橋梁支座同步頂升更換技術(shù)

顧兆華 馬澤華 沈杰

摘要：橋梁支座更換時需采用千斤頂將板梁頂升至一定高度，然后將橡膠支座更換，再通過千斤頂落梁。為了保證支座更換時整跨或整聯(lián)梁體受力均勻，不出現(xiàn)非受力裂縫，我們采用了 PLC同步頂升的工藝，大大提高了施工效率，同時也保證的支座更換時梁體的安全性。

關(guān)鍵詞：PLC同步 更換支座

1、前言

隨著公路交通的不斷發(fā)展，公路運輸能力不斷提升，橋梁載荷不斷增加，橋梁橡膠支座的老化、變形、破壞等現(xiàn)象越來越嚴重。由于橡膠支座的正常使用年限大多在 7～10年，因此當橋梁橡膠支座出現(xiàn)損壞時需及時進行更換。以往采用按墩臺單頂頂升更換支座時，往往單頂承載很大，頂升困難，而且容易使橋梁橋面系出現(xiàn)裂縫，加劇橋梁結(jié)構(gòu)的損壞。近年來，我們在進行橋梁橡膠支座更換時采用了 PLC同步頂升施工工藝，提高了工效，也避免了橋梁結(jié)構(gòu)受損的情況。

2、工藝簡介

PLC英文全稱 ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器。它通過一臺油泵給沒，再分別通過一級分路器、二級分路器給每只千斤頂給油加壓，使得各千斤頂頂升速度保持一致。我們在 G204南延寧通高速跨線橋的橡膠支座更換工程中，采用了山東德州市生輝液壓有限公司生產(chǎn)的 24點 PLC同步頂升控制系統(tǒng)，有效地保證了施工質(zhì)量，順利完成施工任務(wù)。

3、同步頂升施工技術(shù)

3.1千斤頂選擇配置

根據(jù)施工圖設(shè)計、單個支座 R及 FLD確定頂升千斤頂?shù)呐渲脭?shù)量 配置數(shù)量應考慮兩個因素：一是墩臺空間位置允許尺寸 二是千斤頂最大頂升力和最大行程。

根據(jù)設(shè)計圖紙本項目千斤頂及臨時支撐選擇如下表：

3.2頂升方案

1）采用“中斷交通，縱向單墩或整聯(lián)（根據(jù)設(shè)計要求）、橫向同步頂升梁體”的方式進行梁體的同步頂升，以橋臺或蓋梁為頂升支撐面進行梁體頂升。G204南延寧通高速跨線橋采用單墩或半幅整聯(lián)整體頂升。

2）頂升及更換支座的順序：

G204南延寧通高速跨線橋：先封閉西側(cè)交通，使車輛行人借道東半幅通行，依次進行西側(cè)第一聯(lián) 4#墩單墩頂升、西側(cè)第二聯(lián)整聯(lián)頂升、西側(cè)第四聯(lián)整聯(lián)頂升、西側(cè)第五聯(lián)整聯(lián)頂升 待西側(cè)半幅全部更換完支座后，再封閉東側(cè)交通，使車輛行人借道西半幅通行，依次進行東側(cè)第一聯(lián) 1#墩單墩頂升、東側(cè)第二聯(lián)整體頂升、東側(cè)第四聯(lián) 12#墩單墩頂。

3.3千斤頂及臨時撐的布置

頂升施工前，需要首先確定千斤頂?shù)奈恢茫鶕?jù)設(shè)計圖紙的要求，確定安裝位置，并清理干凈。千斤頂安裝時，為了增加局部承壓面積，在千斤頂與板梁底面、蓋梁接觸面放置鋼墊板。千斤頂軸線必須豎直，墊板底面必須水平。安裝時采用水平尺校準水平，并對鋼墊板與蓋梁的接觸面用環(huán)氧砂漿進行調(diào)平，使千斤頂安裝垂直牢固，以確保千斤頂豎直受力如圖。

