汕頭海灣大橋引橋T梁支座更換技術(shù)

胡竟強(qiáng)，龔江烈

(1.廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東廣州 511430;2.湖南省交通科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410015)

1 概況

汕頭海灣大橋北引橋包括自N41#橋臺(tái)至N2#橋墩共38跨橋梁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)有3種形式:35 m、25 m簡(jiǎn)支 T梁，2×50 m剛構(gòu)。橋梁全長(zhǎng)1 224 m，橋面總寬28.1 m，共分5聯(lián)，從南至北跨徑組合為:(4×25 m)+錨室+(7×25 m)+(10×25 m)+(2×35 m+2×50 m+2×35 m)+(11×35 m)，橋跨均位于直線上，橋面設(shè)3%和2.5%兩種縱坡，橋跨橫向每孔間距2.5 m布置11片T梁，梁體采用預(yù)制吊裝施工，預(yù)制T梁和現(xiàn)澆濕接縫均采用C50混凝土。設(shè)計(jì)荷載:汽－超20，掛車(chē)－120。

2 病害分析

2.1 病害表現(xiàn)

本橋支座存在支座局部脫空、老化開(kāi)裂、支座剪切變形，部分支座有較大角度的變形、開(kāi)裂，產(chǎn)生受力不均現(xiàn)象和脫空現(xiàn)象，且部分支座加勁鋼板外露銹蝕、支座承壓鋼板銹蝕和支座墊石破損，影響支座的正常使用。

2.2 病害成因

首要原因:汕頭海灣大橋修于1995年通車(chē)，通車(chē)17 a，橋梁位于汕頭港東部出入口媽嶼島海域處，為跨海公路橋，由于海洋性有害氣體的侵蝕，支座存在老化現(xiàn)象需要進(jìn)行更換。

次要原因:運(yùn)營(yíng)期間交通流量大，北引橋縱坡達(dá)3%，汽車(chē)制動(dòng)力造成的梁體位移累計(jì)較大，且不具有可恢復(fù)性。

2.3 病害發(fā)展的危害

橋梁支座病害如果任其發(fā)展，可能造成的后果是:

1)支座鋼板的銹蝕使橡膠加速破壞，導(dǎo)致支座支撐力的損失;

2)橡膠的老化開(kāi)裂，不利于梁體移動(dòng)，約束梁體正常伸縮;

3)支座脫空造成支座受力不均和局部應(yīng)力集中，加速支座的損壞，并失去正常支承功能。

3 支座病害處理方案

3.1 方案比較選擇

橋面連續(xù)的簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)更換支座一般采用整體頂升法。整體頂升法更換法，即將橋面板整跨或整聯(lián)的抬升，該方法特點(diǎn)如下:

優(yōu)點(diǎn):工程量較小，施工時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)交通的影響較小。

難點(diǎn):需要專(zhuān)用頂升設(shè)備和設(shè)施，對(duì)施工人員的要求高，需要挑選有經(jīng)驗(yàn)的施工單位。

根據(jù)施工時(shí)的頂升范圍，可以分為3種整體頂升更換方式:

1)單跨頂升更換法。

該法必須切斷每跨之間的橋面聯(lián)系，包括切割鋪裝層、防撞欄，將施工橋跨受力形式為簡(jiǎn)支，在梁端用頂升設(shè)備將整跨頂升后更換支座。

缺點(diǎn):施工期間影響交通，需要中斷橋面交通，汕頭海灣大橋是汕頭市最重要的交通要道，不可能進(jìn)行中斷交通的方式施工，該方法不可行。

2)單墩頂升更換法。

在保持橋面鋪裝完整性的情況下進(jìn)行施工，單個(gè)橋墩處使用頂升設(shè)備頂升梁體，待梁體抬升5～10 mm進(jìn)行支座更換。

優(yōu)點(diǎn):不需破壞橋面鋪裝和附屬設(shè)施，只需在蓋梁上進(jìn)行頂升作業(yè)即可。施工時(shí)間短，對(duì)交通無(wú)干擾。因橋面鋪裝連續(xù)，對(duì)梁體進(jìn)行頂升類(lèi)似于連續(xù)梁向上起撓，需要更大的頂升力，蓋梁完全能滿(mǎn)足承壓能力。

