桥梁支座检测与更换.ppt

任务二 桥梁支座保养及修理,第一节 概述,支座的作用,传递上部结构的各种荷载,适应温度、收缩徐变等因素产生的位移,按受力特性分为,固定支座,活动支座：竖向力,支座布置,简支梁桥一般一端采用固定支座,一端采用活动支座.,连续梁一般每一联中的一个桥墩设固定支座.支座的设置应有利于墩台传递水平力.,水平力,竖向力,第二节 支座的类型和构造,支座通常用钢，橡胶等材料来制造主要类型有：,简易支座,弧形钢板支座,橡胶支座,板式橡胶支座盆式橡胶支座,应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、梁体的变形程度等因素来选取支座类型。,中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座,大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座,铁路桥采用钢支座,采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度不小于1cm，可用于跨径小于10m的板梁桥。,一、简易支座,二、钢支座,1、弧形钢支座,适用范围：跨径1020m构造特点：由上下垫板所组成，下垫板顶面切剥成圆柱体。固定支座需在上垫板上做齿槽（或销孔），在下垫板上焊以齿板（或销钉），安装后使齿板嵌入齿槽(或销钉伸入销孔)，以保证上下垫板之间不发生相对水平位移安装要点其它钢支座,跨度20m左右的梁，下摆加高，做成类似钢轨的截面形式，两侧用肋加强。,2、摇轴钢支座,当遇到跨度更大的梁时，可以采用辊轴支座。辊子的直径可以随其个数的增多而减小，反力也可分散而均匀地分布到墩台垫石面上。辊轴支座适用于各种大型桥梁。,2、辊轴钢支座,板式橡胶支座有矩形和圆形。,三、橡胶支座,1、板式橡胶支座,构造特点：常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以提高支座的竖向承载能力。变形机理：（1）不均匀弹性压缩实现转动；（2）剪切变形实现水平位移；（3）无固定和活动支座之分。性能指标：（1）容许应力；（2）弹性模量和剪切模量（3）容许剪切的正切值。适用范围：支座反力为703600kN的公路、城市桥梁。局限性：,桥梁球冠圆板式橡胶支座,3、其它类型板式橡胶支座,坡型板式橡胶支座,铅芯橡胶支座,是一种抗震支座。它相当于在一般板式橡胶支座的中心放入铅棒，而铅棒能改变橡胶支座的阻尼性能。,4、桥梁盆式橡胶支座,盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座。具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000KN以上的大跨径桥梁。盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。,盆式橡胶支座构构造要点,1.钢盆2.承压橡胶板3.钢衬板4.聚四氟乙烯板5.上支座板6.不锈钢滑板7.钢紧箍圈8.密封胶圈,5、其它支座,QGZ球型钢支座,QGZ 球型钢支座,支座检测与更换,提纲,一、支座的病害症状及原因分析,二、支座的安装,三、支座的更换,四、支座更换的发展趋势,支座的病害症状及原因分析,支座脱空,病害症状,产生原因,支座垫石和梁底钢板不水平。,支座的病害症状及原因分析,病害症状,支座异常变形,产生原因,大多因为落梁时不够平稳，支座存在较大的初始剪切变形。,支座的病害症状及原因分析,病害症状,支座不能正常滑动,产生原因,墩顶落有大量的混凝土垃圾，不锈钢板锈蚀，摩阻力变大。,支座的病害症状及原因分析,病害症状,支座开裂,产生原因,支座开裂的主要原因有：施工因素、支座质量问题、超载车辆的影响、支座垫石的影响以及其他因素。