支座安装（共4篇）
支座安装 篇1
摘要：桥梁支座是指在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处设置的传递力的装置。桥梁的支座不仅要承受和传递很大的荷载, 而且还能够保证桥跨结构可以产生一定程度的形变, 因此桥梁的支座的设计必须要有比较合理的传力方式, 只有这样才能使得支座传力比较通畅, 才能避免发生过度的应力集中。文章主要针对桥梁支座在安装施工中常见的质量问题进行了总结, 并提出了一定的解决措施。对桥梁制作的安装质量具有重要的现实意义。
关键词：桥梁支座,安装质量,问题,措施
在钢筋混凝土式桥梁和预应力混凝土梁式桥中, 桥跨结构和墩台之间都设置有支座, 主要功能包括递上部结构的支承反力、保证结构在活载和保持自由变形。支座在桥梁中起到承上启下的作用, 对于桥梁的质量具有重要的影响, 因此一定要重视梁板安装、支座安装的质量。
1 桥梁支座的质量问题
目前由于我国的桥梁支座的安装技术还不成熟, 与西方发达国家相比还存在着较大的差距。我国的桥梁的支座还存在着很大的问题, 主要表现在以下几个方面: (1) 桥梁的支座位置不准确[1]。桥跨结构和墩台之间设置的支座会产生位置的偏移, 主要包括横桥向位置偏差、顺桥向位置偏差、矩形支座长短方向边放错等; (2) 支座没有完全受力。桥梁的支座可能各个部分承受的力不同, 造成了支座不能平衡受力。主要包括脱空、半脱空、不密贴 (敲击能移动) 等。 (3) 支座垫石标高控制不严而引起的质量问题。桥梁的支座垫石标高控制不严密会引起桥梁的负荷不同, 容易使得桥梁的质量出现严重影响。主要包括支座垫石因二次浇筑而出现脱空现象、支座下垫多层钢板、支座下垫较厚砂浆、支座下垫钢板尺寸偏小、在支座顶垫砂浆、钢板等。 (4) 支座剪切变形[2];桥梁的支座如果长时间出现超负荷, 就会使得桥梁的支座产生剪切变形, 就会导致桥梁支座的承受负荷的能力下降, 容易断裂。 (5) 支座型号用错。桥梁的支座在安装时, 必须严格按照规范进行, 必须要确定好型号再进行安装。目前我国的有些桥梁在建设时, 经常出现不能用合适的支座, 圆形与矩形支座混淆使用等。 (6) 梁底预埋钢板或调平钢板未及时进行防腐处理等。桥梁的支座底部的固定板一般是钢板, 很容易被腐蚀, 就会造成桥梁的支座不牢靠, 因此应当对底板进行防腐处理。
2 桥梁支座安装质量问题的原因分析
2.1 施工前期的问题
目前, 我国的桥梁支座所采用的材料都是普通的钢板, 这部分钢板大都是从废旧市场回收的, 甚至会出现腐蚀的现象, 这样的钢板不仅平整度差, 而且平面尺寸比支座小, 没有进行防腐的处理就直接用来做支座, 导致钢板的质量出现严重的不合格[3]。桥梁的施工方在安装支座时, 由于缺乏安装经验, 不能按照规范来安装支座。另外, 支座安装技术含量不高, 安装人员没有安装经验, 不能正确完成安装。所以, 经常会出现支座安装质量的问题。施工管理人员在支座安装上出现问题主要表现在, 操作人员不能认真核对图纸、施工放样不仔细、标高控制不严格、误差较大等。再就是操作工人偷懒图省事, 不能领悟施工方法以及操作要领。最后就是施工管理人员出现分工不明确等现象。
2.2 施工后期的问题
