一种桥梁抗震支座装置及其顶升更换的施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁支座及其更换方法，具体是指一种桥梁抗震支座装置及其顶升更换的施工方法。


背景技术：

2.高速公路改扩建项目中，路线的调整，导致桥梁设计标高的改变，往往需要通过顶升桥梁加以解决。既有桥梁随着服役年限的增长，上下部传力支座常常会出现脱空、破损和偏位等情况。同时以前的桥梁抗震设计考虑的设防等级比现在低，按现有的设防等级和场地类型去进行抗震设计，大部分桥梁抗震验算存在不通过的情况，尤其是刚度较大的矮墩。基于以上原因，在高速公路改扩建项目中，需要对既有桥梁进行顶升更换抗震支座。但是既有桥梁更换抗震支座时，会面临抗震支座上下部无锚固空间，顶升施工不便。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是提供一种桥梁抗震支座装置，该装置适用于既有桥梁需顶升一定高度并更换支座、支座上下部无锚固空间，并且有抗震要求的桥梁。
4.本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种桥梁抗震支座装置，包括抗震支座，抗震支座包括水平设置的支座下封层钢板、支座上封层钢板以及设置在支座下封层钢板与支座上封层钢板之间的支座主体，其特征在于：所述装置还包括楔形块、开孔钢套筒和自流平混凝土加高块，所述开孔钢套筒竖向设置，开孔钢套筒的上端开设有与支座下封层钢板尺寸相适配的支座孔，下端开设有用于套装桥梁的下部结构墩柱的墩柱孔，所述开孔钢套筒套装下部结构墩柱后通过锚固螺栓锚固在下部结构墩柱上，开孔钢套筒与位于墩柱顶部的支座垫石之间形成容置空间，所述自流平混凝土加高块为混凝土现浇充满所述容置空间后凝固形成的结构，并且自流平混凝土加高块浇筑时与所述支座垫石形成一个整体；所述抗震支座的支座下封层钢板安放在开孔钢套筒的支座孔中，所述抗震支座还具有支座上预埋钢板和支座上锚杆，所述支座上预埋钢板水平设置，支座上预埋钢板承托在所述支座上封层钢板上，所述支座上锚杆竖向设置，所述支座上锚杆穿过支座上预埋钢板后锚固在桥梁的主梁梁底，所述楔形块为以所述支座上预埋钢板为浇筑模板现浇混凝土形成的结构，所述楔形块填充在主梁梁底与支座上预埋钢板之间，楔形块的坡度根据主梁的坡度来定，保证支座上预埋钢板为水平板。
5.本发明的抗震支座装置，解决了目前对既有桥梁顶升更换抗震支座时面临抗震支座上下部无锚固空间、顶升施工不便等问题，能够满足在抗震支座上下部无锚固空间的条件下通过顶升主梁来实现支座的更换。本发明中，所述开孔钢套筒为分体结构，由两个对称的半开孔钢套筒和开孔钢套筒拼接螺栓组成，该两个对称的半开孔钢套筒分别为左钢套半筒和右钢套半筒，左钢套半筒和右钢套半筒对接后通过开孔钢套筒拼接螺栓固定相连接。
6.本发明中，所述开孔钢套筒上端开设的支座孔位于套筒中心位置。
7.本发明中，所述开孔钢套筒下端开设的墩柱孔的直径比所述下部结构墩柱的直径
大1-3mm。
8.本发明中，所述下部结构墩柱为无盖梁的单柱墩或双柱墩。
9.本发明中，所述自流平混凝土加高块浇筑的高度为桥梁需要顶升的高度h减去开孔钢套筒顶面钢板的厚度。
10.本发明中，所述楔形块采用自流平混凝土浇筑成型。
11.本发明的抗震支座装置通过优化设计，解决了既有桥梁主梁更换支座无锚固空间的问题，以改变抗震支座下封层钢板的锚固方式解决既有桥梁下部结构更换支座无锚固空间问题。同时以现浇自流平混凝土加高块，实现既有桥梁的顶升。
