淺析懸索橋固定端支座更換施工

陳建軍

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

1 工程概況

貴州省S215鎮(zhèn)水線阿志河特大橋是一座預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁懸索橋，位于六枝特區(qū)中寨鄉(xiāng)境內(nèi)，橫跨阿志河，橋面距水面260 m，是鎮(zhèn)寧(黃果樹(shù))至水城高等級(jí)公路上最大的橋梁工程。大橋跨度283 m，主纜計(jì)算矢跨比1/9，加勁梁寬13.3 m。水城岸引橋設(shè)4×30 m簡(jiǎn)支T梁，鎮(zhèn)寧岸無(wú)引橋，橋面橫坡1.5%。主塔上塔柱采用2.0 m×2.5 m鋼筋混凝土實(shí)心矩形截面，塔柱高35.55 m；下塔柱采用2.5 m×3.0 m鋼筋混凝土實(shí)心矩形截面。鎮(zhèn)寧岸采用固定支座，水城岸采用活動(dòng)支座，加勁梁兩端均設(shè)置水平抗風(fēng)支座?，F(xiàn)圍繞該橋梁實(shí)際情況，對(duì)其固定支座的更換施工做如下深入分析。

2 支座現(xiàn)狀與病害成因

在更換支座前，必須確定支座的現(xiàn)狀。該橋梁鎮(zhèn)寧岸支座為固定支座，在橋梁正常使用過(guò)程中梁端混凝土產(chǎn)生擠裂與脫落等現(xiàn)象，使固定支座上的鋼板產(chǎn)生局部轉(zhuǎn)動(dòng)和彎曲變形，還有一部分鋼板陷入到梁底混凝土當(dāng)中，導(dǎo)致橋面產(chǎn)生下?lián)?、伸縮縫錯(cuò)縫。對(duì)此，必須對(duì)鎮(zhèn)寧岸固定支座進(jìn)行更換，以免造成更大的破壞。

從理論上將，對(duì)于中小跨徑懸索橋，在加勁梁的其中一端安裝活動(dòng)支座，而另外一端安裝固定支座，能使加勁梁形成幾何不變體。而從實(shí)際使用效果看，固定支座受行車作用后，加勁梁會(huì)產(chǎn)生一定瞬時(shí)縱向位移，在車輛駛離之后可以快速?gòu)?fù)位。基于此，支座固定端應(yīng)能適應(yīng)梁體縱向變形。但固定支座對(duì)梁端縱向自由位移有一定約束作用，受重載車輛及溫度變化持續(xù)作用后，沒(méi)有固定在梁底處的支座上鋼板將在梁體位移作用下使鋼板發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼板對(duì)梁端混凝土造成擠壓，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。另外，因支座更換過(guò)程中設(shè)置的空洞沒(méi)有完全修補(bǔ)，使上鋼板陷入到梁體當(dāng)中，引起梁底下移與伸縮縫錯(cuò)位。

根據(jù)規(guī)范，結(jié)合該橋梁實(shí)際情況，決定將固定支座更換成板式橡膠支座，以此使鎮(zhèn)寧岸的支座適應(yīng)縱向自由位移。根據(jù)專家評(píng)審意見(jiàn)，采用4塊500 mm×600 mm×110 mm板式橡膠支座，也就是在原支座所在位置設(shè)置2塊支座以外，額外增設(shè)2塊支座，容許最大位移為37.5 mm，受制動(dòng)力作用后，最大位移52.5 mm。通過(guò)計(jì)算可知，在鎮(zhèn)寧岸梁端安裝4塊板式橡膠支座以后，在最不利工況條件下，梁端實(shí)際縱向位移量為5.1 cm，未超過(guò)限值要求。

3 支座更換

3.1 伸縮縫拆除

(1)先封閉橋梁的交通；

(2)利用風(fēng)鎬將伸縮縫兩端混凝土鑿除干凈；

(3)對(duì)伸縮縫和梁端鋼筋之間的連接進(jìn)行解除，需注意，切割連接鋼筋的過(guò)程中，應(yīng)保留梁端在連接伸縮縫時(shí)使用的鋼筋，用于和新伸縮縫之間的連接；

(4)最后將伸縮縫移除即可。

3.2 更換施工

(1)對(duì)加勁梁進(jìn)行局部頂升，先對(duì)加勁梁其中一端進(jìn)行頂升，完成對(duì)支座的更換后使加勁梁回落，對(duì)另外一端進(jìn)行頂升，更換剩余所有支座。若需在兩端同時(shí)進(jìn)行頂升，則要將橋中線水平方向上的限位支座臨時(shí)解除。

(2)頂升設(shè)備為計(jì)算機(jī)控制同步頂升液壓系統(tǒng)，在每個(gè)支座的兩側(cè)分別對(duì)稱安裝1個(gè)千斤頂。

(3)在頂升梁體之前，應(yīng)先建立良好的通訊，安排專人負(fù)責(zé)指揮，在頂升中做好指揮調(diào)度、信息傳遞和反饋，確保整個(gè)過(guò)程都會(huì)受到嚴(yán)格的控制。頂升時(shí)，應(yīng)保證信息得以同步傳遞，明確不同級(jí)別人員的職責(zé)與分工。制定針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)急控制和處理措施，并編制完善的應(yīng)急方案，杜絕事故的發(fā)生。

