老桥加固维修专项施工方案培训资料.docx
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1、 施工技术方案编 制: 审 批: 审 核: 二一七年四月目 录1 概况11.1工程概述11.2 编制依据和引用标准12 施工操作面与支架搭设方案22.1 桁架片吊篮施工操作面22.2 修补裂缝悬挑挂篮操作面72.3 边梁粘贴碳纤维布施工平台搭设92.4 设计技术规范112.5 桥检车施工作业面113 施工技术方案133.1 同步顶升133.2 支座更换原则133.3 GYZF4滑动支座和GYZ非滑动支座及垫石布置143.4 同步顶升更换支座施工流程图144 板梁同步顶升与支座更换施工154.1 技术准备154.2 同步顶升施工基本要求164.3 顶升过程控制技术要点184.4 支座更换类型20
2、4.5 同步顶升更换支座工艺流程204.6 顶升、落梁关键施工技术275 同步顶升施工监控315.1 顶升施工监控目的315.2 施工监控主要内容315.3 施工监控与同步顶升控制的联系336 其他维修项目施工方案356.1 混凝土缺陷修补施工356.2 裂缝封闭及灌浆施工366.3 粘贴碳纤维布加固施工396.4 混凝土防腐涂装施工426.5 植筋施工436.6 挡块维修改造施工方案44461 概况1.1工程概述1.2 编制依据和引用标准1)公路桥梁加固施工技术规范(JTG/T J23-2008);2)混凝土结构加固技术规范(GB 50367-2006);3)公路桥梁板式橡胶支座(JT/T
3、4-2004);4)公路桥梁板式橡胶支座规格系列(JT/T 663-2006);5)公路桥梁橡胶支座病害评定技术标准(DB32/T 21722012);6)公路桥梁维修加固工程质量检查验收手册(2016.5)7)公路桥梁橡胶支座更换技术规程(DB32/T 21732012);8)碳纤维片材加固混凝土结构技术规程(CECS 146:2003)9) 工程施工图设计2 施工操作面与支架搭设方案2.1 桁架片吊篮施工操作面(1号桥)吊篮桁架片操作面长度为13.4m,栏杆高度为1.1m,宽度为1.1m,自重约900多公斤,分二节,便于拆装、运输和安装。吊篮一端用钢丝绳吊在2片16号工字钢上,工字钢放在新
4、、老桥内侧护栏上;另一端采用32圆钢锚固在老桥桥面上,在外侧板梁翼板顶面打孔,钢丝绳穿过孔洞吊起吊篮。为防止吊篮发生意外,在吊篮的两侧第一块板梁和第十块板梁之间穿越盖梁,用3根12mm的钢缆吊在桁架片上,然后用卸克固定,帮助吊篮在中间吊一把,确保万无一失(见图2.2),吊篮桁架片支架的安全度就更高。在桁架片二侧吊紧,可减少和防止中间桁架片的下挠。也可用18mm的钢缆穿过路面,下落后用葫芦收紧,并调节高度,上、下用专用钢梯,并固定。图2.1 桁架片吊篮施工操作面示意图图2.2 桁架片吊篮三道钢丝绳穿过盖梁固定示意图2.1.1构造设计临时工作平台采用桁架式结构,内侧通过手拉葫芦固定于新老桥梁内侧护
5、栏上,外侧采用采用32圆钢锚固在老桥桥面。施工平台长度13.4m,宽度1.1m,主梁及平台底板横梁采用70705mm方管,侧面竖杆、斜杆以及下平联斜杆采用40403.5mm方管。下平联斜杆交叉点采用节点板连接,节点板采用30030015mm钢板。2.1.2计算参数1)材料特性钢结构采用Q235钢,钢材按GB/T 714-2008桥梁用结构钢标准执行,Q235钢材的材料特性见表2.1:表2.1 钢材材料特性表材料名称厚度(mm)弹性模量E(MPa)强度设计值(MPa)抗拉、抗压和抗弯抗剪Q235钢2060002151252)规范容许值依据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTG D64-2015)
6、,施工阶段在钢结构自重、施工机具、人群临时荷载,以及施工全过程最不利荷载作用下,钢结构容许应力如表2.2所示。表2.2 Q235钢材容许应力(MPa)材料名称轴向应力弯曲应力剪应力Q23514014585依据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTG D64-2015),钢桁梁施工竖向挠度容许值L/800,即16.75mm。3)作用力取值结构自重:钢结构的自重计算采用容重:78.5kN/m。施工荷载:500kg,按照385N/m的均布荷载考虑。2.1.3 设计验算采用midas-civil建立施工平台空间有限元模型进行分析,杆件采用普通梁单元进行模拟,空间有限元模型如图2.3所示。图2.3 空间有
