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安通隔震桥梁支座 三防桥梁伸缩缝的技术可行性论证

2018-07-14 07:38:53 安通公路桥梁配件厂 阅读

安通隔震橡胶支座 三防桥梁伸缩缝的技术可行性论证151-3082-8567

隔震桥梁支座是桥梁上、下部结构的连接点,其作用是将上部结构的荷载(包括恒载和活载)顺适、安全地传递到桥梁墩台上,同时要保证上部结构在支座处能自由变形(转动或移动),以便使结构的实际受力情况与计算简图相符合。因此,对桥梁支座要正确设置,并经常注意保养维修,对其损坏部分要进行修补加固。

隔震桥梁支座按其作用分固定支座和活动支座两类。固定支座用来固定桥梁结构在墩台上的位置,它只能转动而不能移;活动支座则可保证在温度变化、混凝土收缩和荷载作用下结构能自由转动和自由移动。

摘  要:高速公路上的桥梁伸缩缝的施工质量直接影响到桥梁结构的安全性、行车舒适性。本文作者通过参予梨温高速公路桥梁伸缩缝的施工质量控制,提出一些自己体会与同行探讨。

安通隔震桥梁支座 三防桥梁伸缩缝的技术可行性论证151-3082-8567

安通隔震桥梁支座 三防桥梁伸缩缝的技术可行性论证151-3082-8567

关键词:桥梁工程;高速公路;伸缩缝;

1、质量控制高速公路是上海至瑞丽国道主干线江西境内的东段,全长244.759km,全线桥梁总长8327m,(其中特大桥2座1464m,大桥15座3123m,中桥57座2850m,小桥34座890m),桥梁伸缩缝共约220条,总长约5250m。该条公路于2002年12月28日竣工通车,至今已2年,伸缩装置完好无损,平整度也很好,达到了预期的质量效果。以下谈谈该高速公路的桥梁伸缩缝施工质量控制情况。

对于高速公路根据其交通量和桥梁伸缩量及经济合理等条件,选用QmF-80型钢缝和QmF-160型钢缝,对提高伸缩缝的使用寿命、保证桥面的平整度和行车的舒适性起到较好的效果。该类伸缩缝的异型钢梁技术性能见表1,伸缩装置橡胶性能见表2。

桥梁伸缩缝的结构设计的方法:

高速公路根据小桥、中桥、大桥的跨径及多跨桥的长度进行设计和选择伸缩装置型号。①支线单跨桥一端桥台采用60型伸缩缝;②16m、20m跨桥采用两条80型伸缩缝,20m跨径以上的多跨大桥及特大桥,总伸缩量8cm以内采用80型钢伸缩缝,超过8cm伸缩量采用160型钢组合式大变位伸缩缝。根据不同的跨径和不同的伸缩量采用不同规格的伸缩装置。以满足其使用功能,在梁顶面设计预留钢筋与型钢焊接,达到了可靠锚固作用。

桥梁伸缩装置橡胶物理机械性能表       表2

产品名称 QmF-80 QmF-160钢缝  配套止水橡胶 项    目 技术要求 实测

拉伸强度(mPa)≥ 15 19

扯断伸长率(%)≥ 350 480

硬度(IRHD) 55±5 56

脆性温度(℃)≤ -40 -40不裂

恒定压缩永久变形(室温×24h)% ≤ 20 15

耐臭氧老化(25-50PPIm 20%伸长40℃×96h) 无龟裂 无龟裂70℃×96h

热空气老化 拉伸强度降低率(%)< 15 5

扯断伸长率降低率(%)< 30 8

硬度变化(IRHD)< 0-+10 +32  伸缩量的计算和控制计算伸缩缝的伸缩量和准确控制,并根据安装时的气温调整安装间隙定位值,用专用卡具将其固定。

3  伸缩缝施工质量的控制

伸缩缝的质量控制因素除产品选型和伸缩量外,以下几点比较关键。

3.1伸缩装置的运输与堆放 

伸缩装置在运输中轻装轻放,在工地堆放时应用枕木垫高离开地面30cm,层层堆放平稳,并用雨布覆盖,避免阳光直接爆晒,雨淋雨浸,防止变形。

3.2平整度的控制

为确保伸缩缝的平整度,采用先铺设桥面沥青面层后,再切缝清除伸缩缝的预留槽内沥青砼块等杂物;在安装伸缩缝和浇灌砼时,随时用3m直尺校正伸缩缝和砼的标高与两侧沥青面层一致,方可保证行车的平稳舒适。

