CN103821090B - 桥墩倾斜后的纠偏复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩倾斜后的纠偏复位方法，其步骤为：1）消除使桥墩产生倾斜的各种作用力；2）对待纠偏桥墩纠偏反方向的所有桥跨的上部结构进行临时固结以形成一个受力整体；3）在待纠偏桥墩顶部安装顶升装置，由顶升装置将上部梁体顶升；4）在第3）步顶升形成的间隙内设置临时滑动支座；5）在待纠偏桥墩和其上的梁体间设置反力架和纠偏千斤顶，由纠偏千斤顶横向推上部梁体，通过推上部梁体产生的反作用力将待纠偏桥墩推到竖直位置；6）最后恢复原状。本发明解决了巨大纠偏力量的传力和承受难题，同时将纠偏推力成倍减少，施工方便、施工周期短、成本低。

Description

桥墩倾斜后的纠偏复位方法

技术领域

本发明涉及桥梁维修技术，具体指一种梁桥桥墩倾斜后的纠偏复位方法，属于桥梁养护加固施工技术领域。

背景技术

在现有桥梁结构形式中，有梁桥、拱桥、斜拉桥、吊桥及组合结构桥梁，其中以梁桥最为常见。梁桥在施工和营运过程中，本来自身垂直的桥墩会出现纵向倾斜现象，产生这种现象一般有以下原因：

1、基础位置对桥墩施加了水平侧压力。

如某些桥墩需要进行掩埋处理，但在填筑土石方时未严格按照对称分层施工，施工中只对路床内侧的土方进行碾压，施工机具及土方产生的巨大土压力直接作用在桥墩的内侧，最终导致桥墩受力向另一个方向发生倾斜。严重时桥墩纵向倾斜可达数十厘米。

2、上部结构（也即梁体）对桥墩施加了水平推力。

在梁桥结构中，桥墩上方是盖梁，盖梁和梁体之间为支座结构，盖梁与支座之间为支座垫石，支座垫石与支座之间以及梁体和支座之间为钢板。正常情况下，支座处于水平状态，上部结构对桥墩施加正向下压力，竖直向下的重力由支座承担，支座处不会产生水平分力。但是当梁底钢板未安装水平，桥墩上部支座存在偏压现象，梁体的自重会在支座处产生一个水平分力F，水平分力F的出现就可能使桥墩倾斜。

目前桥墩倾斜事故并不多见，处理方法也少有研究。其中一种方法是在地上或者桥台设置地锚，利用钢丝绳或者钢绞线与穿心式千斤顶配合，纠偏桥墩，但是施工难度大，措施复杂，施工成本高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种施工方便、施工周期短、成本低的桥墩纵向倾斜后的纠偏复位方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

桥墩倾斜后的纠偏复位方法，其特征在于：其步骤为：

1）消除使桥墩产生倾斜的各种作用力；

使桥墩产生倾斜的作用力主要有土方的挤压和梁体底部钢板因为不水平产生的纵向推力，前者的消除方法为，对产生基础水平侧压力的土体进行挖除，开挖放坡，使坡率为1：1，坡面开挖成宽度为2m的台阶状。后者的消除方法为，在梁体底部钢板下焊接锲形钢板，梁体底部钢板与锲形钢板形成的整体下表面水平，从而消除水平力对桥墩倾斜的影响。

2）对待纠偏桥墩纠偏反方向（即倾斜方向）的所有桥跨的上部结构进行临时固结以形成一个受力整体，目的是将倾斜桥墩的纠偏水平推力通过该受力整体传递到桥台和大地。因为本发明的纠偏思路是通过反力架将力传递给需要纠偏的桥墩，即不是直接推桥墩，而是通过千斤顶推临时固结的受力整体，产生的反作用力即为桥墩推力，所以需要进行步骤2）的前期准备。此时受力整体需要作为一个整体以抵抗千斤顶产生的巨大推力，且受力整体不能动。受力整体的临时固结措施主要有，两桥跨之间的伸缩缝或者结构缝通过焊接固结；受力整体放在桥台上的那跨梁体与桥台焊接固定。