(4)由于更換后的新支座厚度比原支座小，所以要對(duì)原支座實(shí)際墊石高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在施工開(kāi)始前，先對(duì)加勁梁底部與支座墊石頂面的實(shí)際標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求，對(duì)鎮(zhèn)寧岸的支座墊石進(jìn)行改造，結(jié)合設(shè)計(jì)要求對(duì)新的墊石混凝土進(jìn)行澆筑施工。對(duì)于墊石混凝土，以自密實(shí)混凝土或者是環(huán)氧混凝土為宜，另外，對(duì)于墊石頂面的平整度，應(yīng)控制在3 mm以內(nèi)。

3.3 技術(shù)要點(diǎn)

(1)準(zhǔn)備工作

①在千斤頂就位之前需要對(duì)放置千斤頂?shù)闹魉M梁頂面進(jìn)行清理，使其達(dá)到平整，同時(shí)也要對(duì)加勁梁的底部進(jìn)行清理，最后將保險(xiǎn)墊塊放好。

②使SPLC計(jì)算機(jī)控制同步頂升液壓系統(tǒng)就位。為了使頂升達(dá)到同步，液壓系統(tǒng)要具備液壓缸壓力自動(dòng)調(diào)整功能。在每個(gè)支座的兩側(cè)都要對(duì)稱設(shè)置千斤頂，將千斤頂與控制系統(tǒng)連接好后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，確認(rèn)運(yùn)轉(zhuǎn)是否保持正常。

(2)梁體頂升

①頂升開(kāi)始前，做好交通封閉，禁止一切行人與車輛通過(guò)，同時(shí)做好管制和誘導(dǎo)，安排專人在橋梁的兩岸加強(qiáng)管制，避免車輛與行人進(jìn)入到橋上，影響正常施工。

②經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)頂升裝置合格后方可開(kāi)始試頂，頂升到加勁梁和支座脫空達(dá)到2～5 mm后停止頂升，停放5～10 min的時(shí)間觀察是否有異常，當(dāng)沒(méi)有異常時(shí)方可繼續(xù)頂升。

③頂升過(guò)程采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)分級(jí)進(jìn)行，每頂升完一級(jí)就安放好臨時(shí)支撐，在這一過(guò)程中要對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分析，安排專人進(jìn)行觀測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)裂縫，應(yīng)暫停頂升，并將其回落到原支座處。頂升時(shí)，起梁的速度按照1 mm/min嚴(yán)格控制。

④將梁頂升至預(yù)定的高度之后立即設(shè)置臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐的設(shè)置必須穩(wěn)定和可靠。

(3)拆除原支座及其鋼板與梁底空洞修復(fù)

①對(duì)原有支座及其鋼板進(jìn)行拆除，并使用自密實(shí)或環(huán)氧混凝土修復(fù)加勁梁的空洞部分，修復(fù)用混凝土的強(qiáng)度不能比原混凝土強(qiáng)度低。

②在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)梁底和支座墊石之間的距離進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)圖對(duì)支座墊石進(jìn)行改造。

(4)安裝新支座

①以新支座的尺寸為依據(jù)在加勁梁上進(jìn)行鉆孔。

②鉆好孔后，在孔內(nèi)注入專門的植筋膠，并插入錨桿，待強(qiáng)度達(dá)到要求后對(duì)新支座進(jìn)行安裝。

(5)支座更換

①根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝板式橡膠支座。

②對(duì)支座和鋼板之間的間隙進(jìn)行測(cè)量，若間隙誤差小于3 mm，即可落梁，否則要對(duì)支座上鋼板進(jìn)行調(diào)整，對(duì)由于調(diào)整而產(chǎn)生的間隙，可使用厚度較薄的鋼板或環(huán)氧砂漿進(jìn)行墊塞。

(6)落梁

①將支座更換好以后，利用千斤頂將加勁梁頂起，然后撤出鋼墊板，將加勁梁同步緩慢回落到更換好以后的支座表面，對(duì)支座和鋼板之間的間隙進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)是否壓緊，位置是否正確，最后即可對(duì)頂升系統(tǒng)進(jìn)行拆除。

②在梁回落至支座上后，對(duì)連體和支座之間的連接進(jìn)行檢查，確認(rèn)連接是否良好、支座是否存在損壞和是否能正常工作，直到滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，支座經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)產(chǎn)生病害，對(duì)橋梁的正常和安全使用造成威脅，因此在橋梁加固工作中，應(yīng)對(duì)支座的檢查和更換引起足夠重視，根據(jù)支座和現(xiàn)狀和病害產(chǎn)生原因，及時(shí)進(jìn)行更換處理，以保證橋梁使用安全。