CN103821092B - 梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，1）消除使梁体偏位的水平横向作用力；2）对偏位梁体所在联的整联梁体进行临时固结以形成一个受力整体，同时断开该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系；3）在临时固结的偏位联对应的所有桥墩顶部分别安装顶升装置，将对应的偏位梁体同步顶升；4）在第3）步顶升形成的间隙内设置临时滑动支座；5）在偏位联所有梁体对应的桥墩顶部支座垫石上设置反力架和纠偏千斤顶；所有纠偏千斤顶横向推动梁体复位；6）纠偏到位后，最后恢复原状即可。本发明纠偏的推力成倍减少，避免了纠偏过程中产生的附加应力对梁体结构的破坏，施工方便、施工周期短、成本低。

Description

梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法

技术领域

本发明涉及桥梁维修技术，具体指一种梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，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，本来位置正确的混凝土梁桥的上部结构梁体会出现横向偏位现象。虽然梁体通常是由几跨连接形成一联，但在发生横向偏位时，往往该联不同跨梁体横向偏位的距离各不相同。产生横向偏位现象一般有以下原因：

1、基础对桥上部结构梁体施加了水平侧压力；

如内遂高速公路复兴互通D匝道桥第一联（第一跨到第四跨）桥墩由于梁体受水平推力的作用，从而引起向弧线内侧产生50-80mm的偏位。水平推力来自第一联（第一跨到第四跨）中的2#、3#桥墩向内侧倾斜，倾斜的桥墩推动梁体向弧线内侧产生50-80mm的偏位。

2、上部结构梁体底部向下倾斜使梁体横向滑动；

在桥梁结构中，桥墩上方是盖梁，盖梁和上部梁体之间为支座结构，盖梁和支座之间设有支座垫石，支座位于支座垫石上，盖梁与支座垫石之间以及梁体和支座之间设有钢板。由于路线的横坡存在，梁体自身在横向是倾斜的。在正常情况下，支座是处于水平状态的，竖直向下的重力由支座承担，梁体处不会产生横向水平分力。但是当支座上钢板未安装水平时，支座存在偏压现象，上部结构T梁的自重会在支座处产生一个横向水平分力，水平分力使梁体横向滑动。

为了保证桥梁使用的安全，混凝土梁桥的上部结构梁体应该通过纠偏措施回到正确的位置。然而目前梁体横向偏位现象并不多见，处理方法也少有研究，故还没有行之有效的纠偏措施，使得梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位处于研究空白。

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、成本低的梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，其步骤为：

1）消除使梁体偏位的水平横向作用力；如果该水平横向作用力是由支座上钢板未安装水平引起的，其消除方法为：在偏位联所有偏位梁体底部钢板下焊接锲形钢板，偏位梁体底部钢板与锲形钢板形成的整体下表面水平，使支座上钢板恢复水平状态，以消除水平横向分力对偏位梁体的影响。如果是桥墩倾斜引起的，则需要对桥墩纠偏扶正。

2）对偏位梁体所在联的整联梁体进行临时固结以形成一个受力整体，以增加偏位梁体整体刚度，防止在后面纠偏过程中产生的附加应力对该联梁体造成破坏；同时断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系；

因为本发明的纠偏思路是通过千斤顶横向推偏位联使之归位，推偏位联产生的反作用力通过反力架传递给该联下部所有桥墩。在现有技术中，为了行驶舒适性某几跨梁体上表面是连接在一起的，从而构成整联，但该联所有梁体之间在连接位的下面存在缝隙形成结构缝（如果不连接就构成伸缩缝，联和联之间就是这样，以克服热胀冷缩），所以每联梁体之间表面的连接相对比较薄弱，在横向纠偏推动某跨时可能在相关跨产生附加应力，故需要对偏位梁体所在联的整联梁体进行临时固结以形成一个受力整体。同时纠偏产生的巨大反作用力由该联所有桥墩承受，而与该联两侧桥跨完全无关，所以需要断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系，即进行步骤2）的前期准备。

