一种桥墩倾斜后的纠偏复位方法与流程

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、由于路堤底部粉质黏土软弱夹层的存在，诱发立柱偏移。软弱夹层遇水浸泡后十分软弱，加上上部路堤的堆载和车辆荷载等多种因素影响，路堤边坡的蠕动变形导致桥墩倾斜。

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。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。

技术实现要素：

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。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种桥墩倾斜后的纠偏复位方法，该方法包括如下步骤：

步骤1)在待纠偏桥墩顶部安装顶升装置，由顶升装置将上部的梁体顶升，使梁体和桥墩上部支座之间形成间隙；

步骤2)在顶升的梁体与支座之间形成的间隙内设置临时滑道后，取消顶升装置支撑力使梁体落在临时滑道上，同时对上部梁体进行临时限位措施；

步骤3)对存在偏位的桩，进行土体单侧卸载，产生与桥墩倾斜方向相反的侧向土压力，使桥墩初步复位；

步骤4)待桥墩初步复位后，在待纠偏桥墩盖梁和其上的梁体间设置反力机构，通过上部梁体产生的反作用力将待纠偏桥墩拉到竖直位置；所述反力机构包括第一固定构件和第二固定构件，张拉系统包括至少一套螺杆-螺母组件，一套螺杆-螺母组件包括一螺杆以及—螺母，第一固定构件和第二固定构件分别附接在箱梁以及待纠偏的桥墩盖梁上，且定位成沿螺杆的轴线方向彼此相对，螺杆一端设置在第二固定构件上，另一端可滑动穿过第一固定构件后旋拧有螺母，驱动螺母旋转，上部梁体和第一固定构件保持不动，螺杆带动第二固定构件朝向第一固定构件移动使得其被重新定位，进而实现对倾斜桥墩的纠偏；

步骤5)待纠偏桥墩纠偏到位后，拆除反力机构，启动顶升装置使梁体相对下部支座悬空，拆除第2)步设置的临时滑道，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)步的临时限位措施，使所有桥跨恢复到纠偏前状态即可。

作为优选，所述临时滑道包括不锈钢板，以及位于不锈钢板下侧的聚四氟乙烯板。

作为优选，不锈钢板和聚四氟乙烯板之间再设置硅脂层。

作为优选，所述步骤3)中，对桥墩一侧土体进行挖除，开挖放坡至底系梁以下高度，放坡坡率为1:1，坡面开挖成宽度为2m的台阶状。

作为优选，对梁体进行临时限位的措施包括横向限位和纵向限位，横向限位采用型钢对梁体横向限位和导向，纵向限位是对伸缩缝进行固定。

作为优选，在原支座的基础上增设滑道，滑道前后端各有一段斜面，斜面接口采用圆弧过渡，与梁底交角2°～3°，不可用折线衔接，避免在滑移受压过程中因角度突变发生线性接触和集中应力，从而损坏临时滑移面

作为优选，第一固定构件设在待纠偏的桥墩盖梁上，顶住支座垫石，并采用角钢对其进行固定；第二固定构件设于小箱梁梁底，采用螺栓与箱梁底板连接。

作为优选，所述张拉系统附有应力测量装置。

作为优选，张拉系统包括4～6套螺杆-螺母组件。

作为优选，在实施本方法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

本发明对待纠偏桥墩的对应桥跨的上部结构进行纵向限位，以形成一个支点，目的是将倾斜桥墩的纠偏时的水平推力通过反力机构，将力分散传递到其他桥墩和桥台上。因为本发明的纠偏思路是通过反力机构将力传递给需要纠偏的桥墩，即不是直接推桥墩，而是通过扭力扳手对螺母的作用，产生的作用力即为桥墩推力，所以需要进行步骤4)的前期准备。此时受力整体需要作为一个整体以抵抗扭力扳手扭动螺母产生的巨大推力，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通过焊接固结或采用千斤顶顶住。产生与桥墩倾斜方向相反的作用力主要是土方的挤压产生的推力，操作简单容易施行。

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限位，以将倾斜桥墩的纠偏水平推力传递到各个桥墩上，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道，摩阻力变为0.05～0.08倍，将纠偏的推力成倍减少到可以人工作用，施工方便。

3、顶升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、对桥墩一侧土体开挖，产生一定的纠偏土推力，降低后续工作的难度。

5、反力机构结构简单，可仅靠人工操作，单次操作位移量控制精度高，对原有结构的损伤小，施工影响小，成本低，施工周期短、成本低、纠偏结果精确可控。

附图说明

图1为本发明提供的桥墩纠偏示意图；

图2为本发明提供的临时滑道的结构示意图；

图3为本发明提供的步骤3)中土地单侧卸载的示意图；

图4为本发明提供的反力机构的结构示意图；

图5为本发明提供的第一固定构件的主视图和侧视图；

图6为本发明提供的第二固定构件的侧视图和主视图。

具体实施方式

图1描绘了本发明提供的桥墩倾斜后的纠偏复位方法，如图1所示，且具体的实施步骤为：

1)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4顶升，使梁体4和桥墩1上部支座5之间形成间隙。由于桥墩4顶部设有支座5和支座垫石，上部结构(即梁体)压在支座5上；而支座和支座垫石的存在，上部梁体4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，顶升装置的实现方式有多种，例如浙江省龙庆高速公路龙泉互通大桥桥墩倾斜纠偏中运用的顶升装置；