3.3伸缩缝的安装

伸缩装置施工安装质量是保证伸缩缝使用效果和使用寿命关键环节,安装时必须做好以下几点:

3.3.1切缝到位  以桥中心线为基准切缝到位,其切缝深度至少要达到桥梁梁体的新鲜砼,宽度根据桥面预留槽尺寸而定。挖除中间沥青部分,清扫槽内松动砼块和泥石等杂物,用水*将槽内一切杂物冲洗干净,洒干后用吹风机吹净灰尘。

大位移量桥梁伸缩缝是近年来兴起一种新型桥梁伸缩装置。它主要适用于高等级公路和桥梁的建设。衡水华工建工程橡胶有限公司生产的大位移量桥梁伸缩缝产品由中梁和两个形状相同的边梁以及橡胶密封带组成;中梁由中柱与顶盖焊接而成;边梁由底盘与勾顶焊接而成。中梁的中柱与顶盖,以及边梁的底盘与勾顶构成一个口小内宽的弧形腔体。中梁的中柱、顶盖以及边梁的底盘、勾顶均是采用特殊轧制的型钢。该装置强度高,弹性好,使用寿命长,且车辆行驶其上舒适和安全。

我们知道:大位移量型桥梁伸缩缝锚固的好坏直接影响伸缩缝的寿命。锚固金属板主要起传递力的作用。经过疲劳试验的锚固装置直接焊接在边梁上。同时,边梁与桥梁上部结构刚性连接,以确保XF大位移量型桥梁伸缩缝承载最大的交通负荷。在长期承载动态交通负荷情况下,其它伸缩缝用螺钉或螺栓与桥梁上部结构连接的方法是不可行的。XF大位移量型桥梁伸缩缝在这方面进行了领先一步的设计,把承载和防水两项功能分离开来,逐一处理,这就更加有利于两项功能的加强与完善。

如何进行大位移量型桥梁伸缩缝的防止处理,其中的特征之一是将氯丁橡胶密封条有效地嵌入边梁的凹槽内,可确保彻底防水。同时,只要用简单的工具便可在桥面上对其进行更换或用硫化法对其进行修补。在边梁的保护下,密封条不遭受车轮的直接碾压,且其“V”型结构能起到自行清除泥沙的作用。密封条既能抗拉力,又可进行侧向和垂直的位移。相比之下,XF大位移量型桥梁伸缩缝的漏水给桥梁结构将造成一定的破坏。

如何安全的对大位移量桥梁伸缩缝的吊装。我们要求在对大位移量桥梁伸缩缝吊装前,应根据安装时气温调整伸缩缝预留宽度,并及时将其固定;拉线法检查伸缩装置型钢弯曲度,每米弯曲度应小于1.5mm;(3)吊装时应按照工厂标明的吊点位置起吊,必要时可对吊点适当加强;安装时,桥梁伸缩装置的中心线应与桥梁中心线(即构造缝)相重合;一定要将钢筋焊接顺序为从中间向两侧,焊缝质量应符合焊接规范,焊渣应及时清除干净;(应调整好伸缩缝的钢顶面平整度,采用3m直尺每隔1m检查一次,确保型钢顶面与槽缘两侧砼面平齐或比槽缘两侧沥青砼面。