偏位联的临时固结措施为：偏位联所有桥跨之间的结构缝通过焊接钢板或者塞垫钢板固结；断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系时，包括断开伸缩缝、栏杆、下水管的连接，目的是防止对连接位和相应构件的破坏，同时防止带动相邻桥跨梁体。

3）在临时固结的偏位联对应的所有桥墩顶部分别安装顶升装置，顶升装置通过同步控制系统将对应的偏位梁体同步顶升，使偏位梁体和对应的桥墩上部支座之间形成间隙。由于桥墩顶部设有支座垫石和支座，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）步顶升形成的所有间隙内分别设置临时滑动支座，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）在偏位联所有梁体对应的桥墩顶部支座垫石上设置反力架，在反力架与对应的梁体腹板之间分别安装纠偏千斤顶；所有纠偏千斤顶通过同步控制系统同时发力横向推动各自梁体，进而推动偏位联整联复位，反作用力通过反力架和支座垫石作用在对应的桥墩上；

所述反力架呈卧倒的Z字形，包括水平部件，水平部件纵向（相对盖梁而言）放置在该偏位梁体对应的桥墩顶部支座垫石上，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，垫板在纠偏时贴在该偏位梁体对应的支座垫石纠偏方向所在面；在水平部件的另一端上部设有向上牛腿，纠偏千斤顶位于该向上牛腿与对应的偏位梁体腹板之间。

6）偏位联纠偏到位后，拆除反力架，启动顶升装置使纠偏后的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，恢复偏位联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、对偏位纠偏梁体所在联的整联梁体进行临时固结，目的是将偏位梁体整体刚度增加，避免了纠偏过程中产生的附加应力对梁体结构的破坏。

2、用钢板、不锈钢板和四氟滑板安装形成临时滑动支座，摩阻力由上部结构重力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，梁体和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，通常一个偏位联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-本发明梁体纠偏横断面示意图。

图2-本发明梁体纠偏纵断面示意图。

图3-本发明反力架结构示意图。

具体实施方式

本发明梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，其步骤为：

1）消除使梁体偏位的水平横向作用力；

由于梁体横向偏位的因素可能较多，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。根据现有分析发现，主要有两点影响因素：桥墩倾斜和支座上钢板未安装水平。如果该水平横向作用力是由支座上钢板未安装水平引起的，其消除方法为：在偏位联所有偏位梁体底部钢板下焊接锲形钢板，偏位梁体底部钢板与锲形钢板形成的整体下表面水平，使支座上钢板恢复水平状态，以消除水平横向分力对偏位梁体的影响。

如果是桥墩横向倾斜引起的，则需要对桥墩纠偏扶正。由于桥墩纠偏扶正技术也非常复杂，为了不影响文件整体结构，本发明放到最后进行说明。

2）对偏位梁体所在联的整联梁体进行临时固结以形成一个受力整体，以增加偏位梁体整体刚度，防止在后面纠偏过程中产生的附加应力对该联梁体造成破坏；同时断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系；

因为本发明的纠偏思路是通过千斤顶横向推偏位联使之归位，推偏位联产生的反作用力通过反力架传递给该联下部所有桥墩。为了行驶舒适性某几跨梁体上表面是连接在一起的，从而构成整联，但该联所有梁体之间在连接位的下面存在缝隙形成结构缝（如果不连接就构成伸缩缝，联和联之间就是这样，以克服热胀冷缩），所以每联梁体之间表面的连接相对比较薄弱，在横向纠偏推动某跨时可能在相关跨产生附加应力，故需要对偏位梁体所在联的整联梁体进行临时固结以形成一个受力整体。同时纠偏产生的巨大反作用力由该联所有桥墩承受，而与该联两侧桥跨完全无关，所以需要断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系，即进行步骤2）的前期准备。

偏位联的临时固结措施为：偏位联所有桥跨之间的结构缝通过焊接钢板或者塞垫钢板固结；断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系时，包括断开伸缩缝、栏杆、下水管的连接，目的是防止对连接位和相应构件的破坏，同时防止带动相邻桥跨梁体。