施工方在桥梁支座安装中, 由于安装技术的限制, 导致安装管理出现问题。一般表现在以下几个方面: (1) 施工管理人员的技术交底不详细、不彻底, 甚至出现有歧义的地方。有些桥梁支座的安装技术交底仅停留在书面阶段, 现场操作工人对具体的作业要求不清楚或一知半解。 (2) 监理旁站不到位, 不能履行严格的工序验收制度, 在有关文件中, 多次强调工序验收制度, 即本道工序未经过验收, 不准进入下道工序作业, 但个别监理责任心不强, 在梁板安装未经过验收的情况下就同意进入桥面系的施工, 加大支座处理难度。 (3) 施工部门对桥梁的支座安装的重视程度不够, 主要表现在认为支座安装是件简单的工作, 不能引起足够的重视, 忽视过程控制或施工前期阶段比较重视, 但因安装持续时间较长, 后期怠于管理, 形成前紧后松现象。 (4) 自检体系不健全。在实际的桥梁支座的安装中, 自检体系不能正常运转, 而且质检人员的质检不到位、施工员质检岗位责职不能理清楚、甚至会出现混岗位的严重现象等, 使得自检体系不能在桥梁的质量控制中起到真正的控制作用。
3 桥梁支座的安装质量的问题的解决方法
3.1 已施工完成或部分施工的板梁支座问题整改措施
一般而言, 由于桥梁的半幅桥宽大概在十五米以及十二片空心板组成, 采用先简支后连续的体系, 一般选用三到五跨作为一联。因此应当根据现场实际情况, 保持盖梁顶与梁底之间的空隙应尽量较小, 可以通过多方面的比较, 采用超薄液压千斤顶进行顶升处理。千斤顶为一泵带14只60t油顶柳州产组合式专用油泵和千斤顶组, 并带有四组分配阀, 油管长度必须符合现场实际情况[4]。主要体现在以下几点: (1) 千斤顶应当放在梁底盖梁或台帽上, 如果两者之间的间距比较小, 容不下千斤顶时, 应适当凿除部分混凝土, 使得千斤顶与壁面之间的保留一定的空隙。为了保证在起顶过程中不会损坏梁底, 一般在梁底与千斤顶接触的地方用钢板压实, 这样就可以增大增大受力面, 避免梁支座因为受到力而破坏。 (2) 千斤顶安装完毕以后, 就开始进行试项。在试项结束后, 应安排专业人士统一指挥均衡地将整半幅空心板端部慢慢的升起, 使的空心板端离开原支座有2-3厘米的空隙。最后利用临时支撑块塞入梁底形成临时支撑点, 注意千斤顶的控制过程应严格按操作规程进行, 进油和回油应做到慢而稳, 直到全部工作结束千斤顶才能卸载, 确保桥梁整体安全。支座应保持在维修前后的标高一致, 这样才能保证支座的安装工序能够一次成功完成。在支座安装完成后, 应该对安装好的支座底部的钢板全部进行防腐处理, 保障钢板不会被腐蚀。
3.2 桥面系未开始施工的板梁支座问题解决措施
千斤顶将桥梁支座吊起以后应注意以下几点: (1) 桥梁支座的位置不准确的要重新按照设计要求进行放置。 (2) 及时将变形支座或者型号不符合要求的支座进行替换。 (3) 桥梁支座的标高相差较多的应对支座垫石进行处理。支座垫石偏高的要凿除保持一定的间隙, 来应对顶面进行凿毛, 并用高标号小石子混凝土浇筑, 为防止开裂, 可在混凝土内加一层钢丝网片, 待混凝土强度达到设计强度时再进行安装支座。对不符合要求的桥梁支座底部的钢板也按照相应的要求进行更换, 同时所有外露钢板都需要进行防锈处理。 (4) 未完全受力支座的处理, 脱空支座用钢板要进行及时的调整。半脱空支座用楔形钢板进行调整。对不密贴敲击能移动的支座, 在支座底用水泥砂浆坐浆, 这种方法就可以使支座与梁底密贴结合。
4 结束语
文章经过研究分析桥梁支座在施工过程中出现的问题, 提出了相应的解决措施, 对于提高桥梁支座的安装质量具有重要的现实意义, 对于桥梁支座的安装质量具有重要的借鉴意义。只有掌握了桥梁支座正确的安装方法, 才能保证桥梁的质量, 同时也能有效的加快施工进度, 提高了施工质量。
参考文献
[1]王文斌, 姜立波, 孙浩, 等.浅谈梁板桥支座安装质量的分析及对策研究[J].山西建筑, 2014, 14 (03) :156-157.
[2]毛利炎, 孙红萍, 王石磊, 等.桥梁支座安装常见质量问题浅析[J].福建建材, 2014, 15 (26) :36-37.
[3]胡继德, 姜惠文, 范丽云.桥梁橡胶支座安装中常见质量问题的预防[J].山西建筑, 2013, 37 (15) :85-86.
