某大橋支座損壞的原因及更換方案

某大橋支座損壞的原因分析及更換方案1前言高速公路某大橋通車一年后即出現(xiàn)了部分滑動支座損壞嚴重的現(xiàn)象。應業(yè)主要求，我們迅速派人調查支座損壞情況，組織有關人員分析支座損壞原因、制定支座更換方案，對方案進行理論論證及內力驗算并立即組織實施。現(xiàn)已將損壞支座更換完畢，目前支座工作狀態(tài)正常。2現(xiàn)狀描述大橋共72跨1344個支座，其中TCYBF4250×64型384個，TCYBF4350×64型384個，TCYB350×64型576個。大橋于2000年5月份橋面砼鋪裝層施工完畢，10月份瀝青混凝土面層施工完畢，2000年12月份正式通車。2001年12月份在對橋梁進行例行檢查中發(fā)現(xiàn)66#墩左幅護欄有明顯沉降，橋面(僅緊急?？繋?有錯臺現(xiàn)象，伸縮縫兩側高差值約為10mm，橋面沒有任何裂縫。遂于2001年12月4日—2001年12月6日對全橋支座進行普查，結果發(fā)現(xiàn)66#墩左幅部分滑動支座損壞嚴重，42#、48#墩部分滑動支座有損壞情況。為進一步了解支座損壞發(fā)展情況，為更換支座方案的確定提供真實可靠的數據，2002年4月26日—2002年4月30日對全橋支座又進行了一次普查。從檢查情況來看，支座絕大部分工作正常，出現(xiàn)損壞現(xiàn)象的都是TCYBF4250×64型，發(fā)生損壞較嚴重的位置集中位于左幅42#、48#、66#墩伸縮縫處。經連續(xù)觀測，損壞情況沒有大的發(fā)展。目前66#墩伸縮縫處支座嚴重開裂的有6個，中度開裂的有4個，輕微開裂的有4個，嚴重變形成腰鼓狀(未開裂)1個，剩下一個正常工作。66#墩伸縮縫處錯臺(伸縮縫兩側高差)現(xiàn)狀為行車道平均8mm，超車道平均5mm，緊急停靠帶最大值(位于緊急?？繋膺吘?17mm，平均16mm，呈線性分布，如圖1所示。圖142#、48#墩伸縮縫處支座與66#墩相比損壞情況較輕，而且伸縮縫處錯臺現(xiàn)象不明顯，行車無明顯感覺，平均值3mm。具體損壞情況如下：42#墩支座嚴重開裂2個，中度開裂1個，輕微開裂1個，變形(傾斜)2個，正常工作10個。48#墩支座嚴重開裂3個，中度開裂1個，輕微開裂1個，變形(傾斜)1個，正常工作11個。3原因分析現(xiàn)場調查結束后，我們立即組織有關人員根據現(xiàn)場支座損壞情況、設計圖紙對支座進行分析，發(fā)現(xiàn)支座損壞是因為支座受到剪切應力超過支座容許應力而造成的。初步確定支座損壞由下列因素引起：3.1施工造成的影響：接到圖紙后，在業(yè)主、監(jiān)理的要求與指導下，我們嚴格按照圖紙及標書要求的工藝工法進行施工，每一道工序都得到臨理的合格簽證，施工工藝及施工質量不存在問題。但仔細分析后，認為下列施工允許誤差可能會對支座產生不利影響，具體如下：3.1.1鑒于目前施工工藝及技術，支座墊石上的預埋鋼板不可能達到絕對水平，《規(guī)范》允許偏差為3mm。我們認為施工誤差會造成支座受力不均勻即局部受力，導致應力集中。具體計算如下：取最不利情況，設支座底板靠近梁端的兩角比另外兩角高3mm。由于施工中伸縮縫處支座采用直接架設，故邊梁先期恒載完全由四個支座承擔，后期恒載及活載橫向分布按照半剛性橋面體系分布，經近似計算，邊梁每個支座承受重量約為40t，按照簡化受力圖式進行計算，支座受力暫不考慮大梁縱向滑移影響，橫向剪切力p橫=p豎×Sin(arctg(3／400))，則支座額外承受橫向剪切應力τ=p橫／S=p橫／(π×0.1252)，按照p豎=40×9800N=392kN代入，得到τ=59.892kPa。3.1.2支座墊石上預埋鋼板的不水平直接導致不銹鋼板的不水平，影響到支座的滑移，也會造成支座受力不均，局部應力集中。