淺析開放交通條件下整體同步頂升更換橋梁支座技術(shù)的應(yīng)用

王如濤

摘要：橋梁支座作為承載橋面的基礎(chǔ)，是保證橋梁安全和正常使用的重要保障，然而，調(diào)查發(fā)現(xiàn)很多橋梁支座因?yàn)槠茡p嚴(yán)重，已經(jīng)危及行車安全，需要及時(shí)更換，針對(duì)這種情況，本文淺析了橋梁支座更換的施工原理，并針對(duì)性的提出了施工方法。

關(guān)鍵詞：橋梁支座更換；施工方法；同步頂升；施工監(jiān)控

中圖分類號(hào)：U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2016）05—109—02

前言

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，公路橋梁所負(fù)載的運(yùn)量和負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件。一橋梁支座受到結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的影響越來(lái)越大，出現(xiàn)不同程度的破損和毀損，影響了橋梁的質(zhì)量和安全，為了保證橋梁的正常使用，需要及時(shí)更換破壞了的橋梁支座；現(xiàn)行交通流量大，封閉橋面對(duì)交通尤其高速公路影響很大，需在不封閉橋面通車的情況下完成支座更換施工。本文淺析了在開放交通條件下整體同步頂升更換橋梁支座的施工技術(shù)。

1設(shè)計(jì)原理

整體頂升技術(shù)的關(guān)鍵主要決定于結(jié)構(gòu)受力、施工可操作條件兩個(gè)方面，從這兩個(gè)方面考慮確保頂升過(guò)程中主梁和下部結(jié)構(gòu)的安全，恢復(fù)梁體的設(shè)計(jì)支撐狀態(tài)，并利于支座更換施工。實(shí)際施工過(guò)程中相鄰墩之間頂升位移對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的附加內(nèi)力，可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，因此必須進(jìn)行有效的理論計(jì)算分析和有效控制，并嚴(yán)密監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及位移變化。盡量減少頂升高差，同一墩上各頂升點(diǎn)之間應(yīng)同步，確保支座更換后支座受力均勻，符合設(shè)計(jì)支反力的要求，盡量恢復(fù)原設(shè)計(jì)受力狀態(tài)。

橋梁支座更換的主要原理是利用油壓千斤頂，將其安放在蓋梁、橋臺(tái)頂面或懸掛牛腿頂面，通過(guò)控制器，所有千斤頂同步工作，將整個(gè)梁體全部同時(shí)頂起，再更換支座。

2頂升系統(tǒng)

（1）頂升設(shè)備：選用的西門子32點(diǎn)同步頂升系統(tǒng)采用位移和頂升壓力的雙控作為頂升控制依據(jù)的頂升設(shè)備，控制系統(tǒng)為電腦界面，操作簡(jiǎn)單，適用于大跨徑、多孔同步頂升，精度、安全性高。

（2）油缸：采用midas Civil 2012建立梁?jiǎn)卧Ｐ?，理論?jì)算各支座處支反力大小，以便確定千斤頂?shù)男吞?hào)、個(gè)數(shù)以及布置方式。為了保證結(jié)構(gòu)的安全，在計(jì)算時(shí)活載采用原設(shè)計(jì)荷載計(jì)算，恒載主要是橋梁結(jié)構(gòu)自重，包括護(hù)欄、橋面鋪裝、橫隔梁以及齒塊的重量，頂升力考慮1.5倍的安全系數(shù)，以保證在施工中不出現(xiàn)意外的安全事故。

3整體頂升支座更換施工方法

3.1主要施工流程

支座更換總體按照施工準(zhǔn)備、頂升梁體、更換支座、落梁四個(gè)步驟進(jìn)行逐步施工。

3.2施工準(zhǔn)備階段

施工單位進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查及過(guò)程檢查，現(xiàn)場(chǎng)檢查包括：（1）墩柱檢查；（2）支座檢查；（3）檢查支座處砂漿墊層；（4）梁體檢查；（5）伸縮縫檢查，避免已有病害、缺陷對(duì)頂升施工安全造成不利影響，并確保結(jié)構(gòu)受力安全和對(duì)支座區(qū)域內(nèi)支座墊石頂面距主梁底面的實(shí)際凈高及距蓋梁頂面凈高等數(shù)據(jù)的測(cè)定。

3.2.1千斤頂及輔助支撐布置及力點(diǎn)處的補(bǔ)強(qiáng)

千斤頂安裝時(shí)，為了保證頂起過(guò)程中不至于損傷梁底和蓋梁，可以使用增加局部承壓面積的方法，在千斤頂與箱梁底面、蓋梁頂面接觸面放置鋼墊板。千斤頂軸線必須豎直且與下墊鋼板中心線重合。安裝時(shí)采用水平尺校準(zhǔn)水平，對(duì)鋼板與梁體、蓋梁的接觸面打磨平整，配合結(jié)構(gòu)膠精確找平。當(dāng)千斤頂、輔助支撐高度不足時(shí)，可采用水平、平整的鋼板填塞在千斤頂、輔助支撐之間，但應(yīng)確保鋼板之間密貼無(wú)縫隙。對(duì)梁底安放千斤頂及臨時(shí)支撐區(qū)域用小錘試敲，檢查是否有空洞情況，若有，則采用小功率電錘將空洞部分砼鑿除，對(duì)鋼筋除銹后，用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠分層批嵌至結(jié)構(gòu)物表面。