[4]马海峰, 张志金, 赵张飞.桥梁橡胶支座应用中的常见问题及预防[J].华章, 2014, 28 (11) :274-275.
公路桥梁支座安装质量控制 篇2
1 板式橡胶固定支座的安装
1.1 施工准备
1)支座必须有产品合格证和试验检测报告，施工单位和监理要逐块检查外观是否合格，并按照要求的频率委托具有相关资质的单位进行试验，检验合格后方可使用。2)支座垫石完成后必须经检查合格(高程、轴线偏位、密实度、平整度等)，主要指标是标高，在平坡情况下，同一片梁两端支承垫石及同一桥墩、台上支承垫石应处于同一设计标高平面内，其相对高差不应超过±1.5 mm，同一支承垫石高差应小于0.5 mm;如果仅标高与设计相差很小，高的部分进行打磨处理，低的部位用防锈钢板或环氧砂浆找平;如果检测项目与设计相差较大，超过规定时，必须返工处理。3)测量放样:在支座及支座垫石上都要准确放出支座安装位置，划出支座位置中心线，以保证支座准确就位。4)施工规范和标准参照JT/T 4-2004公路桥梁板式橡胶支座、JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范执行。
1.2 板式固定支座安装
1)所有盖梁垫石顶面、主梁底面均必须平整、光洁、无油污和积水现象。2)支座就位与测量。固定支座安装时，为了使其下表面与支座垫石顶面良好接触，可采用下涂一薄层环氧砂浆结合，并确保支座标高及平整度满足要求。3)支座在顺桥向和横桥向的方向位置应准确，支座顺桥向偏位不超过10 mm，安装时应进行检查核对，避免反置。4)梁板吊装。预埋钢板吊装时必须将预埋钢板底面清理干净，确保表面光洁、无油污。将橡胶支座准确安放在支承垫石上，要求支座中心线同支承垫石中心线相重合。梁、板吊装时，梁、板就位应准确且应与支座密贴，不满足要求时，必须吊起，采取措施垫钢板并使支座中心与主梁中线误差不超过2 mm，不得用撬棍移动梁、板。5)桥墩部位连续墩处的板式固定支座安装需注意湿接头钢筋绑扎前必须检查预埋钢板、支座的平面位置和高程是否满足要求。
2 板式橡胶滑动支座的安装
1)所有支座位置上的盖梁垫石顶面，主梁底面均必须平整，光洁(主要指预埋钢板表面)，无油污。2)支座就位与测量。a．支座应按设计进行施工，在顺桥向和横桥向的方向位置应准确，安装时应进行检查核对，避免反置，安装支座时，不锈钢板、四氟板表面均应清洁、干净，在四氟滑板表面涂上硅脂油。b．整体式滑动支座，需将支座放置于预埋钢板上部，如果支座下钢板与预埋钢板不能良好接触或不能水平接触，必须在缝隙处垫上楔形钢板，最后采用周边断续焊接连接支座下钢板和预埋钢板，并且测量支座顶面标高合格。3)梁板吊装:安装梁板时，必须将预埋钢板底面或承托表面清理干净，确保表面光洁、无油污。为了支座上钢板与预埋钢板表面接触良好，视现场需要可采取垫一楔形钢板或不同厚度的钢板，最后将两钢板断续焊接牢固。落梁时要求平稳、准确，无振动，梁与支座密贴，不得脱空。4)注意吊装之后必须将梁板横向连续钢筋焊接牢固，同时将滑动支座两侧的临时固定钢筋或钢板拆除，使滑动支座可以自由伸缩。5)支座正确就位后，拆除临时固定装置，采取安装防尘围裙措施。
3 盆式橡胶支座的安装