該抱突此悅箱梁底板預埋首鋼板的位置精設確度也會導致回支座不能按照朱設計要求受力允，進而造成支晃座局部應力集讓中。你格脫仆欲箱梁由于張拉陳起拱、混凝土雹本身彈性模量陷的不均勻性，事或多或少總會拌發(fā)生輕微扭轉桌變形，影響到效底板預埋鋼板朗位置的精確度洲，進一步導致真上一款中所分最析的后果。摩鑒節(jié)夫誦箱梁體系轉換冒時可能會發(fā)生層輕微扭轉現(xiàn)象寧，進一步加劇竄支座應力集中毛。絕3.2瀉告支座原材料：蠻克季我們選擇信譽廁好的廠家進貨泡，進貨后隨機磁抽取一組送到夢同濟大學檢測疏合格，后又經沙業(yè)主、監(jiān)理組診隨機抽取送檢喘合格后方使用港。而且每個支鼓座出洽廠都附有合格揉證、質保書，棉支座的質量是貫有保障的。但棍我們分析后認簽為，從概率上幻講，每個支座維的質量情況都誕不可能完全相頑同，即產品質浸量具有不均勻死性，正是這種據不均勻性也會植導致支座受力旨情況不完全一銜致，造成某個趁或某些支座受蔥力較大，影響歌支座正常運營雨。另外，我們娛考慮到整體落晴梁時由于支座殃彈結模噸K撐并不完全同，扎據有關資料，毒同一批合格產改品彈倍模近E缺最大可相刷差奶4析0訴％，本橋支座否經上海同濟大召學實際檢測兩菌個支座模量最寶大相幣差帥1倡5梯％，以某片大鮮梁中某個支座唇比其余幾個支果座彈?？s大協(xié)1同5嫁％計算如下：圖2糕如浙圖谷2失所示，為簡化睬計算，單獨研肢究一片梁受豎帖向荷載作用下明由于彈烈模板E沙不同導致的應暑力集中情況，床并假設架梁時榆支座頂面水平雖。路設咽E2=E3=響E4=圣E狡，舒則何E1=1.1菠5欺E筐，按照靜力平仰衡及物理變形畢約束條件，憑且舉p1+p2=戲p/聾2瞞可得沙：孤p1/p2=嬌1.1鞏5亭，轟p1=26.境7侮％輔p沫。緞3.3神姓設計原因謎么問缺帖經我們與箱梁誰通用圖原設計秒單位聯(lián)系，吊30m菊跨徑箱梁原配閱板式支座，但涼此工程套用了碰箱梁通用圖原線圖，卻將板式乳支座改變成球宅冠式支座。而橋本橋縱坡的實匪現(xiàn)是通過球冠恒支座頂面高差頓來完成的，這濁樣會造成支座呀產敬生額外的剪切押應力，支座局努部應力過大，兄造成了支座損曬壞。府本橋最大縱愁坡谷1.摩5飼％，可簡化計療算圖式如下仇圖勝3鴿：宋圖3五蛙菜對單個支座進低行分析，計算互圖式采用兄圖件4起：削誤圣支座與大梁接聲觸面將產生方講向相反的一對沈力，大小段為四p×cos智θ踢×sin專θ勁，方向水平。圾由于調坡而在胃支座上額外產兩生的剪切應力決τ方=p×cos序θ沒×sin小θ頌／坊(趙0.058x土0.25)=旬7.078k握pa就疏伯例《某大橋施工葛圖紙》規(guī)定伸午縮縫處滑動支誘座采腦用艦TCYBF眉4濾250×6歷4紡型，歸而譯TCYBF樹4弄250×6妖4討型滑動支座允猶許壓應皆力笨σ新容陵=級12.5MP脾a行，僅在恒載作掩用下，只考慮閣到支座物理幾勇何因素的差異慘，支座的最大煎壓傻力蕉P=483.桐728k旋N阿。再考慮到活唉載，荷載橫向故分布采用簡便業(yè)的杠桿分配法允，近似計算得鼓到活載可能產挖生的最大壓需力烘P=49.0嘆38k摘N奶，則支座承受鞭的壓應力在支貝座完全受壓時鑼。俊σ騙=10.85寄3MP富a瀉。由于支座形桐式為球冠形，耗球冠高邀6mm桿，具體形式見發(fā)右鐵圖哪5本：圖5凝耕風在支座正常工斤作時，球冠部焦分被壓平與大壯梁底預埋鋼板倦緊密接觸，則忽支座中心部分險承受較高壓應蝶力，按照虎克小定律，則支座告頂中心部分承拆受壓應力河。房σ鏡=胸σ打/64×婚E園，而四周解2cm叛左右承受壓應鍬力基本團為殼0在。這樣一方面繁造成支座內部撞應力分布比較辭集中，造成支姨座早期損壞；網另一方面，造油成支座底恐板微(公四氟治板渣)從中心承受壓力機大，四周承受而壓力小，而四醬氟板的摩阻系瘦數與所承受的如壓力近似呈反嚼比關系。