連續(xù)處墩頂按上圖布置形式布置千斤頂及臨時支撐，每處墩頂有 4片箱梁，按施工圖設(shè)計共設(shè)千斤頂 16臺，臨時支撐 16個。為確保頂升過程中結(jié)構(gòu)的安全，擬在每處橫隔板處加設(shè) 2臺臨時支撐，共有橫隔梁 4片，增設(shè)臨時支撐 8個。

3.4頂升階段

3 4.1安裝千斤頂、臨時支撐等。

在千斤頂安裝前在梁底及墩臺頂面相應位置處進行調(diào)平，并在梁底及墩臺頂設(shè) 1cm厚的鋼墊板以擴散應力，使上下鋼墊板保持水平，以確保千斤頂豎直受力。經(jīng)查閱相關(guān)橋梁竣工圖紙，兩座橋梁橋面均有 2%橫坡，橫坡由蓋梁、橋臺形成，箱梁底面成水平狀態(tài)，而蓋梁、橋臺頂面橫向有 2%的橫坡，因此在墩臺頂設(shè)置鋼 墊板時，采用帶有 2%傾斜面的可調(diào)平的楔形鋼板，以保證千斤頂支撐水面。

3.4.2安裝 PLC同步頂升系統(tǒng)，并連接位移傳感器，安裝百分表。

位移傳感器、百分表等控制系統(tǒng)布置如圖：

位移傳感器布置數(shù)量與板梁數(shù)量相同，布置在每片板梁端部，分別與梁底面和蓋梁側(cè)面連接，用于控制梁體同步位移，與液壓系統(tǒng)連接，同時控制計算機協(xié)同工作。

百分表布置于梁底位置，如上圖所示：

①蓋梁側(cè)面 4只百分表布置于橋臺一側(cè)或橋墩兩側(cè)，用于監(jiān)控位移傳感器，以便校驗同步位移量;

②蓋梁端部 2只用于監(jiān)控梁體側(cè)向位移（設(shè)置側(cè)向限位裝置），布置于擋塊與邊梁之間，橫橋向放置，兩側(cè)邊梁各設(shè)置 1只。

③蓋梁端部另外 2只用于監(jiān)控梁體水平向位移，布置于擋塊與邊梁之間，順橋向放置，兩側(cè)邊梁各設(shè)置 1只。

位移傳感器數(shù)據(jù)由計算機記錄，并做數(shù)據(jù)處理，由高度自動化設(shè)備配合計算機軟件實現(xiàn)同步位移 百分表由現(xiàn)場技術(shù)人員在每級頂升（或落梁）后抄錄，并與位移傳感器進行比對，如發(fā)現(xiàn)偏差較大，停止頂升（或落梁），查明原因，待問題解決后，方可繼續(xù)施工。

3.4.3試頂升（貼合）

整個頂升系統(tǒng)安裝完成后，正式頂升前，所有相關(guān)約束解除，先試頂升 1mm，然后鎖定液控閥，保持油缸壓力不變，并持荷 20分鐘，觀察各支點處千斤頂系統(tǒng)情況，以便消除支架的非彈性變形及基礎(chǔ)沉降并考核整個頂升系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

試頂升時，通過系統(tǒng)稱重功能，對每片梁體進行稱重，并與理論支反力進行比對，如發(fā)現(xiàn)有較大偏差時，及時向監(jiān)理、業(yè)主匯報，制定解決方案后，方可繼續(xù)施工。

3.4.4正式頂升

淤試頂完畢，開始正式起頂，按照每級頂升 1mm的順序進行。梁體頂升到預定高度后（最大不超過 5mm），鎖定安全鎖止閥，調(diào)整臨時支撐高度，保證臨時支撐與梁底密貼，保持千斤頂油壓不變，將梁體支撐在臨時支撐、千斤頂上。

于每頂升一級（1mm）觀測位移傳感器讀數(shù)及百分表，數(shù)據(jù)分析無誤后，方可進行下一級施工，同步頂升誤差控制在依0.5mm，若超出，需查明原因后重新頂升。

