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上海A1、A30立交S1、S3匝道改造工程關(guān)鍵技術(shù)
2010-07-28 來源:中國橋梁網(wǎng)
第一節(jié)、工程概況
A1、A30立交中S1、S3匝道橋梁總長分別為664.1米和612.1米,計算荷載汽車-超20級,驗算荷載掛車-120,結(jié)構(gòu)工程按地震基本烈度7度設(shè)防,重要性修正系數(shù)1.3。橫斷面布置為0.5m(防撞墻)+8.5m(機動車道)+0.5m(防撞墻)=9.5m,上部結(jié)構(gòu)采用六跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,梁高1.8m,單箱雙室橫斷面。一跨設(shè)一道跨中橫隔板,墩頂設(shè)橫隔梁。中墩處梁下布置1個盆式橡膠支座,邊墩處梁下布置2個盆式橡膠支座。

S1、S3匝道橋梁全景
由于彎箱梁橋本身受力情況比較復(fù)雜,本工程彎箱梁受預(yù)應(yīng)力鋼束、日照溫差、特別是超載、重載車輛行使的下,梁體產(chǎn)生明顯橫向位移,并伴隨有支座脫空及梁體扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
表 1立柱處箱梁橫向偏移量(單位:cm)


表 2 各跨箱梁底面橫向傾角(研發(fā)中心檢測結(jié)果)(單位:°)

由表1~2可知S1匝道多數(shù)橋跨箱梁已呈現(xiàn)出外低內(nèi)高的現(xiàn)象,說明箱體已發(fā)生了嚴重的向外扭轉(zhuǎn),而S3匝道則情況較為正常。由于箱梁外側(cè)本身設(shè)有超高,目前實測結(jié)果表明,S1匝道外側(cè)已比內(nèi)側(cè)低,說明箱梁向外側(cè)扭轉(zhuǎn)嚴重,已造成反超高現(xiàn)象,對橋梁和行車安全造成嚴重影響。
第二節(jié)、主要工程內(nèi)容及相關(guān)控制點
一、工程主要內(nèi)容
本工程為改善A1、A30立交S1、S3匝道箱梁扭轉(zhuǎn)、偏位的不利狀況,通過在原墩柱上新增小蓋梁后,對箱梁進行豎向頂升糾偏,并增設(shè)支座,加大箱梁的抗扭轉(zhuǎn)能力,在此基礎(chǔ)上同步頂升梁體對現(xiàn)有損壞支座進行更換。改造維修后橋梁總體狀態(tài)基本和原設(shè)計一致,橋梁可開放雙車道運營,恢復(fù)原通行能力。
改造范圍共包括A1、A30立交S1匝道K9~13、S3匝道K8~12范圍內(nèi)墩柱,其中S1匝道K11、K12;S3匝道K10、K11位于磁懸浮二側(cè)。工程主要內(nèi)容為:
1、中墩頂增設(shè)小蓋梁,包括墩頂鉆孔及預(yù)應(yīng)力施工;增設(shè)小蓋梁結(jié)構(gòu)主要作為頂升的反力架與放置新增支座
2、橋梁頂升豎向復(fù)位及新增支座安裝;根據(jù)設(shè)計要求須對S1匝道K9~13、S3匝道K8~12范圍內(nèi)箱梁進行豎向頂升糾偏,在基本恢復(fù)原橋狀態(tài)后新增支座于小蓋梁上,增大彎箱梁的抗扭能力。
3、整體頂升更換支座;在糾偏達到預(yù)期目標的基礎(chǔ)上,同步頂升箱梁對現(xiàn)有已損壞的支座進行更換
4、橋面鋪裝、伸縮縫更換、伸縮縫附近的防撞墻修復(fù)及局部裂縫修補。
二、工程相關(guān)控制點
舊橋改造所涉及的技術(shù)內(nèi)容相較新建橋梁復(fù)雜,且連續(xù)彎箱梁橋的糾偏改造在國內(nèi)成功的案例并不多見。本工程存在以下控制點:
1、頂升系統(tǒng)應(yīng)能達到多點力與位移的同步,頂升力應(yīng)有一定的富余。
2、改造中對外側(cè)支座頂升力、支座轉(zhuǎn)角及橋面高程的監(jiān)測是指導(dǎo)頂升施工能否達到預(yù)期目標的關(guān)鍵。
3、頂升過程應(yīng)對箱梁相關(guān)危險點進行應(yīng)變檢測,防止箱梁產(chǎn)生不可恢復(fù)變形。
4、S1匝道K11、K12;S3匝道K10、K11位于磁懸浮二側(cè),改造過程中必定受到磁懸浮運營的影響,同時S2、S4匝道和迎賓大道從S1、S3匝道下方穿過,在施工過程中,對橋下凈空和交通有所影響。故應(yīng)加強施工管理及安全措施予以防范,防止相互影響。
第三節(jié)、總體施工工序安排
根據(jù)方案要求,結(jié)合實際情況,并經(jīng)充分技術(shù)論證,在考慮以下三方面因素的基礎(chǔ)上,確定了“先頂升糾偏后同步頂升,再頂升測定支座反力”的頂升施工思路:
1、確保原橋受力狀態(tài)不變
2、確保頂升的同步性
3、確保頂升糾偏效果不變