3.2.2檢查頂升設(shè)備

檢查液壓系統(tǒng)、控制器、千斤頂、臨時(shí)支撐、位移傳感器、壓力傳感器、應(yīng)變傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。檢查所有千斤頂是否正常工作和控制閥及油管接頭是否漏油；千斤頂安裝是否垂直牢固；影響頂升的設(shè)施是否已全部拆除；主體結(jié)構(gòu)上確已去除與頂升無(wú)關(guān)的一切荷載；主體結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)的連接是否已全部去除。檢查安裝百分表和位移傳感器，以便在頂升過(guò)程中控制頂升位移，并能夠監(jiān)控墩頂一排支座的頂升同步情況。經(jīng) 3.3頂升梁體階段

梁底頂升過(guò)程采用頂升力和位移雙控。頂升階段分設(shè)備調(diào)試、試頂升、正式頂升、持荷、落梁等五個(gè)階段。

3.3.1頂升設(shè)備安裝并調(diào)試

（1）設(shè)備安裝前對(duì)液壓油泵、控制器、千斤頂和油管設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)的檢查，若發(fā)現(xiàn)有明顯問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)維修或更換處理。

（2）設(shè)備檢查無(wú)誤后，將液壓油泵、油管、控制器和千斤頂進(jìn)行連接，連接順序?yàn)椋河透住凸堋刂破鳎姶砰y、分流閥、位移傳感器）→油管→油頂，頂升設(shè)備安裝好后，在梁板下面安裝百分表，并記錄下每個(gè)百分表讀數(shù)。

（3）設(shè)備安裝好后進(jìn)行調(diào)試，確?？煽宽樌耐瓿芍ё鼡Q工作。

3.3.2試頂升

檢查所有設(shè)備及人員到位情況，特別是油管接頭部分是否連接固定。檢查無(wú)誤后進(jìn)行試頂升，試頂升一般在主梁頂升0.5mm時(shí)即可停止，并保持油缸壓力不變，持荷20-30min，觀察梁體及各處千斤頂以及支撐系統(tǒng)情況，如果發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

3.3.3正式頂升

（1）試頂完畢后，開始正式頂升，采用每級(jí)1mm的頂升方式，第一級(jí)頂升時(shí)持壓5min，其他項(xiàng)升持壓10min，末級(jí)加壓值按最終頂升量控制。頂升過(guò)程中，時(shí)刻注意千斤頂及百分表的示數(shù)，確保頂升高度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。梁體頂?shù)筋A(yù)定高度后，安裝臨時(shí)輔助支撐，調(diào)整臨時(shí)輔助支撐高度，保證臨時(shí)支撐與梁底密貼，用機(jī)械鎖鎖定，保持千斤頂油壓不變，將梁體支撐在臨時(shí)支撐、千斤頂上。

（2）本施工過(guò)程中采用整體頂升，頂升時(shí)橫縱向的頂升高差必須控制在0.3mm以內(nèi)；頂升點(diǎn)的豎向位移控制以舊支座脫空、能取出，新支座能順利安裝為宜，在頂升梁體時(shí)要求主橋T梁?jiǎn)味枕斏灰撇坏贸^(guò)5mm，引橋?qū)挿招陌辶簡(jiǎn)味枕斏叨炔坏贸^(guò)3mm。

（3）頂升到預(yù)定高度后，若存在支座拿不出等情況，應(yīng)停止頂升，并立即檢查原因，找出解決辦法。

（4）頂升過(guò)程中派專人對(duì)梁端位置處的濕接縫、橋面連續(xù)處進(jìn)行觀測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象立即停止施工。

3.3.4持荷階段施工

持荷施工階段主要內(nèi)容包括：原支座的取出、梁底及蓋梁、橋臺(tái)頂?shù)恼{(diào)平處理、新支座的安裝、對(duì)局部缺陷修補(bǔ)。

（1）更換支座前后對(duì)支座墊石等檢查并修復(fù)

a.梁體頂升前后，測(cè)量各頂升板梁支座處梁底標(biāo)高，秉承對(duì)支座更換完畢梁底標(biāo)高和頂升前標(biāo)高一致的原則對(duì)支座墊石等進(jìn)行修復(fù)找平；

b.頂升到位且臨時(shí)支撐安裝好后進(jìn)行支座更換工作，更換時(shí)先取出病害支座，從現(xiàn)場(chǎng)情況看，支座上鋼板有變形且部分銹蝕嚴(yán)重。因此，拆除相應(yīng)的病害支座后詳細(xì)檢查支座墊石，梁體底面和上鋼板病害情況，然后做相應(yīng)處理；

c.檢查上鋼板，如只是輕微銹蝕，進(jìn)行防銹，阻銹處理。若存在銹蝕嚴(yán)重和變形的要進(jìn)行更換處理并找平；

d.檢測(cè)支座墊石頂面是否水平及有無(wú)受損情況，有則采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行修復(fù)和整平。支座墊石修整后未達(dá)到預(yù)定標(biāo)高的，采用在支座墊石上加設(shè)不銹鋼墊板，以保證橫橋向每片梁底支座預(yù)埋鋼墊板與支座墊石頂面（或加設(shè)不銹鋼墊板頂緣）間凈距一致。若需鑿除支座墊石重新澆筑的，應(yīng)按規(guī)范設(shè)計(jì)要求施工且應(yīng)考慮便于支座更換頂梁時(shí)千斤頂?shù)陌惭b位置。