12.本发明的目的之二是提供上述桥梁抗震支座装置的顶升更换的施工方法。
13.本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：对上述桥梁抗震支座装置进行顶升更换的施工方法，其特征在于，该施工方法包括如下步骤：
14.a)首先确定桥梁待更换的抗震支座的型号和尺寸、桥梁主梁顶升预定的高度、以及主梁最终需要顶升的高度h；
15.b)选择所述的抗震支座作为新的抗震支座，根据选择的抗震支座的支座下封层钢板的尺寸进行开孔钢套筒的开孔与制作，根据支座上锚杆的锚固位置进行主梁底面打孔和安放锚固套筒；
16.c)安装钢抱箍及顶升装置，钢抱箍包括钢抱箍牛腿和临时垫块，钢抱箍牛腿环围抱箍桥梁的下部结构墩柱后通过钢抱箍拼接螺栓锚固在下部结构墩柱上，临时垫块放置在钢抱箍牛腿上，顶升装置竖向放置在临时垫块；安装完成后，即可进行主梁顶升；
17.d)主梁顶升至预定的高度后，拆除需要更换的抗震支座，进行下部结构墩柱顶面和原有支座垫石凿毛，安装开孔钢套筒，用锚固螺栓锚固在下部结构墩柱，该开孔钢套筒顶面的标高根据主梁最终需要顶升的高度h来定；
18.e)在开孔钢套筒内现浇自流平混凝土加高块，自流平混凝土加高块的现浇高度不高于开孔钢套筒的支座孔，保证抗震支座的支座下封层钢板能够安放；
19.f)安装抗震支座，支座下封层钢板准确的安放在开孔钢套筒的支座孔中，支座上锚杆通过螺栓锚固，此时支座上预埋钢板作为现浇楔形块的浇筑模板进行混凝土现浇；
20.g)等待自流平混凝土加高块和楔形块均满足设计强度后，拆除钢抱箍以及顶升装置。
21.本发明中，所述临时垫块的数量和高度由桥梁顶升需要的高度确定。
22.本发明中，所述顶升装置为千斤顶。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
24.图1是本发明抗震支座装置的整体结构示意图；
25.图2是图1的a-a剖视图；
26.图3是本发明抗震支座装置顶升更换的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1-主梁；2-下部结构墩柱；3-抗震支座；3-1-支座下封层钢板；3-2-支座上封层钢板；3-3-支座上预埋钢板；3-4-支座上锚杆；4-楔形块；5-开孔钢套筒；5a、左钢套半筒；5b、
左钢套半筒；5-2-支座孔；5-1-开孔钢套筒拼接螺栓；6-1-自流平混凝土加高块；6-2-原支座垫石；7-钢抱箍；7-1-钢抱箍拼接螺栓；7-2-钢抱箍牛腿；7-3-临时垫块；8-顶升装置。
具体实施方式
29.如图1至图3所示的一种桥梁抗震支座装置，包括抗震支座3，抗震支座3包括水平设置的支座下封层钢板3-1、支座上封层钢板3-2以及设置在支座下封层钢板3-1与支座上封层钢板3-2之间的支座主体，该装置还包括楔形块4、开孔钢套筒5和自流平混凝土加高块6-1。
30.开孔钢套筒5竖向设置，开孔钢套筒5的上端开设有与支座下封层钢板3-1尺寸相适配的支座孔5-2，支座孔5-2位于套筒中心位置，开孔的尺寸刚好保持抗震支座3能够准确的安放，开孔钢套筒5的下端开设有用于套装桥梁的下部结构墩柱2的墩柱孔，墩柱孔的直径比下部结构墩柱2的直径大2mm，或者大1-3mm均可，开孔钢套筒5套装下部结构墩柱2后通过锚固螺栓锚固在下部结构墩柱2上，开孔钢套筒5与位于墩柱顶部的支座垫石6-2之间形成容置空间。
31.自流平混凝土加高块6-1为混凝土现浇充满容置空间后凝固形成的结构，无需机械振捣，自流平混凝土加高块6-1浇筑的高度为桥梁需要顶升的高度h减去开孔钢套筒5顶面钢板的厚度，支座垫石6-2先进行表面凿毛，然后自流平混凝土加高块6-1浇筑时与支座垫石6-2现浇形成一个整体。
