姜 宇 韜

(中鐵城建集團(tuán)北京工程有限公司，北京 100018)

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大震小震變剛度球形支座施工技術(shù)

姜 宇 韜

(中鐵城建集團(tuán)北京工程有限公司，北京 100018)

結(jié)合唐山勒泰大型商業(yè)綜合體工程實(shí)例，探討了大震小震變剛度球形支座的安裝工藝，從下部支承結(jié)構(gòu)預(yù)處理、支座就位、上部結(jié)構(gòu)施工、支座二次精調(diào)等方面，闡述了該支座的施工要點(diǎn)，并提出了質(zhì)控及安全措施，縮短了施工工期，提高了施工質(zhì)量。

球形支座，地震作用，螺栓，預(yù)埋鋼板

0 引言

隨著我國(guó)鐵路和大型橋梁的發(fā)展，球形支座已在國(guó)內(nèi)獨(dú)柱支承連續(xù)彎板結(jié)構(gòu)、獨(dú)柱支承的連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)及大跨度斜拉橋中廣泛應(yīng)用[1-4]，其安裝、維護(hù)的施工工藝也日漸成熟。但在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，球形支座的推廣相對(duì)滯后且安裝、使用不夠規(guī)范、合理。翟子琢[5]，楊勝文[6]等工程師對(duì)球形支座的安裝質(zhì)量控制進(jìn)行了歸納、總結(jié)。賀堅(jiān)強(qiáng)[7]開(kāi)發(fā)了擔(dān)架法對(duì)球形支座的安裝工藝進(jìn)行了改進(jìn)。

1 工程概況

唐山勒泰商業(yè)綜合體是集高層甲級(jí)寫(xiě)字樓、五星級(jí)酒店、商務(wù)酒店、公寓、高端商業(yè)、住宅、大型停車(chē)場(chǎng)等的綜合業(yè)態(tài)集群式建筑。

本工程位于高烈度地震設(shè)防區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)安裝施工工期較緊，而鋼結(jié)構(gòu)總量較大，層高較高，結(jié)構(gòu)形式多樣，施工難度大。為提高結(jié)構(gòu)的整體安全性并縮短工期，采用了一種大震小震變剛度球形支座(見(jiàn)圖1)，其性能指標(biāo)如表1所示。

表1 球形支座設(shè)計(jì)參數(shù)

X向(長(zhǎng)軸)剛度/kN·m-14400Y向(短軸)剛度/kN·m-15500豎向壓力設(shè)計(jì)值/kN1200豎向拉力設(shè)計(jì)值/kN300水平剪力設(shè)計(jì)值/kN1000螺栓抗剪承載力/kN60轉(zhuǎn)角/rad0.15X向滑動(dòng)量/mm120Y向滑動(dòng)量/mm100

支座的平動(dòng)通過(guò)內(nèi)、外位移箱和板簧之間的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)球冠襯板與球面滑板之間的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其中，A區(qū)冰場(chǎng)樹(shù)杈上空主次梁曲線(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、B段水世界屋面網(wǎng)架、C段天幕網(wǎng)架分別采用了20個(gè)、22個(gè)、27個(gè)，共計(jì)69個(gè)大震小震變剛度球形支座(見(jiàn)圖2～圖4)。

2 施工方法

在施工過(guò)程中，待上部結(jié)構(gòu)卸載完畢且達(dá)到正常使用狀態(tài)后，在適宜溫度下采用二次支座精調(diào)法再次調(diào)整下支座板位置，保證支座在無(wú)初位移和初轉(zhuǎn)角的情況下將下支座板與下部結(jié)構(gòu)固定連接，以實(shí)現(xiàn)支座在可變荷載和地震作用下能夠正常平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，縮短了工期，提高了施工質(zhì)量。

