桥梁盆式支座更换工法
2010年6月
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桥梁盆式支座更换工法
杭州市市政工程集团有限公司 浙江省宏途交通建设有限公司
周松国 陈 军 朱培良 周永福 方晓成
1 前言
在桥梁结构中,支座是桥梁上、下部结构的连接点,其作用是将上部结构的荷载顺利、安全地传递到桥梁墩台上去,同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等因素作用下的自由变形。目前桥梁使用的支座主要为两类，一类是板式橡胶支座，该类支座承载能力小，更换方式简单；另外一类是盆式橡胶支座，该类支座承载能力大，更换比较困难。桥梁盆式橡胶支座由于安装不当、本身质量问题、使用环境差或接近使用年限等原因需要进行更换，由于当前一般城市桥梁在设计时没有考虑到支座更换，因此支座附近的空间较小，这就需要采用一种好的方法对支座进行更换，从而达到既不影响桥梁的正常使用又不影响桥梁结构安全的目的。
2 工法特点
2.1 施工工期短，更换速度快，施工过程中可不中断交通，对正常交通不产生影响。 2.2 桥梁上升和降落精度高，位移监控为主安全可靠。
2.3 顶升速度和高度容易做到同步，不会因受力不匀而给桥梁造成损伤或者桥面结构破坏。
3 适用范围
应用于桥梁中各种规格型号的盆式支座。
4 工艺原理
本工法采用ANSYS有限元对梁体及立柱等局部受压部位进行分析，采用相关桥梁结构计算软件精确计算支座更换时支座的顶升高度，以达到对桥梁的影响程度最小，确保桥梁结构的安全。根据支座具有可更换、可临时替换的特点，克服现有技术中的不足，提供一种方便简单的桥梁盆式支座的更换方法，即通过采用液压控制整体同步顶升系统，精密位移控制，对桥梁进行整体或局部同步顶升至一定高度，进行支座更换作业，包括以下步骤：在墩台上支座对称位置设置千斤顶，顶升主梁，切割支座与立柱及主梁的连接处，更换支座。对失去功能的支座进行更换，不损伤桥梁结构，改善了桥梁的行车状况和消除桥梁的结构隐患。
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5 施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
抱箍制作 支座检查 5.2 操作平台搭设
操作平台采用封围型双排井字钢管脚手架，施工时根据地基承载力、周围环境、支架搭设高度、施工荷载等综合情况确定支架搭设方案。根据确定的施工方案，做好施工场地工作平台搭设，便于施工操作人员及监控人员使用，工作平台要牢固可靠，保证作业人员安全。 5.3 抱箍安装
抱箍用橡胶板和25＃槽钢加工，安装于放置千斤顶的墩台四周，用拉杆将槽钢夹紧箍牢，主要起到增加墩台顶面千斤顶承压面积和局部承压受力安全。 5.4 千斤顶安装
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搭设支架操作平台 抱箍安装 安装千斤顶、千分表 启动千斤顶、同步顶升 凿除支座垫石、割断地脚螺栓 取出支座 安装同规格同型号支座 浇注支座垫石 制作试块1 卸荷、拆除千斤顶 压试块1 根据有限的空间及设计计算力采用合适超高压薄型千斤顶，并且安装前做好千斤顶、油泵的配套标定，另需备用一套。
5.4.1 千斤顶安装至少两个，也可以是多个，设置于以支座为中心的对称位置上，方便支座更换的前提下尽量靠近支座。
5.4.2 千斤顶上下均可设置有钢板，钢板为400mm×400mm厚20mm的钢板，用以保证千斤顶平面安装位置和砼受力状况。
5.4.3 对支座处杂物进行认真清理、解除支座附近的多余约束。
5.4.4 布置监控所需应力、挠度观测测点。每个千斤顶附近起顶位移控制用千分表监测；主梁跨中布置应力监控测点；在墩台设置位移观测测点，观测固结墩的位移变化；在桥面伸缩缝处设置两个位移观测测点，观测桥面伸缩缝处的位移变化。
