許書萍?。ê戏适薪ㄖ|(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽 合肥 230001）

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鋼套箍法在橋梁支座更換中的應(yīng)用

許書萍（合肥市建筑質(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽 合肥 230001）

以北二環(huán)碭山路跨板橋河橋支座更換為實(shí)例，采用鋼抱箍法提供頂升平臺(tái)更換支座，并通過荷載試驗(yàn)驗(yàn)證加固效果，為同類橋梁的維修加固提供了參考和借鑒。

鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋；鋼抱箍預(yù)應(yīng)力計(jì)算；高強(qiáng)螺栓抗剪驗(yàn)算；梁體頂升；支座更換；監(jiān)控

0　前言

我國自1964年首次使用板式橡膠支座以來，在20世紀(jì)70年代末相繼研制成四氟板式橡膠支座和盆式橡膠支座，在20世紀(jì)80年代研制成球形支座。隨著交通運(yùn)輸量大幅增長，車輛載重越來越大，許多橡膠支座出現(xiàn)了不同程度的病害，已影響到橋梁的安全運(yùn)行，必須重新布置和更換支座以消除安全隱患。

2010年9月，橋梁管養(yǎng)單位在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)碭山路跨板橋河橋北側(cè)輔道橋橋臺(tái)處出現(xiàn)高差，超載大型車通過時(shí)橋梁端部變形異常，導(dǎo)致伸縮縫損壞，橋臺(tái)外側(cè)支座脫空，內(nèi)側(cè)支座壓縮變形過大。主要是因?yàn)槌剀嚻d引起的橋臺(tái)支座瞬時(shí)脫空，反復(fù)驗(yàn)算后，確定更換支座，更換后支座承載力滿足公路-Ⅰ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)。

1　橋梁概況

碭山路跨板橋河橋位于合肥市北二環(huán)碭山路段，跨越板橋河，為4跨鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋。橋梁上部結(jié)構(gòu)為單箱三室鋼筋混凝土連續(xù)梁，梁高1.1m。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用圓柱式墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用柱式臺(tái)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。全橋采用盆式橡膠支座，P2號(hào)墩為固定墩；橋面鋪裝采用瀝青混凝土，伸縮縫采用仿毛勒式伸縮縫。

圖1　橋梁立面圖

2　支座更換施工技術(shù)

2.1頂升方案比選

更換支座前需對(duì)箱梁進(jìn)行整體頂升，P0、P4橋臺(tái)及P1、P3橋墩，位于河道兩側(cè)復(fù)河槽上，現(xiàn)狀地面為漿砌片石護(hù)坡，頂升前對(duì)該地基加固，使其承載力及穩(wěn)定性滿足下一步搭設(shè)頂升平臺(tái)進(jìn)行橋梁頂升的要求。

P2橋墩位于河道中心，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況提出以下3個(gè)頂升方案。

方案一：人工挖孔樁（或鋼管樁）方案。

優(yōu)點(diǎn)：基礎(chǔ)采用樁基，承載力高，穩(wěn)定性好，安全可靠。

缺點(diǎn)：樁位處需進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察；人工挖孔樁施工周期較長；橋下空間較小，大型機(jī)械操作受到限制；橋下需做圍堰；造價(jià)較高。

方案二：橋面搭設(shè)反力支架。

優(yōu)點(diǎn)：避免了地基處理；施工周期短；施工可操作性較強(qiáng)。

缺點(diǎn)：頂升時(shí)須利用相鄰橋梁，須對(duì)相鄰橋梁進(jìn)行核算，增加一定風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)反力系統(tǒng)要求較高；措施費(fèi)較高；剪壓螺紋鋼對(duì)現(xiàn)狀過橋管線有影響，需臨時(shí)遷移。

方案三：鋼抱箍方案。

優(yōu)點(diǎn)：充分利用橋梁本身的結(jié)構(gòu)，可以通過增長鋼套箍的長度提高其承載能力；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)，不受河床地質(zhì)、橋下水深和橋梁高度的限制。