總體施工工序

S1、S3匝道施工現(xiàn)場
第四節(jié)、主要施工技術(shù)方案與措施
一、新增小蓋梁

小蓋梁施工工藝流程

小蓋梁鋼結(jié)構(gòu)施工流程
現(xiàn)場蓋梁鉆孔、植筋實物圖
二、第一階段豎向頂升糾偏
待蓋梁混凝土達到規(guī)定強度后進行豎向頂升糾偏,頂升糾偏目標是改變現(xiàn)狀橋梁扭轉(zhuǎn)偏位的不利狀態(tài),使維修后總體上橋梁狀態(tài)基本和原設(shè)計一致。在此基礎(chǔ)上增設(shè)支座加大彎橋的抗扭能力,使橋梁可開放雙車道運營,恢復(fù)原通行能力。
豎向頂升糾偏分二階段完成:
1、第一階段頂升糾偏以彎橋整體姿態(tài)控制頂升方案,使箱梁的整體姿態(tài)基本恢復(fù)原設(shè)計狀態(tài),即以控制中墩支座轉(zhuǎn)角與橋面高程為主,頂升力監(jiān)控為輔。
2、第一階段頂升糾偏達到預(yù)期效果后,進入同步頂升更換支座階段,先更換支座的主要目的是為了達到使中間支座承受大部分恒載,外側(cè)支座分擔部分恒載,內(nèi)側(cè)支座僅承受活載的最終改造目的,保證頂升中三個支座的受力狀態(tài)。
3、支座更換完畢后進入第二階段頂升糾偏,由于彎橋已基本恢復(fù)原設(shè)計狀態(tài),此階段頂升糾偏主要以頂升力控制為主,支座轉(zhuǎn)角與橋面高程為輔,保證外側(cè)支座受力的合理性,即頂升力=外側(cè)支座反力。在頂升力達到設(shè)計要求時,開始增設(shè)外側(cè)支座,使附加扭力恒定,最后增設(shè)內(nèi)側(cè)支座。

第一階段頂升糾偏施工流程
本工程通過在既有支座徑向外側(cè)施加頂升力,即對箱梁施加附加扭矩(此階段既有支座仍承擔橋梁大部分豎向荷載),以達到消除支座脫空、梁體扭轉(zhuǎn)的不利現(xiàn)象。
(1) 第一階段頂升糾偏目標:消除支座脫空、梁體扭轉(zhuǎn)的不利現(xiàn)象,支座轉(zhuǎn)角及橋面高程基本恢復(fù)原設(shè)計狀態(tài)。
(2) 第一階段頂升糾偏控制:以彎橋整體姿態(tài)控制頂升方案,即頂升時以控制中墩支座轉(zhuǎn)角為主,橋面高程為輔。
(3)頂升中應(yīng)保證各墩轉(zhuǎn)角同步增長,即保持頂升位移的同步性,以每2mm為一級分級頂升。
(4) 糾偏使支座轉(zhuǎn)角逐步得到糾正,即由脫空狀態(tài)至逐漸接觸,直至支座轉(zhuǎn)角恢復(fù)水平狀態(tài)(支座受力基本均勻)。由于各支座的轉(zhuǎn)角大小可能有所不同,各墩的頂升力不同,故各墩的頂升力應(yīng)有一定富余。
(5) 當中、邊墩支座轉(zhuǎn)角及橋面高程基本恢復(fù)原狀態(tài)(橫坡2%)時,糾偏可認為達到預(yù)期效果,此時應(yīng)進一步檢查梁體線型是否符合要求。保持頂升力,并放置臨時支撐,進行約12 h的保持荷載,讓橋梁有一姿態(tài)調(diào)整的時間。
(6) 為保證頂升糾偏過程中不對箱梁產(chǎn)生損傷,故須與第三方監(jiān)測單位協(xié)調(diào)對箱梁相關(guān)危險點進行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測,指導(dǎo)頂升施工。
(7) 鑒于箱梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)及水平偏位已經(jīng)時間較長,箱梁內(nèi)部發(fā)生徐變等非線性變形的可能性較大,因此頂升施工過程中應(yīng)與設(shè)計、監(jiān)理及第三方監(jiān)測單位積極協(xié)調(diào),根據(jù)橋梁狀況對頂升施工做動態(tài)調(diào)整。
三、同步頂升更換支座

同步頂升更換支座施工流程
四、第二階段頂升糾偏及增設(shè)支座
在更換支座完畢后彎橋箱梁基本恢復(fù)原設(shè)計狀態(tài),為保證改造后效果,在中墩內(nèi)、外側(cè)各新增一盆式支座。
(1) 外側(cè)支座主要為代替頂升力,使附加扭力恒定,平衡和抵消彎橋產(chǎn)生的扭矩,使中墩起到抗扭作用。外側(cè)支座在實測頂升力達到設(shè)計要求支座反力后進行安裝,并開始受力。
(2) 徑向內(nèi)側(cè)支座主要為增強橋梁傳遞上部活荷載的能力,不參與分擔恒載。內(nèi)側(cè)支座在同步頂升更換支座完畢,千斤頂卸荷落梁后才進行安裝,以保證內(nèi)側(cè)支座不參與分擔恒載。

第二階段頂升糾偏施工流程
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