地铁轻轨钢混结合梁多支座更换关键技术.pdf

结合某地铁轻轨桥梁支座更换工程实例，介绍了在地铁夜间非通行的空窗期内分批更换钢混结合梁下多个支座的关键技术，详细阐述了该项目中顶升点的设计、多个支座的更换顺序、支座更换的工艺流程、施工组织以及相关部门配合等，并对工程实际实施效果进行总结，为今后类似地铁及铁路桥梁的多个支座成批更换项目提供参考价值。关键词：地铁；钢混结合梁；顶升；多支座更换中图分类号：TU758文献标志码：A文章编号：10 0 4-10 0 1(2 0 2 3)0 8-16 43-0 4DOl:10.14144/ki.jzsg.2023.08.043Key Technology for Replacing Multiple Supports of Steel ConcreteCompositeBeamsinSubwayLightRailFENGSiyuShanghai Tianyan Building Shift Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200336,ChinaAbstract:Combined with the example of a subway light rail bridge support replacement project,the key technology ofreplacing multiple supports under the steel-concrete composite beam in batches during the gap period when the subwayis not passing at night is introduced,the design of jacking points,the replacement sequence of multiple supports,thetechnological process of support replacement,construction organization and cooperation of relevant departments aredetailed,and the actual implementation effect of the project is summarized.It can provide certain reference value forfuture projects such as replacement of multiple supports in mass batches for subway and railway bridges.Keywords:subway;steel concrete composite beam;jacking;multiple supports replacement桥梁支座类型及安装方法众多，其承受集中力较大，是桥梁结构施工中关键的一环，也是很容易出现施工错误的节点之一。同样，支座的更换及修复工艺也丰富多样，针对不同的桥梁结构形式、支座类型、施工环境以及其他技术要求，需采取不同的施工工艺和技术措施。本文所依托的地铁轻轨桥梁支座更换项目是由于施工期间赶工期导致多个支座产生病害而导致的工程质量问题。在不影响地铁正常通行的前提下，如何安全可靠地实施支座更换及其附属结构的修复是本文探讨的主要内容。1项目概述1.1桥梁概况需更换支座的区间桥为2 45 m两跨简支梁桥，上部结构为双箱单室钢混结合梁，箱梁高度3 m，梁顶宽9 m，底宽6 m，桥墩为I 式墩（图1）。与该区间两端相邻桥均为钢筋混凝土连续箱梁结构，平面上全部在半径为45 4.2 m作者简介：冯思雨（19 8 7 一），女，本科，工程师。通信地址：上海市长宁区天山路6 41号3-2 0 5 室(200336)。电子邮箱：3 46 2 417 40 收稿日期：2 0 2 3-0 6-12的平曲线范围内。