1)盖梁和支座垫石施工时对支座下预埋螺栓的预埋或预留孔洞必须提前布设;2)支座上钢板与梁底预埋钢板水平并密贴后，通过支座预埋螺栓(固定在现浇箱梁混凝土中)连接;3)支座就位对中后应保证临时锁定装置在施工过程中不被改变;4)对预制梁，应将支座整体先行固定在梁体上，然后落梁。落梁时注意锚固螺栓对准预留孔，落梁就位后，用环氧砂浆或高标号无收缩水泥砂浆灌注锚固螺栓预埋孔，待砂浆硬化后拧紧下支座板锚固螺栓;对现浇梁，应先把支座整体固定在墩台支承垫石上。在固定支座时，应用环氧砂浆灌注锚固螺栓预埋孔，待砂浆硬化后拧紧下支座板锚固螺栓，同时将支座上座板的锚固螺栓固定在上座板上，然后在上座板上支模浇筑梁体;5)采用焊接方式时，应在墩台支承垫石及梁体上设置平整度较高的预埋钢板，预埋钢板上设置一定数量的钢筋，为保证预埋钢板下混凝土的密实度，钢板上开适当的排气孔。预埋钢板周边尺寸应大于支座周边尺寸50 mm以上。预埋钢板与支座采用分段不连续的焊接方式，焊接时应注意控制温度不能过高，以免烧坏四氟滑板和橡胶板。焊后应进行防锈喷漆处理;6)梁体安装完毕后，或现浇混凝土梁体形成整体并达到设计强度后，在张拉梁体预应力之前，拆除上、下支座连接板，以防止约束梁体正常转动;7)安装时均应使墩台顶面和梁底面保持清洁、干燥、无油污。安装过程中支座不得受到机械损伤、灼热、污染和其他不利因素的影响，施工中应保持支座均匀受力;8)活动支座的聚四氟乙烯板和不锈钢板不得有刮伤、撞伤，氯丁橡胶板块应密封在钢盆内，排除空气，保持紧密;其安装前应采用适宜的清洁剂擦洗各相对滑移面，擦净后应在四氟滑板的储油槽内注满硅脂类润滑剂。
4 支座安装的主要注意事项
1)安装支座前，盖梁、台帽顶、支座垫石标高、支座位置必须逐一检查至合格为止，还要加强梁板底面的检查。安装时一定要保证支座受力均匀、不脱空;当出现脱空的情况时，必须加垫钢板，钢板不能超过两层，严禁使用多层薄铁皮，钢板要提前涂刷防腐防锈的材料，并要求垫在橡胶支座下面，用环氧树脂与支座粘结牢固，密实平整，其周边尺寸比支座周边大2 cm。2)安装时墩台顶面、梁底面和预埋钢板底面均应保持清洁、干燥、无油污。安装过程中支座不得受到机械损伤、灼热、污染和其他不利因素的影响，施工中应保持支座均匀受力。3)吊装之后必须将梁板横向连续钢筋焊接牢固，同时将滑动支座两侧的临时固定钢筋或钢板拆除，使滑动支座可以自由伸缩。4)先简支后连续的桥梁在体系转换(临时支座拆除)完成后，施工单位必须对支座逐个检查(可用钢尺插入的方法)，防止出现脱空、偏压、支座是否产生过大的压缩变形等现象，并及时进行处理。5)对纵坡上及弯道上的桥梁，在支座施工时应作相应的调整和处理，使支座与梁板能均匀充分接触并限制水平移动。6)支座安装后，必须保证支座与上下部结构紧密接触，不得出现脱空现象，对未形成整体的梁板结构，应避免重型车辆通过。7)支座存放时，要避免阳光直接照射，雨雪浸淋，并保持清洁;严禁酸、碱、油类、有机溶剂等影响支座质量的物体接触，并距热源1 m以外。8)支座在试运营期一年后应进行检查，清除支座附近的杂物及灰尘，并用棉丝仔细擦除不锈钢表面的灰尘。
5 结语
以上就是我在忻阜高速公路支座施工中得到的一些简单体会，不足之处，尽请指正。
参考文献
[1]JT/T 4-2004,公路桥梁板式橡胶支座[S].
[2]JT/T 663-2006,公路桥梁板式橡胶支座规格系列[S].
[3]JT/T 391-2009,公路桥梁盆式支座[S].
