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分级解除临时吊杆索力

2018-06-08 16:57

发布时间:2016-10-29 11:41:23

张拉千斤顶的安装

更换吊杆时的临时索应采用低松弛高强度预应力钢绞线,临时吊杆由4束钢绞线共同组成,每束采用9根ф15.24钢铰线。临时吊索下端穿过下承载横梁梁底锚垫板,用挤压锚锚固,上端用夹片锚锚固,采用自动工具锚张拉提升桥面横梁及桥面。临时吊索钢铰线束穿好后,用千斤顶预紧,预紧时必须注意使上、下承载横梁的锁孔梁对中,吊杆的上下吊点孔位保持在同一铅垂线上,以使临时吊杆竖直受力。此外还需注意使各根钢铰线预张力一致,要求四台千斤顶同步起顶,使整束吊杆受力均匀。

采用逐级加载(释放)内力的方法,对四根临时吊杆同时进行张拉,将原有吊杆索力逐步转移到临时吊杆上。为确保桥面不会出现较大的应力变化,将吊杆力设计值分成6级,逐级施加至临时吊杆,相应地逐批采用砂轮切割机切断原吊杆钢丝(预应力临时吊杆的张拉与原吊杆钢丝的切割交替进行),即原有吊杆钢丝分6批割除,每次断掉33根5mm钢丝。第一次先切割最外侧33根钢丝,切割完毕后原本由这33根钢丝所承担的力转移至临时钢绞线上,在该工况完成后,对该吊杆索及相邻吊杆的基准标高点进行量测,通过相对标高的变化值,来了解第一批钢丝切割后桥面的线性变化。同时对吊杆的索力进行监测,通过监测值判断出旧吊杆索还有多少索力,寻找出体系转换过程中千斤顶的顶升力和吊杆索力之间的关系,之后重复上述步骤。

对于吊杆出现问题的钢管混凝土拱桥,更换吊杆是消除隐患的最有效办法。目前,吊杆的更换尚处于尝试阶段,对于桥梁是否需要更换吊杆,尚缺乏明确的规范和统一的标准,从而影响到拱桥的使用寿命,使其难以充分发挥应有的经济效益和社会效益。

新吊杆的安装

新安装吊杆的张拉

我国同类型拱桥吊杆更换一般分三步:首先检测桥梁的病害状况,特别是吊杆的损伤情况,并检测吊杆的索力,综合评价桥梁当前的状态,根据加固前桥梁的动静力荷载试验,对病害桥梁建立有限元模型,得到加固计算的基准有限元模型;其次通过监测吊杆索力,对比设计索力与实测索力,确定需要更换的吊杆,并编写施工组织技术方案和监控方案;最后根据施工方案更换吊杆,并做好过程中的索力监测,对更换的吊杆进行评估验收。

上承载横梁采用两根36c槽钢并排联接在一起,现场组合拼装,安装之前先要对楔形块顶面高程做进一步确认,若两侧的楔形块顶面钢板高程存在偏差,则要进行抄垫,组装过程中要注意保持两侧平衡,防止横梁发生倾斜。上承载横梁要严格按照设计图标识的位置进行定位安放,同时将上承载横梁底板与钢楔块顶板相接触的部位焊接牢固,保证在张拉辅助索时,平台不会出现变形和倾斜。

原吊杆索力体系转换

新吊杆分3种安装方式进行安装:超短吊杆索:采用由下至上的安装方式;短吊杆索:采用先梁后拱的安装方式;长吊杆索:采用先拱后梁的安装方式。

临时吊杆的张拉端设置在拱肋上端,采用4台千斤顶带撑脚安装并螺栓连接固定在上承力横梁上,撑脚内安装一套安全工具锚,千斤顶配自动液压锁,通过截流阀同步控制4台千斤顶张拉或放松。

临时吊杆体系由楔块、上分配梁、工具锚环(配限位板)、张拉撑脚(新吊杆安装后索力转换时使用)、工具锚环(配防松板)、钢绞线(单端p锚)、下分配梁及工作锚杯组成。

由于钢管混凝土吊杆更换是一个复杂的系统工程,影响着整个桥梁结构的安全性。因此,影响吊杆更换的因素也较复杂,很难用简单的参数全部概括。本文针对中承式拱桥的吊杆更换进行了研究说明,为今后遇到类似工程问题积累了必要的技术资料,可供类似工程施工借鉴。

临时吊杆法

沈阳浑河长青大桥是国内早期修建的钢管混凝土拱桥,其悬吊部分是以横梁为主的桥道系,横梁之间缺乏纵向的联系,整体性较差,一旦某根吊杆发生破断,桥道就可能直接垮塌掉入河中,造成交通中断甚至车毁人亡的惨剧。根据测量,该桥共计22根吊杆危险程度较高,且已出现钢丝腐蚀断丝的现象。