左线结构中心线右线6019021021019060COQ100420R=1000R=1000工1966-H4520016020045650100225225100图1桥梁标准横断面1.2支座概况该区间桥全部采用设计承载力为2 0 0 0 kN规格的盆式16442023 8 Building Construction冯思雨：土地铁轻轨钢混结梁多支座更换关键技术橡胶支座，每跨梁两端各布置4个支座，两跨梁共计16 个支座，包括固定支座、横向支座和纵向支座3 种类型。1.3支座病害及更换要求桥梁建造期间支座安装工艺为：先将支座悬挂于钢梁下侧，然后对梁体进行分段吊装安装，并由墩顶千斤顶进行调平并临时支撑，随后采用重力灌浆的方式施工支座下垫石，随后千斤顶泄压完成落梁就位。施工期间由于在下垫石未完全达到设计强度时就实施了落梁操作，导致其中10 个支座的下摆均有不同程度的倾斜沉降，陷入下垫石内，支座四角高差及竖向转角值均超标（图2）。333-5座2 座3 座4座34-132-134-5支座0.029支座32-234-6支座支座0.029支支32#墩33#墩34#墩图2病害支座布置（红色）根据上述支座病害情况，支座更换要求在换新支座的同时将下垫石凿除新做，满足新支座安装的要求。2总体方案的确定该地铁线路已正常运营，支座更换施工中的顶升及降落工序每次须安排在晚上施工；顶升总体采取逐墩顶升更换支座的方式，单墩顶升高度按设计要求控制在15 mm内，并对顶升区域前后各15 m范围内的地铁轨道进行松扣处理；考虑到下垫石重做需要等强，一个晚上不能完成支座更换的全部工作，白天利用顶升设备（自带机械支撑装置）作为临时支点正常运营，故需分多批次更换支座，确保未更换支座满足白天地铁运营的梁体限位要求（图3）。45m钢箱梁45m钢箱梁32墩33#墩34#墩K5+123K5+168K5+213图3 逐墩顶升立面布置3设计与施工关键技术3.1顶升点的设计本工程单跨钢梁顶升荷载为9 0 0.3 2 t，经设计单位验算，只能在原支座中间抗震挡块位置设置顶升点，该位置在钢箱梁横隔板与纵向加劲板交叉处，箱梁底板顶升受力面积只能以上述交叉点为中心的3 0 0 mm300mm平面范围内。而一个顶升点荷载为2 2 5.0 8 t，梁底不满足单个大吨位千斤顶的安装空间，所以顶升方案设计在梁体底面加设变高钢分配梁，既满足顶升点的受力面积要求，同时满足布置多台小吨位千斤顶的需求。本次顶升分配梁中间设置1台2 0 0 t千斤顶，两端各布置1台10 0 t，一个顶升点共3 台千斤顶组合进行顶升，顶升安全储备系数为1.8，满足顶升规范的要求。此外，在分配梁与钢箱梁底顶升点位置加垫300mm300mm10mm厚钢板和5 mm厚橡胶板，以适应钢箱梁在温差效应下的纵横向位移（图4、图5）。900420（线间距）挡块拆除分配染千斤顶200.680.159.180.155.429.929.9720分配梁千斤顶图4顶升点横断面布置箱梁横隔板顺桥向厚5 滑板300厚10 钢板箱梁底板分配梁千斤顶墩顶900图5顶升点顺桥向布置变高钢分配梁采用Q345等级钢板焊接而成，形成拱形结构，避免顶升期间其两端上挠接触钢箱梁底板非顶升点区域而产生次生伤害，所以分配梁的验算除了强度满足要求，挠度变形控制也尤为重要。通过建模验算，钢分配梁最大应力19 3.0 MPa，最大挠度变形0.6 4mm，均满足规范及施工要求（图6）。MIOAS/OWPOST-OROCESSORBUOKLINGMODEL183930-051.076304-059.88670-068610400-067.534100-066.45700-065.381500-064.30520e-063.22090e-062.152600-061.076300-060.00000e+00就2-7 6 9-0 2图6分配梁建模验算分析3.2顶升顺序的安排由于本区间刚好在地铁线路的平曲线范围内，同时考虑到日夜温差变化效应，桥梁支座处难以避免地有产生纵横向位移的趋势，所以在更换支座施工期间，每跨梁每次顶升必须尽量多地保留有固定支座和单向支座的有效组合，在地铁运营期间通过支座自身的限位功能限制钢梁的纵横向偏位，确保桥梁的安全性。