7、限元模型图在施工荷载作用下,杆件最大应力如下图所示:图2.4 最大应力云图通过计算,钢结构最大拉应力为13.28MPa,最大压应力为-13.85MPa,均小于容许应力145 MPa。主梁最大应力云图如图2.5所示:图2.5 主梁最大应力云图主梁最大拉应力为6.97MPa,最大压应力为-9.98MPa,均小于容许应力145 MPa。通过验算,施工平台应力满足相关规范要求。主梁最大挠度云图如图2.6所示、小横梁最大挠度云图如图2.7所示。图2.6 主梁最大挠度云图图2.7 小横梁最大挠度云图通过上图可以看出,主梁最大挠度为1.64mm,小横梁最大挠度为0.21mm,主梁容许挠度16.75mm,小横
8、梁容许挠度为1.375mm。通过验算,主梁及小横梁刚度满足相关规范要求。2.1.4 桁架片吊篮压载试验 图2.82.11 压载2200kg,主梁下挠0.9mm桁架片吊篮的转运,采用吊车平衡法吊装,转运到另一个墩柱,此时应用绳子拖住,沿墩柱转运,到位后用葫芦提升桁架片吊篮至梁底1.75m高底,或用吊车在梁底转运,便于施工。 图2.122.13 吊车平衡法转运钢桁架 图2.14 桥面至桁架上、下钢扶梯 图2.15 跨中压载试验及底板30cm护栏 2.2 修补裂缝悬挑挂篮操作面(1号桥)1)吊篮修补裂缝支架压载400kg,上、下采用钢梯,吊框用方钢制作,四周设置护栏,便于操作人员修补裂缝及砼缺陷,安
9、全可靠。2)所有操作人员应穿救生衣,戴安全帽,每个施工墩台备用救生圈2个,并用绳子连接。3)操作人员上、下用钢梯,并固定,从桥面分隔带上、下。 图2.162.17 吊篮支架压重400kg2.2.1 构造设计腹板施工平台采用整体框架式结构,施工平台长度1.6m,宽度0.85m,主要受力构件选用50.3cm角钢,施工荷载250kg,构造示意图如图2.18所示:图2.18 构造示意图2.2.2 强度及刚度验算采用midas-civil建立施工平台空间有限元模型进行分析,杆件采用普通梁单元进行模拟,在施工荷载作用下,构件最大应力云图如图2.19所示:图3.19 构件应力云图通过计算,钢结构最大拉应力为
10、49.9MPa,最大压应力为-66.55MPa,均小于容许应力145 MPa。构件变形云图如图2.20所示:图2.20 构件竖向变形云图通过上图可以看出,主梁最大挠度为1.78mm,刚度满足相关规范要求。2.2.3 整体稳定性验算通过计算,工作平台远端支反力为-2.54kN,拟于远端布置4kN(即400kg)配重块,安全系数为1.57。2.3 边梁粘贴碳纤维布施工平台搭设2.3.1 构造设计底板粘贴碳纤维施工平台,采用型钢和钢管组合式结构,主梁采用16型钢,与桥面汽车连接,其余构件均采用48.33.6mm圆钢管,施工荷载500kg,构造示意图如图2.21所示:图2.21 构造示意图2.3.2
11、强度及刚度验算采用midas-civil建立施工平台空间有限元模型进行分析,杆件采用普通梁单元进行模拟,在施工荷载作用下,构件最大应力云图如图2.22所示:图2.22 构件应力云图通过计算,钢结构最大拉应力为104.6MPa,最大压应力为-92.1MPa,均小于容许应力145 MPa。构件竖向及横向变形云图如图2.23、2.24所示:图2.23 构件竖向变形云图图2.24 构件横向变形云图通过上图可以看出,构件竖向及横向最大变形为10.9mm、6.3mm,刚度满足相关规范要求。2.3.3 整体稳定性验算通过计算,工作平台上方槽钢与汽车连接位置处支反力为-13.99kN,通过配重或其他连接构造,