該法對(duì)交通沒(méi)有影響，因此完全可以考慮選用。3)一聯(lián)(多跨)頂升法。

即將北引橋需要更換支座的多跨簡(jiǎn)支梁按每聯(lián)進(jìn)行更換，將多跨梁體作為一聯(lián)同步頂升。

優(yōu)點(diǎn):大大減少頂升的次數(shù)和施工時(shí)間，最低限度減少對(duì)交通的干擾。

缺點(diǎn):①投入大，同步頂升需要設(shè)備和施工人員加倍投入，雖可縮短工期，但是施工成本高昂。②同步頂升難度大，一聯(lián)頂升的難點(diǎn)在于如何協(xié)調(diào)頂升設(shè)備的同步工作。各千斤頂行程差過(guò)大，鋪裝層的整體性就會(huì)破壞，各個(gè)千斤頂之間的行程差需要控制在允許范圍內(nèi)。數(shù)量眾多的千斤頂同步工作需要性能卓越的設(shè)備和高素質(zhì)的施工隊(duì)伍。③前期準(zhǔn)備工作量大，頂升所需的總體時(shí)間是最短，但是頂升時(shí)支點(diǎn)多、設(shè)備協(xié)同復(fù)雜，人員配合協(xié)調(diào)困難，存在較多不可控因素。

綜合3種方式對(duì)比分析，選擇單墩頂升法進(jìn)行施工。

3.2 施工機(jī)具選擇

3.2.1 頂升荷載計(jì)算

見(jiàn)表1。

表1 T梁梁體單跨重量計(jì)算表

3.2.2 確定頂升機(jī)具

頂升原理為將梁體頂升0.5～1.0 cm左右，使結(jié)構(gòu)整體發(fā)生 0.5/2 500 ～1.0/2 500、0.5/3 500 ～1.0/3 500、0.5/5 000 ～ 1.0/5 000 的轉(zhuǎn)角變化，這樣最小限度地不破壞橋面達(dá)到更換支座的目的。

千斤頂?shù)倪x取:采用單墩頂升法，單跨恒載重量見(jiàn)表1，根據(jù)梁端和蓋梁的結(jié)構(gòu)，擬選取20個(gè)千斤頂分別放置在梁端橫隔板下方，單個(gè)千斤頂應(yīng)滿(mǎn)足頂升所需的支承力并考慮一定的安全儲(chǔ)備系數(shù)，假定整跨荷載全部分布在千斤頂上，則需最大需要68.6 t的頂升力。這樣選用定推力為100 t的千斤頂完全能夠滿(mǎn)足荷載要求。

頂升系統(tǒng)選用由50個(gè)液壓千斤頂、2臺(tái)高壓電動(dòng)油泵、4個(gè)平衡分流閥、50個(gè)百分表和動(dòng)力電源組成，液壓千斤頂選用的TYZF型千斤頂(最大噸位100 t，最大行程30 mm)和YZB7.5電動(dòng)泵站(壓力為2～150 MPa)。

根據(jù)千斤頂標(biāo)定后的標(biāo)定公式P=0.134×F－0.98(P為千斤頂指示器示值MPa，F(xiàn)為負(fù)荷力值kN)，則25、35和50 m橋跨頂升時(shí)油表讀數(shù)最大示值分別為44、63和90 MPa。

千斤頂擺放在蓋梁上，T梁橫隔板的下方，距離梁體30～40 cm，中梁梁體兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，9片中梁兩側(cè)布置共18個(gè)千斤頂，2片邊梁只單側(cè)布置共2個(gè)千斤頂，所以1個(gè)蓋梁上兩個(gè)梁端共布置40個(gè)千斤頂。見(jiàn)圖1。

圖1 布置千斤頂

4 更換施工

施工前，做好檢查工作，查看梁體邊界是否存在阻礙物或者聯(lián)系，對(duì)頂升工作有阻礙的，必須設(shè)法解除，確定可以順利頂升才能實(shí)施支座更換施工，施工過(guò)程如下:

1)頂梁作業(yè)平臺(tái)搭設(shè):千斤頂擺放在蓋梁之上，施工人員需要上到施工平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)，因本橋?yàn)楦呒芩憳颍w梁距離地面或水面均為20～30 m距離，普通的鋼管支架和門(mén)式架落地搭設(shè)方式是沒(méi)法實(shí)施的。因高度高且還有水面上作業(yè)，最終確定采用高空吊架作為施工平臺(tái)，通過(guò)在T梁上設(shè)置植筋吊點(diǎn)，施工平臺(tái)采用方管焊接而成的小掛籃，然后通過(guò)吊點(diǎn)下系鋼絲繩反吊掛籃，基本固定后施工人員進(jìn)行平臺(tái)加固，確保平臺(tái)的穩(wěn)定性。施工人員在掛籃上進(jìn)行操作，并擺放油泵等設(shè)施。

2)機(jī)具擺放:油泵和分油閥擺放在作業(yè)平臺(tái)上;施工平臺(tái)安裝后開(kāi)始安放千斤頂，千斤頂擺放在蓋梁上，T梁橫隔板的下方(高差過(guò)高的位置下面須用鋼墊板墊高，以便千斤頂行程可以有效頂升梁體)，距離梁體30～40 cm，中梁梁體兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，9片中梁兩側(cè)布置共18個(gè)千斤頂，2片邊梁只單側(cè)布置共2個(gè)千斤頂，所以1個(gè)蓋梁上兩個(gè)梁端共布置40個(gè)千斤頂。