3.3.2调正钢筋  调正预埋钢筋,原预埋数量不足必须增设钢筋。

要求橡胶支座支承垫石混凝土强度等级不宜低于C50,垫石高度应考虑安装、养护和必要时更换支座的方便,垫石顶面四角高差不大于2mm。在墩台顶面支承垫石部位需预留锚栓孔,锚栓孔预留尺寸:直径应大于套筒直径60mm,深度应大于套筒长度60mm,预留锚栓孔中心及对角线位置偏差不得超过10mm。

先将地脚螺栓穿过支座底板的锚栓孔与底柱(套筒)连接在一起,把底柱另一端插入预留锚栓孔中,然后在下GPZ盆式橡胶支座的底板四角用钢楔块调整支座水平,并使下支座板底面高出墩台(垫石)顶面20~50mm,找正支座纵、横向中线位置,使之符合设计要求,用环氧砂浆灌注锚栓预留孔及支座底面垫层。环氧砂浆配比(重量比)为环氧树脂(6101)100、二丁脂17、乙二胺8、砂250,拌合均匀。环氧砂浆固化后,再旋紧地脚螺栓。

对于桥梁支座的更换,最为困难是最在桥梁抬升过程中,最关键的是保持同步。当千斤顶之间误差超过2毫米,系统会自动报警,液压系统也会自动调整压力保证桥体的同步抬升。”“虽然已给多座桥梁进行了‘长高’手术,就河北沧州境内的人民大桥来说仍是一次高难度的挑战。”我们将采取3套液压同步顶升控制系统,18台液压泵房,36个控制点,170台千斤顶同时发力,每个千斤顶最大承重力达120吨。

如果人民大桥原地拆除重建需约1.2亿元,耗时近1年,而现在仅需1895万元,6个月就能全部完成。据介绍,人民大桥已开始前期施工准备和基础维护,将于今年会后封桥开始顶升施工,目前首批千斤顶已运抵我市,全部工程预计10月底完工。

如何将巨大桥梁的位移在普通人看来是一种梦想,这个梦想变成现实。“建筑物‘移位’实际就是‘托换’,好比给建筑物加上了滑板或滑轮,没有什么神秘。”“而桥梁‘长高’也一样,只需多跨桥梁一起抬升便可,需要抬升的高度越高,同时抬升桥梁的跨数也将越多。”

TPZ标系列铁路盆式橡胶支座是专门为铁路预应力混凝土标准梁设计的,适用于24m、32m和40m跨度的标准梁;TPZ-I系列支座可用于大跨度混凝土桥、钢桥等各种桥梁结构。自七十年代开始,其研究已获多项成果,并广泛用于铁路桥梁和公路桥梁。目前使用的最大吨位已达65000kN。

本产品是由中国铁道科学研究院铁道建筑工程技术公司(铁科院铁道建筑研究所)研制,TPZ标系列盆式橡胶支座 可以承受梁体的垂直荷载,适应梁体的转动和滑动要求,承载能力大,构造简单。

TPZ标系列盆式橡胶支座主要特征:

盆式橡胶支座通过设置在钢盆内的橡胶板可使梁体灵活转动,转动反力矩小。 不锈钢板和聚四氟乙烯板组成的滑动面加硅脂润滑后,摩擦系数仅0.01左右,设计摩擦系数为0.03,梁体位移阻力小。该支座造价低,高度低,维护费用低,安装方便。应用范围、研发历史和市场推广情况:

TPZ盆式橡胶支座1982年获铁道部科技成果四等奖。盆式橡胶支座传力可靠、转动灵活、摩擦系数小、设计原理正确、结构合理、允许位移量大,造价低。它适宜在各种桥梁上使用,尤其适合大跨度、大位移量的桥梁。经在铁路、公路桥梁20多年的应用,用户普通认为,盆式橡胶支座比钢支座病害少,维护费用低,一般不需维修。它的橡胶板有一定的减振吸振作用,对上、下部结构和减少沿桥地区的噪音均有一定好处。

