橋梁支座合理布置與更換技術(shù)的研究

1、. 東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文橋梁支座合理布置與更換技術(shù)的研究姓名：田帥申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：道路與鐵道工程指導(dǎo)教師：于天來20060201 合 理 布置 ； 瑆 畆 問題 的 提出 世 紀(jì) 年代 ， 國(guó) 外在 橋 梁 上 開 始 應(yīng) 用 橡 膠支座 ， 橡 膠支座 與 金 屬 剛性支座 相發(fā)現(xiàn) ， 一 些 支座 出 現(xiàn) 了裂 紋 、 外鼓 和 壓 潰現(xiàn) 象 。裂紋 主要是 橡 膠老 化 造 成的 ， 外鼓 是 由于 支座 內(nèi) 鋼 板出 現(xiàn) 局 部脫 膠引 起 的 ；對(duì)壓 潰的 共 計(jì) 塊 板式 橡 膠支座 進(jìn) 行 了調(diào) 查 ，發(fā)現(xiàn) 有 病 害的 支座 椋 甲蓯 ， 是 由于 支座 內(nèi) 鋼 板

2、嚴(yán) 重 脫 膠， 致 使 支座 完 全 喪失 了使 用 功 能。另外， 鐵 路部門 也對(duì)濟(jì) 南 鐵 路局 鋪 設(shè) ， 主要病 害是 橡 膠不均 勻 外鼓 、 局部支座 脫 空 和 水 平裂 紋 。其 中 ， 較 嚴(yán) 重 的 有 塊 ， 占 總 數(shù) 的 。 從 上 述 情 況看 ， 目前 我國(guó) 現(xiàn) 有 橡 膠支座 的 完 好 率 是 很 低 的 ， 破 損 程 度 較 嚴(yán) 重 ， 許多橡 膠支座 已 經(jīng) 達(dá) 到 必須重 新布 置 和 更 換 的 程 度 。 橋 梁 橡 膠支座 的 老 化 橡 膠支座 產(chǎn) 品質(zhì) 量橡 膠支座 本 身 的 質(zhì) 量 是 影 響使 用 壽 命 的 基 礎(chǔ) 因 素 。從

3、調(diào) 查 中 發(fā)現(xiàn) 定點(diǎn) 廠生 產(chǎn) 的 產(chǎn)品質(zhì) 量 相對(duì)比 較 穩(wěn)定， 而有 些 廠生 產(chǎn) 的 產(chǎn) 品， 初 始 變 形 就 過大 ， 鋪 設(shè) 初 期即 發(fā)現(xiàn) 裂紋 ；用 再 生 膠制造 的 支座 ， 現(xiàn) 在 大 部分 病 害嚴(yán) 重 ， 已 到 了必須更 換 的 程 度 。此 外， 大多數(shù) 支座 內(nèi) 鋼 板位 置 不夠 準(zhǔn)確 ， 造 成有 的 邊 保 護(hù) 層 減 小 ， 裂紋 比 較 嚴(yán) 重 ， 加 速 造 成鋼板銹 蝕和 脫 膠。因 而如 何在 制造 工 藝 上 ， 保 證鋼 板位 置 和 一 定的 保 護(hù) 層 是 非 常關(guān) 鍵 的問題 ， 因 為 橡 膠的 老 化 ， 從 表 面 丌 始 向

4、內(nèi) 發(fā)展 ， 是 由快 向慢 過渡 的 ， 保 證保 護(hù) 層 的 厚度 ， 對(duì)延 長(zhǎng) 支座 使 用 壽 命 是 非 常有 力 的 保 證。 施 工 、 養(yǎng) 護(hù) 管 理 不善橡 膠支座 安 裝質(zhì) 量 是 影 響使 用 壽 命 的 重 要 因 素 。施 工 安 裝支座 前 ， 沒能做 到 對(duì)產(chǎn) 品的 質(zhì) 量 進(jìn) 行 檢 驗(yàn)， 使 用 了很 多不合格 產(chǎn) 品；安 裝時(shí)， 支座 位 置 不正 確 ， 與 支承墊石 頂 面和 梁 底 密 貼 狀況、 均 勻 接 觸 、 均 勻 受 力 等技術(shù)問題 沒能充 分 重 視 ；再 有 ， 支座 的 安 裝就位 溫度 控制不嚴(yán) 格 ， 致 使 橋 梁 結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生

