)

2.3 支承高度的確定

列出了不同主梁類型單支點(diǎn)恒載支反力，并據(jù)此選定更換支座時(shí)的千斤頂型號(hào)(簡支端按一個(gè)支座對應(yīng)一個(gè)千斤頂布置，連續(xù)端按一個(gè)支座對應(yīng)兩個(gè)千斤頂布置)。千斤頂選型原則為優(yōu)先采用薄型千斤頂，當(dāng)起重量超過表列薄型千斤頂限值時(shí)，改用大噸位千斤頂。因同步頂升時(shí)為多臺(tái)千斤頂協(xié)同作業(yè)，為確保安全，選配千斤頂型號(hào)時(shí)，每臺(tái)液壓千斤頂?shù)念~定起重量之和不小于所承擔(dān)總梁重的1.5倍。

同時(shí)列出了所選千斤頂安裝所需的最小支承高度及支座組裝要求的最小支承高度，計(jì)算千斤頂安裝所需支承高度時(shí)，考慮了上、下各墊一塊15 mm厚的鋼板共計(jì)30 mm作為富余量；計(jì)算支座組裝所需支承高度時(shí)，考慮了梁靴厚10 mm及60 mm厚墊石，支座組裝高度一般取為該型支座的最大值或接近最大值，以備富余。

2.4 支承高度的合理取值

(1)分體預(yù)制裝配式梁橋

分析可知，表列所有類型的分體預(yù)制裝配式梁橋，更換支座時(shí)千斤頂安裝高要求的支承高度均小于或接近于支座組裝高度所要求的支承高度，即當(dāng)墊石厚度不小于60 mm時(shí)，可以保證順利更換支座。表5列出了同時(shí)滿足支座組裝和更換支座要求的各類分體預(yù)制梁橋建議支承高度。

表5 各類預(yù)制梁橋建議支承高度取值表

續(xù)表5

(2)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋

分析可知，現(xiàn)澆箱梁橋，邊支點(diǎn)千斤頂安裝要求的支承高度均小于或略大于支座組裝要求的支承高度；中支點(diǎn)盡管采用兩臺(tái)千斤頂頂升一個(gè)支座方案，當(dāng)橋?qū)挕?0 m時(shí)，就會(huì)發(fā)生支反力超出薄型千頂頂適用范圍的情況，如改用大噸位千斤頂，千斤頂安裝高度將大大超出支座組裝要求的支承高度，此時(shí)，需增加千斤頂個(gè)數(shù)，直至滿足適用薄型千斤頂?shù)囊蟆１?列出了同時(shí)滿足支座組裝和更換支座要求的各類型現(xiàn)澆箱梁橋建議支承高度。

表6 各類現(xiàn)澆箱梁橋建議支承高度取值表

表6中，有5處將所示TD320大噸位千斤頂置換為了QB200/30薄型千斤頂，均為2個(gè)TD320置換為3個(gè)(實(shí)際運(yùn)用時(shí)可用4個(gè))QB200/30薄型千斤頂。僅有一處是由千斤頂安裝要求控制支承高度取值，其它均由支裝組裝要求控制支承高度。

3 幾個(gè)相關(guān)問題探討

3.1 墩、臺(tái)帽梁墊石外襟邊寬度問題

在確定墩、臺(tái)帽梁頂面寬度時(shí)，除應(yīng)滿足橋梁抗震規(guī)范關(guān)于梁端至帽梁邊緣的距離要求外，還應(yīng)盡量考慮更換支座時(shí)千斤頂?shù)陌惭b寬度要求。更換支座時(shí)，為使主梁受力合理，宜優(yōu)先選擇在支座對應(yīng)位置的縱橋向布置千斤頂，當(dāng)縱橋向墩、臺(tái)帽寬度受限無法布置千斤頂時(shí)，才宜考慮在支座對應(yīng)位置的橫橋向布置千斤頂。這就要求墩、臺(tái)帽梁順橋向墊石外側(cè)宜預(yù)留一定的襟邊寬度，以便在更換支座時(shí)將千斤頂布置有順橋向梁底位置。