2)在第1)步顶升形成的间隙内对原有支座进行改造，设置临时滑道6，以降低上部结构对桥墩的约束；具体地，如图2所示，临时滑道6包括不锈钢板61和聚四氟乙烯板62，不锈钢板61位于聚四氟乙烯板之上，不锈钢板61和聚四氟乙烯板62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道上；设置不锈钢板、聚四氟乙烯板及硅脂层，目的是形成一个临时滑移面，使梁体4和桥墩1之间的摩擦系数尽量减小，大大减轻第4)步的推力。另外，临时滑移面不能完全依靠原支座，需在原支座的基础上增设滑道，滑道前后端各有一段斜面，斜面接口采用圆弧过渡，与梁底交角2°～3°，不可用折线衔接，避免在滑移受压过程中因角度突变发生线性接触和集中应力，从而损坏临时滑移面。

同时对上部梁体进行临时限位措施，梁体的临时限位包括横向限位和纵向限位，关于梁体的横向和纵向限位实现方式有多种；在本实施例中，横向限位结构采用型钢对梁体横向限位和导向，另外该限位结构与箱梁接触面采用不锈钢和四氟板组合以降低摩阻力，纵向限位是对伸缩缝进行固定，即焊接固结或采用千斤顶顶住；

3)产生使桥墩倾斜的恢复的作用力，具体的实现方式为：如图3所示，桥墩划分为：11-墩柱，12-系梁，13-桩基，对存在偏位的桩，对桥墩一侧土体进行挖除，开挖放坡至底系梁12以下高度，放坡坡率为1:1，坡面开挖成宽度为2m的台阶状，即通过对土地进行单侧卸载，产生于桥墩倾斜方向相反的侧向土压力；

4)在待纠偏桥墩和其上的梁4体间设置反力机构3，通过上部梁体4产生的反作用力将待纠偏桥墩拉到竖直位置；如图1所示，参考图4，所述反力机构3包括第一固定构件31和第二固定构件32，张拉系统包括至少一套螺杆-螺母组件，一套螺杆-螺母组件包括一螺杆33以及—螺母34，螺母34螺纹连接至所述螺杆32；第一固定构件和第二固定构件分别附接在箱梁以及待纠偏的桥墩盖梁2上，且定位成沿螺杆33的轴线方向彼此相对，如图1所示，螺杆33一端固定在第二固定构件32上，另一端可滑动地穿过第一固定构件31后旋拧有螺母，驱动螺母旋转，限位的上部梁体和第一固定构件保持不动，螺杆33发生平移，此时第二固定构32件在螺杆33的作用下可相对于第一固定构件31被重新定位，进而实现对倾斜桥墩的纠偏；

在本实施例中，扭力扳手拧反力机构上的螺母，通过螺杆位移，拉上部梁体产生的反作用力，将待纠偏桥墩拉到竖直位置；且第一固定构件31和第二固定构件32的具体结构以及在箱梁和盖梁的固定方式的实现形式有多种，在本实施例中，参考图5，第一固定构件由水平钢板311、倾斜钢板312以及竖直钢板313联接构成，具体地，用螺栓314将水平钢板与箱梁底板连接；参考图6，第二固定构件包括通过螺栓320和角钢321固定在桥墩盖梁的钢板322，钢板322上设有螺栓孔3220用于紧固螺杆，钢板上设有多条钢板加强肋323，该钢板322同时顶住盖梁上的支座垫石；张拉系统采用精轧螺纹钢和对应螺母组成，螺杆上附带有对应的应力计，扭动螺母，拉动传力螺杆33.

另外，由于桥墩纠偏的推力很大，通常一个反力系统难以满足要求，因此，本发明提供的反力机构及对应的螺杆通常有4-6套，所有反力机构形成的合力一起推动桥墩复位。操作过程中通过人工操作使之同步动作。

本发明反力机构3，其意义在于:1、通过扭力扳手，给螺母施加扭矩；2、通过螺母的转动，对螺杆产生拉力；通过以上两者的两次杠杆效应，将力放大到可以推动桥墩的程度。

5)待纠偏桥墩纠偏到位后，拆除反力机构，启动顶升装置使梁体相对下部支座悬空，拆除第2)步设置的临时滑移面，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)步的临时限位措施，使所有桥跨恢复到纠偏前状态即可。

本发明前面三步属于前期准备工作，都是为第4)步服务的。

在墩柱纠偏复位前，在纠偏桥墩做桩基完整检测，确保结构安全，并在复位施工过程中，应对桥墩底部裂缝，反力机构按装的箱梁底板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，限制车速。

(3)安装反力机构。

(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。

当墩柱竖直度允许偏差值0.3％h且不大于20mm确定。可认为桥墩纠偏复位满足要求。

验收完成后，结束交通管制。

本发明桥墩能够回到正常位置，主要基于以下几点1、通过设置临时滑移面，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，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。