3）在临时固结的偏位联对应的所有桥墩顶部分别安装顶升装置，顶升装置通过同步控制系统将对应的偏位梁体同步顶升，使偏位梁体和对应的桥墩上部支座之间形成间隙。由于桥墩顶部设有支座垫石和支座，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）步顶升形成的所有间隙内分别设置临时滑动支座，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，目的是形成一个摩擦力很小的临时滑动支座，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）在偏位联所有梁体对应的桥墩顶部支座垫石上设置反力架，在反力架与对应的梁体腹板之间分别安装纠偏千斤顶；所有纠偏千斤顶通过同步控制系统同时发力横向推动各自梁体，进而推动偏位联整联复位，反作用力通过反力架和支座垫石作用在对应的桥墩上。图1是本发明梁体纠偏横截面示意图，图2是本发明梁体纠偏纵断面示意图。其中箭头代表梁体纠偏方向，1-桥墩；2-盖梁；3-反力架；4-纠偏千斤顶；5-偏位梁体；6-腹板；7-支座垫石；8-支座；9-临时滑动支座；10-未偏位梁体；11-横隔板。

参见图3，所述反力架呈卧倒的Z字形，包括水平部件31，水平部件31纵向（相对盖梁而言）放置在该偏位梁体对应的桥墩顶部支座垫石上，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在纠偏时贴在该偏位梁体对应的支座垫石纠偏方向所在面；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位于该向上牛腿34与对应的偏位梁体腹板之间。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。

由于梁体纠偏的推力很大，通常一个千斤顶难以满足要求，因此，本发明在偏位联所有桥墩上都设置了纠偏千斤顶，而同一个桥墩处的反力架3及对应的纠偏千斤顶4通常有多套，如2-4套，一套反力架对应着一套千斤顶，见图1，所有千斤顶形成的合力一起推动偏位联复位。所有千斤顶通过同步控制系统使之同步动作。由于各跨梁体的横向偏位量可能不同，只需要在偏位量大的桥跨多设置纠偏千斤顶，偏位量小的桥跨少设置纠偏千斤顶即可。如果该联某跨梁体无偏位，只需要设置千斤顶顶住即可不产生位移，各千斤顶压强控制相等，即实现了各跨可以产生不同的总推力。

涉及到顶升作业时，由于偏位联每跨梁体都需要顶升，也需要进行这样的考虑，即多个千斤顶同步顶升和放下。

6）偏位联纠偏到位后，拆除反力架，启动顶升装置使纠偏后的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，恢复偏位联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系。

本发明前面四步属于前期准备工作，都是为第5）步服务的。

在梁体纠偏复位前，在纠偏梁体底部及该联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，应对纠偏梁体底部、桥墩底部，千斤顶安装的腹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梁体偏位量，发现意外情况应查明原因后方可继续复位工作。具体可按如下工序进行：

（1）在开始进行维修处治前应对桥梁梁体的横向偏移量进行复测，复测时至少采用两种不同的方式进行测量对比，以确定施工前梁体的准确偏移量值，从而确定梁体的纠偏量值。

（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）纠偏复位过程中，应对主要受力部位（梁腹板板及桥墩底部）进行病害监测。

（5）纠偏复位工作完成后，检测所有伸缩缝、栏杆、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。

当桥梁梁体复位量与梁体偏移量之间的差值控制在2mm以内时，可认为梁体纠偏复位满足要求。

验收完成后，即可开放交通，恢复车辆通行。

本发明适合于混凝土梁桥上部结构梁体横向滑动偏位后的纠偏复位，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。

前面介绍了梁体横向偏位有可能是桥墩横向倾斜引起的，这种情况下需要对桥墩纠偏扶正（复位）。其具体方法为：

1.1）消除使桥墩产生倾斜的各种作用力；

同样地，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。

1.2）对待纠偏桥墩上方的落在其上的梁体所对应的整联进行临时固结以形成一个受力整体，目的是将倾斜桥墩的横向纠偏推力传递该受力整体，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1.2）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，且受力整体本身不能移动。如果待纠偏桥墩的纠偏推力很大，只是其上的那一联梁体还不能保证承受如此大的推力，可以将该联梁体及其左右两侧的多联梁体进行临时固结（甚至所有梁体都进行临时固结），其目的是使桥墩的纠偏推力能够由上部临时固结形成的受力整体承受。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。

