同步頂升橋梁橡膠支座更換技術(shù)研究

何偉朝

摘 要：對同步頂升橋梁橡膠支座更換技術(shù)做了全面的研究與討論；同步頂升設(shè)備采用PLC控制液壓同步系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制和監(jiān)控；設(shè)計(jì)頂升高度既要滿足支座更換的需要，又要保證結(jié)構(gòu)安全；配置千斤頂噸位及數(shù)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)頂升力的要求；施工應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，采用“縱向逐墩，橫向同步頂升”的原則同步頂升，同步落梁，保證支座更換質(zhì)量；監(jiān)控采用頂升位移和頂升力雙控，以頂升位移為主要控制指標(biāo)的原則。

關(guān)鍵字：同步頂升 支座更換 頂升位移 頂升力 監(jiān)控

中圖分類號：U445.71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0088-02

Abstract：Made a comprehensive study and discussion on the technology of bridge rubber bearing replacement by Synchronous Lifting. Synchronous Lifting equipment adopt PLC synchronous hydraulic pressure control system with unified control and monitoring.Design lifting height is necessary to meet the needs of bearing replacement，but also to ensure the structural safety.Jack tonnage and volume configuration should meet the design requirements of the top lift.Construction should be prepared to work，adopt the principle of "longitudinal pier by pier，horizontal synchronous lifting"to synchronize lifting，synchronous drop beams，guarantee the quality of bearing replacement.Monitoring control both top-liter displacement and top lift，lifting displacement as the main control target.

Keywords：Synchronous Lifting；Bearing replacement；Top-liter displacement；Top lift；Monitor

橡膠支座具有構(gòu)造簡單、安裝方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在公路工程中得到了廣泛的應(yīng)用；但由于施工質(zhì)量、交通荷載反復(fù)作用、基礎(chǔ)沉降、環(huán)境影響等原因[1]，橡膠支座的各類病害問題日趨嚴(yán)重，如何更換成為一大難題。同步頂升支座更換技術(shù)是目前較為先進(jìn)的手段，在大量的支座更換中得到了應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)在設(shè)計(jì)和施工過程中仍存在一些安全和質(zhì)量方面的隱患，該文借通啟運(yùn)河特大橋支座更換的經(jīng)驗(yàn)，對其中一些問題進(jìn)行了研究。

1 工程概況

通啟運(yùn)河特大橋上部結(jié)構(gòu)采用（23×30）m裝配式預(yù)應(yīng)力箱梁，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，柱式臺，樁基礎(chǔ)。該橋總長696.08m，共分4聯(lián)，橋垮組成為6×30m+5×30m+6×30m+6×30m。各箱梁之間設(shè)置橫向濕接縫，每聯(lián)端部橫隔梁部分與箱體同時(shí)預(yù)制，各中間墩橫梁采用現(xiàn)澆（箱內(nèi)堵頭板采用單獨(dú)預(yù)制）。

支座設(shè)置方式為：除每聯(lián)端支座設(shè)置GYZF4 250×65滑板支座，各中墩上設(shè)置GYZ375×77圓板式橡膠支座。支座病害主要為老化、環(huán)向裂縫、剪切變形等，病害發(fā)展趨勢較快。由于該橋主要為圓板式橡膠支座，尺寸較小，存在支座病害的位置更換同排所有支座。

2 同步頂升橋梁支座更換技術(shù)簡介

同步頂升橋梁支座更換技術(shù)，是一項(xiàng)在不損壞橋梁結(jié)構(gòu)，降低使用性能的情況下，采取整聯(lián)跨同步頂升或縱向逐墩，橫向同步頂升的方法，將已建橋梁上部梁體抬升一定高度，從而進(jìn)行支座更換作業(yè)、最后同步落梁的技術(shù)。

同步頂升的設(shè)備選用PLC控制液壓同步系統(tǒng)，由液壓系統(tǒng)（油泵、油缸等）、監(jiān)測傳感器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成，頂升設(shè)備系統(tǒng)必須具備以下關(guān)鍵功能。