3）在待纠偏桥墩顶部安装顶升装置，由顶升装置将处于待纠偏桥墩上的梁体顶升，使梁体和桥墩上部支座之间形成间隙。由于桥墩顶部设有支座和支座垫石，上部结构（即梁体）压在支座上。而支座和支座垫石的存在，上部结构和桥墩盖梁之间就存在一定的架空空间，该空间即可安装顶升装置。

4）在第3）步顶升形成的间隙内设置临时滑动支座，临时滑动支座包括不锈钢板和聚四氟乙烯板，不锈钢板位于聚四氟乙烯板之上，不锈钢板和聚四氟乙烯板之间再设置硅脂层，以使不锈钢板和聚四氟乙烯板可自由滑动，然后取消顶升装置支撑力使梁体落在临时滑动支座上。通常不锈钢板的厚度是3mm，聚四氟乙烯板厚度是3mm，因此第3）步的顶升高度控制在1cm以内即可；只要能够有合适的高度安装不锈钢板和聚四氟乙烯板即可。

5）在待纠偏桥墩和其上的梁体间设置反力架，在该梁体横隔板与反力架之间安装纠偏千斤顶；由纠偏千斤顶横向推上部梁体，通过推上部梁体产生的反作用力将待纠偏桥墩推到竖直位置；

所述反力架包括水平部件，水平部件纵向放置在待纠偏桥墩盖梁上，水平部件的一端下部设有向下牛腿，向下牛腿内侧设有垫板，垫板在纠偏时贴在纠偏桥墩盖梁倾斜方向所在面；在水平部件的另一端上部设有向上牛腿，纠偏千斤顶位于向上牛腿与梁体横隔板之间。

6）待纠偏桥墩纠偏到位后，拆除反力架，启动顶升装置使梁体相对下部支座悬空，拆除第4）步设置的临时滑动支座，再取消顶升装置支撑力使梁体落下并拆除顶升装置，取消第2）步的临时固结措施，使所有桥跨恢复到纠偏前状态即可。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、对倾斜纠偏墩反方向的所有桥跨的上部结构进行临时固结，以将倾斜桥墩的纠偏水平推力传递到桥台，解决了巨大纠偏力量的传力和承受难题。

2、用钢板、不锈钢板和四氟滑板形成临时滑动支座，摩阻力由上部结构重力的0.4倍变为0.04倍，将纠偏的推力成倍减少。

3、顶升和纠偏整个过程采用同步设备，桥墩底部安装应力检测设备，确保桥梁结构和施工全过程安全。

4、利用不同介质之间的摩擦系数相差较大的原理，产生出纠偏的水平推力，用钢板与不锈钢板、不锈钢板与四氟滑板之间的摩擦系数相差较大产生临时滑动面，反力架结构简单，推力小，对原有结构的损伤小。

5、本发明工期短，通常一个桥墩纠偏作业两天左右即可完成。施工影响小，成本低。

附图说明

图1-本发明桥墩纠偏示意图。

图2-本发明反力架结构示意图。

具体实施方式

本发明桥墩倾斜后的纠偏复位方法，其步骤为：

1）消除使桥墩产生倾斜的各种作用力；

由于桥墩倾斜的因素较多，甚至有些原因还没有被认识到，所以这里的消除只是尽力消除即可，不是一定要全部消除。使桥墩产生倾斜的作用力主要有土方的挤压和梁体底部钢板因为不水平产生的纵向推力，前者的消除方法为，对产生基础水平侧压力的土体进行挖除，开挖放坡，使坡率为1：1，坡面开挖成宽度为2m的台阶状。后者的消除方法为，在梁体底部钢板下焊接锲形钢板，梁体底部钢板与锲形钢板形成的整体下表面水平，从而消除水平力对桥墩倾斜的影响。

2）对待纠偏桥墩纠偏反方向（即倾斜方向）的所有桥跨的上部结构进行临时固结以形成一个受力整体，目的是将倾斜桥墩的纠偏水平推力通过该受力整体传递到桥台和大地，以解决巨大纠偏力的传力难题。因为本发明的纠偏思路是通过反力架将力传递给需要纠偏的桥墩，即不是直接推桥墩，而是通过千斤顶推临时固结的受力整体，产生的反作用力即为桥墩推力，所以需要进行步骤2）的前期准备。此时受力整体需要作为一个整体以抵抗千斤顶产生的巨大推力，且受力整体不能动。受力整体的临时固结措施主要有，两桥跨之间的伸缩缝或者结构缝通过焊接固结；受力整体放在桥台上的那跨梁体与桥台焊接固定。