盂頂升高度控制原則：舊支座能取出，新支座能順利安裝為宜，一般頂升高度為 3耀4mm，最大頂升高度不超過 5mm。

3. 4.5調(diào)整臨時支撐高度，使之與梁體密貼。（第一次調(diào)整：上升）

3. 4.6側(cè)向限位裝置為梁體頂升到位后，使用木質(zhì)楔塊將擋塊和邊梁間空隙楔緊，防止梁體頂升后，受動載影響，梁體姿態(tài)發(fā)生變化。

在千斤頂和臨時支撐持壓時間，即支座更換過程中，用百分表隨時監(jiān)控梁體姿態(tài)，如出現(xiàn)梁體偏斜等情況，立即恢復梁體約束，報請監(jiān)理、業(yè)主，待解決方案確定后，立即糾正，方可恢復施工。

3. 5持荷施工階段（支座更換）

3. 5.1支座拆除

梁體同步頂升到位后對原有舊支座進行拆除。

（1）安排專人負責每 30分鐘記錄一次百分表，并分析數(shù)據(jù)，若記錄數(shù)據(jù)與頂升完成后數(shù)據(jù)差值大于 0.5mm，應立即增加臨時支撐，穩(wěn)定梁體，查明卸載原因，并恢復持壓。

（2）支座拆除前復查支座測量數(shù)據(jù)，并一一核對，為支座安裝做好準備。

（3）支座拆除過程中，不能采用大功率設(shè)備鑿除梁底楔形塊混凝土，以免損傷梁體及其他構(gòu)件。

3.5.2支座安裝

對于板式橡膠支座，按設(shè)計要求，在各支座墊石上放置相應類型的新支座，相關(guān)注意要點如下：

（1）新支座安裝時，盡量按照原有位置安放。若原有支座出現(xiàn)明顯偏位或缺失時，應在梁體同步頂升到位后根據(jù)梁底預埋鋼板位置重新確定新支座的安裝位置

（2）在同一墩臺上同一排支座橫向成一條線，且到臺帽、墩頂中心線的垂直距離一致，避免支座出現(xiàn)偏心受壓現(xiàn)象

（3）應按要求正確安放支座，支座中心應與支座墊石幾何中心保持一致，確保支座上、下表面與梁底及支座墊石密貼以保證支座頂、底面全部參與受力。

（4）對于四氟板滑塊支座要將有四氟板面的一面向上放置，并將四氟板面涂滿硅脂油，降低摩擦系數(shù)。

3.6落梁階段

待支座安裝到位后，再次測量檢查支座安裝情況，確保所有支座安裝正確。頂升，打開千斤頂安全鎖止閥，將梁體頂升 0.5mm左右，并使千斤頂處于持壓狀態(tài)。降低臨時支撐（第二次調(diào)節(jié)：降低），降低高度不小于 5mm。拆除側(cè)向限位裝置，落梁。

待落梁結(jié)束后，全面檢測支座是否存在病害，堅決杜絕更換后仍存在支座脫空，變形等現(xiàn)象。全面檢查控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)，確保頂升前和落梁后梁體恢復到原來位置，實際誤差控制在 0.5mm。全面檢查橋梁其他位置受力情況，防止個別支座脫空造成梁體縱向或橫向局部應力集中。

4、結(jié)束語

隨道公路交通的發(fā)展，橋梁支座病害越發(fā)容易出現(xiàn)。整個橋梁結(jié)構(gòu)壽命長達 100年，而橡膠支座的使用年限往往不足 10年，橡膠支座在整個橋梁結(jié)構(gòu)中承擔著傳遞荷載的作用，支座的顯得十分重要，因此在橋梁支座的更換在今后的橋梁工程中會經(jīng)常出現(xiàn)。通過本工程的實施，我們總結(jié)出 PLC同步頂升更換支座的施工技術(shù)，為以后類似的工程施工積累了經(jīng)驗。

參考文獻：

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[2]葉公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范曳（JTG/T F50-2011）.

[3]葉公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范曳（JTG/T J23-2008）.

[4]葉公路橋梁橡膠支座更換技術(shù)規(guī)程曳（DB32/T 2173-2012）.

（作者單位 ：如皋市水利建筑安裝工程有限公司 ）