（1）能夠提供足夠大的頂升噸位，控制系統(tǒng)能同時(shí)控制足夠多的頂升點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)聯(lián)控。

（2）在通車情況下，能夠抵抗汽車荷載較大的制動(dòng)力和沖擊力。

（3）各個(gè)頂升點(diǎn)保持同步性，其相對位移應(yīng)保證梁體的受力安全；頂升設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)每1mm的級差分級同步頂升和同步落梁的功能

（4）液壓系統(tǒng)的持荷性能穩(wěn)定、可控。

（5）控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，自動(dòng)監(jiān)測頂升力、頂升高度、頂升速度和頂升的同步性。

（6）頂升力、頂升同步性等指標(biāo)發(fā)生異常狀況時(shí)能自動(dòng)報(bào)警。

3 同步頂升設(shè)計(jì)

3.1 頂升高度

梁體頂升高度的選用是頂升設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。既要保證有足夠的頂升高度來取出支座，又要防止過大的頂升高度使梁體開裂。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，為了順利取出舊支座，頂升高度一般要大于3～4mm。頂升影響梁體受力狀態(tài)，為保證結(jié)構(gòu)安全，最大頂升高度可通過有限元程序建模計(jì)算確定[2]，以頂升處箱梁頂板不出現(xiàn)拉應(yīng)力為宜；該工程箱梁通過有限模擬計(jì)算，當(dāng)頂升高度大于7mm時(shí)，頂升處箱梁頂板將出現(xiàn)拉應(yīng)力，因此確定頂升極限高度為7mm。綜合施工方便和結(jié)構(gòu)安全兩大原則，該工程控制頂升量為5mm，支座取出困難時(shí)可頂升至6mm。

3.2 頂升力

計(jì)算單個(gè)支座頂升力主要是為了配置千斤頂噸位及數(shù)量，應(yīng)根據(jù)下式計(jì)算支座的頂升力[3]。

2.0 —安全系數(shù)。

通過計(jì)算，通啟運(yùn)河特大橋橋臺及聯(lián)間墩柱的單個(gè)支座頂升力為1000kN，每個(gè)支座可配備一個(gè)100t的千斤頂；聯(lián)內(nèi)墩柱的單個(gè)支座頂升力為2160kN，每個(gè)支座可配備兩個(gè)100t的千斤頂。

3.3 其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)

采用“縱向逐墩，橫向同步頂升”的原則頂升，同步頂升高差控制量為1mm，來保證其同步性；千斤頂布置在箱梁腹板下，并與梁體邊緣保持至少10cm的安全距離；梁體頂升后需設(shè)置臨時(shí)支撐，防止千斤頂失效引發(fā)危險(xiǎn)。頂升千斤頂?shù)鬃c橋墩頂面接觸面以及梁體底面與千斤頂活塞接觸面均應(yīng)進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算，若計(jì)算不滿足，則必須在梁底加墊厚鋼板，擴(kuò)大承壓面積[4]。

4 施工控制要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備工作

（1）在正式頂升施工前，搭設(shè)支座更換的腳手架和工作平臺，清理墩臺頂部并做找平處理。

（2）對頂升施工位置進(jìn)行檢查，特別是對各支撐點(diǎn)（千斤頂和臨時(shí)支撐）對應(yīng)的梁底、墩臺頂面逐一檢查，如果有病害存在，先進(jìn)行相應(yīng)的維修加固，然后才能進(jìn)行后續(xù)施工。

（3）按照設(shè)計(jì)位置安放千斤頂，為防止混凝土局部承壓破壞，千斤頂上下均放置鋼墊板。

（4）根據(jù)千斤頂量程和最終頂升高度，以及墩臺上可安放的空間位置，確定主梁臨時(shí)支撐墊塊數(shù)量和尺寸。

（5）對同步頂升系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)與安裝調(diào)試，保證其可靠性。

（6）頂升前測量支座處梁底標(biāo)高，以便落梁后核對梁底標(biāo)高的變化量，對變化量出入較大的支座進(jìn)行調(diào)整，確保各塊梁板的位移變化量一致。