支座安装 篇3
某桥跨径6×30 m,全桥共2联,前3孔一联,后3孔一联。上部采用预应力混凝土先简支后桥面连续T梁,单孔横向5片梁。下部构造:桥墩采用柱式墩、空心薄壁墩,Φ2.0 m、Φ2.2 m钻孔灌注桩基础;0#桥台采用组合式桥台,Φ1.5 m钻孔灌注桩基础;6#桥台采用柱式桥台,Φ1.7 m钻孔灌注桩基础。
根据桥梁结构的总体构造布置,建立全桥动力特性和地震反应分析的3维有限元分析模型。
主梁、桥墩、横系梁、盖梁和桩模拟采用考虑剪切变形的3维铁木辛克弹性梁单元,承台本应该是实体建模,但因为在地震响应计算中,承台主要作为质量单元参与地震响应贡献,所以承台也作为梁单元处理,但质量仍然精确反映。主梁采用梁格模型,较精确地模拟了上部结构的刚度和质量。要注意的是,在大震作用下,虽然加装了隔震装置,但桥墩仍很有可能进入抗弯屈服工作阶段,所以必须对桥墩是否进入抗弯屈服进行判断。如果发现墩身出现塑性铰,应将墩身改为3维弹塑性梁单元重新进行分析。
使用分层文克尔土弹簧模型模拟桩基础。将土层分层离散为文克尔弹簧,离散后的等效弹性支承的弹簧刚度k,就等于弹性支承作用面积A,(即单元高度与基础计算宽度的乘积)与地基系数C0的乘积,即k=A×C0。在离散等效弹性支承时,同一土层可根据精度需要,将其分成若干部分,但在土层分界处,必须分开。将每一个分出的部分看成一个弹性支承,其作用点就在该部分的合力作用点处。据此可得:
式中:Ki为每层土弹簧的刚度系数;hi为每层土的厚度。
依据《公路桥梁抗震设计细则》第6.3.8条,动力计算时,土抗力的取值比静力大,一般取m动为2～3倍的m静,本文取2.5m静。
全桥空间有限元模型见图1。
2 铅芯橡胶支座及伸缩缝的模拟
根据分析目的的不同,铅芯橡胶支座大致可分为2种模拟方式:(1)针对于振型分析、反应谱分析等线性分析,一般采用具有等效刚度及等效阻尼比的线性恢复力模型弹簧元;(2)针对于非线性静力分析、非线性时程等非线性分析,一般采用双线性恢复力模型(如新西兰MWD CDP818/A规范)或修正的双线性恢复力模型(如日本桥梁免震条例)。国内外很多学者对铅芯橡胶支座的力学参数进行了研究,大部分的研究表明(如范立础《桥梁减隔震设计》,吴彬、庄军生《铅芯橡胶支座的非线性动态分析力学参数试验研究》,等)其主要力学参数在支座剪应变时变化趋势明显变缓,而一般在地震作用下支座剪应变都比较大。所以目前在非线性分析中使用较多的是常数型双线性恢复力模型。
本次地震响应分析的方法主要采用非线性时程分析,所以可以较真实地考虑支座的非线性行为,支座的水平剪切恢复力模型见图2。
本桥采用某厂提供的270 mm×270 mm×141mm方形铅芯橡胶支座,厂家提供的支座力学参数见表1。
在地震作用下,联与联之间的梁体在纵桥向可能发生不同步振动,此时梁体间相对压缩位移若是超过了梁缝的初始间距,两联间的主梁将发生碰撞引发桥梁的破坏甚至落梁。特别是在加装了隔震支座桥梁的地震分析时,考虑到梁梁间的纵横向相对位移比较大,应该考虑梁梁间存在的碰撞可能。在非线性时程分析时可采用如图3所示的间隙单元来模拟伸缩缝。
3 计算结果
依据《公路桥梁抗震设计细则》第3.4条,地震作用下的效应组合应包括永久作用效应+地震作用效应,在永久作用效应基础上按照横向1.0+纵向1.0+竖向0.5的系数同时输入3向人工地震波,如图4所示。
3.1关键截面轴力-弯矩屈服面能力分析
