特大橋單元式多向變位伸縮裝置更換施工及質(zhì)量控制

史鵬程+朱千明

摘 要：?jiǎn)卧蕉嘞蜃兾簧炜s裝置安裝的梁端間距大為縮小，同時(shí)具有良好的水平和豎向轉(zhuǎn)角性能，能經(jīng)受大跨徑梁體在風(fēng)力或梁端在車(chē)輪荷載的高頻振蕩受力，避免出現(xiàn)拉拔性破壞，滿足橋梁多向變位的要求，使裝置緊貼梁端，變位靈活。通過(guò)西陵長(zhǎng)江大橋原伸縮裝置更換為單元式多向變位伸縮裝置的施工實(shí)踐，總結(jié)了伸縮裝置更換施工操作和質(zhì)量控制要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧蕉嘞蜃兾簧炜s裝置 變位 轉(zhuǎn)角 施工 質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（b）-0071-03

西陵長(zhǎng)江大橋于1993年12月開(kāi)工，1996年8月竣工通車(chē)，已通車(chē)近19年，原伸縮裝置邊、中鋼梁出現(xiàn)了較大的扇形塑性變形、止水膠條斷裂、支撐支座與位移控制彈簧出現(xiàn)脫落等病害，為不影響通行安全與舒適性，將既有模數(shù)式伸縮裝置拆除更換，為適應(yīng)900m長(zhǎng)鋼箱梁的溫度伸縮及活載引起的縱向位移，且保證車(chē)輛行駛平順，在主橋鋼箱梁兩端與引橋相交處各設(shè)置960mm伸縮量的單元式多向變位伸縮裝置一副。從2016年7月至2016年11月施工，現(xiàn)已通過(guò)交工驗(yàn)收，使用效果良好。

1 單元式多向變位伸縮裝置的特點(diǎn)

單元式多向變位伸縮裝置分別設(shè)置在橋梁伸縮縫兩側(cè)梁體（或主跨梁端至橋臺(tái)，或主跨梁端至引橋梁）上的固定梳形板和活動(dòng)梳形板，活動(dòng)梳形板的梳齒與固定的各梳齒相互交叉穿插，每個(gè)梳齒5～8cm寬，伸縮位移時(shí)始終交叉不脫離，車(chē)輪通過(guò)時(shí)沒(méi)有過(guò)渡沖擊間隙，行車(chē)平順，舒適性良好；另一端底部設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端樞接在與梁體直接或間接固定的軸座上，使得在梁體產(chǎn)生撓度變形、梁端上翹或下沉?xí)r，活動(dòng)梳形板與梁體之間將發(fā)生橫向和豎向多向轉(zhuǎn)動(dòng)或扭轉(zhuǎn)，從而使活動(dòng)梳形板保持平順的姿態(tài)，避免整個(gè)伸縮縫裝置因此而引起損壞，保證車(chē)輛平順安全通過(guò)（圖1）。

1.1 梁端（或主跨梁端至橋臺(tái)，或主跨梁端至引橋梁）間距

一般情況下，梁端間距就等于伸縮裝置的伸縮量。單元式多向變位伸縮裝置，由活動(dòng)梳形板代替了模數(shù)式伸縮裝置中的中梁和支承梁，直接跨過(guò)梁端縫隙至另一側(cè)梁體，使兩梁間梁端間距大大縮小。

1.2 水平轉(zhuǎn)角性能

大跨徑梁體在風(fēng)力或梁端在車(chē)輪荷載的高頻振蕩作用下，發(fā)生橫向飄移而產(chǎn)生平面轉(zhuǎn)角（扇形變位），大跨徑的斜拉橋、懸索橋等的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)變位尤為嚴(yán)重。我國(guó)近年建成或在建這類(lèi)橋梁的水平轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)指標(biāo)多在β=0.03rad，以轉(zhuǎn)角β=0.01rad為例，如果橋?qū)払=30m，整體式伸縮裝置一端因水平轉(zhuǎn)角引起的位移將達(dá)到Δβ=0.01rad×3000cm=30cm。單元式多向變位伸縮裝置順橋?qū)挿较蛎棵滓唤M，自成模塊，化整為零，當(dāng)梁體產(chǎn)生平面轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)變位時(shí)，其變位機(jī)構(gòu)會(huì)隨橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)橋梁的平面轉(zhuǎn)角與扭轉(zhuǎn)變位均勻地分配到若干個(gè)單元模塊中，僅為Δβ/B=0.01×30/30=1cm，能充分滿足橋梁的平面轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)變位需要。