3）在待纠偏桥墩顶部安装顶升装置，由顶升装置将处于待纠偏桥墩上的梁体顶升，使梁体和桥墩上部支座之间形成间隙。由于桥墩顶部设有支座和支座垫石，上部结构（即梁体）压在支座上。而支座和支座垫石的存在，上部结构和桥墩盖梁之间就存在一定的架空空间，该空间即可安装顶升装置。

4）在第3）步顶升形成的间隙内设置临时滑动支座，临时滑动支座包括不锈钢板和聚四氟乙烯板，不锈钢板位于聚四氟乙烯板之上，不锈钢板和聚四氟乙烯板之间再设置硅脂层，以使不锈钢板和聚四氟乙烯板可自由滑动，然后取消顶升装置支撑力使梁体落在临时滑动支座上。通常不锈钢板的厚度是3mm，聚四氟乙烯板厚度是3mm，因此第3）步的顶升高度控制在1cm以内即可；只要能够有合适的高度安装不锈钢板和聚四氟乙烯板即可。本发明设置不锈钢板、聚四氟乙烯板及硅脂层，目的是形成一个滑动支座，使梁体和桥墩之间的摩擦系数尽量减小，通过本改进，摩擦系数可由通常情况下的0.4减小到0.04，大大减轻第5）步的推力。

5）在待纠偏桥墩和其上的梁体间设置反力架，在该梁体横隔板与反力架之间安装纠偏千斤顶；由纠偏千斤顶横向推上部梁体，通过推上部梁体产生的反作用力将待纠偏桥墩推到竖直位置。图1是本发明桥墩纠偏示意图，其中箭头代表桥墩纠偏方向，1-纠偏桥墩；2-盖梁；3-反力架；4-纠偏千斤顶；5-支座；6-梁体；7-横隔板；8-临时滑动支座（由不锈钢板、聚四氟乙烯板及硅脂层形成）；9-反力架底座板（便于安装）。

参见图2，所述反力架3包括水平部件31，水平部件31放置在待纠偏桥墩盖梁上，水平部件31的一端下部设有向下牛腿32，向下牛腿32内侧设有垫板33，垫板33在纠偏时贴在纠偏桥墩盖梁倾斜方向所在面；在水平部件31的另一端上部设有向上牛腿34，纠偏千斤顶4位于向上牛腿34与梁体横隔板7之间。本发明水平部件31由两段调节钢管通过法兰盘连接构成，其意义在于：1、减小构件大小，便于运输和安装；2、盖梁上地方狭小，只有组装构件才能安装。

由于桥墩纠偏的推力很大，通常一个千斤顶难以满足要求，因此，本发明反力架及对应的千斤顶通常有6-8套，所有千斤顶形成的合力一起推动桥墩复位。所有千斤顶通过控制系统使之同步动作。涉及到顶升作业时，由于顶力很大，也需要进行这样的考虑，即多个千斤顶同步顶升和放下。

6）待纠偏桥墩纠偏到位后，拆除反力架，启动顶升装置使梁体相对下部支座悬空，拆除第4）步设置的临时滑动支座，再取消顶升装置支撑力使梁体落下并拆除顶升装置，取消第2）步的临时固结措施，使所有桥跨恢复到纠偏前状态即可。

本发明前面四步属于前期准备工作，都是为第5）步服务的。

在墩柱纠偏复位前，在纠偏桥墩底部安装应力检测设备，确保结构安全，并在复位施工过程中，应对桥墩底部，千斤顶安装的横隔板病害进行全程跟踪观测，发现意外情况，应立即停止复位，查明原因后方可继续复位工作。同时，应在复位过程中不间断监测桥梁墩柱偏位量，发现意外情况应查明原因后方可继续复位工作。