由表2可知，常用薄型千斤頂?shù)耐鈴綖?4～273 mm，再考慮適當(dāng)?shù)母挥嗔?，墩、臺(tái)帽梁墊石外的襟邊寬度不宜小于150～400 mm(隨支座型號(hào)或恒載支反力大小適當(dāng)取值)。經(jīng)核查實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目，空心板橋因支承線距梁端距離(以下簡稱支距)小、恒載輕、墊石尺寸小，均能滿足上述要求；分體預(yù)制箱梁橋和T梁橋情況則相反，簡支端由于存在兩排支座，加之支反力較大，墊石尺寸及千斤頂型號(hào)均較大，很難滿足上述要求(連續(xù)端僅有一排支座，可以滿足要求)，千斤頂只能布置在支座的橫橋向；特別是T梁橋，由于支距較大，墊石外邊緣距墩、臺(tái)帽梁邊緣距離往往很小。

3.2 《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 166-2011)關(guān)于墊石長度的規(guī)定

該規(guī)范11.1.3條規(guī)定“過渡墩及橋臺(tái)處的支座墊石不宜高于10 cm，且順橋向宜與墩、臺(tái)最外邊緣平齊”，制訂該條規(guī)定的目的是為了降低地震發(fā)生時(shí)的落梁風(fēng)險(xiǎn)及危害程度。墊石順橋向與墩、臺(tái)最外邊緣平齊，則在順橋向布置千斤頂?shù)牟僮骺臻g將更為局限，對于有橫梁的主梁，可以將千斤頂橫橋向移動(dòng)到橫梁底部，對于無橫梁的簡支空心板，只得選擇本體高度極低的超低薄千斤頂，或者是另行搭設(shè)支架用于結(jié)構(gòu)頂升作業(yè)。

3.3 現(xiàn)澆箱梁無帽梁柱式墩更換支座問題

由于無帽梁柱式墩墩頂面積較小，很難為更換支座預(yù)留放安千斤頂?shù)膶挾?，更換支座時(shí)只得另外搭設(shè)支架或制作專用挑臂梁用于安放千斤頂。為避免上述問題，可以在設(shè)計(jì)時(shí)就在無帽梁柱式墩頂部加設(shè)的四個(gè)小牛腿，以方便日后支座的更換。再結(jié)合一些造型設(shè)計(jì)，還可能會(huì)帶來一定的景觀效果。

4 結(jié) 語

支承高度過小會(huì)增加支座更換時(shí)的難度和工程費(fèi)用，過大則不利于橋梁抗震安全，可見合理的支承高度取值的重要性。本文建議的支承高度是在給定支座及千斤頂型號(hào)的基礎(chǔ)上得出的，但在實(shí)橋上情況總是千變?nèi)f化的，不僅支座、千斤頂?shù)葮蛴卯a(chǎn)品會(huì)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，而且從設(shè)計(jì)到支座更換的時(shí)間跨度很大，難以預(yù)見的情況較多，設(shè)計(jì)者也不可能在設(shè)計(jì)文件中注明支座更換時(shí)必須采用某某規(guī)格的千斤頂。故，本文給出的建議支承高度僅供設(shè)計(jì)參考，盡管建議值已經(jīng)考慮了一定的富余量，可滿足一般情況下正常使用，設(shè)計(jì)者尚應(yīng)根據(jù)實(shí)橋情況自行調(diào)整取值。

[1] 中華人民共和國交通行業(yè).公路橋涵通用圖[Z].人民交通出版社，2007.

[2] 中華人民共和國交通部.公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列JT/T 663-2006[S].2007.

2015-08-18

吳婷婷(1983-)，女，工程師，研究方向：路橋設(shè)計(jì)。

U445

C

1008-3383(2015)11-0153-03