大吨位铅芯隔震橡胶支座安装技术

大吨位铅芯隔震橡胶支座安装技术

摘要 本文介绍了大同市南三环御河大桥3500吨铅芯橡胶支座的安装技术。从灌浆料的选择、灌注前的准备、灌注过程及支座安装过程中注意事项作了详细的说明。

关键词 铅芯橡胶支座;大吨位;安装

0 引言

桥梁支座是连接桥梁上下结构的重要构件,将桥梁上部结构的反力和变形(位移和转角)可靠地传递给桥梁下部结构。其力学性能和可靠性对桥梁的正常承载和安全性有着重大的影响。随着科技的发展,为了保证桥梁支座的正常使用寿命,除了支座加工上采取先进的工艺外,支座安装技术对支座的使用寿命也起着决定性的作用。

大同市御河大桥为三塔无背索斜拉桥,主桥跨径布置30m+60m+70m+80m+40m连续箱梁,梁与墩间设置支座,即梁墩铰接。大同市御河大桥位于地震烈度为7度的强地震区,根据新版《公路桥梁抗振设计细则》,主桥主墩设计为大吨位铅芯隔震橡胶支座。铅芯隔震橡胶支座由铅芯棒、橡胶层、内部钢板和上下连接钢板组成,如图1所示。本桥设计单个最大承受荷载支座为3 500t,其结构尺寸为2000mm×2220mm×312mm,重量达6.5t。其结构图如图2所示。

1 支座安装技术要求

支座安装顶面标高误差不大于2mm,4个角点高差不大于2mm;支座顺、横桥中心线必须与桥梁顺、横轴线平行;支座的上下钢板必须要与预埋钢板密贴。支座安装不得不得出现个别支点单独受力或者支点脱空现象。支座灌浆必须饱满,应采取措施保证支座下钢板不出现脱空。

2 支座安装的准备工作

2.1 安装前支座检查

支座进场后应仔细检查配件清单、检验报告、支座产品合格证及支座安装养护细则。安装前对支座上、下板的水平情况,十字线对中及螺栓紧固情况进行仔细检查。

2.2 凿毛及清理预留孔

本桥支座预留孔采取预埋PVC管的方式成孔,所以在安装前需要将PVC管

凿除干净,并在孔壁上凿毛处理,增加灌浆料与孔壁的粘结。对垫石上表面凿毛后,清理孔内及垫石上的浮浆,如果预留孔内有水,需用棉纱蘸干。

2.3 轴线放线

在支座垫石测量放线,将对应支座中心线的轴线用墨线弹出。墨线超出支座下板宽度10cm左右,便于安装支座后还可以进行轴线对中检查。

3 支座定位

支座定位就是将支座的中心线与支座理论安装轴线相重合,调整支座标高,满足设计要求后在支座四周用三角钢楔块超垫,使其位置固定,便于后续支座灌浆施工。

3.1 支座螺栓安装

支座吊装前,安装支座上下锚固螺栓。本支座上下各16个螺栓,每个螺栓分上下两部分,中间靠螺栓套筒连接。设计为螺栓上下各进入套筒一半位置,使其受力均匀,所以锚固螺栓时应特别注意。如图3所示:

安装前需要在上下螺栓上对应套筒一半长度的地方用油漆画线,做好标志。将螺栓拧到画线位置则停止,如果螺栓拧不到指定位置,则需要取出清洁丝口或将丝口车一遍重新安装。安装好的螺栓应与面板紧密连接,不得有松动或空隙现象。

3.2 支座吊装

支座在安装过程中均应平稳起吊或者滑移,吊点设在下板,使用钢丝绳穿过下板,利用四肢吊法起吊,不得直接吊在个别螺栓上。

3.3 支座位置及标高调整

支座吊装至垫石顶面,先调整其平面位置,然后再调整标高。在支座四周设置可调丝杆,调节丝杆长度,使支座下底板中心线与垫石轴线重合。但对于支座标高,因为支座高度有限,无法安装千斤顶,所以调整相对困难,调整方法是:首先在施工垫石的时候在垫石顶部对应支座4个角点预埋4根Φ22的螺栓,螺栓的顶口标高略低于支座底板高度3mm左右。安装支座时在螺栓顶装上一个螺帽,使螺栓进入螺帽高度的一半左右,即这时的螺帽顶口基本达到支座安装的设计标高。将支座吊装在螺帽上时基本满足设计要求。测量标高,通过调整螺帽的高度,可以精确达到支座的标高。通过实践证明,南三环御河大桥主桥支座通过这种方法安装,其标高精度可以达到0.1mm的误差。当支座的平面位置和标高均满足规范要求后,用钢楔将支座的四周超垫,固定支座的位置。