1.3 豎向轉(zhuǎn)角性能

當(dāng)車(chē)輛通過(guò)橋梁時(shí)，車(chē)輛作用在梁體的不同位置，梁體發(fā)生撓度變形，致使梁端翹起，產(chǎn)生豎向變位；同時(shí)在車(chē)輪荷載的高頻振蕩作用下，伸縮裝置自身也要產(chǎn)生撓曲變形。而單元式多向變位伸縮裝置在上述情況下，以轉(zhuǎn)軸為中心，通過(guò)多向變位鉸的支承座與轉(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生整體轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換受力狀態(tài)，避免出現(xiàn)拉拔性破壞，滿足橋梁豎向轉(zhuǎn)角要求，使裝置緊貼梁端，變位自如。

2 主要施工工藝

2.1 交通封道和管理

由于特大橋交通流量大，因此不能封閉全幅橋面進(jìn)行伸縮裝置更換施工，為此采用半幅橋面施工，另半幅預(yù)留雙向兩車(chē)道以保證橋面交通的正常通行，更換完畢后再進(jìn)行另半幅施工。根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定，在施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定距離兩端設(shè)立明顯醒目的警告、禁令標(biāo)志，停放警示車(chē)輛，區(qū)分施工區(qū)域和通行車(chē)道并指派專(zhuān)人指揮和管理，引導(dǎo)車(chē)輛安全運(yùn)行，防止事故發(fā)生。

2.2 槽口瀝青混凝土切割、水泥混凝土開(kāi)挖

在伸縮裝置的安裝預(yù)留槽區(qū)上施工放樣，準(zhǔn)確標(biāo)出縫區(qū)邊緣位置，并畫(huà)出切割線，切割時(shí)應(yīng)保證槽口順直；槽口開(kāi)挖及清理混凝土先采用破碎機(jī)鑿除，然后使用空壓機(jī)加風(fēng)鎬進(jìn)行修邊處理。

2.3 拆除舊伸縮裝置

槽口開(kāi)挖后，用氧氣乙炔切割舊伸縮裝置邊、中梁，將縫隙內(nèi)構(gòu)件切割斷，在切割時(shí)盡量保留原預(yù)埋錨固鋼筋，便于后期焊接定位使用。舊伸縮裝置型鋼按實(shí)際情況可分別采用單根吊裝或整體吊裝。吊裝時(shí)安排專(zhuān)人指揮吊裝及現(xiàn)場(chǎng)交通，吊裝產(chǎn)品直接專(zhuān)車(chē)運(yùn)出施工場(chǎng)地。

2.4 安裝導(dǎo)水結(jié)構(gòu)、焊接牛腿鋼筋

通過(guò)安裝托架及壓板將導(dǎo)水結(jié)構(gòu)（止水帶）安裝固定在伸縮縫的兩側(cè)，止水帶采用半幅安裝。通過(guò)植筋形式進(jìn)行連接，植筋錨固深度滿足設(shè)計(jì)要求。

2.5 安裝L型螺栓組托架

將已組裝好的L型螺栓組托架按順序吊裝就位，放入預(yù)留槽中。根據(jù)梁端預(yù)留縫隙，調(diào)整L型螺栓組托架的定位，使裝置伸縮間隙與梁板預(yù)留間隙相對(duì)應(yīng)。要求復(fù)檢L型螺栓組托架與路面的高差，螺栓組頂面應(yīng)低于路面頂面 2～3mm，另還需復(fù)檢螺栓組的直線度、間隙尺寸等，一切應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求后，將螺栓組與預(yù)埋筋焊接牢固。植筋位置盡量避開(kāi)L型托架螺栓組位置。

2.6 安裝多向變位鉸

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)路面高程測(cè)量出防撞擋板的高程，并標(biāo)識(shí)定位，放樣焊接，然后從擋板的頂面，結(jié)合安裝圖紙的要求尺寸，用直尺量測(cè)標(biāo)定出支撐肋板的位置，按半幅左、中、右3處點(diǎn)焊定位3塊肋板，再采用水準(zhǔn)儀對(duì)該3塊肋板頂面進(jìn)行抄平，精確定位。根據(jù)已精確定位后的3塊肋板，標(biāo)定出所有肋板頂面位置，再采用氣體保護(hù)焊焊接其他肋板，焊縫不得出現(xiàn)裂紋、夾渣、未溶合和未填滿弧坑等缺陷。（2）在多向變位鉸與鋼箱梁之間的空隙中安裝彈性橡膠板，在彈性橡膠板有凹槽的一面涂上萬(wàn)能膠水與防撞擋板和鋼箱梁粘貼牢固，并保證彈性橡膠板與路面平齊。endprint