4.2 梁體同步頂升

（1）在各項(xiàng)準(zhǔn)備完成后，進(jìn)行試頂升，確保頂升系統(tǒng)安全可靠；

（2）試頂升完畢后開始正式起頂，正式頂升按照每級頂升1mm的順序進(jìn)行；每次頂升到位后，要暫停5min，讓梁體內(nèi)的應(yīng)力釋放并達(dá)到新的平衡后，再進(jìn)行下一級的頂升。

（3）梁體頂升達(dá)到預(yù)定高度后，安裝臨時(shí)支撐，并保證臨時(shí)支撐與梁體貼合密實(shí)。臨時(shí)支撐安裝后，要同時(shí)保持千斤頂油壓不變，保證臨時(shí)支撐和千斤頂同時(shí)支撐梁體重量。

4.3 持荷階段支座更換

（1）舊支座取出后首先對梁底和支座墊石存在的缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，若支座墊石平整度較差應(yīng)找平，厚度滿足設(shè)計(jì)要求；

（2）新支座嚴(yán)格按照原有的設(shè)計(jì)位置安裝，四角高差不大于2mm，支座底面與墊石密貼。

4.4 同步落梁

（1）落梁過程中按照每一級1mm的順序進(jìn)行，保證梁體回落到頂升前的標(biāo)高處；

（2）落梁時(shí)要注意避免碰撞支座，以保證支座位置準(zhǔn)確；

（3）落梁后梁體應(yīng)準(zhǔn)確就位并與支座密貼，若就位不準(zhǔn)或支座不密貼則應(yīng)查明原因并采取有效措施予以糾正，再重新進(jìn)行調(diào)整。

5 施工監(jiān)控

同步頂升強(qiáng)迫位移使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，可能影響結(jié)構(gòu)安全。因此在梁體頂升和梁體復(fù)位作業(yè)時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控頂升力、頂升高度、頂升速度和頂升的同步性。該工程采用頂升位移和頂升力雙控，以頂升位移為主要控制指標(biāo)的原則。同步頂升控制系統(tǒng)自身可實(shí)現(xiàn)對同步頂升位移和頂升力的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為了進(jìn)一步確保施工安全性，獨(dú)立于同步頂升控制系統(tǒng)增設(shè)百分表位移監(jiān)控措施，可防止控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法進(jìn)行監(jiān)控，也可在持荷過程中進(jìn)行梁體位移的跟蹤觀測。

用于位移監(jiān)控的百分表安放在靠近主梁的橫隔梁根部，聯(lián)內(nèi)墩每片梁安裝一個(gè)百分表；在橋面伸縮縫處兩側(cè)都要布置位移觀測點(diǎn)，觀測橋面伸縮縫兩側(cè)的位移變化。

在監(jiān)控過程中，當(dāng)控制系統(tǒng)顯示千斤頂超過了計(jì)算頂力或百分表顯示梁體出現(xiàn)異常位移時(shí)，則立即停止加壓并檢查原因，查明原因后再進(jìn)行梁體的頂升工作；頂升全過程對裂縫變化情況進(jìn)行觀察，如果有裂縫等異常情況出現(xiàn)則必須停止頂升，查找原因，經(jīng)采取措施和查出原因后，方可再進(jìn)行頂升。

6 結(jié)語

該工程采用同步頂升支座更換技術(shù)共更換滑板橡膠支座160個(gè)、圓板式橡膠支座380個(gè)；同步頂升作業(yè)最大位移量為5mm，最大同步誤差在0.5mm以內(nèi)，實(shí)際頂升荷載均小于設(shè)計(jì)頂升力，頂升過程中結(jié)構(gòu)無裂縫開展及其它異常情況。在滿足工期的條件下，支座更換質(zhì)量全部通過驗(yàn)收，充分證明了此項(xiàng)技術(shù)的安全可靠性，對其他橋梁支座更換也是一個(gè)很好的借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[3] DB32/T 2173—2012.公路橋梁橡膠支座更換技術(shù)規(guī)程[S].2012.

[4] 周明華，翟瑞興.公路橋梁橡膠支座更換技術(shù)的探討[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2005，2（3）：52-54.