5.5 千斤顶顶升 5.5.1 顶升施工前组织安排施工人员以便统一安排、指挥，对负责施工及监控人员的技术、任务交底及技术培训。 5.5.2 在统一指挥下将开启油泵，千斤顶开始顶升，顶住梁底，观察千分表读数的变化，千分表开始有规律的转动，记录初读数。控制梁的顶升速度，每顶升2mm为一个程序，每个顶升程序完毕，由监控人员统一完成读数，对起顶不均匀造成位移变化量超过0.1mm的进行局部顶压调整，以免负荷不均衡，调整完成后进行下一过程的顶升，直到全部顶升到位，在顶升时一定要压力与行程双控制，并以行程为最终控制，顶起梁体使其离开原支座约5mm。整个顶升
过程均须对主梁、桥面及附属设施进行认真观察，如有异常立即停止顶升。 5.5.3 顶升到位后，统一在梁底安放预先准备的临时支垫钢板进行临时支垫，钢板为250mm×400mm厚20mm的钢板，支垫要求牢固可靠，支垫过程不可放松千斤顶，用于顶起后支座更换过程中的保护。
5.6 支座更换 5.6.1 选用与原有支座同型号新支座，并做好新支座的试验检测工作，配套支座防尘罩。 5.6.2 支垫完成支座上钢板与支座的四氟板保持接触但不传递荷载，此时切割地脚螺栓，运用手拉葫芦移出支座下半部分，凿除支座垫石取出支座的上钢板，然后安装新支座，焊接地
脚螺栓，浇注支座垫石。 5.6.3 支座就位控制：在抽出旧的支座前，按旧支座上下钢板四边中点位置分别在梁底部和墩台顶端做出标记，并量出支座钢板下钢板到帽梁边距离。放入新支座前在新支座上下钢板做十字中线标志，并将标志做到上下钢板的侧面位置。新支座推入就位后，按照标记对应和
测量距离的方法来控制和确认支座是否准确就位和水平，完成支座安装工作。 5.7 支座垫石浇注
新浇垫石混凝土采用比凿除的垫石混凝土标号高一等级的混凝土。首先选购材料进行配合比设计，按配合比要求进行搅拌，搅拌成型即进行垫石混凝土浇注，注意用钢钎插捣密
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实，同时制作试块一组。进行常规洒水养护或者覆盖养护。 5.8 卸荷
通过压试块确定垫石混凝土强度满足要求后，即可进行卸荷、拆除千斤顶。先将梁底临时支垫钢板解除，再在统一指挥下按顶升时的速度和程序进行卸荷，注意同步进行，密切监控和观测，如有异常立即停止。卸荷完毕即可取出千斤顶、千分表、钢板，完成支座更换。 5.9 下面结合图1、图2来说明具体实施
更换支座时，在支座3两侧各垫一块厚为20mm的400mm×400mm的钢板4，在钢板4下放置两只扁油压千斤顶5，两只千斤顶5的工作总吨位与支座3承载能力一致，两只扁油压千斤顶5在支座3两侧对称位置上；同时在支座5附近各安装一只千分表6，并且在立柱侧面安置夹紧装置，如安置抱箍7，用拉杆8将立柱夹紧；开动张拉油泵缓慢顶升箱梁1，使得支座上钢板与支座的四氟板保持接触但不传递荷载，在梁底安放预先准备的临时支垫钢板9进行临时支垫；此时切割支座3上的地脚螺栓，移出支座下半部分，再凿除支座垫石取出支座的上钢板；然后安装相同类型的新支座，焊接地脚螺栓，浇注支座垫石，待垫石混凝土强度达到要求后拆除临时支垫钢板9，对千斤顶5卸荷，取出钢板4、千斤顶5、千分表6，完成支座3更换。
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1 图图2 6 材料与设备
6.1 操作平台支架尽可能采用钢管支架，以便提高钢材的利用率，保证支架的质量。 6.2 选购与更换支座同型号的盆式支座。
6.3 垫石混凝土一般采用高标号混凝土，水泥标号为52.5，砂为粗砂，骨料级配为5-25mm。 6.4 主要机具设备如下表
机具名称 RSM系列超高压薄型千斤顶 千分表 吊车 数量 2套 8只 1台 备注 配套ZB型超高压电动油泵 5
手拉葫芦 砼试模 氧气乙炔切割设备 2个 2组 1套 150mm×150mm×150mm 7 质量控制 本工法在施工过程中按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的相关要求，即按下表质量标准进行支座安装，施工质量应达到中华人民共和国建设部标准 CJJ2－90《市政桥梁工程质量检验评定标准》。除此之外还必须满足以下技术要求。 7.1 建立健全质量保证体系，加强对工作人员的岗位培训。
