桥梁支座的自顶升垫板更换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在用(使用中)桥梁支座的更换方法。
【背景技术】
[0002]支座是桥梁结构的重要组成部分，是桥梁上、下部结构的传力和连接装置，支座将桥梁上部荷载的作用力可靠的传递到桥梁墩台。支座承受桥梁上部结构的压力、并满足梁体在各种荷载作用产生变形(水平位移、转角)的需要。由于设计、施工或使用养护的不当及支座质量问题等原因，使用中的桥梁支座时常会出现损坏，导致桥梁上部结构梁体不能按照正常受力状态工作，甚至影响桥梁结构的运营安全。因此，损坏到一定程度的桥梁支座需要进行必要的更换，以保证桥梁结构自身安全。桥梁支座更换过程一般为:抬起要更换支座的上部结构梁体、取出原有支座、放置新支座、放下上部结构梁体，支座承受梁体的设计(预期)压力，完成支座更换过程。
[0003]现有的桥梁支座更换方法从总体上来说，都是将桥梁上部结构梁体抬起来，取出原支座、放置新支座后，梁体再落下来，新支座承受梁体压力，完成支座更换过程。根据一次抬升过程中、更换支座数量的不同，现有的桥梁支座更换有三种方法:逐个支座顶升更换法、部分支座(或逐墩)同步顶升更换法、全部支座(整体)同步顶升更换法。
[0004]①逐个支座顶升更换法
一次抬升桥梁上部梁体，只达到更换一个支座的目的。该方法只在单个更换支座处，用千斤顶等设备顶升梁体，使得桥梁上部梁体只在一个支座点位处(局部)抬起；更换支座后，放下梁体；支座受压，完成单个支座的更换。
[0005]②部分支座(或逐墩)同步顶升更换法
一次抬升桥梁上部梁体，达到更换多个支座的目的。该方法在多个更换支座处(通常是一个或相邻几个桥墩上所有的支座处)，使用多个千斤顶和计算机液压同步控制系统等设备顶升梁体，使得桥梁上部梁体在多个支座点位处同步抬起(每个支座点位处的抬高量相同或者小于某个经计算确定的高差值)；更换支座后，放下梁体；支座同步受压，完成多个支座的更换。
[0006]③全部支座(整体)同步顶升更换法
一次抬升桥梁上部梁体，达到更换全桥(或整联)全部支座的目的。该方法在全桥(或整联)所有支座处，使用多个千斤顶和计算机液压同步控制系统等设备顶升梁体，使得桥梁上部梁体在全桥(或整联)所有支座点位处同步抬起(每个支座点位处的抬高量相同或者小于某个经计算确定的高差值);更换支座后，放下梁体；支座同步受压，完成全桥(或整联)支座的更换。
[0007]现有桥梁支座更换方法存在的不足之处分析如下:
①逐个支座顶升更换法
桥梁支座更换时，需要抬起上部梁体，抬起的高度要满足新支座正常置入梁体下方的需要；放下梁体后，支座受压、高度收缩，梁体达到正常使用的原有标高高度，支座发挥正常作用。也就是说，更换支座处梁体的必需抬高值为:支座压缩量和支座放置施工间隙的总和。桥梁是由横向或纵向多个支座支撑的整体结构，逐个支座顶升更换法，只在一个支座处顶升、桥梁上部结构的一点局部抬高，会使得桥梁上部结构产生强大、额外附加的内力，将导致上部结构梁体发生损坏；即:逐个支座顶升更换法梁体抬升过程会对桥梁上部结构造成损伤。同时，新支座垫石的顶面标高根据支座的压缩量调整，而此压缩量是根据新支座将要承受的压力或原有座压缩量估算的，压缩量估算值和新支座实际压缩量之间肯定会存在偏差；此偏差终将导致支座更换后，其承受的桥梁上部梁体压力与设计(预期)值不同，支座更换后梁体的实际标高位置与预期位置存在差异，由此会改变桥梁上部结构的内力状况，影响桥梁的承载能力。
[0008]②部分支座(或逐墩)同步顶升更换法和全部支座(整体)同步顶升更换法
部分支座(或逐墩)同步顶升更换法和全部支座(整体)同步顶升更换法，同时顶升桥梁全部支座处的梁体或者部分支座(或逐墩)处的梁体，克服了逐个支座顶升更换法梁体抬升过程对桥梁上部结构造成损伤的弊端。但是，更换后支座垫石的顶面标高根据估计的支座压缩量确定，仍然存在支座最终承受的上部梁体压力与设计(预期)值不同，支座更换后梁体的实际标高位置与预期位置存在差异的缺陷。
[0009]同时，部分支座(或逐墩)同步顶升更换法和全部支座(整体)同步顶升更换法需要大量的千斤顶、严密的计算机液压同步控制系统、精确的梁体顶升量监测系统，梁体顶升过程要求的施工控制精度高、难度大，人员多，施工工期长，支座更换施工费用昂贵。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种桥梁支座的自顶升垫板更换方法，有效避免现有的逐个支座顶升更换法需要抬升梁体、造成桥梁上部结构损伤；需要设备少，施工费用低；可自由调整新支座承压力；可以同时更换一个或多个支座。