4 支座灌浆

支座灌浆是支座安装的最后一个工序,也是最关键的施工步骤,支座灌浆质量的高低直接影响支座使用寿命。支座灌浆不饱满,出现脱空现象,将直接导致支座一开始就出于不良工作状态甚至破坏,主要表现为支座出现较大的剪切变形、橡胶体开裂、支座上下面板与橡胶体脱离等问题,在国内的很多桥梁中都曾出现类似的问题。笔者认为,要安装好支座需要从以下各方面做好:

4.1 灌浆料的选择

为了满足施工要求,选择高性能的专用支座灌浆料,其具有以下特点:

1)良好的流动性:经过测试,灌浆料在搅拌均匀后其流动度可以达到300mm以上,并且在超薄缝隙其流动性能依然良好,可以实现微重力下灌浆;

2)具有微膨胀性能:灌浆砂浆的微膨胀性能,可以是灌浆料达到强度后无收缩,使浆体与与支座的下面板充分结合,避免出现脱空现象;

3)早强性能:良好的早强性能,8小时的抗压强度大于20MPa;

4)高强性能:具有很高的抗压和抗折强度;

5)良好的施工性能:支座安装出于夏季施工,灌浆料可以在夏季高温情况下施工;

6)弹性模量高,实测弹性模量达30Gpa,完全满足支座安装的要求。

4.2 施工准备

1)为使砂浆搅拌均匀,使用20mm正反电锤改造成搅拌工具。在钢筋的前端焊接十字型,替换电锤前面的钻头。因为本支座安装所需灌浆料数量较大,需要准备两台搅拌工具;

2)容量为25L搅拌桶准备四个,即搅拌和灌注可以同时进行,形成流水作业,减少灌注时间;

3)安装漏斗:漏斗采用锌铁皮制作,上口的直径为35cm,高度为30cm,下端连接Φ100mm的消防水管,并在漏斗下安装三角架,用于支撑漏斗,如图4所示。三角架的高度高度为1m这样即可方便进料,又可以给灌浆料提供一定的压力,使流动性能更好。

4)安装模板:模板的长宽尺寸大于支座下钢板5cm,高度与下钢板上口齐平。应灌浆料流动性非常好,需要将模板底口先用水泥浆将缝隙填充,防止漏浆。为方便进料管插入支座中间,在模板的一向做一个向外的凸槽,如图5所示。

5)需要准备的其他工具:磅秤、水桶、喷雾器(用于湿润垫石顶面)、土工布(养

护)。

5.3 施工步骤

1)根据支座与垫石间的高度和预埋螺栓空的大小,计算灌浆料的体积,确定用量。这是应该特别注意,备料时应该在理论量的1.5倍左右,以防发生意外;

2)安装进料管,调整漏斗的高度,将进料管末端插到支座的正中间,如图6。用喷雾器将支座底板、垫石和漏斗湿润,注意不要形成积水;

3)拌浆的理论配合比为水:料=13:100,即水灰比为0.13。将拌和水称量倒入搅拌桶内,然后一边搅拌一边加入灌浆料,全部加入完毕后搅拌5min左右即可;

4)将拌好的灌浆料停至3min,这样是为了使浆体一个更充分的反应,然后开始灌浆;

5)对于这种大型的支座,可以先将支座孔直接注满,而不通过漏斗和进料管,这样可以缩短灌注时间且不影响灌注质量。当支座孔内填满后,开始从漏斗进料;

图6 支座灌浆

6)当浆体从支座四周溢出并将支座下钢板顶齐平时,慢慢将进料拔出。拔出的过程中应保持管内有料,不会带入空气。然后用薄钢片切除凸槽砂浆。

7)浇筑完成后约5min,清理支座板上的砂浆,收平,然后盖上土工布洒水养护;

8)一般8h后,强度达到20Mpa可拆除模板。

支座灌浆过程一定要保持连续性,一般整个灌浆过程为30min以内。如果灌注过程出现意外导致支座灌浆不饱满或者只灌注一半的情况下,应及时将支座吊起,凿除灌浆料,重新安装支座。

6 结论

南三环御河大桥主桥支座的安装,采用了优质的灌浆料,施工工艺选择合理,支座安装由专人负责,施工质量优良,为类似支座安装提供了一个较好的经验,值得在桥梁施工中推广。

参考文献

[1]段大裕.大吨位球形支座安装技术.桥梁建设,2004.

[2]现浇梁支座灌浆施工指南.中国建筑材料科学研究总院,2009.