32.抗震支座3的支座下封层钢板3-1安放在开孔钢套筒5的支座孔5-2中，抗震支座3还具有支座上预埋钢板3-3和支座上锚杆3-4，支座上预埋钢板3-3水平设置，支座上预埋钢板3-3承托在支座上封层钢板3-2上，支座上锚杆3-4竖向设置，支座上锚杆3-4穿过支座上预埋钢板3-3后锚固在桥梁的主梁1梁底。
33.楔形块4为以支座上预埋钢板3-3为浇筑模板现浇自流平混凝土浇筑形成的结构，楔形块4填充在主梁1梁底与支座上预埋钢板3-3之间，楔形块4的坡度根据主梁1的坡度来定，保证支座上预埋钢板3-3为水平板，从而保证支座顶面保持水平。
34.本实施例中，开孔钢套筒5为分体结构，由两个对称的半开孔钢套筒和开孔钢套筒拼接螺栓5-1组成，该两个对称的半开孔钢套筒分别为左钢套半筒5a和右钢套半筒5b，左钢套半筒5a和右钢套半筒5b对接后通过开孔钢套筒拼接螺栓5-1固定相连接。桥梁的下部结构墩柱2为无盖梁的单柱墩或双柱墩均可。
35.本实施例中，支座上预埋钢板3-3的纵桥向尺寸比常规抗震支座的上预埋钢板大，纵向尺寸比较大是为了满足支座上锚杆3-4能够方便施工，支座上锚杆3-4与下部结构墩柱2的外边缘之间的距离s为50cm，s的大小可以由本领域技术人员根据支座上锚杆3-4的施工需求和钢抱箍7的受力进行确定。
36.梁底楔形块4的横向尺寸，本领域技术人员可以根据抗震支座3的需求进行确定，纵向尺寸需根据支座上锚杆3-4的锚固位置以及顶升装置8的顶升位置进行综合确定。
37.对上述桥梁抗震支座装置进行顶升更换的施工方法，包括如下步骤：
38.a)首先确定桥梁待更换的抗震支座的型号和尺寸、桥梁主梁1顶升预定的高度、以及主梁1最终需要顶升的高度h；其中，桥梁主梁1顶升预定的高度以及主梁1最终需要顶升的高度h由本领域技术人员根据工程实际情况而定；
39.b)选择抗震支座3作为新的抗震支座，根据选择的抗震支座3的支座下封层钢板3-1的尺寸进行开孔钢套筒5的开孔与制作，根据支座上锚杆3-4的锚固位置进行主梁1底面打孔和安放锚固套筒；
40.c)安装钢抱箍7及顶升装置8，钢抱箍7包括钢抱箍牛腿7-2和临时垫块7-3，钢抱箍牛腿7-2环围抱箍桥梁的下部结构墩柱3后通过钢抱箍拼接螺栓7-1锚固在下部结构墩柱3上，临时垫块7-3放置在钢抱箍牛腿7-2上，顶升装置8竖向放置在临时垫块7-3，顶升装置8为千斤顶，临时垫块7-3的数量和高度由桥梁顶升需要的高度确定；安装完成后，即可进行主梁1顶升；
41.d)主梁1顶升至预定的高度后，拆除需要更换的抗震支座，进行下部结构墩柱2顶面和原有支座垫石6-2凿毛，安装开孔钢套筒5，用锚固螺栓锚固在下部结构墩柱2，该开孔钢套筒5顶面的标高根据主梁1最终需要顶升的高度h来定；
42.e)在开孔钢套筒5内现浇自流平混凝土加高块6-1，自流平混凝土加高块6-1的现浇高度不高于开孔钢套筒5的支座孔5-2，保证抗震支座3的支座下封层钢板3-1能够安放；
43.f)安装抗震支座3，支座下封层钢板3-1准确的安放在开孔钢套筒5的支座孔5-2中，支座上锚杆3-4通过螺栓锚固，此时支座上预埋钢板3-3作为现浇楔形块4的浇筑模板进行混凝土现浇；
44.g)等待自流平混凝土加高块6-1和楔形块4均满足设计强度后，拆除钢抱箍7以及顶升装置8，整个配套顶升更换支座工艺流程结束。
45.本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。