5、附 加 應(yīng) 力 ；除 此 之外， 當(dāng) 有 些 橋 架 梁 后 支座 發(fā)生很 大 的 初 始 變 形 時(shí)， 施 工 單位 沒有 采 取 有 效的 措 施 消 除橡 膠支座 的 初 始 變 形 。在 使 用 過程 中 ， 養(yǎng) 護(hù) 部門 沒有 隨時(shí)對(duì)橡 膠支座 進(jìn) 行 定期檢 查 ， 及時(shí)地 采 取 措 施 予以維 修 、 調(diào) 整 和 更 換 。致 使 支座 安 裝后 ， 出 現(xiàn) 滑 動(dòng) 面 夾雜 塵 埃 、 異 物 ， 因 防 水 、 排 水 裝置的 缺陷 向支座 漏 水 、 溢 水 、 露油， 此 外還 存在 螺 栓、 螺 母的 松動(dòng) 和 脫 落 等現(xiàn) 象 ， 由此 加快 了支座 的 損 壞 速

6、 度 ， “養(yǎng) 護(hù) 不當(dāng) ”可 以說 是 為 大 橋 的 支座 病 害雪 上 加 霜 。 支座 設(shè) 計(jì)、 選 型 及布 置 不合理 板 式 橡 膠支 座分為 普通 板 式 橡 膠支 座和四氟 滑 板 式 橡 膠支 座。普通 板 式 橡 膠支 座具發(fā) 展 ，出 現(xiàn) 了 球 冠 圓 板 式 橡 膠支 座、 坡型板 式 橡 膠支 座等。 橋梁 支座布置 原則圖 鐵 路 簡(jiǎn)支 梁 橋支 廊布置 室 皇 竄圖 橋面 有縱 坡時(shí)的支 座安 裝彎 橋的支 座布置 會(huì) 直 接 影 響曲梁 的內(nèi) 力 分布，同 時(shí)應(yīng) 使 支座能充 分地適 應(yīng) 曲梁 的縱 、 橫 向 自 由 轉(zhuǎn)動(dòng)的可 能性。由 于 曲梁 的溫 度

7、 伸縮變 形 沿 梁 的割 線方 向 ，而曲梁 由 于 混凝土收 縮、 徐變 產(chǎn) 生 的梁 體 變 形 則 沿 梁 的切 線方 向 ； 因此 曲梁 上 通 常 布置 多向 活動(dòng)支座。此 外 曲梁 上 箱 梁 常 設(shè) 單 支 點(diǎn) 支 座，以承 受 扭 矩，有意識(shí) 地使 曲梁 支 點(diǎn) 向 曲線外 側(cè) 偏離，可 調(diào) 整 曲梁 截面 上 的扭 矩。因 此 平 彎 橋支 座設(shè) 置 常 用 兩種 方 法，一是 彎 橋各 部 分位移 都朝 向 一個(gè)固 定 點(diǎn) ； 另 一種 是 彎 橋各 部 分位 移 都相 切 于 彎 曲半 徑 ，固 定 支 座設(shè) 在中 間墩 上 ，其 他 墩 臺(tái)設(shè) 滑 動(dòng)支 座。圓 形 板

8、 式 橡 膠支 座； 二 是 當(dāng) 橋面 連續(xù) 一聯(lián) 對(duì)采 用 柔 性墩 臺(tái)的橋面 連續(xù) 粱 橋，配置 橡 膠支 座并 適 宜的布置 ，能將溫 度 力 、 制 動(dòng)力 和水平 土壓力 比較 合 理 地分配到 各 個(gè)柔 性墩 臺(tái)，使 支 座、 橋墩 和樁的設(shè) 計(jì) 計(jì) 算比較 經(jīng)濟(jì)合 理 ，本 文 以集 成 剛度 法的基 本 原理 ，將溫 度 力 、 制 動(dòng)力 按 剛度 分配計(jì) 算。下簡(jiǎn)稱剛度 琛鰲 狿 作 用 于 墩 頂支 座頂面 使 支 座產(chǎn) 生 的剪切 變 形 ， ： 為 墩 頂?shù)乃?變 形 ，由 圖 可 以 矗 骸 骸 力 為 支座剪切 力 與 墩 頂水平寸 再推 剛度 ，也 就是 支座或

9、墩 頂產(chǎn) 生 單 位 水平 位 移 所 需 廳 梁 史 座合 理 布鈴 的捧 小 理 論 墩 頂抗 推 剛度 計(jì) 算計(jì) 算假定 ：給 基樁；圖 單 排 樁的墩 頂抗 推 剛皮竺” ” 一分別 為 墩 柱 材料 彈 性模 量 與 墩 柱 截面慣 性矩的乘 積 ； 一墩 身 材料 彈 性模 量 與 墩 身 截面慣 性矩的乘 積 ；，。 樁頂 刑 露 出 于 地而或 于 最低 沖 刷 線高 度； 積 ，當(dāng) 此 面積 大 于 按 樁底 面中 心 距為 直 徑 所 得的面 積 時(shí)，則 采 用 按 柱 底 面中 心距計(jì) 算的面 積 ； 對(duì)于 柱 樁，則 采 用 柱 底 的面 積 ； 支座抗 推 剛度 計(jì)