缺點(diǎn)：臨時(shí)構(gòu)件較多，成本較高；鋼套箍法只試用于橋墩位圓形的情況，對(duì)其他方形、異形截面均不能使用。

由于碭山路跨板橋河橋處于北二環(huán)路重要節(jié)點(diǎn)，本項(xiàng)目屬于應(yīng)急搶修工程，工期緊，該橋梁底空間狹小，大型機(jī)械操作受到限制，無法在蓋梁上安放頂升設(shè)備，且隨橋敷設(shè)的管線較多，遷移困難。經(jīng)綜合比選，確定采用鋼抱箍法實(shí)施頂升。

2.2頂升平臺(tái)（鋼抱箍）安裝施工

頂升平臺(tái)的主要作用是與柱頂共同作為千斤頂頂升的反力架和工作平臺(tái)，拓寬墩柱頂放置千斤頂和輔助支撐的工作面?？紤]到現(xiàn)場的實(shí)際情況本次施工采用在墩頂安裝鋼抱箍做為頂升平臺(tái)。

鋼抱箍的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱間有足夠的摩擦力，以安全地傳遞荷載。

2.2.1鋼抱箍預(yù)緊力（套箍與墩柱間的最大靜摩擦力）計(jì)算

鋼抱箍由套箍、肋板和頂板3部分組成，頂板、肋板和套箍均采用厚度為25mm的Q235鋼板，套箍分為3塊制作，塊與塊之間采用高強(qiáng)螺栓連接。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙給出的板橋河橋最大墩臺(tái)的支反力為5925kN（設(shè)計(jì)取值6000kN），單柱最大支反力為3170kN。考慮到安全因素，設(shè)計(jì)時(shí)單柱總反力取F0=6000kN。

根據(jù)千斤頂和輔助支持的平面布置，套箍承受的豎向V=1/3×6000=2000kN。

套箍與墩柱間的最大靜摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)的乘積，即F=μ×N

式中：F－套箍與墩柱間的最大靜摩擦力

N－套箍與墩柱間的正壓力

μ－套箍與墩柱間的靜摩擦系數(shù)（鋼材與混凝土間的摩擦系數(shù)為0.3～0.4），取f＝0.3

正壓力N與螺栓的預(yù)緊力是對(duì)平衡力，根據(jù)套箍的結(jié)構(gòu)形式，每列螺栓個(gè)數(shù)為n，則螺栓總數(shù)為2n，若每個(gè)螺栓預(yù)緊力為F1。

F1=Aσ0=3.14/4×30×30×500/1000=353kN

則套箍與墩柱間的總正壓力為N＝2×n×F1。需滿足F≥V，即：

0.3×2×n×353≥2000

n≥9.44（個(gè)）取n=12個(gè)。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，本次施工鋼抱箍選用的高強(qiáng)螺栓采用10.9級(jí)M30承壓型連接高強(qiáng)度螺栓，抗拉強(qiáng)度500MPa，螺栓的預(yù)緊力為355kN。

則F=0.3×2×12×355=2556 kN≥2000kN，計(jì)算結(jié)果滿足要求。

圖2　鋼抱箍構(gòu)件照

2.2.2鋼抱箍安裝

鋼抱箍在現(xiàn)場制作和安裝，以便于根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。托架主要由套箍、肋板和頂板3部分組成。

托架頂鋼板與墩柱頂面必須貼合緊密，確保頂升過程中鋼板與墩柱頂面受力均勻，避免發(fā)生局部壓碎現(xiàn)象。因此，對(duì)于墩柱頂面應(yīng)先鑿除疏松混凝土，采用結(jié)構(gòu)膠找平、修補(bǔ)，并打磨、校準(zhǔn)水平。同時(shí)在墩柱頂部與鋼套箍接觸面上采用粘貼碳纖維布或其它方法（墊橡膠套）來確保鋼套箍與墩柱有效、緊密接觸。