3)設(shè)備檢查:在靠近梁體兩側(cè)均勻布置千斤頂，千斤頂上下必須用鋼板墊平，使千斤頂全面接觸受力，對(duì)于高差大的，可用鋼墊板超墊平穩(wěn)。油泵設(shè)備接上高壓油管，注意各油管的有效長(zhǎng)度的均勻性，接好油路之后測(cè)試是否存在漏油或者未接好的現(xiàn)象，確保壓力可均勻升降。

4)試頂:千斤頂和油泵檢查完畢，即可進(jìn)行試頂。試頂?shù)哪康氖菫榱讼菑椥宰冃位虺两?，確保頂升受力結(jié)構(gòu)均緊密接觸，在梁體還沒(méi)有正式頂起時(shí)即停止，并停放0.5 h，經(jīng)觀察無(wú)任何變化后即可進(jìn)行頂升作業(yè)。

5)頂升控制:試頂完成后，在專(zhuān)業(yè)人員統(tǒng)一指揮下所有千斤頂緩慢加載整體頂起梁體使其離開(kāi)原支座約10 mm左右，即可停止，并在橫隔板下增設(shè)若干個(gè)支撐，以增加接觸點(diǎn)和面積，提高頂升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保橋梁整體安全。注意千斤頂?shù)目刂七^(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，進(jìn)油和回油應(yīng)做分級(jí)、緩慢，直到全部工作結(jié)束千斤頂才能卸載，確保橋梁整體安全。

6)支座更換過(guò)程:

①在梁端頭處布置百分表、在每個(gè)千斤頂附近安裝一個(gè)百分表(0～50 mm)，每個(gè)工人監(jiān)控2個(gè)百分表，以便在頂升時(shí)同步監(jiān)控頂升的高度及梁體狀況，同步填制百分表初始數(shù)據(jù)。檢查梁體升高位移情況，保證梁橫向頂升高差值控制在1～2 mm內(nèi)。頂升前記錄好各標(biāo)尺的初始讀數(shù)，頂升到支座可取出時(shí)應(yīng)記錄最后讀數(shù)。這個(gè)最后讀數(shù)與初始讀數(shù)之差為梁體的最終位移值，該值一般在10 mm以?xún)?nèi)。

②頂升應(yīng)由慢到快進(jìn)行，隨時(shí)隨地檢查升高位移值的均勻性，并即時(shí)進(jìn)行調(diào)整。為了保持梁體在橫向上的連續(xù)性，防止變形過(guò)大而開(kāi)裂，控制各頂升力在橫向上的分配非常重要。

③在各梁梁端千斤頂旁設(shè)置臨時(shí)支撐，該支撐隨頂升升高而進(jìn)行加高，當(dāng)停止工作時(shí)應(yīng)將該支撐即時(shí)楔緊，以防止意外，確保結(jié)構(gòu)物及施工安全。

④當(dāng)梁體頂升高度達(dá)到設(shè)計(jì)頂升高度時(shí)，將對(duì)應(yīng)更換的支座處千斤頂?shù)拈l門(mén)關(guān)緊，保持該千斤頂?shù)捻斏Χ?，這時(shí)立即更換損壞的支座。更換支座只能單個(gè)進(jìn)行，更換一個(gè)后再進(jìn)行下一個(gè)的更換，為避免意外情況不得同時(shí)進(jìn)行。

⑤將破壞支座取出，取出前應(yīng)對(duì)原有支座的位置進(jìn)行測(cè)量記錄，然后用專(zhuān)用工具將新支座安放在原位置上，并檢查位置是否正確，高低是否合適，接觸是否良好。應(yīng)該說(shuō)所更換的支座應(yīng)與原支座位置一致，但高度上應(yīng)略高于原支座為宜。

7)卸載落梁:卸載前去掉臨時(shí)支撐，油泵緩慢回油控制落梁速度。卸載完畢拆除臨時(shí)支撐，整孔梁體在施工過(guò)程中相對(duì)幾乎是不動(dòng)的，對(duì)橋面系結(jié)構(gòu)也基本沒(méi)有任何影響，支座更換前后支撐反力變化也不大，但梁體的支撐受力情況已經(jīng)得到大大改善。

5 更換后效果

整個(gè)支座更換過(guò)程是在保證行車(chē)的情況下進(jìn)行的，保證了橋梁正常交通用途，參建各方很滿(mǎn)意。施工過(guò)程歷時(shí)兩個(gè)月，從工程完成后的橋梁檢測(cè)情況來(lái)看，支座受力情況得到良好改善，橋面整體狀況良好，達(dá)到了預(yù)期的目的。

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