12、在该位置处施加20kN的竖向力,安全系数为1.43。2.4 设计技术规范(1)公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)(2)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTG D64-2015)(3)钢结构设计规范(GB 50017-2003)(4)公路桥涵施工技术规范(JTJ/T F50-2011)2.5 桥检车施工作业面老桥上部结构维修加固采用桥检车作为施工操作面,白天作业、晚上撤除。详见图2.25、2.26:图2.25 现场使用桥检车图2.26 桥检车施工作业3 施工技术方案3.1 同步顶升考虑到桥的结构特点以及桥面交通流量的实际情况,拟采用“中断交通,纵向逐墩、横向同步顶升梁体”的方式进行
13、同步顶升。将梁体顶升到位后,对支座、垫石以及梁底进行更换和维修改造。即在更换支座施工过程中,采用沿着纵向逐一对各墩台上需要更换的支座进行同步顶升(落梁)的方式进行。为保证更换支座过程中梁体结构安全,梁体顶升(或落梁)过程中,同一墩台上各支点必须同步顶升(或落梁)。梁体顶升、支座更换的主要施工步骤为:1)搭设施工平台等施工准备;2)安放千斤顶和临时支撑;3)安装顶升和监测设备;4)试顶升(问题反馈及处理);5)正式同步顶升;6)多次同步顶升至预定位置;7)调整临时支撑高度并放置临时支撑;8)梁体支撑于千斤顶和临时支撑上;9)改造垫石、楔形块、更换支座;10)再次顶升,取出临时支撑,同步落梁,清理
14、现场。3.2 支座更换原则根据设计方案对本次支座更换的原则是: 1)对于墩台病害支座,进行整排更换;2)以消除支座病害作为主要目标;3)不中断或中断交通,纵向逐墩、横向同步顶升梁体。3.3 GYZF4滑动支座和GYZ非滑动支座及垫石布置图3.1 支座安装构造图3.4 同步顶升更换支座施工流程图梁体顶升和更换支座的施工总体流程图见3.2所示。图3.2 顶升施工总体流程图4 板梁同步顶升与支座更换施工4.1 技术准备在认真研究并消化技术文件及设计施工图的基础上,对设计施工图进行工艺性复核,并编制同步顶升更换支座施工工艺,完成施工前的技术准备工作,保证梁体同步顶升、更换支座工程的施工质量和施工进度。
15、4.1.1 消化吸收设计施工图以及相应的技术文件根据梁体的结构特点,充分理解施工方案意图,严格按照施工图进行施工,保证施工质量满足相应的技术规范要求。结合以往同步顶升梁体、更换支座项目数十座桥的施工经验,根据对桥梁病害、施工条件的现场调查情况,提出优化调整建议,并就施工过程中可能遇到的技术性疑难问题提前预估和做好预案,以充分准备和灵活应对施工实际问题。4.1.2 认真分析结构特点当顶升或者落梁过程中出现板梁顶升点处位移不同步的情况时,理论上梁体顶升等效于在顶升点处施加竖向强迫位移,使得结构内产生附加内力,如不进行有效的控制,可能会导致结构性裂缝病害。因此必须对结构特点进行认真分析,总体掌握结构
16、的受力、变形特性。4.1.3 顶升前后的桥梁检查顶升施工之前有必要对需顶升桥跨及其相应的上、下部结构进行全面地检测,以了解桥梁结构现状,避免已有病害对顶升施工的安全性造成隐患,也便于在顶升过程中对已有病害做进一步观测;另一方面顶升施工结束后也需要全面检测,对比顶升施工前的状况,以判断顶升施工是否对桥梁结构造成损伤,若有损伤,则需要采取相应的维修加固措施。4.1.3.1外观缺陷检查1)主梁调查调查主梁的裂缝情况并详细记录和分析原因。2)支座检查核实现有更换支座设计资料,调查支座形式,查明支座是否老化,变形是否过大,位置是否正确;检查支座是否脱空或缺失;检查支承垫石顶面是否有开裂、积水等现象。根据
17、支座现状,判断其是否受力均匀,能否将上部结构的作用顺适、安全地传递到下部结构,是否能保证上部结构在支座上自由变形,以便使结构的实际受力情况与计算图式相符合。根据设计文件要求,对于各墩柱、台的支座,在搭设支架进行进一步检查后,按照业主、设计和监理单位要求,对病害支座予以更换,并进行相应的垫石维修等施工。3)墩台帽检查检查墩台帽有无裂缝,有无渗漏水现象发生;检查混凝土的外观质量等。4)桥面及其它附属设施检查对桥面铺装、伸缩缝等进行检查,记录其工作状况,如裂缝位置、性状,伸缩缝宽度、错台等,以便于顶升前、后的对比分析。4.1.3.2桥梁环境调查本调查主要是针对桥位处的地理环境调查,实地勘测地形,合理