2.1 施工流程

施工工藝流程見(jiàn)圖5。

2.2 安裝階段

1)下部支承結(jié)構(gòu)預(yù)處理。a.螺栓連接預(yù)處理。預(yù)留孔：預(yù)留孔必須按圖紙要求施工，預(yù)留孔深度和直徑必須大于地腳螺栓的預(yù)埋長(zhǎng)度和直徑，一般均大于60 mm，如圖6所示。鑿毛墊石上表面，露出粗骨料并呈堅(jiān)固不規(guī)則表面(鏟鑿的時(shí)候，應(yīng)注意鏟鑿面不要出現(xiàn)極端的凹凸不平，凹凸之差應(yīng)在20 mm之內(nèi))，見(jiàn)圖7。灌注部位的灰塵、雜物、油垢等應(yīng)清除干凈，以保證灌漿料與基材面可靠粘結(jié)。根據(jù)氣候及現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)澆灌部位適當(dāng)加以潤(rùn)滑(用環(huán)氧砂漿時(shí)，應(yīng)保持干燥)，但不應(yīng)有明水存留。下部結(jié)構(gòu)的標(biāo)高和水平度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，柱頂支座設(shè)計(jì)位置處劃出中心線(xiàn),放置楔形墊塊。b.焊接預(yù)處理。下部結(jié)構(gòu)設(shè)置預(yù)埋鋼板(錨板)，見(jiàn)圖8，圖9。檢查預(yù)埋鋼板結(jié)構(gòu)標(biāo)高和平面定位尺寸是否與設(shè)計(jì)圖紙一致，如不一致應(yīng)調(diào)整。在預(yù)埋鋼板上標(biāo)注支座定位位置，放置楔形墊塊。

2)支座就位。a.檢查支座吊鉤和吊裝位置是否可靠。b.檢查支座上、下座板連接是否可靠。c.在上、下支座板的四邊劃注十字中心線(xiàn)，便于安裝找正。d.將支座吊裝至楔形墊塊上。

3)支座調(diào)平、對(duì)中。a.對(duì)中找正：首先確定支座的安裝方向(單向和雙向滑動(dòng)支座應(yīng)注意區(qū)分支座的滑動(dòng)方向)，柱頂支座設(shè)計(jì)中心線(xiàn)、預(yù)埋鋼板中心線(xiàn)與下支座板中心線(xiàn)對(duì)齊。b.調(diào)平(高程控制)：用楔形塊調(diào)整支座標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)注意兩個(gè)方向的水平，其四角高差不得大于2 mm。

4)支座與下部結(jié)構(gòu)點(diǎn)焊。按標(biāo)注的定位位置進(jìn)行點(diǎn)焊，使支座與下部結(jié)構(gòu)臨時(shí)固定。

5)上部結(jié)構(gòu)施工。a.現(xiàn)澆梁(柱)施工。安裝梁(柱)底預(yù)埋鋼板，支梁(柱)體模板，混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)，安裝防塵罩。b.預(yù)制梁(柱)施工。施工安裝時(shí)在梁(柱)端應(yīng)采取臨時(shí)支撐措施，防止側(cè)傾。上支座板與梁(柱)底采用焊接方式連接時(shí)，必須采取間斷焊接，不得連續(xù)焊接，焊接后要在焊接部位做防銹處理。

6)支座與上部結(jié)構(gòu)連接。梁(柱)底預(yù)埋鋼板見(jiàn)圖10。a.焊接。采用焊接方式連接時(shí)，支座與預(yù)埋鋼板之間不得有空隙。如有空隙，應(yīng)采取注漿方式予以填充。同時(shí)，應(yīng)采取降溫措施，防止支座鋼結(jié)構(gòu)過(guò)熱而損壞聚四氟乙烯板。b.高強(qiáng)度螺栓連接。支座與上部結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，連接面需預(yù)留錨栓孔。預(yù)留錨栓孔中心及對(duì)角線(xiàn)位置偏差不得超過(guò)±1 mm。將上支座板與上部結(jié)構(gòu)的鋼板用高強(qiáng)度螺栓連接，并用大于500 mm的扳手人力擰緊。

7)解除上、下支座板間的固定裝置。

8)上部結(jié)構(gòu)卸載。

9)支座二次精調(diào)。因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)卸載后，上支座板下沉過(guò)程中可能發(fā)生傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)，所以待上部結(jié)構(gòu)卸載完畢且達(dá)到正常使用狀態(tài)(施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫接近工程場(chǎng)地全年平均溫度)時(shí)，采用支座二次精調(diào)法進(jìn)行第二次支座調(diào)平、對(duì)中。具體步驟為：a.記錄上支座板的變形位置。b.利用千斤頂抬起上部結(jié)構(gòu)，使支座懸空。c.利用鋼楔塊和撬杠調(diào)整下支座板的四角高程，使之與記錄的上支座板變形位置平行。d.逐步減小千斤頂行程并同步移動(dòng)鋼楔塊使下支座板四角相對(duì)高程保持不變，待下支座板與下部結(jié)構(gòu)接觸時(shí)，用鑄鋼件或鋼板作墊層固定下支座板的位置。e.繼續(xù)減小千斤頂行程直至上部結(jié)構(gòu)再次達(dá)到卸載完畢狀態(tài)后，撤出千斤頂，使上支座板自由變形至之前記錄的位置。f.利用水平儀校核上、下支座板是否相對(duì)平行且球冠襯板中心、球面滑板中心和中支架球面凹板中心是否無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。g.校核無(wú)誤后可進(jìn)行下一步操作，否則重復(fù)a.～e.直至滿(mǎn)足要求為止。