根据上述原则，具体支建筑施工第45 卷第8 期1645冯思雨：地铁轻轨钢混结梁多支座更换关键技术座更换顺序如图7 所示，其中第1次只更换1个支座为试验点，以验证方案的可行性和可靠性，随后每次增加1个支座，从易到难，合理安排施工强度的递进。第1批更换，1个支座第2 批更换，22个支座第3 批更换，3 个支座第4批更换，4个支座32-333-5座2 座3 座4座4座3 座432-1支店座34-5支座32-4支座32-2支34-6支座支座支十支座座支座支座32#墩33*墩34墩图7支座更换顺序3.3施工工艺3.3.1施工平台在桥墩四周现状地面往上搭设脚手架施工平台，并与桥墩进行拉结固定。3.3.2支座检查复核1）支座和垫石的规格尺寸及定位。2）支座锚栓有无锈蚀，是否可以松。3）抗震挡块螺栓有无锈蚀，是否可以拧松。4）支座处梁底高程测量复核。3.3.3顶升装置安装顶升装置包括分配梁、千斤顶及其液压控制设备，先将顶升点位置原有的抗震挡块拆除，然后严格按设计位置安装分配梁和千斤顶，液压控制设备采用PLC计算机控制系统，可控制顶升及降落误差小于1mm，单跨梁顶升总体平面布置如图8 所示。监测点监测点监测点挡块拆除挡块拆除分配梁分配梁100斤顶中蒸100千斤顶200午斤顶工200千斤顶工工工45m645m32#33#34#图8顶升总体平面布置3.3.4顶升步骤1）称重。通过PLC依次控制每一个顶升点逐级加载压力，直到梁体支座处产生竖向位移，以大致确定各点顶升荷载，同时观测分配梁的变形数值。2）试顶升。通过压力与位移的联动闭环控制整体顶升，试顶升的高度为1mm，主要用于检验顶升系统的可靠性及桥梁整体顶升的安全性，同时检验称重结果的真实性、可靠性。3）正式顶升。分级将桥梁抬升至满足支座调整施工所需的空间高度（不大于15 mm），每次顶升高度不超过3 mm。3.3.5支座更换1）顶升到15 mm后，将千斤顶上的机械螺旋装置拧紧支撑，同时进行千斤顶保压，然后开始拆除旧支座。2）先将支座上下连接螺栓拆除，然后整体拉出旧支座，如支座垫石影响支座拉出，则需在顶升前先凿除部分垫石。3）支座拉出后，拧松千斤顶上的机械螺旋，然后整体降落至原标高，再将千斤顶上的机械螺旋装置拧紧支撑，同时千斤顶保压，满足白天运营要求。然后开始垫石处理工作。4）本次支座病害主要是支座下摆倾斜，所以需将垫石内的螺栓连接套筒剥离出来，然后将4个套筒顶标高处理至原标高，具体做法：针对套筒顶标高高的，采用手持砂轮盘打磨至设计标高，针对套筒顶标高低的，采用加垫螺母垫片的方式找平至设计标高。新更换的支座下钢板的螺栓孔大小根据现场支座垫石内套筒的倾斜程度，将原有螺栓孔扩大以便于支座更换时螺栓的顺利安装。5）套筒处理完成后，重新灌注垫石，垫石标高以原梁体底到墩顶的高度减去新支座的高度来控制。新支座的高度需扣除支座压缩弹性变形量（按支座高度的1%考虑）。6）再次顶升安装新支座，落梁就位。4施工组织安排4.1工期安排施工总体安排分3 次顶升更换支座，即3 个阶段依次实施，第1阶段顶升及落梁各2 次，更换支座1个，工期18 d；第2、3 和4阶段顶升及落梁各2 次，更换支座分别为2、3 和4个，工期均为5 d，总工期3 3 d，其中第1阶段包含前期进场场地布置、施工平台搭设以及设备安装等准备时间；正常顶升后，每批支座更换周期为5 d，每个阶段均包含2 个晚上的顶升及降落施工。白天改造垫石采用高强度灌浆料浇筑，尽早达到设计强度，减少顶升装置临时支撑时间。4.2组织机构顶升施工现场设置现场指挥部和工程实施组。现场指挥部由总指挥、技术组、工程实施组代表、运营保障组、现场办公室、应急组等组成，以确保支座更换工程的顺利进行和应急处理保障；工程实施组由线上施工组、线下施工组、监测组、监理组等组成，各组之间协同工作，及时通报各类信息，确保施工各个环节畅通无阻 2-。