18、布置施工现场,为顶升施工做准备。根据现场实际情况进行其它必要检查。4.1.4 前期试验为了保证施工质量和施工周期,进场前对千斤顶进行标定和油管压力试验、单向阀自动锁定系统检查等,确保万无一失。4.2 同步顶升施工基本要求随着公路建设的发展,桥梁顶升技术在新建桥梁施工和旧桥维修改造中已经开始普遍采用。桥梁顶升是在需要顶升部位设置临时顶升支撑,利用千斤顶和同步顶升设备对桥梁结构进行抬高或降低的移位操作,顶升就位后安放于临时支撑上且保证其稳定,然后对墩台、支座或主梁进行改造施工,安装新支座,最后落梁。4.2.1应对和克服客观条件限制桥梁顶升施工是对既有桥梁的改造,故存在较多的约束条件,建设工程中已用
19、的一些较好方案在实际桥梁顶升中存在无法实施的现象。千斤顶、辅助支撑往往需要设置在墩台帽上狭小的空间内,甚至有时根本无法直接安置,需要采取适当的改造措施,同时采用超薄型千斤顶,千斤顶、辅助支撑的布设方案设计是施工组织设计的重要环节之一,充分争取和有效利用有限的空间。4.2.2施工方案具有可操作性(1) 顶升方案须具有良好的可操作性。针对梁体的结构、构造特点,可操作性受制约的因素为千斤顶尺寸、安放位置、施工操作空间等要求。(2) 对于千斤顶尺寸、安放位置和施工操作空间的问题,根据现场构件尺寸和空间位置,灵活选择千斤顶类型及其支撑位置。(3) 在荷载的作用下,千斤顶的油压达到预定值时需要一个反应时间
20、,并且冲击荷载对千斤顶油缸会造成损伤,因此,考虑到顶升过程的结构安全以及顶升设备正常工作的要求,选用安全可靠的千斤顶与临时支撑。3.2.3同步顶升设备为确保顶升过程中的桥梁结构安全,本项目采用的同步顶升控制系统具有如下特点:(1) 在各顶升点液压缸压力可控的情况下,能够实现位移同步;(2) 顶升系统能够对各液压缸的压力和位移进行实时监测和动态调控;(3) 不需要人工干预,自动化程度高,应具有智能监测和控制的能力;(4) 具有自动报警功能,在达到预先设定的行程或负载限制时自动锁定;(5) 当油缸(千斤顶)和油路发生故障时,能自动锁定,自动保持油缸的压力不变(千斤顶油压不降);(6) 顶升设备能够
21、实现每 1mm 的级差分级同步顶升和同步落梁的功能;(7) 同一油路的千斤顶位移同步误差须控制在 0.5mm 以内。(8) 顶升力和位移实行“双控”,位移作为主控。鉴于简支梁桥对强迫位移的敏感性,我公司采用计算机同步顶升(下降)控制技术,对该桥进行同步顶升(下降),更换支座。桥梁同步顶升是一项烦琐且重要的工作,必须有可靠先进的装备和科学的工艺,因此,对桥梁结构在顶升、抬高过程中,进行位移和顶升力双控,能确保构件在重载顶升过程中的安全。本项目采用HRP-32计算机控制同步顶升、下降液压系统进行施工,HRP-24计算机控制同步顶升、下降液压系统作为备用(主机软件为原装进口),该系统主机为原装进口设
22、备,控制精度满足设计要求。配备有先进的高精度位移传感器、压力传感器、电磁阀、输入、输出软件模块、多点控制同步顶升,自动显示顶升力和顶升高度数值。具有自动报警系统,在达到预先设定的行程或负载限制时自动停机,当油缸(千斤顶)和油路发生故障时,会自动报警,自动锁定,操作安全可靠。4.3 顶升过程控制技术要点4.3.1 同步顶升的安全控制桥梁同步顶升是一项技术复杂的工程,必须保证顶升施工的安全。顶升过程中的安全性包括结构的安全性、设备的可靠性及施工操作人员的安全。1)确保梁体的安全性鉴于这两座桥为板梁结构简支、桥面连续的特点,顶升过程中应该避免出现较大的强迫位移,否则易使桥梁结构产生附加内力(如桥面连
23、续处、铰缝内力增大等),从而影响结构安全。2)确保顶升点处桥梁结构的局部安全由于在顶升过程中,梁体和墩台顶面着力点存在集中力,该处需要着重加强,避免在顶升过程中出现局部损伤,进而影响桥跨结构安全。3)确保顶升过程中的施工安全顶升过程中,如果千斤顶出现漏油或其他故障,可能导致梁体纵横向不均匀顶升,严重时可能导致梁体倾覆。因此,需在梁体顶升过程中采用安全机械式千斤顶进行保护,供油系统采用锁定装置和报警系统,保护梁体不发生整体倾覆。同时,顶升时不能一次到位,要分批次顶升,并持荷观察510分钟,无意外情况,再顶升。4)其他关注施工过程中交通、高空作业、河中脚手架防护、用电等安全问题。4.3.2 桥梁同
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