临时吊杆法是在拱肋上设置三角楔形垫块,然后在楔形块上放置临时承力梁,同时在桥面系横梁底部布置两根承力横梁,用4根临时吊杆穿过桥面与上、下承力横梁锚固。在吊杆更换时,通过液压千斤顶系统对临时吊杆进行分级张拉,每级张拉完毕之后,按比例卸除旧吊杆部分索力(通常是割断钢丝),多次循环直至卸掉旧吊杆全部索力。清除旧吊杆上、下锚头,然后安装新吊杆,对新吊杆重新进行张拉,逐渐对临时吊杆卸载,直至新吊杆的索力张拉到设计值,去掉临时吊杆完成吊杆更换工作。

临时吊杆

在施工过程中,存在两次内力转换。第一次体系转换为旧吊杆的索力转移到临时吊杆体系上,第二次体系转换为临时吊杆体系上的力重新转移到新吊杆上。一般情况下,吊杆更换时索力要逐渐转移,多采用等步长张拉临时索,同时按比例分批次割断旧吊杆。另外也可采用变步长的张拉方式对旧吊杆进行卸载割除。在整个体系转换过程中,临时吊杆体系起着至关重要的作用。

临时吊杆体系安装

临时吊杆法不仅能保证桥梁各部分的内力和应力不发生过大的变化,还能保持桥梁的基本线形,如果有必要,还可通过调整吊杆索力来调整桥梁的线形。临时吊杆法既可进行单根吊杆的更换,也可对全桥吊杆进行更换。

原吊杆被拆除后,及时对拱、梁锚垫处的相关缺陷,如锈蚀、开裂、积水等进行修复,并进一步核实拱上与梁下锚垫板间的实际尺寸,与理论尺寸进行比较,通过螺母与锚杯间的相对尺寸来调整两者之差。

下分配梁及锚具的安装

安装拱顶张拉平台

根据设计的张拉索力值、标高控制,对吊杆的张拉和桥面标高进行调整。张拉过程中交替逐步放松临时吊杆。张拉分级进行加载,分级解除临时吊杆索力,分级大小与原吊杆拆除程序一致,临时吊杆索力的放松是通过千斤顶逐步回程实现的。同样在换索全过程中,应跟踪监测索力和更换吊杆所在处的挠度变化情况,并检测桥面裂缝,判断是否需调整索力。整个张拉过程中,需要监测吊杆处桥面的标高,使其变化在设计控制范围内,并且全程进行新吊杆应力的监控,并适时监控实施张拉力、伸长量和桥面高程3项数据指标。

新吊杆张拉的本质,是在临时吊杆与新吊杆之间进行力系转换,在拱端安装张拉机具。单套张拉机具由过渡套、200吨张拉杆、150吨千斤顶、分配梁、张拉杆螺母及2升电动油泵等组成。采用逐步加载的方式,对新吊杆加载约20%的设计索力,不使其松弛并具备一定的初应力。然后逐步减少临时吊杆力,同时张拉新吊杆,并使卸载的临时吊杆力等于加载的新吊杆力,直至临时吊杆将所有的设计承载力全部转移到新的吊杆上,持续两分钟后锚固。加、卸载的步长可控制为设计吊杆力的20%。

在索力转换过程中,当每级被更换吊杆的索力部分转移到临时吊杆上时,需要锚固临时吊杆,同时跟踪监测索力和更换吊杆所在处的高程变化,测定吊杆长度的变化,观察桥面有无裂缝产生,同时进行邻近点桥面标高的测量,以判断是否需要调整索力,确定没有问题之后开始沿旧吊杆索外侧割断钢丝,并再次测定吊杆长度的变化,直到旧吊杆完全被割断。为了防止钢丝突然蹦断而引发事故,可采用软质材料绑紧旧吊杆,起到阻尼作用。将桥面的上下变化值与相邻跨吊点的高程变动差控制在5mm范围内,不得超过1cm。

由于吊杆构造和锚固方式的不同,施工过程中的临时体系也不完全相同。目前,常用的施工方法大致可以分为临时吊杆法、临时支架法、临时兜吊法及桥面支撑法等,其中使用较多的是临时吊杆法。

下分配梁与横梁垂直交叉布置在吊杆下锚头旁,临时吊杆锚固段配置防松锚具。下分配梁在未穿临时钢绞线之前,先用导链临时兜吊在桥面横梁底部,同时用水平尺检测桥面横梁下底面是否在同一水平面,若下底面不在同一水平面,要根据横梁底面的高差大小,事先准备不同厚度的钢板以方便抄垫。为防止下承载横梁受力之后引起桥面横梁底面混凝土开裂,需在下分配梁的上盖板面铺放一层石棉布。在下分配梁穿好临时钢绞线并开始预紧之前,要完成下分配梁与桥面横梁间的抄垫,保证整个接触面处于水平状态,同时在下分配梁与桥面横梁两端垂直截面的外侧,焊接三角钢支撑,以保证下分配梁不发生侧移。

 

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