10、算 骸 猲 狦式 中 ： 一一橫 排 支座的剛度 ； 制 動(dòng)力 作 用 下各 墩 受 力 趇個(gè)橋墩 的抗 推 剛度；丁 一一聯(lián)承 受 的制 動(dòng)力 ；船 一梁 體 所 產(chǎn) 生 的位 移 ； 溫 度力 作 用 下各 墩 受 力圖 橋面 連續(xù) 梁 橋溫 度 力 作 川 示 意圖 帕褐 俠聿 肌 盜 ： 的攮 本 理 論 如 果橋面 連續(xù) 墩 臺(tái)系 設(shè) 有滑 動(dòng)支 座時(shí)，則 溫 度零 點(diǎn) 募 撲愎 變 為 ： 求 出 墩 頂?shù)目?推 剛度 ； 帕褐 銑懿 紀(jì) 駁 占 小 理 論據(jù) ，但 要 求 各 排 樁樁徑 相 等、 樁長(zhǎng)相 等：的輸 出 變 量 ，不但 可 以求 出 墩 頂?shù)募?成 剛度 ，進(jìn)一步

11、 可 求 出 各 墩 頂支 座的受 力 ： 狀 況 等。一、 數(shù) 掘 輸 入 的前處理大 著 稱 乇 鶚峭 夾 喂 而同 時(shí)難度 也 是 最大 的 镅 浴甶 而是 選 取了 簡(jiǎn)單 易 學(xué) 居 暉瞥齙摹 資 導(dǎo) 算軟 件 ，分為 總 包 和若 干 數(shù) 獅 ； 信 皂 、 窗 口 蓋 粱 尺寸矯 墩 尺寸承 臺(tái)尺寸圖 橋墩 數(shù) 據(jù) 對(duì)話 框蒹 排矽 樁基 是 否 對(duì)稱鞲艇 ： ： ： 匿 磐 。到 到 型到 葈不， 墩 巧 骹 圣 融示 僑 妻 性質(zhì)： 陸 怠 賬 酢 氡 洌 海 受 項(xiàng) 網(wǎng) 齲 琺 、 列 表輸 出支座剛度集 成 剮 度滑 動(dòng)支 座滑 動(dòng)支 座 雕 度無 窮大 程 序 的運(yùn)行 計(jì)

12、 算示 例 喜 拷 峁 孔 哦 蛑 海 裝配式 預(yù)應(yīng) 力 混凝： 杭 蛑 骸 號(hào)臺(tái) 每梁 梁 端 設(shè) × 四氟 板 活 動(dòng)支 座一個(gè)。 虜拷 峁 顧 皆倉 眨 本 ； 鉆 孔 樁直 徑 。墩 柱 與 樁均 帕毫 婕昂嶠孛娌賈 萌繽 所 示 。 貨號(hào)項(xiàng) 目 表 一排 支座水平 力 橡 膠 支座 的各 種 缺 陷 和病 害 ，對(duì)于 較 輕 微的病 害 ，加 強(qiáng) 后 期 的維護(hù)、維修 可延 長(zhǎng) 支座 的使 用壽 命 ，對(duì)于 嚴(yán)重的病 害 ，則必須采取 更換支座 的措 施 。 安 放 橡 膠 支座 的公 路 或升法 。 。 。 鞍 靶 橢 狽 梗 引 、橋面鋼 導(dǎo) 梁 法 心 引 。于 的橋

13、梁 。圖 枕術(shù) 滿 布式支架 法 度 后 更換支座 ，見 圖 。 此 法 為枕木支架 法 的變 形 方 法 。 堂 ： 望 壁 墨然僦裂讞樅 ， 一吊 篩 、鞍 型 支架 結(jié) 構(gòu) 布置示 意幽 安 全 、可 行 的通 用吊 裝方 案，因 此 本文 將 研 究 一種 較 新 穎 ，且 兼 有 大量 優(yōu)點(diǎn)的鋼 扁 擔(dān)梁 。她溫 。上 ÷ 甀 ： 作 原理圖 產(chǎn) 生 的鄰孔 支座 氖 戳 揮 彌 艸 械淖 畈 煥 鈐 胤 戳 ，即巴工搖簧 紀(jì)綥盟若 支座 不 對(duì)稱 于 橋墩 中 線 ，則上 式中 的 應(yīng) 改用長(zhǎng) 度 。二 、設(shè) 計(jì)原則及 應(yīng) 考慮事項(xiàng)作 用于 橋墩 蓋梁 上 的控 制 設(shè)