,23,板式橡胶支座病害案例（一）,24,板式橡胶支座病害案例（二）,橡胶老化,25,板式橡胶支座病害案例（三）,26,板式橡胶支座病害案例（四）,27,板式橡胶支座病害案例（五）,28,板式橡胶支座病害案例（六）,29,板式橡胶支座病害案例（七）,支座安装位置偏离,30,板式橡胶支座病害案例（八）,支座安装位置偏离,31,板式橡胶支座病害案例（九）,32,板式橡胶支座病害案例（十）,33,板式橡胶支座病害案例（十一）,34,板式橡胶支座病害案例（十二）,35,板式橡胶支座病害案例（十三）,36,板式橡胶支座病害案例（十四）,支座上部脱空,37,板式橡胶支座病害案例（十五）,橡胶支座底部脱空,38,板式橡胶支座病害案例（十六）,橡胶支座底部脱空,39,盆式橡胶支座病害案例（一）,40,盆式橡胶支座病害案例（二）,41,盆式橡胶支座病害案例（三）,42,盆式橡胶支座病害案例（四）,43,盆式橡胶支座病害案例（五）,44,盆式橡胶支座病害案例（六）,45,盆式橡胶支座病害案例（七）,46,盆式橡胶支座病害案例（八）,47,盆式橡胶支座病害案例（九）,48,盆式橡胶支座病害案例（十）,49,盆式橡胶支座病害案例（十一）,50,盆式橡胶支座病害案例（十二）,螺栓受剪切变形,51,盆式橡胶支座病害案例（十三）,橡胶密封圈老化,52,盆式橡胶支座病害案例（十四）,53,盆式橡胶支座病害案例（十五）,承压橡胶板破坏挤出,54,盆式橡胶支座病害案例（十六）,55,盆式橡胶支座病害案例（十七）,56,盆式橡胶支座病害案例（十八）,57,盆式橡胶支座病害案例（十九）,58,盆式橡胶支座病害案例（二十）,59,盆式橡胶支座病害案例（二十一）,60,盆式橡胶支座病害案例（二十二）,支座的安装,公路桥涵施工技术规范（JTJ 0412000）中对板式橡胶支座安装的相关规定：,支座安装规定值或允许偏差,支座的安装,公路桥工程质量检验评定标准（第一册 土建工程）（JTG F802004）中，新增加了支座垫石、支座安装的相关规定：,支座垫石实测项目,支座的安装,挡块实测项目,支座的安装,支座安装实测项目,支座的更换,支座的更换方法,关于梁体的顶升,支座更换的施工控制,一、支座的更换方法,目前，新建的公路桥梁几乎全部选用橡胶支座。桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，可谓一座桥梁的咽喉所在，关系重大，一旦出现病害，将影响到上下部结构的使用寿命和交通安全。特别是对于高速公路，桥梁橡胶支座的用量大，病害多，事故频繁发生。,一、支座的更换方法,枕木满布式支架法,一、支座的更换方法,枕木满布式支架法,优点,架设设备比较简单，施工方法简单易于操作。对于小跨度的梁桥，用支架法施工具有一定的优势。,缺点,支架法施工工期长、支架和模板用钢材、木材量大、成本高，不适宜桥墩过高的场合。,工作原理,在地面上设置枕木，以枕木为基础，设置满布式或部分木支架至桥梁梁体处，在支架上安置千斤顶顶升梁体。,一、支座的更换方法,桥面钢导梁法,一、支座的更换方法,桥面钢导梁法,优点,对桥下场所无要求，适用于多种桥梁类型，整个起梁过程都在桥上进行，不影响桥下通航、通车要求。,缺点,钢梁长度有限制，跨径不可过大；要求用较大吨位千斤顶，对桥面局部压力较大，有可能损伤梁体。,工作原理,支撑位置在桥面上，支撑面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上绑扎钢带，安置钢梁，以相邻跨梁体为支撑基础，配合顶升设备，抬升梁体。,一、支座的更换方法,端部整体顶升法,一、支座的更换方法,端部整体顶升法,优点,对桥下通车影响不大，可自由通行，能满足桥下不中断交通的要求。与采用少数大吨位的千斤顶相比较，无须为应力集中设置过大的传力杆及横梁。,缺点,对桥跨下的地基基础要求较高，需建顶升基础，工序时间长，工期较长。,工作原理,以地面为支撑，在墩台两侧建立顶升基础，然后用贝雷梁、槽钢、螺栓连接成受力钢梁（也可用钢管墩作为传力构件），受力钢梁上架千斤顶，在梁两端同步整体顶升。,一、支座的更换方法,鞍型支架法,一、支座的更换方法,鞍型支架法,优点,施工方便，该方法不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。