（2）支座更換

a.平面位置的確定：支座拆除前需對(duì)相應(yīng)的位置進(jìn)行標(biāo)記，用墨斗彈線確定原支座平面位置，新安裝支座時(shí)，盡量按照原有位置安放。若原有支座出現(xiàn)明顯偏位，應(yīng)在梁體頂升到位后根據(jù)梁底預(yù)埋鋼板位置確定新的安裝位置。

b.支座處標(biāo)高的確定：梁體頂升前后，選擇合適的器具對(duì)頂升箱梁處梁底標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，保證支座更換后標(biāo)高與頂升前標(biāo)高一致。

c.支座更換型號(hào)的確定：新支座應(yīng)滿足承載力、剪切力和橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)性能的要求。安裝新四氟滑板支座表面與不銹鋼板使用酒精擦洗干凈后，注滿5201-2硅脂潤(rùn)滑油。

3.3.5落梁階段

落梁過(guò)程采用頂升力和位移雙控，各千斤頂同步回油，分級(jí)回落。落梁前，先拆除輔助支撐，再進(jìn)行千斤頂回油。落梁過(guò)程中，嚴(yán)格控制同一橋墩橫橋向同步回落，同一墩頂橫橋向相鄰支座高差不得超過(guò)0.3mm。

為了確保落梁后同一橋墩各墩柱處支座受力均勻、符合原設(shè)計(jì)要求，落梁前仍應(yīng)對(duì)同一橋墩各支座墊石頂面至箱梁底面的凈空進(jìn)行測(cè)量，以確保各支座處凈空相同。凈空測(cè)試點(diǎn)位采用施工準(zhǔn)備階段所設(shè)的永久點(diǎn)。正式落梁前，支座墊石距箱梁底面的凈高應(yīng)為H+△（△為支座處梁體的頂升高度）。

本次采用二次落梁，第一次逐級(jí)落梁至原設(shè)計(jì)高度H并持荷至環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠完全固化后方可進(jìn)行第二次落梁，第二次落梁完全落至支座上并除去頂升持荷設(shè)備，在第一次落梁后應(yīng)對(duì)梁底調(diào)平鋼板進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)不平整無(wú)法與支座面完全貼合可在環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠固化前進(jìn)行微調(diào)，落梁后對(duì)墊石采用高強(qiáng)早強(qiáng)無(wú)收縮自密實(shí)砂漿修補(bǔ)完整。

梁體頂升、支座更換的基本控制原則是支座更換完成后，支座處梁底標(biāo)高維持不變。因此，支座壓縮變形預(yù)留高度在確定墊石和楔形塊的高度時(shí)應(yīng)予以考慮，確保落梁后梁底標(biāo)高與頂升前維持不變。實(shí)際的壓縮變形預(yù)留高度應(yīng)對(duì)支座進(jìn)行試驗(yàn)后確定。

4支座更換施工監(jiān)控

由于梁體頂升與回落過(guò)程中由于所有千斤頂并不能做到完全同步，結(jié)構(gòu)內(nèi)可能產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，且本橋頂升力較大，施工操作空間有限，因此在頂升過(guò)程中應(yīng)由具有技術(shù)力量和資質(zhì)的單位，在施工過(guò)程中對(duì)梁體控制截面的位移、應(yīng)力等進(jìn)行監(jiān)控。頂升施工監(jiān)控的原則是以位移和應(yīng)力雙控，具體方案有監(jiān)控單位制定。

5整體頂升支座更換施工體會(huì)

根據(jù)頂升工作原理和施工工藝流程，可知橋梁頂升工作的施工要點(diǎn)：頂升工具的選擇、頂升過(guò)程的控制、支座墊石的鑿除和安裝、交通管制及安全防護(hù)。在支座更換后，應(yīng)等24h后再次檢測(cè)支座更換質(zhì)量，因?yàn)橄鹉z支座彈性很大，受到不均勻壓力不是很大時(shí)，不會(huì)馬上表現(xiàn)出來(lái)，只有經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，才能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，穩(wěn)定后再撤下千斤頂。

由于重載車輛的增加等多方面的原因，橋梁支座病害越來(lái)越多，危及行車安全存在極大安全隱患。因此，整體同步頂升施工技術(shù)的應(yīng)用，為維修橋梁支座提供了便捷、快速、安全的施工方法，具有廣闊市場(chǎng)前景。