1.3）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。如果只在待纠偏桥墩顶部安装顶升装置不能有效进行顶升，可以在其它桥墩上也进行顶升作业，所有顶升装置同时发力，将梁体顶升。

1.4）在第1.3）步待纠偏桥墩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1.3）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1.5）步的推力。

1.5）在待纠偏桥墩和其上的梁体间设置反力架，在该梁体腹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。其作用方式可以参见图1和图2。

桥墩倾斜纠偏用的反力架与梁体横向偏位用的反力架结构完全相同。具体使用时，水平部件31放置在待纠偏桥墩盖梁上，垫板33在纠偏时贴在纠偏桥墩盖梁倾斜方向所在面；纠偏千斤顶4位于向上牛腿34与梁体腹板7之间。

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，本发明待纠偏桥墩上的反力架及对应的千斤顶通常有多套（3.-6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。

1.6）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1.4）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1.2）步的临时固结措施，使所有桥跨恢复到纠偏前状态即可。通过1.1）-1.6）步骤的操作，桥墩即可回到正常位置。

本发明桥墩和梁体能够回到正常位置，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，偏位的桥墩和梁体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。

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 (4)

1.梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，其特征在于：其步骤为：

1）消除使梁体偏位的水平横向作用力；

2）对偏位梁体所在联的整联梁体进行临时固结以形成一个受力整体，以增加偏位梁体整体刚度，防止在后面纠偏过程中产生的附加应力对该联梁体造成破坏；同时断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系；

3）在临时固结的偏位联对应的所有桥墩顶部分别安装顶升装置，顶升装置通过同步控制系统将对应的偏位梁体同步顶升，使偏位梁体和对应的桥墩上部支座之间形成间隙；

4）在第3）步顶升形成的所有间隙内分别设置临时滑动支座，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相对自由滑动，然后取消顶升装置支撑力使梁体落在临时滑动支座上；

5）在偏位联所有梁体对应的桥墩顶部支座垫石上设置反力架，在反力架与对应的梁体腹板之间分别安装纠偏千斤顶；所有纠偏千斤顶通过同步控制系统同时发力横向推动各自梁体，进而推动偏位联整联复位，反作用力通过支座垫石作用在对应的桥墩上；

6）偏位联纠偏到位后，拆除反力架，启动顶升装置使纠偏后的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，恢复偏位联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系。

2.根据权利要求1所述的梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，其特征在于：所述反力架包括水平部件，水平部件相对盖梁纵向放置在该偏位梁体对应的桥墩顶部支座垫石上，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，垫板在纠偏时贴在该偏位梁体对应的支座垫石纠偏方向所在面；在水平部件的另一端上部设有向上牛腿，纠偏千斤顶位于该向上牛腿与对应的偏位梁体腹板之间。

3.根据权利要求1所述的梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，其特征在于：第2）步偏位联的临时固结措施为：偏位联所有桥跨之间的结构缝通过焊接钢板或者塞垫钢板固结；断开临时固结的该联梁体与两侧相邻桥跨梁体的联系时，包括断开伸缩缝、栏杆和下水管的连接，目的是防止对连接位和相应构件的破坏，同时防止带动相邻桥跨梁体。

4.根据权利要求1所述的梁桥梁体横向偏位后的纠偏复位方法，其特征在于：第1）步使梁体偏位的水平横向作用力是由支座上钢板未安装水平引起的，其消除方法为：在偏位联所有偏位梁体底部钢板下焊接锲形钢板，偏位梁体底部钢板与锲形钢板形成的整体下表面水平，使支座上钢板恢复水平状态，以消除水平横向分力对偏位梁体的影响。