,缺点,顶升过程中盖梁会发生偏心受压现象和局部承压过高的现象以及支架变形过大的现象，顶升前须严格的验算。,工作原理,用桥墩本身做支撑在盖梁上搭设支架，设计成“鞍型支架”，放置千斤顶来顶升梁体。,一、支座的更换方法,钢扁担梁法,一、支座的更换方法,钢扁担梁法,优点,对桥下场所无要求，适用于多种桥梁类型，整个起梁过程都在桥上进行，不影响桥下通航、通车要求。,缺点,钢扁担梁结构设计较为复杂，需进行专门计算；要求用较大吨位千斤顶，对桥面局部压力较大，有可能损伤梁体。,工作原理,支撑位置在桥面上，支撑面为顶升梁相邻跨的梁体。在顶升梁上打孔，绑扎钢带，安置钢扁担梁，以相邻跨梁体为支撑基础，配合顶升设备，抬升梁体。,一、支座的更换方法,扁型千斤顶法,一、支座的更换方法,扁型千斤顶法,优点,机具设备很少，成本低廉；工序简单，施工快速，中断交通时间很短；对桥下场所无要求，适用于多种桥梁类型。,缺点,由于扁型千斤顶的特殊构造，导致其行程较短，可能需要多次顶升才能到位。,工作原理,把超薄的液压千斤顶安放在主梁与盖梁的狭小的空间内，直接顶升梁体。,一、支座的更换方法,上述六种桥梁支座更换方法各自有不同的优缺点，适应不同的环境，更换方法上各有长处。现针对高墩简支转连续梁桥提出三种新的支座更换方法：钢蝴蝶梁法、钢套箍法和气囊顶生法。,一、支座的更换方法,钢蝴蝶梁法,一、支座的更换方法,钢蝴蝶梁法,优点,充分利用盖梁这个平台，施工方便，无大型机具设备；对环境的适应能力很强，不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。,缺点,要求盖梁较为宽大能安放液压千斤顶且千斤顶数量较多。,工作原理,支撑位置在盖梁上，通过液压千斤顶顶升蝴蝶梁的翅梁来提升梁体。,一、支座的更换方法,钢套箍法,一、支座的更换方法,钢套箍法,优点,充分利用桥梁本身的结构，可以通过增长钢套箍的长度提高其承载能力，对环境的适应能力很强，不受河床地质、桥下水深和桥梁高度的限制。,缺点,要求盖梁较为宽大能安放液压千斤顶且千斤顶数量较多。,工作原理,通过圆箍与桥墩混凝土之间的摩擦力提供竖向支撑，放置液压千斤顶顶升梁体。,一、支座的更换方法,气囊顶升法,工作原理,用集群气囊替换液压千斤顶，上述所有支座更换方法只要用气囊取代千斤顶都可以称之为气动顶升法。,起重量不受限制，通过气动提升系统的扩展组合，能满足百吨级甚至千吨级桥梁构件的顶升；同步控制，安全受控；可操作性好，气动提升系统体积大，重量轻；顶升过程平稳，无附加冲击载荷；对顶升的基础要求低，特别适合临时预制构件的工程；有利于保护桥梁构件，采用分布荷载，避免了液压起重的集中载荷。,工作特点,二、关于梁体的顶升,国内代表性桥梁顶升工程,浙赣线玉山下镇跨线桥,二、关于梁体的顶升,国内代表性桥梁顶升工程,甬金高速公路澄潭江大桥,二、关于梁体的顶升,国内代表性桥梁顶升工程,开阳高速公路某桥,二、关于梁体的顶升,国内代表性桥梁顶升工程,天津海河北安桥,二、关于梁体的顶升,顶升设备,即上述各种支撑平台（钢蝴蝶梁、钢套箍、利用桥梁本身结构等）。,支撑体系,监测控制系统,多液压缸同步控制系统,二、关于梁体的顶升,顶升设备,二、关于梁体的顶升,顶升设备,二、关于梁体的顶升,高墩、多跨连续梁桥的梁体顶升问题,二、关于梁体的顶升,高墩、多跨连续梁桥的梁体顶升问题,纵向单点逐墩顶升,三、支座更换的施工控制,顶升工况安全评估,顶升过程需施行交通管制，因此在控制截面顶升效应可与活载效应比较来评估桥梁的安全性，只要顶升效应不大于活载效应，理论上就可以认为顶升不会对桥梁结构产生不利的影响。,湿接缝上缘,湿接缝下缘,为实测应力值，可用应变片直接测量；,为控制应力；,为控制安全系数，根据现场勘察桥梁结构状态确定，通常取1；,为湿接缝监测截面上缘活载效应应力值，有限元计算得到；,为活载计算准确系数，通常取1；,为混凝土为容用拉应力，根据材料性质决定;,为成桥计算准确系数，通常取1;,为成桥阶段湿接缝监测截面下缘应力值；,三、支座更换的施工控制,一种实用的应力控制标准,支座更换技术的发展趋势,施工操作简单化,施工设备自动化,施工控制高精度化,