目前国内桥梁工程领域广泛应用的橡胶支座主要是参考欧洲标准设计制造,但其最大的缺点首先是设计上不符合静力模型的规定,橡胶支座不能对梁体进行有效的约束,先天不足。其次为弥补设计缺陷满足梁体转角的需要必须设置第二滑动面,这就使得支座结构复杂过于笨重,既增加成本浪费钢材又给施工安装带来不便。

球形橡胶支座要满足两个要求:转动和轴向缩短,缩短的意思指的是梁的两个支点之间由于梁的弯曲造成的距离的缩短。美国设计满足了两个要求,而欧洲支座只能适应转角的要求。

综上所述,球形橡胶支座以其优良的性能必将在桥梁工程中得以广泛应用,但不难看出现有球型支座在一些方面依然有待改进,比如重量较大、造价较高和与桥梁结构受力的匹配协调性尚不完善。我公司正是基于这些关键问题,进行了ZTQZ系列球面转动支座(ZTQZ)的试验研究。

ZTQZ系列球面转动支座(ZTQZ)的设计是基于美国球形支座技术和设计标准,参照现有各种支座(弧形支座、摇轴支座、辊轴支座、板式橡胶支座、四氟板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球型支座)的优点设计而成的一种新型球型支座。

ZTQZ系列球面转动支座规格系列

ZTQZ系列球面转动支座按功能开发了常规型、拉压型、抗震型以及它们的组合型:常规型球面转动支座代号ZTQZ,用于常规桥梁;拉压型球面转动支座代号ZTQZ(LY),主要用于可能产生负反力的曲线桥梁;抗震盆式橡胶支座抗震型球面转动支座代号ZTQZ(KZ),用于有抗震要求的桥梁,主要功能是隔震和消耗地震能量,减轻地震对桥梁的破坏。

例如:上海音乐厅技术人员把相连的钢骨架固定在音乐厅的内墙上,纵横交错形成了一个内部的网架结构。姜祥麟说:“这就像雨伞的骨架一样,在柱墙向内倾倒时产生支撑力,向外倾倒时产生拉力,保证建筑物不受丝毫损伤。”整幢音乐厅的基座被转移到一个新建的1840吨重的钢筋混凝土托盘上,这个可移动的“托盘”托着音乐厅姗姗迈步。

3.3.3检查切缝槽情况  检查其槽内是否切缝到位,杂物是否清除干净,核对两端梁、板与桥台间预留空间尺寸,预埋锚固钢筋是否与梁板、桥台可靠锚固。伸缩装置钢构件外观应光洁、平整、不允许变形扭曲,其长度方向的直线应满足1.5mm/m,全长应满足10mm/10m的要求。

3.3.4伸缩装置安装  伸缩装置安装采用半幅施工法,安装前必须用足够的施工标志将车流与作业区隔开。最好选择在+10℃~+20℃温度范围内焊接固定伸缩装置,浇筑其砼。安装时,伸缩装置的中心线与桥梁中心线重合,并使其顺缝向和垂直缝向顶面标高与设计标高相吻合后,按要求穿放横向联接水平钢筋,然后将伸缩装置的异型钢梁或桥台上预埋钢筋两侧同时焊牢,待达到已确定的温度时,割去黄颜色卡板与底部托板,使其能够自由伸缩,伸缩缝安装允许偏差见下表4:

3.3.5浇筑砼  浇筑砼前,在伸缩缝间隙处,应用泡沫塑料将其间隙填塞,防止浇筑砼时把间隙堵死,影响伸缩,然后安装必要的模板,在砼预留槽内根据设计要求分段浇筑砼,应特别注意大桥上大变位伸缩缝位移控制箱底板下砼的振捣密实。

3.4.1砼标号  砼标号不少于设计C50,其配合比必须经驻地办监理试验室验证和批复,水泥应选用高标号52.5级水泥;碎石应采用反击式破碎机轧制;砂采用干净的中(粗)砂。砼必须采用强制式拌和机搅拌,颜色均匀一致。伸缩缝两边砼浇筑要与桥面沥青砼路面处于同一水平面上,并与路面横坡相符,要振捣密实,接头平面应平整,并与桥梁纵、横顶面相接平顺,现场检测平整度偏差<2mm。