套箍必須與墩柱套緊，安裝時(shí)分塊套箍之間采用螺栓錨緊。

2.3千斤頂與臨時(shí)支撐的布置

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，本次施工選用的單個(gè)千斤頂?shù)捻斏?00t，油缸外徑最大值25cm，千斤頂本體高度不大于20cm。單個(gè)輔助支撐能承受200t的豎向力，外徑不大于25cm，且具有穩(wěn)定性。

在需頂升的墩柱上，支座墊石橫橋向兩側(cè)各縱向布置3個(gè)千斤頂，每個(gè)墩柱上共計(jì)6個(gè)千斤頂。墩柱千斤頂及輔助支撐系統(tǒng)如圖3所示。

圖3　單柱千斤頂及輔助支撐平面布置圖

千斤頂安裝時(shí)，為了增加局部承壓面積，在千斤頂與箱梁底面、墩柱頂面接觸面放置鋼墊板。千斤頂軸線必須豎直，墊板必須水平。

2.4解除連接

頂升施工前，需將輔道橋梁與人行道橋梁、主車道橋梁以及橋臺(tái)伸縮縫全部連接解除。另外，在輔道橋梁下附著的熱力管道、燃?xì)夤艿兰叭蹼娋C合管也需采取臨時(shí)支撐措施替代原有連接桿件，使管道與橋體分離。

橋體頂升前必須確保全部連接已解除，否則危害施工及橋體安全。

2.5梁體頂升

①主道橋與輔導(dǎo)橋在正式頂升前均必須進(jìn)行試頂升，試頂升高度1mm。試頂主要是為了消除支撐本身的非彈性變形或沉降，在主梁還沒有完全頂起時(shí)即可停止。

②正式頂升，采用分級(jí)加載，每級(jí)為3mm。第一級(jí)時(shí)持壓5min，其他持壓10min；末級(jí)加壓值按最終頂起量控制。當(dāng)實(shí)際頂升力接近設(shè)計(jì)噸位時(shí)，放緩頂升速度，上鋼板與原支座剛剛脫離、能夠取出原支座時(shí)即可停止頂升。然后安裝輔助支撐，輔助支撐應(yīng)可以微調(diào)，且采用機(jī)械鎖定，防止鎖定松動(dòng)。

在頂升梁體時(shí)，要確保所有支點(diǎn)同步提升。頂升時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的監(jiān)控措施。

2.6支座更換

如果支座墊石、鋼板有病害，應(yīng)在頂起梁去除原有支座后進(jìn)行相應(yīng)的處治，支座下方用高標(biāo)號(hào)環(huán)氧樹脂砂漿找平，計(jì)算出需調(diào)整的高度，用合適厚度的鋼板來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)施工完畢后，重新安裝新的支座。

2.7落梁

支座安裝完成后，將頂起的梁按頂升時(shí)的分級(jí)情況逐步回落，落梁時(shí)采取與頂升相同的保障監(jiān)控措施。落梁后須保證所有支座與梁體接觸密貼可靠，支座與梁底接觸保持水平。

2.8過程監(jiān)測

由于梁體頂升與回落過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)可能產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，因此在頂升過程中應(yīng)對(duì)梁體控制截面的位移、應(yīng)力、裂縫等進(jìn)行監(jiān)測。頂升施工監(jiān)控的原則是以位移和應(yīng)力雙控。

3　結(jié)束語

①本文針對(duì)鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋梁底空間狹小，無法在蓋梁上安放頂升設(shè)備的情況，提出采用鋼抱箍法實(shí)施頂升，更換支座，滿足設(shè)計(jì)和實(shí)際使用要求，在為本工程加固提供指導(dǎo)的同時(shí)，也可為其他同類工程的加固處理提供參考。

②橋梁加固完成后進(jìn)行了荷載試驗(yàn)驗(yàn)證加固效果，荷載試驗(yàn)結(jié)果表明加固后支座承載力滿足公路-Ⅰ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了預(yù)期目的。

[1]GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTJ041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

U443.36

B

1007-7359(2016)03-0176-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.064

許書萍（1968-），女，安徽合肥人，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，碩士，高級(jí)工程師，專業(yè)方向：市政道路橋梁。