14、計(jì)豎 向力 由頂升 前 的 變 為 ，蓋梁 所受 扭 忽 略 闃亮憾 酥 渥災(zāi) 氐 撓 跋 歟 蛄禾 宥 鷙 驞截 面所承 受 的剪 力 變 為 。 梁 圖 吊 架 構(gòu) 造 圖 械腎 拭 三 、設(shè) 計(jì)程序力 ，若 安 全 度 不 夠 ，可 灼 量 淵 整 的數(shù)值 ，弭 重復(fù)計(jì)算 ，直 到 符合 要求 為止。 四 、放 松千斤 項(xiàng) 時(shí) 由指 揮 員 統(tǒng) 一指 揮 ，各 操 作 手 做 好 放 松準(zhǔn) 備后 ，所有 千斤 頂同 時(shí)施 ：步 上 升。在 每 片主 梁 梁 底 與 托 梁 間 各 設(shè) 置一壓 力 傳 感器 ，在 每 級(jí) 荷載 施 加 后 ，立即讀出各 梁底 的壓 力 值 ，根 據(jù) 壓 力

15、 值 情況隨 時(shí) 調(diào) 整下一級(jí) 各 千斤 頂?shù)氖?力 大小，以 保證 各 主 梁 同 步上 升 。 如果條 件 允 許 ，最 好 采用智能 應(yīng) 變 儀 ，即將 壓 力 傳 感器 與 各 液壓 千斤 頂聯(lián) 系 起來，由儀 器 本身 自 動(dòng) 地 根 據(jù) 壓 力 傳 感器 輸 出的數(shù)值 來隨 時(shí) 地 調(diào) 整各 液壓 千斤 頂?shù)氖?力 大小，來達(dá)到 各 主梁 同 步 上 升 的目 的。研 究了較 新 穎 的鋼 扁 擔(dān)梁 法 支座 更換技 術(shù) ，分析鋼 扁 擔(dān)梁 法 更換支座 的基 本原理、更換 尚 志公鐵立 交 橋 位 于省 道 鐵力至通 榆 公路上 ， 橫 跨濱 綏 鐵路， 是一 座 跨鐵路立 交

16、一圖 尚 脊 磺旁璱 計(jì) 吲 ， 一 ， 篢 芀 從 表 可 以看出 ： 原 設(shè) 計(jì) 方 案 即 使 加 大支座 尺寸 ， 固定 支座 所 受的 水平力 仍然 大 表 各 種方 案 在不 利組 合 下的 水平力 分 配表墩 號(hào) 原 沒 計(jì)。 。 甇 × 圖 支座 更換 吊 梁 橫 斷 面 圖帶 、 的 鋼棒 均 采 用 鋼， 工字 鋼采 用 鋼。 支座 更換 的 施 工工藝處 、 中 梁 梁 肋兩 側(cè)距蓋梁 打 兩 吊 裝孔 ， 吊 裝孔 為 橫 橋 向 并 列 排 稚， 孔 長(zhǎng) 。 在準(zhǔn) 備 吊 起 的 梁 底 橫 橋 向 距蓋梁 根 據(jù) 該 橋 的 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 和 工期 短 等

17、實(shí) 際 情 況 ， 安 排 施 工進(jìn) 度計(jì) 劃 ， 并 按 照施 工工藝 進(jìn)行 更換 。 該 橋 具體 的 施 工工藝 流 程 圖 、 進(jìn) 度圖 如 下：修 補(bǔ) 護(hù)欄底 座 、 護(hù)欄及 附屬結(jié)構(gòu)安 支座 本次 支座 更換 施 工選 用 了 位 移 計(jì) 做 控 制， 即 在每 一 主 梁 頂面 設(shè) 一 位 移 計(jì) 作 為 高程 觀測(cè) 點(diǎn) ， 在每 級(jí) 荷 載 施 加 后 ， 隨 時(shí) 測(cè) 量 各 梁 的 豎向 變位 ， 根 據(jù) 變位 情 況 隨 時(shí) 調(diào) 整 下一 級(jí) 各千斤頂?shù)?施 力 大小 ， 以保 證各 主 梁 盡 量 同 步上 升 。 每 級(jí) 荷 載 作 用 下梁 體 頂升 的 實(shí) 測(cè) 數(shù) 據(jù)見 表 ， 液壓 千斤頂加 載 值 與梁 體 抬升 量 的 關(guān)系見 圖 捎 詰 個(gè) 加 載 級(jí) 時(shí) ， 梁體 已經(jīng) 整 體 頂起 ， 此 時(shí) 數(shù) 據(jù) 僅 供 參 考 。表 梁 體 頂升 的 實(shí) 測(cè) 數(shù) 據(jù)箱 梁 在各 級(jí) 加 載 下的 抬升 量 加 載 級(jí) 數(shù)據(jù) 的 輸入、 輸出 方式 簡(jiǎn) 單 直觀 ，可 用 于工程