4.3相关部门配合本工程由于顶升需要松铁轨扣件及临时切断电气化设164620238Building Construction上接第16 42 页XX冯思雨：地铁轻轨钢混结梁多支座更换关键技术施，地铁运营相关单位的配合也相当重要。其配合事项分配如表1所示。表1地铁运营相关单位配合事项专业配合事项供电顶升前拆接触轨和防护罩，落梁后恢复轨道1线顶升前拆护轨，松扣件，落梁后恢复。安装拆除限速牌轨道2 线安排工程车配车，完工后轧道站务配合施工登记、清点机具、销点等。提前清点好机具、人员通号现场监护，设施确认乘务确认限速牌安装位置，安排工程主管施工结束时间已安排至次日凌晨4：0 0，为避免影响第2 天运运营计划营，采取分段停电的方式，增加施工时长，为施工创造条件通过线上线下的配合施工，每次顶升及降落工作从当天晚上12 点到次日凌晨4点期间完成，其中线上准备时间计划7 0 min；顶升及降落计划9 0 min；最后线上恢复计划80min。每个工序预留有2 0%3 0%的宽裕时间，以备机动调配，确保准点退场，不影响第2 天地铁的正常运营。5结语1）顶升点处的分配梁两端实测变形最大3 mm，这是由于分配梁在两端千斤顶竖向作用力下易形成类似跷跷板根据分析，汽车吊吊装就位状态（图10）为最不利工况进行验算，得出主线高架小箱梁边梁及盖梁的弯矩计算结果，并与其极限承载力进行对比。口图10 K11跨小箱梁吊装就位工况示意经计算，小箱梁梁体截面强度满足要求，盖梁的截面强度满足要求。通过以上验算结果可以判断，主线桥梁承载力满足要求，该小箱梁上桥吊装工况合理，否则需重新对吊装工况进行调整，重新计算直至满足既有桥梁的承载能力要求。在制定本工程上桥吊装方案时，均通过以上措施验证小箱梁上桥吊装工况的合理性，并严格按照验算吊装工况效应，上述变形实际包含分配梁竖向旋转位移，经换算分配梁实际变形最大1mm，与理论计算基本相符。实际上顶升点处分配梁与梁底为面接触，分配梁两端不会产生较大的竖向旋转，微量的旋转即可实现分配梁上下力的平衡。2）由于旧支座下摆倾斜幅度较大，顶升后拆除旧支座存在一些不可控因素，所以需要考虑在规定时间内无法将旧支座取出时的应急措施，即将旧支座归回原位后落梁就位，待制定相应的拆除方案后下次顶升再进行拆除。3）新支座安装后可能会因为下垫石施工误差和其他非弹性变形导致梁体标高变低，需要提前准备开好螺栓孔的不锈钢板，便于塞垫以调整梁体标高。4）如采用数字化和信息化施工组织管理，将进一步提升此类工程施工管理水平。参考文献1陈光谋.桥梁整体顶升更换桥梁支座施工技术分析 J.交通世界，2022,22(8):50-52.2 李志斌，陈涛.地铁运营线路桥梁支座更换施工组织管理研究 .运输经理世界,2 0 2 2(12):12 2-12 4.3孙明德，班新林，臧晓秋，等.铁路连续梁顶升法更换支座技术方案研究 J.铁道建筑,2 0 2 1,6 1(8):3 6-3 8.组织施工，确保了主线高架的结构安全。在实施上桥吊装施工过程中，还委托了第三方监测单位对桥上吊装各工况下小箱梁的跨中挠度以及盖梁悬臂状态下的变形值进行监测，并将监测结果与相应理论计算值进行对比，确保施工过程的安全。监测数据反映，主线高架桥梁结构的应力应变值均在设计要求范围内，小箱梁上桥吊装技术的安全性和可实施性得到了有效的验证。4结语随着城市高架道路建设的不断发展，进行新建城市高架桥梁吊装作业有时会遇到地面吊装空间不足，需要上桥吊装的情况。通过合理设置临时支撑、合理规划上桥车辆设备的运行路线，降低吊装作业对既有高架桥梁结构的影响；通过前期详细的工况摸排与了解，结合吊装工况的三维动态模拟和数字化计算分析，能有效验证起重工况下的桥梁承载能力，从而验证小箱梁上桥吊装作业的安全性和可行性。参考文献1邵倚曼.复杂环境下的城市高架钢箱梁上桥吊装技术 1.建筑施工，2020,42(6):1031-1033.