当考虑3向地震力同时作用时,除了竖向地震荷载会导致双柱墩和桩群轴力发生很大变化外,在横桥向地震力作用下,双柱墩和群桩基础还会因为“框架效应”也会导致产生很大的轴拉力,所以双柱墩和桩群也必需通过截面的P-M屈服面来进行判别,其中屈服面以首根钢筋受拉屈服定义。
截面轴力-弯矩屈服面能力分析的原理是把横截面按约束混凝土、非约束混凝土、纵向钢筋双向划分为平面网格,每一网格的中心为数值积分点。网格的纵向微段即定义为纤维。通过计算每个纤维的应力,并在断面内进行数值积分,即可求解每个微段的内力变化过程。此时,只要纤维分得足够细,材料本构关系正确,计算精度就可满足相应的要求。
钢筋纤维采用考虑了“Bauschinger”效应和硬化阶段的修正的Menegotto-Pinto本构。圆形截面钢筋混凝土纤维一般采用mander本构。
通过验算可以看到,墩柱及桩所有最不利截面在E2地震作用下其内力P-M相关时程点基本都处于截面P-M屈服面内(偶尔有极少部分内力相关点超过了屈服面,此时截面的裂缝宽度可能会超过容许值,但混凝土保护层还是完好。由于地震过程的持续时间比较短,地震后,由于结构自重,地震过程开展的裂缝一般可以闭合,不影响使用),所以判断双柱墩和桩在E2地震作用下均处于弹性阶段内工作。图5给出了2#墩的最不利截面的验算图示。
通过计算还表明,0#桥台伸缩缝在E2地震作用下不会发生碰撞,5#桥台伸缩缝在E2地震作用下的某些特定工况会发生碰撞。所以在构造上两端部桥台处(特别是5#桥台)伸缩缝需要加橡胶缓冲吸能垫。
4 隔震结构隔震性能评估
对隔震结构的隔震性能评估一般可通过2方面来表现:(1)隔震结构构件最大内力与非隔震结构构件最大内力之比;(2)隔震结构基本周期与非隔震结构基本周期之比。本次分析参考《公路桥梁抗震设计细则》第10.1.6条,采用第2种评估方法。
隔震结构的基本周期是与隔震支座的等效刚度密切相关的,而支座的等效刚度又和支座的有效位移相关。参考平成14年3月的《道路桥示方书(V耐震设计编)同解说》,支座的有效位移取为支座整个时程位移中最大值的70%。具体的方法就是根据非线性直接积分法得到每个支座的顺桥向、横桥向最大位移结果,然后取每个值的70%作为有效位移,根据该有效位移再得到每个支座顺桥向、横桥向方向的有效刚度,最后得到整个结构的周期、振型。
将所有的隔震支座换成与非隔度结构相同尺寸的普通板式橡胶支座,其水平剪切刚度应与铅芯隔震支座的一次刚度相同为4 700 kN/m,隔震桥梁与非隔震桥梁同期对比见表2。
通过表2可以看出,隔震结构的第1阶周期是非隔震结构的第1阶周期的1.44倍,而从第2阶周期开始则增加为1.8倍。到第10阶周期时,则达到了2倍。显然,隔震效果非常明显,采用隔震装置后结构的动力特性性能基本达到《公路桥梁抗震设计细则》第10.1.6条的建议值。
5 结论
本次研究表明,在高烈度地区的桥梁结构,使用铅芯橡胶支座进行隔离、吸收和耗散地震能量效果显著。但要注意的是:
(1)对于安装了减隔震装置的桥梁的下部结构,在大震作用下也不一定是一定在弹性范围内工作,一定要对其进行屈服验算,否则可能需要对其减隔震装置的性能、安置方式进行调整;
(2)对于安装了减隔震装置的桥梁的上部结构,在大震作用下主梁端很容易因为较大的位移发生碰撞,此时一定要注意在伸缩缝处设置吸能缓冲装置,以减小碰撞给上部结构带来的损坏。
参考文献
[1]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2003.
[2]黄方,王爽.两种弹塑性梁单元在桥梁地震响应分析中的研究比较[J].中国西部科技,2009,8(23):31-33.