具体可按如下要求进行：

（1）在开始进行维修处治前应对桥梁桥墩的纵向偏移量进行复测，复测时至少采用两种不同的方式进行测量对比，以确定施工前桥墩的准确偏移量值，从而确定桥墩的纠偏量值。

（2）对桥上交通进行管制。

（3）安装反力架及千斤顶顶升系统。

（4）对需要纠偏的墩柱进行纠偏处治，纠偏复位过程中，应对主要受力部位（T梁横隔板及桥墩底部）进行病害监测。

（5）纠偏复位工作完成后，检测所有支座上、下钢板（锲形钢板与支座垫石）间的相对位置关系，以确定恢复到原位。

当桥墩纠偏出现下列情况中的一种时，可认为桥墩纠偏复位满足要求：①当桥梁墩柱复位量与桥墩偏移量之间的差值控制在5mm以内时；②当桥墩纠偏复位后，其自由反弹到一个平衡状态时。

验收完成后，即可开放交通，恢复车辆通行。

本发明桥墩能够回到正常位置，主要基于以下几点：1、通过设置临时滑动支座，使梁体和桥墩之间的摩擦系数尽量减小，大大减轻纠偏时的推力。2、偏位是受到外力影响，偏位的桥墩本身有回到正常位置的意愿和趋势。3、在纠偏前消除了产生偏位的作用力。

本发明适合于混凝土梁桥桥墩倾斜后的纠偏复位，包括：简支梁桥、先简支后结构连续梁桥、先简支后桥面连续梁桥、连续梁桥等。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.桥墩倾斜后的纠偏复位方法，其特征在于：其步骤为：

1）消除使桥墩产生倾斜的各种作用力；

2）对待纠偏桥墩纠偏反方向的所有桥跨的上部结构进行临时固结以形成一个受力整体，目的是将倾斜桥墩的纠偏水平推力通过该受力整体传递到桥台和大地；临时固结措施包括，两桥跨之间的伸缩缝或者结构缝通过焊接固结；受力整体放在桥台上的那跨梁体与桥台焊接固定；

3）在待纠偏桥墩顶部安装顶升装置，由顶升装置将处于待纠偏桥墩上的梁体顶升，使梁体和桥墩上部支座之间形成间隙；

4）在第3）步顶升形成的间隙内设置临时滑动支座，临时滑动支座包括不锈钢板和聚四氟乙烯板，不锈钢板位于聚四氟乙烯板之上，不锈钢板和聚四氟乙烯板之间再设置硅脂层，以使不锈钢板和聚四氟乙烯板可自由滑动，然后取消顶升装置支撑力使梁体落在临时滑动支座上；

5）在待纠偏桥墩顶部盖梁和其上的梁体间设置反力架，在该梁体横隔板与反力架之间安装纠偏千斤顶；由纠偏千斤顶纵向推上部梁体，通过推上部梁体产生的反作用力将待纠偏桥墩推到竖直位置；所述反力架包括水平部件，水平部件纵向放置在待纠偏桥墩盖梁上，水平部件的一端下部设有向下牛腿，向下牛腿内侧设有垫板，垫板在纠偏时贴在纠偏桥墩盖梁倾斜方向所在面；在水平部件的另一端上部设有向上牛腿，纠偏千斤顶位于向上牛腿与梁体横隔板之间；

6）待纠偏桥墩纠偏到位后，拆除反力架，启动顶升装置使梁体相对下部支座悬空，拆除第4）步设置的临时滑动支座，再取消顶升装置支撑力使梁体落下并拆除顶升装置，取消第2）步的临时固结措施，使所有桥跨恢复到纠偏前状态即可。

2.根据权利要求1所述的桥墩倾斜后的纠偏复位方法，其特征在于：使桥墩产生倾斜的作用力为土方的挤压，其消除方法为，对产生基础水平侧压力的土体进行挖除。

3.根据权利要求1所述的桥墩倾斜后的纠偏复位方法，其特征在于：使桥墩产生倾斜的作用力为梁体底部钢板因为不水平产生的纵向推力，其消除方法为，在梁体底部钢板下焊接锲形钢板，梁体底部钢板与锲形钢板形成的整体下表面水平，从而消除水平力对桥墩倾斜的影响。