7.2 支座更换施工前进行技术和安全交底，讲述施工操作要领，做到人人心中有数。 7.3 技术人员跟班作业，保证对施工中出现的问题及时解决。 7.4 支座安装允许偏差如下表：
检查项目 支座中心与主梁中线（mm） 高程 支座四脚高差（mm） 承压力≤5000KN 承压力＞5000KN 规定值或允许偏差 应重合，最大偏差＜2 符合设计要求 ＜1 ＜2 必须对正 ±250 ±25 根据安装时的温度与年平均最高、最低温差计算确定 必须平行＜5′ 支座上下各部件纵轴线 顺桥向最大位移（mm） 双向活动支座顺桥向最大位移（mm） 活动支座 横轴线错位距离（mm） 支座上下挡块最大偏差的交叉角 8 安全措施
8.1 建立健全安全岗位责任制。从项目部到作业班组，实行安全生产责任制，由专人负责，未经岗前教育和安全教育者不得上岗工作，特种作业人员必须持证上岗。在施工前对施工操作人员进行安全及技术交底。
8.2 进入施工现场的所有人员都必须戴安全帽，指挥人员应穿戴反光背心以便识别，高空作业人员必须系好安全带，按照高空作业相关要求执行。 8.3 施工区域要有明显标志和封闭护栏，临边要挂好安全网。
8.4 加强施工用材料管理，确认材料具备产品合格证以及法定单位出具的检测报告，不符要求的不得进入施工现场。
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8.5 材料车进场要有专人指挥，吊装作业严格按操作规程操作，严禁违章作业。 8.6 交通繁忙地段要设专职交通指挥及疏导人员。 8.7 支座取出后放到指定的安全地点。
9 环保措施
9.1 凿除或者浇注垫石混凝土时因地制宜，尽量减少噪音，避开对环境影响较大的主要时段。 9.2 精确计算混凝土的数量以免浪费，多余混凝土不得乱扔以免污染环境。
9.3 混凝土尽量采用覆盖养护，节约水资源，施工过程中的搅拌混凝土用水计量准确。 9.4 支座中钢板进行回收再利用，并且橡胶交于专业厂家处理。
10 效益分析
10.1 本工法成本低、时间短、操作简单。
10.2 社会效益显著，可以在不中断交通的情况下进行更换,保持正常交通，并且更换后改善了桥梁的行车状况。
10.3 确保施工中整个桥梁结构完整且不受损伤。 10.4 消除桥梁的结构隐患，延长桥梁的使用寿命。
11 应用实例
11.1 杭州市上石立交工程
杭州市上石立交工程上塘路跨地面高架ST18~ST21联采用三跨一联的预应力砼连续箱梁。桥梁施工完成尚未投入使用时发现东侧边墩ST19-1和ST20-1支座上下钢板均有偏差，为保证质量，对两个支座进行了更换。
东侧边墩ST19-1为GPD5DX的5000KN单向活动支座、ST20-1为GPD7SX的7000KN双向活动支座。根据现场实际情况拟采用如下方案：为缩短工期对两个支座进行平行更换作业，即采用两套同步顶升系统，ST19-1和ST20-1两个墩分别用两只250t千斤顶和两只300t千斤顶同步将横梁抬起，然后分上、下两块将旧支座拆除，再将新支座推放到设计位置，同步卸荷将横梁落下。
11.2 长兴县长和公路改建工程
长兴县长和公路改建工程在上跨长和路高架桥P04～P07联采用三跨一联的预应力砼连续箱梁。 P05-2墩支座因小汽车自燃起火而烧坏，经业主、监理和设计等单位代表现场查看，一致认为需做更换处理。
P05-2支座规格型号为GPZ（Ⅱ）6000DX ，重约500Kg。根据现场实际情况拟采用如下方案：先用两只250t千斤顶（千斤顶直径310mm、高度130mm、顶高20mm）在P05-2处同步将横梁抬起，然后分上、下两块将旧支座拆除，再将新支座推放到设计位置，缓慢将横梁落下。
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