支座安装 篇4
1. 工程概况
江苏省宿迁市跨越郯庐断裂带, 属我国抗震设防烈度最高的地区之一。宿迁国检海关大厦建筑高度89.1m, 建筑面积3.2万m2, 采用对称布局, 结构体系为框剪结构, 地下一层, 地上17层 (含一层隔震层) , 抗震设防烈度8度, 地震加速度0.3g。该工程采用叠层橡胶支座隔震技术, 总计安装100个隔震支座 (布置如图1所示) , 隔震支座工作应力为15Mpa, 最大单体直径1300mm, 质量6200kg, 预埋钢板面积3.2m2。该建筑是目前我国在建的使用隔震支座最大、建筑高度最高的工程。
低烈度抗震设防地区建筑采用的橡胶隔震支座一般直径小于1m, 本工程采用的属于超大直径隔震支座。采用传统的施工工艺无法保证支座安装质量, 为此我们成立了校企联合技术攻关QC小组, 研究解决支座安装施工中的关键技术。
2. 超大直径橡胶隔震支座施工技术难点
超大直径叠层橡胶支座隔震支座安装施工的主要技术难点有以下几点:
(1) 支座下部结构按照设防烈度8度, 地震加速度0.3g进行设计, 支座节点处钢筋用量大, 钢筋净距小。如7轴交E轴隔震支座节点, 7轴梁上部锚入支座内钢筋14根, 钢筋净间距仅为36mm, 而支座预埋板最大锚固件尺寸95mm×95mm, 且每块板上有大小24个, 锚固件埋入支座困难, 如图2所示。
(2) 隔震支座数量多, 安装精度高, 要求支座预埋钢板安装轴线偏差≤3mm, 中心高度偏差≤5mm, 平面倾斜偏差≤1‰, 支座预埋件固定困难。
(3) 预埋钢板面积大, 最大达1800mm×1800mm, 混凝土浇注孔仅80mm, 板下混凝土浇注、振捣困难, 混凝土密实度难以保证。
3. 安装施工质量保证措施
(1) 采用并筋方法增大钢筋净距。
如何在不增加工程造价的情况下, 把预埋板上锚固件锚入支座梁中是首先要解决的施工难题。通过查阅钢筋混凝土设计规范, 规范规定梁主筋并筋不得大于3根。根据此规定, 经与结构设计人员协商, 采用并筋的方法增大主筋间距。通过并筋调整, 主筋净距由原来的36mm调整为100mm。安装时, 预埋钢板的锚固件宽松准确地锚入支座内, 在不增加造价的情况下既便于安装又方便浇注。调整后, 预埋板锚固件与支座钢筋位置示意如图3所示。
(2) 预埋板位置控制。
隔震支座预埋钢板最大尺寸为1800mm×1800mm, 水平允许偏差最大仅2mm, 轴线允许偏差小于3mm, 支座中心标高与设计标高偏差小于5mm。安装固定后还有多道工序施工, 难免碰撞到预埋板, 造成位置超差质量事故。为了保证混凝土浇筑后预埋板位置符合技术要求, 进一步提高了安装质量标准和采取相应的技术保证措施。具体措施如下: (1) 使用高精度水准仪和经纬仪来保证测量精度, 减少测量误差, 各项测量误差控制在2mm以内。 (2) 调整施工工序, 增加二次浇筑。
正常施工顺序是:立模→绑扎钢筋→安装预埋板→浇筑混凝土→清理预埋板。调整后的施工顺序是:立模→绑扎钢筋→预留支座处预埋板混凝土浇筑高度→浇筑混凝土→安装预埋板→调整固定→补浇支座混凝土→清理预埋板。
调整和增加施工工序目的是:第一次浇筑混凝土是把梁支座处两端钢筋和支座外柱钢筋均锚入混凝土中, 增强支座处钢筋刚度和稳定性, 既有利于支座预埋板的定位, 又便于把已核对好的楼面轴线用经纬仪直接投递到预埋板的轴线上, 避免二次放线造成轴线偏差。
(3) 预埋板定位。
安装时, 先在预埋板每侧放置4根水平尺作为预埋板初步抄平使用。预埋板初平后, 用经纬仪投递轴线到预埋板上。预埋板定位后, 再利用预埋板四角自制调节器调节高度、水平和平面位置, 如图4所示。
预埋板精确定位后, 采用电弧焊把连接杆固定到梁、柱钢筋上。浇筑时, 严禁模板、施工人员、振动器等直接与预埋板接触, 防止人为造成预埋板位移变形。通过上述各项技术保证措施, 浇筑后实测预埋板位置偏差均小于2mm, 完全超过图纸规定的技术要求。
(4) 特种补偿混凝土配合比设计。