在大墓梁因受氣溫等脊因素影響伸縮很時，支座四周挎的四氟板因與謙鋼板的摩阻系郊數較大阻礙支因座滑移，使大顛梁的變形全部殖由支座剪切變腫形來完成，支麻座的剪切變形支容許值只有贊3.36cm矮，而大梁在溫仗度變化播2縱5急℃勢時變形量達到寄6cm題多，這進一步感加劇了支座損腿壞。貨煩仆綜上所述，支通座一方面因為石內部應力集中鏟，造成支座早怪期損壞；另一使方面當大梁因茫受氣溫等因素煤影響伸縮時，餅支座因為滑移較受阻額外產生懲很大的應力，金這也是導致支剩座損壞的主要屢原因。鵲4房刊更換方案筐幸適鑒于支座損壞虧狀況，應將開異裂的支座全部券更換。初步設擁計更換方案為蠶：采用小型板競式千斤頂放在壤支座邊起頂：誘鳴句擬采用的千斤齊頂規(guī)格尺寸具現(xiàn)體為：疤咸中噸位足：質5奏0公噸蜂稠評平面尺寸：窩75mm槽×l題78mm謀喂餐高度：叔50mm板撈設行程：頌12mm徒糕鋼支座平面布置床圖為：圖6天千斤頂布置立烈面圖為：圖7趴劑斧在如圖位置千集斤頂，八個千灌斤頂同時運作批，警將芝4甜片梁同時頂。筍待彈性束壓縮完成后，認即千斤頂受力站均勻后，進行捎下一步操作。擋安裝測量梁體徐升高系統(tǒng)：采郊用在箱梁上固增定坐標喜紙壇(掌米格塞紙除)絕、在蓋梁上用凡膨脹螺絲固定旺指示桿，利用師指示桿上固定擴的指針相對于紐米格紙的移動寫來響指示箱梁的起債升高度。如下著圖所示。圖8理賊新根據目前箱梁紐傾斜狀況，先蔬將箱梁糾正水封平。漂帽頸以暢66驚#傘墩北側為例：宰煩白目前支座處箱喊梁底板與原來圍相差數值為：弊鏟掀現(xiàn)在竿：膠6.26折.16.錘36.1點5.6紛5.5歇4.64與.5遣船依原來首：鎮(zhèn)6.66賽.66.設66.6蚊6.6返6.6聲6.66歌.6耕雀讓相差忍：般0.40遠.50.較30.5惠1.0側1.1塵2.02姓.1怠蹄紐按照線性分布養(yǎng)，計算各部分熊每次頂升高度禮分布如下：搶賊的由于外側高差齡比較大，最大肅為躬2.1cm樂，而千斤頂行用程僅為合12mm擠，中途需用墊朽塊臨時支撐，賽千斤頂回油后猶墊上墊塊繼續(xù)泰起頂。考慮到愉起頂時彈性壓妖縮及墊塊的空漸隙、彈性壓縮她，有效行程按秋照在6mm渴考慮。則最外吹側箱梁需糊要蠟分放4堆次頂升，每次毫頂升高度為：噴卷糊千斤頂編號鑼：舊12勢34糾56旺78海第一次室：醬1歪11踢12勢25械5答會宏第二次死：岔1虧11錘13乞35市5岸神炸第三次傭：永1歪10罪12吐35帥5言藏旨第四次債：恭1喜21珍23喪35概鞏6爺單己位雖(比mm)緩配飛箱梁糾正水平拉后，采用楔式霧臨時支座臨時乎固定，千斤頂涼緩慢回油。再孩用鋼板或鋼片銀墊高千斤頂，乖統(tǒng)一頂升溫8mm宰(女考慮到支座高簡64mm膏，球冠高癥6mm予)蒸，立即用臨時包支座加固支撐瀉，取出已經損噴壞的支座。根織據箱梁底板預培埋鋼板位置確蜜定支座正確位生置并用明顯顏竟色標記出來，霸放上新支狹座橫(書應在四氟板上申涂上硅脂板油佩)糠。檢查無誤后性，拆除臨時支帝座，千斤頂緩括慢回油，落梁姨到新支座上。飄5藝創(chuàng)操作注意事項舉：團5.1只便要采取專人指別揮千斤頂頂升芝，保證每個千圾斤頂受力均勻宵，嚴禁出現(xiàn)千正斤頂脫空現(xiàn)象襯。鍋5.2種宜千斤頂回油要簽緩慢，讓應力替轉移有一個過番程。嫌5.3輸凈千斤頂兩次起叔頂要間甜隔待2甜0顛分鐘左右，讓總箱梁中應力緩辱慢釋放。結束語：稍叛蠶某地該類型的統(tǒng)橋在我們隨后穗的調查中，都都不同程度地存拜在支座損壞的作情況，特別是扮這種球冠支座紫。這種支座對冤在調節(jié)和適應功箱梁底板澆注還時造成的局限施性柏(捕底板不拖平蠢)擾上有一定的方渣便，但在受力茫上不盡合理。遠從我們更換下遣來的支座來看餡，支座中心受蠶力大，邊緣受灶力很小。在支槍座滑動時，邊沸緣腥有一個阻力圈繩，這也是造成免支座產生裂縫捎和損壞的主要閱原因。在支座墻的更換期間，滅我們建議設計