2.7 定位預(yù)拼裝

2.7.1 確定伸縮裝置安裝間隙

伸縮裝置的梳形板梳齒間隙在安裝時(shí)調(diào)整、確定，以確保伸縮裝置間隙與氣溫匹配，防止極限高溫頂死、極限低溫拉脫現(xiàn)象的出現(xiàn)。梳齒間隙的調(diào)整，通過(guò)調(diào)整混凝土梁側(cè)L型螺栓組托架與多向變位鉸的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)的。伸縮裝置在不同溫度下的設(shè)計(jì)安裝間隙對(duì)應(yīng)表如表1所示。

2.7.2 定位活動(dòng)梳形板和固定梳形板支撐底板

吊裝底板及已組裝好的活動(dòng)梳形板就位，擰緊各個(gè)與底板連接的螺栓。調(diào)平活動(dòng)梳形板并確?；顒?dòng)梳形板與固定梳形板的齒間距均勻，查看底板與支撐肋板的間距，保證有3～5mm的焊接間隙，間隙不夠時(shí)需對(duì)支撐肋板的頂部進(jìn)行處理。將底板與鋼箱梁、支撐肋板采用點(diǎn)焊連接定位，卸下并吊走活動(dòng)梳板，采用氣體保護(hù)焊把底板與鋼箱梁、支撐肋板焊接牢固。

2.7.3 L型螺栓組托架安裝固定

梁側(cè)L型螺栓組托架點(diǎn)焊固定后，根據(jù)內(nèi)插法計(jì)算當(dāng)前氣溫下的預(yù)留梳齒間隙值，最后確定固定板側(cè)托架的位置，點(diǎn)焊固定。

2.7.4 伸縮裝置預(yù)拼裝

伸縮裝置進(jìn)行預(yù)拼裝，以檢驗(yàn)產(chǎn)品各部件以及產(chǎn)品與托架之間的匹配情況，確保在混凝土澆筑階段的梳形板安裝一次成功。檢查伸縮裝置的安裝間隙、產(chǎn)品間隙、平整度等情況及調(diào)整余量，無(wú)不良現(xiàn)象后方可按順序拆卸、按順序擺放。伸縮裝置預(yù)拼裝和拆卸過(guò)程中，必須做到輕吊輕放，防止產(chǎn)品碰撞及螺栓損壞。

2.7.5 活動(dòng)、固定梳形板吊出槽口

預(yù)拼裝活動(dòng)梳形板、固定梳形板完成后，按順序吊出槽口并堆放在指定位置。

2.8 安裝微調(diào)橡膠圈

在焊接好的L型螺栓組托架上安裝微調(diào)螺帽，每米兩端各安裝兩個(gè)。在微調(diào)螺帽上安裝橡膠墊圈，調(diào)平橡膠墊螺圈，使其上表面至兩側(cè)路面高差滿足，小板側(cè)為加帆布不銹鋼滑板的厚度。

2.9 澆筑梁側(cè)混凝土

2.9.1 安裝梁側(cè)混凝土模板

模板采用10mm厚復(fù)合板進(jìn)行安裝，模板之間及模板與兩端間隙用膠帶封閉。

2.9.2 鋼纖維混凝土拌制、運(yùn)輸

拌和站采用帶有自動(dòng)計(jì)量、進(jìn)料和控制攪拌時(shí)間的強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行拌制?；炷恋倪\(yùn)輸能力能夠保證澆筑工作不間斷并使混凝土運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)仍保持均勻性和規(guī)定的坍落度。

2.9.3 澆筑梁側(cè)鋼纖維混凝土

在固定板下混凝土縫區(qū)內(nèi)噴灑適量水濕潤(rùn)。先澆筑支座底部及板下的混凝土，混凝土沿兩邊槽區(qū)堆高，用插入式振搗棒嚴(yán)格按要求快插慢拔、均勻振搗。待完全振搗密實(shí)后，將混凝土上表面磨壓刮平，固定板側(cè)以微調(diào)墊圈上表面為基準(zhǔn)，高出1～2mm后刮平。

2.9.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢后，清理施工現(xiàn)場(chǎng)，采用土工布、毛毯等覆蓋并按時(shí)灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)期混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度前，施工路段要嚴(yán)格控制交通，以防車(chē)輛壓壞伸縮裝置。