为保证预埋板下混凝土的密实度, 防止预埋板下混凝土空鼓质量事故, 进行了特种补偿混凝土的配合比设计和性能试验。具体做法是:用普通混凝土配合比设计方法进行试配, 通过4个水灰比, 找出强度和水灰比的关系曲线, 再根据C50的强度来选定水灰比。确定砂率及外加剂加入量, 计算试配用的混凝土配合比。试配时, 核对坍落度, 并制作强度试件、自由膨胀率试件和限制膨胀率试件。当强度和膨胀率符合设计要求时, 再经过现场试拌进行调整, 最终确定工程采用的施工配合比。表1为采用的施工配合比。浇筑时, 混凝土的各项工作性能完全满足施工要求。通过留置3组抗压试块, 3组膨胀率试件, 经检测中心28d标养试验, 抗压强度平均值56.6Mpa, 膨胀率0.30‰, 完全满足设计要求。
(5) 混凝土浇筑质量控制。
混凝土浇筑时, 如果支座上部混凝土产生的浇注压力小, 就会造成预埋板下表面混凝土充盈不足的严重质量事故。要解决这一问题, 应从增加上部混凝土自重, 减小支座内混凝土流动阻力入手。
(1) 通过计算和试验, 制做了一套专用混凝土浇筑料斗和钢梁支架, 如图5所示。
专用混凝土浇筑料斗和钢梁支架由料斗、料斗阀门、钢梁和支腿组成。料斗阀门控制混凝土浇筑速度, 防止混凝土下料过快堵塞出料口;钢梁和支腿是为了使浇筑混凝土时操作人员与预埋板不直接接触。
(2) 支座内较密的钢筋对混凝土产生的阻力较大, 原设计只能顺着预埋板浇筑孔振捣, 振捣范围只限制在浇筑口四周300mm作用范围内, 其他近1000mm半径范围无法振捣。在无外力作用下, 混凝土内部阻力加大、塑性减小、混凝土失去流动性, 料斗出料口在长时间振捣下, 混凝土中砂浆渗漏到支座底部, 出料口被石子堵塞, 这样就造成预埋板下混凝土不均匀和密实度不足的质量问题。
通过设计院变更设计, 把隔震支座向四周各扩大300mm, 提供振动棒操作位置。同时, 在预埋板上设置φ20若干个出气孔。出气孔的作用是:振捣时, 混凝土中的气泡顺着出气孔排出, 可防止混凝土与预埋板间有空气间隙;当混凝土充满时, 混凝土中浆料可顺着出气孔往上冒, 便于检查混凝土的充盈率是否达到100%。
(3) 浇筑前10小时 (可根据浇筑时气温而定) 用水湿润被浇筑部位。湿润作用是:减少混凝土坍落度损失;减小新浇筑的混凝土与模板、原混凝土阻力;提高新旧混凝土的粘结力。
(4) 浇注时, 先在构件接口处放入一层同混凝土成分相同的无石子水泥砂浆, 然后在隔震支座预埋钢板每侧各放入2~3根高频率振动棒 (振动棒数量可根据支座大小而定) 。浇筑时, 振动棒同时振捣。振捣时间应根据下料的数量和速度而定, 防止混凝土离析。
被浇筑的混凝土在上部压力和下部振动作用下, 液化状态加剧, 阻力减小, 混凝土迅速充盈到各部位。当混凝土充盈满时, 混凝土中气泡排尽后, 浆料顺着出气孔往上冒, 这时关闭料斗阀门, 停止下料, 慢慢抽出振动棒, 再用振动棒沿着支座四周振捣, 振捣点间距为300~400mm。图6是调整后的浇注工作示意图。
(5) 浇筑完清理预埋板上混凝土后, 立即开始养护, 养护时间不少于7天。
8天后, 用电钻钻孔检查混凝土充盈情况。检查结果:板与混凝土间无间隙, 充盈率达100%。
4. 超大直径橡胶隔震支座安装质量验收
经过QC小组成员的共同努力, 成功地攻克了超大直径隔震支座安装质量的各种难题。经宿迁市抗震办、建设单位、设计单位、监理单位、施工单位的共同验收, 安装质量均超过预定的目标值。隔震支座安装使用3个月后进行复检, 其结果是:隔震支座竖向压缩变形1.2mm (2倍压力试验, 压缩标准值为3mm) , 符合设计要求;建筑物全高垂直度偏差与竣工前测量值一致;支座处梁柱混凝土无裂缝, 隔震支座工作状态良好, 完全满足了使用要求。
参考文献
[1]中国工程建设标准化协会.CECS1266-2001叠层橡胶支座隔震技术规程.2001.
[2]建设部.GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社, 2002.
[3]周锡元, 吴仕元, 周福霖, 等.JG118-2000建筑隔震橡胶支座[S].北京:中国标准出版社, 2002.
[4]王冬霞.叠层橡胶隔震支座安装施工工法[J].科技情报开发与经济, 2008 (17) :206-208.