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）

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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例，采用鋼抱箍法提供頂升平臺更換支座，并通過荷載試驗驗證加固效果，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)力計算；高強螺栓抗剪驗算；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)單位在巡檢時發(fā)現(xiàn)碭山路跨板橋河橋北側(cè)輔道橋橋臺處出現(xiàn)高差，超載大型車通過時橋梁端部變形異常，導(dǎo)致伸縮縫損壞，橋臺外側(cè)支座脫空，內(nèi)側(cè)支座壓縮變形過大。主要是因為超重車偏載引起的橋臺支座瞬時脫空，反復(fù)驗算后，確定更換支座，更換后支座承載力滿足公路-Ⅰ級荷載標(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)，橋臺采用柱式臺，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。全橋采用盆式橡膠支座，P2號墩為固定墩；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

更換支座前需對箱梁進行整體頂升，P0、P4橋臺及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坡，頂升前對該地基加固，使其承載力及穩(wěn)定性滿足下一步搭設(shè)頂升平臺進行橋梁頂升的要求。

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

方案一：人工挖孔樁（或鋼管樁）方案。

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

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

方案二：橋面搭設(shè)反力支架。

優(yōu)點：避免了地基處理；施工周期短；施工可操作性較強。

缺點：頂升時須利用相鄰橋梁，須對相鄰橋梁進行核算，增加一定風(fēng)險；對反力系統(tǒng)要求較高；措施費較高；剪壓螺紋鋼對現(xiàn)狀過橋管線有影響，需臨時遷移。

方案三：鋼抱箍方案。

優(yōu)點：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；對環(huán)境的適應(yīng)能力很強，不受河床地質(zhì)、橋下水深和橋梁高度的限制。

缺點：臨時構(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，本項目屬于應(yīng)急搶修工程，工期緊，該橋梁底空間狹小，大型機械操作受到限制，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施頂升。

2.2頂升平臺（鋼抱箍）安裝施工

頂升平臺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，拓寬墩柱頂放置千斤頂和輔助支撐的工作面。考慮到現(xiàn)場的實際情況本次施工采用在墩頂安裝鋼抱箍做為頂升平臺。

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螺栓連接。

根據(jù)設(shè)計圖紙給出的板橋河橋最大墩臺的支反力為5925kN（設(shè)計取值6000kN），單柱最大支反力為3170kN。考慮到安全因素，設(shè)計時單柱總反力取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)緊力是對平衡力，根據(jù)套箍的結(jié)構(gòu)形式，每列螺栓個數(shù)為n，則螺栓總數(shù)為2n，若每個螺栓預(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）取n=12個。

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

則F=0.3×2×12×355=2556 kN≥2000kN，計算結(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，并打磨、校準(zhǔn)水平。同時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，安裝時分塊套箍之間采用螺栓錨緊。

2.3千斤頂與臨時支撐的布置

根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，本次施工選用的單個千斤頂?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個千斤頂，每個墩柱上共計6個千斤頂。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，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即可停止。

②正式頂升，采用分級加載，每級為3mm。第一級時持壓5min，其他持壓10min；末級加壓值按最終頂起量控制。當(dāng)實際頂升力接近設(shè)計噸位時，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)，且采用機械鎖定，防止鎖定松動。

在頂升梁體時，要確保所有支點同步提升。頂升時應(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行相應(yīng)的處治，支座下方用高標(biāo)號環(huán)氧樹脂砂漿找平，計算出需調(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的分級情況逐步回落，落梁時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)對梁體控制截面的位移、應(yīng)力、裂縫等進行監(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施頂升，更換支座，滿足設(shè)計和實際使用要求，在為本工程加固提供指導(dǎo)的同時，也可為其他同類工程的加固處理提供參考。

②橋梁加固完成后進行了荷載試驗驗證加固效果，荷載試驗結(jié)果表明加固后支座承載力滿足公路-Ⅰ級荷載標(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，高級工程師，專業(yè)方向：市政道路橋梁。