2.10 安裝梳形板

（1）重新起吊、安裝活動(dòng)和固定梳形板。按原預(yù)拼順序?qū)⒒顒?dòng)和固定板吊入伸縮裝置槽口內(nèi)，擰緊各個(gè)與底板連接的螺栓，用6m直尺檢查，伸縮裝置與路面平整度≤3mm，清理施工現(xiàn)場(chǎng)。（2）軸轉(zhuǎn)、活動(dòng)及多向變位鉸吊裝就位，通過(guò)螺栓將上壓座安裝定位，調(diào)整兩梳齒之間的間隙后，安裝螺絲必須用加力桿擰緊，然后對(duì)螺帽法蘭盤(pán)缺口處用電焊進(jìn)行堆焊。（3）在螺栓孔中灌滿環(huán)氧樹(shù)脂。在灌注環(huán)氧樹(shù)脂前，應(yīng)采用空壓機(jī)清理出螺栓孔的雜物及焊渣，過(guò)程中不得將環(huán)氧樹(shù)脂灑落到板面和路面處，造成污染。（4）伸縮裝置表面清理干凈。第一階段左半幅新伸縮裝置安裝及混凝土養(yǎng)護(hù)完畢，經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)符合要求后，拆除臨時(shí)支撐，再轉(zhuǎn)換交通封道進(jìn)行右半幅第二階段更換施工。右半幅經(jīng)驗(yàn)收合格后，撤除全部封道安全設(shè)施，開(kāi)放右半幅交通。

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）伸縮裝置的安裝預(yù)留槽區(qū)施工切割線放樣準(zhǔn)確，切割時(shí)應(yīng)保證槽口順直，直線度滿足1.5mm/m的偏差標(biāo)準(zhǔn)，切割完后切割線沒(méi)有肉眼可見(jiàn)的彎曲，開(kāi)挖時(shí)不損傷電纜和橋梁結(jié)構(gòu)。（2）檢查預(yù)埋鋼筋，發(fā)現(xiàn)有預(yù)埋位置與設(shè)計(jì)不符或已發(fā)生變形、出現(xiàn)裂縫和折斷現(xiàn)象的，需及時(shí)校正或種植鋼筋補(bǔ)強(qiáng)，以滿足預(yù)埋鋼筋尺寸的要求及安裝裝置的要求。（3）安裝新伸縮裝置前對(duì)上部構(gòu)造端部及護(hù)欄間的空隙寬度進(jìn)行檢查，槽口預(yù)留寬度和深度都應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。遇有不符合要求的要及時(shí)糾正。（4）伸縮裝置中使用的粘結(jié)劑、聚四氟乙烯板材、硅脂等材料應(yīng)符合JT/T 327的規(guī)定。（5）在澆混凝土之前，須由專(zhuān)人復(fù)檢模板是否牢固、有漏洞，以免混凝土振搗時(shí)發(fā)生脹?；蚵{現(xiàn)象。（6）混凝土攪拌必須按配合比試驗(yàn)報(bào)告要求的原材料材質(zhì)及數(shù)量進(jìn)行，且嚴(yán)格控制水灰比和塌落度。（7）混凝土配料時(shí)，各種衡器需保持準(zhǔn)確，每一工作班正式稱(chēng)量前，需對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行校核；對(duì)集料的含水率需經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)，雨天施工時(shí)增加測(cè)定次數(shù)，以調(diào)整集料和水的用量；在鋼纖維混凝土供應(yīng)過(guò)程中，試驗(yàn)人員定期對(duì)拌和站的拌制進(jìn)行監(jiān)控。

4 結(jié)語(yǔ)

舊裝置更換時(shí)，臨時(shí)支撐從舊伸縮裝置最近一根的支撐橫梁（或框架型吊架）上焊接延伸至中部切口處中梁鋼下部，消除舊伸縮裝置在中部切斷存在的懸臂現(xiàn)象，防止中梁鋼受力下陷，影響未封閉車(chē)道的行車(chē)安全。單元式多向變位伸縮裝置的橫橋?qū)挿较蛴擅棵滓唤M單元模塊組成整幅橋面，各單元模塊功能獨(dú)立，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單功能明確，互不影響，能夠有效化解各種不利因素，延長(zhǎng)使用壽命，維修更換時(shí)只需對(duì)損壞部分的所在車(chē)道封閉交通進(jìn)行單獨(dú)模塊拆裝，與整體式伸縮裝置相比，維修時(shí)不中斷全幅交通。測(cè)量安裝氣溫，確定梳齒安裝匹配間隙，通過(guò)調(diào)L型螺栓組托架與多向變位鉸的間距實(shí)現(xiàn)梳齒安裝間隙的調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)易方便，調(diào)節(jié)余量大，有效防止梳齒間出現(xiàn)極限高溫頂死、極限低溫拉脫現(xiàn)象。伸縮裝置的槽口安裝深度淺，比其他伸縮裝置減少安裝深度15～25cm，特別適合于槽口安裝深度受限的薄型橋梁，同時(shí)減少拆除時(shí)開(kāi)挖混凝土的工作量和降低伸縮裝置更換施工難度。伸縮裝置伸縮量幅度高達(dá)8～300cm，單元模塊化大為減小，工廠化加工生產(chǎn)，長(zhǎng)途運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)和安裝操作方便，安裝質(zhì)量準(zhǔn)確可控，安裝快速。

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