[0011]本发明的技术方案是:
桥梁支座的自顶升垫板更换方法，采用支撑装置支撑住桥梁上部结构梁体后，拆除原支座以及垫石，在桥墩墩顶或盖梁顶面上层叠放置通过锲形块滑动实现自顶升的垫板和新支座，施加拉力使垫板的锲形块滑动、垫板顶升，新支座升起支撑桥梁上部结构梁体，新支座承受压力；桥梁上部结构梁体升至原标高位置时，固定锲形块，拆除支撑装置，完成支座更换；
具体步骤分为前期准备和现场施工两个阶段，依次为:
第I步、前期准备阶段:
第1-1步，原有桥梁从上到下依次为桥梁上部结构梁体、原支座、垫石以及桥梁墩台或者盖梁，测量桥梁更换支座处的垫石高度H1、桥墩墩顶或盖梁顶面到梁底的距离尺寸H，测量新支座的高度H2和使用中原支座的高度H3，估算新支座受压后的压缩量ht=H2-H3 ；
第1-2步，自顶升垫板包括底面倾斜的上板、顶面倾斜角度与上板底面一致的中板、下板和通过螺丝旋进中板的拉杆，中板为锲形块，中板上横向设有螺孔；自顶升垫板最大厚度和最小厚度的差值，该差值称为垫板可升降值，垫板可升降值应大于估算新支座受压后的压缩量ht ；
第2步、现场施工阶段: 第2-1步，在桥梁将要更换支座处的桥墩墩顶或盖梁上，用支撑装置支撑住支座上方的桥梁上部结构梁体，
第2-2步，用破除设备拆除原有支座下方的混凝土垫石；支座上方梁体略微沉降然后落在支撑装置上，在两个支撑支撑作用下，将原有的原支座和垫石拆除，
第2-3步，将新支座叠放在自顶升垫板上，此时，自顶升垫板处于最小厚度，置入原支座位置；用薄钢板垫在自顶升垫板下面，使得新支座顶紧上方梁体；将穿心千斤顶穿过拉杆，顶在自顶升垫板的上板、下板的端部；穿心千斤顶开始工作，拉杆向一侧外拉，自顶升垫板的中板在拉杆的拉力作用下，向上板、下板中间的间隙滑动并插入，使得自顶升垫板上升，新支座被顶升、承受桥梁上部结构梁体的压力；
第2-4步，穿心千斤顶继续工作，自顶升垫板的锲形块中板继续滑动，梁体略微抬升、恢复至原有标高位置H时，穿心千斤顶停止工作；用螺母旋在拉杆上，固定自顶升垫板的上、中、下板的相对位置；
第2-5步，拆除梁体支撑装置，完成支座更换。
[0012]第2-1步中，支撑装置应具备承受梁体压力的强度和刚度，在桥梁上部结构梁体和墩台之间设置两个支撑，两个支撑分别位于原支座和垫石的两侧。
[0013]第2-1步中，用多层钢板配合千斤顶支撑住支座上方桥梁梁体。
[0014]第2-2步，支撑装置采用千斤顶时，可在拆除垫石前顶升千斤顶，使支撑装置提前承受梁体压力，并在拆除垫石过程中，采用百分表监测梁体的沉降情况，及时顶升千斤顶，保证梁体不发生沉降，或使其沉降量在不造成桥梁上部结构损伤的许可范围以内。
[0015]第2-1步中，采用落地钢支架支撑住支座上方的桥梁上部结构梁体。
[0016]第2-3步，将新支座叠放在自顶升垫板上时；也可用薄钢板填充新支座与上方梁体的间隙。
[0017]破除设备为风镐。
[0018]第2-4步中，固定自顶升垫板的上、中、下板的相对位置时将拉杆焊接在上板、下板上。
[0019]本发明可以有效克服现有桥梁支座更换方法存在的三个缺陷:逐个支座顶升更换法单点顶升过程损坏桥梁上部结构梁体，部分支座(或逐墩)同步顶升更换法和全部支座(整体)同步顶升更换法设备复杂、费用昂贵，且均不能保证支座更换后承受的上部梁体压力与设计(预期)的相同或梁体标高位置与预期位置相同等。
[0020]与现有的桥梁支座更换方法相比较，本发明的技术优势如下:
①本发明方法的支座更换过程中，桥梁上部结构梁体不抬升或其标高只在许可的范围内略微上下移动。可以有效避免现有的逐个支座顶升更换法需要抬升梁体、造成桥梁上部结构损伤的弊端。
[0021]②与现有的部分支座(或逐墩)同步顶升更换法和全部支座(整体)同步顶升更换法相比，本发明方法不需要大量的千斤顶、严密的计算机液压同步控制系统、精确的梁体顶升量监测系统，施工过程简单、技术难度低，施工费用较低。
[0022]③通过调整自顶升垫板中板锲形块的滑动位置，可以改变支座更换后的承受桥梁上部结构梁体的标高位置，即:支座更换过程中梁体标高位置可调节，由此可实现新支座承压力的调整。可以有效克服现有桥梁支座更换方法支座最终承受的上部梁体压力不可调整、梁体标高位置不可调整，达不到与设计(预期)一致、最终影响桥梁承载能力的缺陷。
[0023]④由于不抬升桥梁上部结构梁体，在不损伤桥梁上部结构的条件下，