10)支座與下部結(jié)構(gòu)連接。a.螺栓連接。地腳螺栓安裝(見(jiàn)圖11)：將地腳螺栓穿入下支座板地腳螺栓孔并旋入底柱內(nèi)，如有膠墊應(yīng)安裝在下支座板下面。b.焊接。檢查預(yù)埋鋼板與支座之間鋼材的可焊性(是否滿(mǎn)足焊接材料和焊接工藝的要求)。設(shè)計(jì)焊接工藝并進(jìn)行試焊，確保聚四氟乙烯滑板處的溫度低于250 ℃。鏟除焊縫處支座鍍鋅層或油漆并檢查下支座板與預(yù)埋鋼板的位置，確認(rèn)無(wú)誤后將下支座板與預(yù)埋鋼板焊接，焊縫應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

11)重力灌漿。a.支重力灌漿模板。模板與墊石頂面應(yīng)采取可靠措施，防止在重力灌漿時(shí)發(fā)生漏漿。模板支設(shè)應(yīng)大于下支座板10 cm。b.灌漿注意事項(xiàng)。支座就位后進(jìn)行澆筑時(shí)必須注意灌漿料用量，澆筑時(shí)灌漿料要從支座底部中心向四周流動(dòng)，以防止支座下部澆筑不實(shí)或脫空。支座底面與支承墊石之間預(yù)留20 mm～50 mm空隙，如圖12所示。

3 質(zhì)量控制

1)預(yù)制梁板就位后支座下沉，要求環(huán)氧砂漿配合比準(zhǔn)確且有足夠的固化時(shí)間。

2)支座安裝完畢后，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)，如不能對(duì)缺陷進(jìn)行判斷時(shí)，應(yīng)采用射線(xiàn)探傷。

3)滑板活動(dòng)不正常時(shí)，應(yīng)對(duì)滑板的儲(chǔ)油坑進(jìn)行徹底清洗并注滿(mǎn)硅脂。

4 安全措施

1)所有施工人員必須嚴(yán)格遵守施工現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)安全施工的規(guī)定。

2)施工人員應(yīng)培訓(xùn)合格后方可操作，操作人員必須精心操作，聽(tīng)從指揮。

3)所有選用機(jī)具、工具必須嚴(yán)格檢查，不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁使用。

5 結(jié)語(yǔ)

常規(guī)的球形支座安裝過(guò)程中，作業(yè)人員往往只注重支座縱橫軸線(xiàn)和高程的控制，忽視了上部結(jié)構(gòu)的卸載過(guò)程，在整體結(jié)構(gòu)未達(dá)到正常使用狀態(tài)時(shí)即拆除上、下支座板間的臨時(shí)連接。本工程采用二次支座精調(diào)法來(lái)保證球形支座安裝到位、受力合理、工作正常，無(wú)初應(yīng)力、初位移和初轉(zhuǎn)角，縮短了工期，提高了施工質(zhì)量。

[1] GB/T 17955—2000，球形支座技術(shù)條件[S].

[2] 莊軍生.橋梁支座[M].第3版.北京：中國(guó)鐵道出版社,2008.

[3] 崔 玲,徐國(guó)彬.萬(wàn)向承載、萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)、抗震、減振球形鋼支座的研制[A].第九屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2000:824-829.

[4] 張 健,楊大偉.鐵路橋梁LQZ球形支座的施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2007(5):59-61.

[5] 翟子琢.公路橋梁盆式球形支座安裝質(zhì)量控制[J].民營(yíng)科技,2013(8):73-74.

[6] 楊勝文.淺談球形鋼支座安裝質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(22):215.

[7] 賀堅(jiān)強(qiáng).橋梁大型球形支座安裝工藝改進(jìn)[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2015(11):336.

Construction technology of spherical seismic bearing with variable stiffness

Jiang Yutao

(Beijing Engineering Company Limited of China Railway Urban Construction Group, Beijing 100018, China)

Combining with projects in Letai large-scale commercial complex in Tangshan, the paper explores the installation craft for the spherical seismic bearing with variable stiffness, illustrates the construction points of the support from the preprocessing of the lower support structure, bearing position, upper structural construction, secondary refined adjustment of bearing, and points out the quality control and safety measures, so as to shorten the construction period and promote the construction quality.

spherical bearing, seismic role, bolt, embedded steel plate

1009-6825(2016)12-0084-03

2016-02-20

姜宇韜(1984- )，男，工程師

TU352

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