3.4.2砼养生  伸缩缝砼浇筑后,要加强初期养生和管理,派专人管理,表面覆盖麻袋,经常洒水,保持其潮湿状态。两头摆设安全醒目标志,伸缩缝两头堆放障碍物不准车辆强行通行,待砼养生期满,达到设计强度后,对伸缩缝进行最后的检查和清理,清除异钢槽口内的泡沫和杂物后,装入橡胶嵌条,然后开放交通。

一、如何确定使用如种隔震隔震橡胶支座如下:

1、设计单位如何确定隔震橡胶支座的规格,对结构进行初步设计。假设该建筑上部结构通过使用设防来降低一度,也就是先假设一个水平向减震系数,用减震后的水平地震作用对结构进行初步设计。

2、如何进行布置隔震层。在选用隔震产品时,应着重注意竖向地震作用载荷、水平刚度及水平位移的选用。

3、建立隔震与非隔震结构的计算模型,然后输入三条地震波(两条天然波和一条人工波)进行分析。

4、求出地震作用下隔震结构与非隔震结构各层层剪力之比。

5、根据隔震结构与非隔震结构各层层剪力之比求出水平向减震系数(水平向减震系数是结构隔震与非隔震两种情况下各层层剪力的最大比值的0.7倍)。

6、在根据所求的减震系数验算是否满足设计目标,如不满足,应重新布置隔震层或上部结构,再按上述步骤进行计算,直至符合预期目标。

二、哪些因素可能会影响隔震橡胶支座结构

橡胶支座体系除了比传统抗震体系具有明显降低地震反应、确保安全外,还可降低房屋造价,根据施工经验,造价的节约、浪费与建筑结构的整体设计和抗震设防等级有着直接的关系,下面举出几个建筑实例,仅供参考:注:表中节省造价一栏中数值若为负数,表示是增加造价,节省百分比为负数,则表示增加的百分比数。

从上表可以看出: 一般建造于抗震设防高烈度区的隔震房屋,采用框架结构,层数较多(汕头市陵海大路住宅楼等),且设计技术水平、施工技术水平跟得上,隔震层设计合理,工程造价就会低一些,经济效果明显.对于砌体结构的隔震房屋,如若能按照“设计规范”的规定,增加房屋层数(西昌工程、云南呈贡县运动员宿舍),同样可以比抗震房屋降低工程造价;如若不增加层数(云南洱源县中学学生宿舍),则工程造价会高一些。我们可以由此可以得出结论:在建设时,如果能处理好与工程造价有关的各种因素,不但可以提高结构的安全性,还可以适当降低工程造价或不增加工程造价。影响隔震工程直接造价的因素很多,主要包括:工程所在场地、抗震设防类别、烈度;结构方案、形式(框架、砌体)、建筑层数、面积;是否有地下室;设计技术水平,施工技术水平;隔震层设计;特殊用途等.

三、在使用隔震橡胶支座时注意事项

1、虽然隔震结构要增加一层隔震装置,似乎造价有所增高。但随上部结构设防烈度的降低而节约的造价,可用于抵消减震层的造价。因此,对整个隔震建筑的工程造价来说,和同类非隔震建筑相比,基本持平或略有降低。

2、与传统的抗震支座结构相比,隔震上部结构的地震反应减小到前者的1/4~1/8左右,安全可靠度大大提高,建筑的设防目标一般可以提高一个设防等级;传统的设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,而隔震建筑能做到“小震不坏,中震不坏或轻度不坏,大震不丧失使用功能”,隔震结构震后不需维护,不必进行抗震加固。

3、如果再把地震时建筑结构的破坏、内部财产的损失、人员伤亡以及建筑物损坏造成的停工停产所带来的损失加起来,后期造价会显著降低, 经济效益和社会效益十分巨大.


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