橋梁梁板滑移復(fù)位處置技術(shù)研究

李海燕

（河北高速公路集團(tuán)有限公司榮烏分公司，河北 保定 071000）

0 引言

隨著我國(guó)公路橋梁的不斷建設(shè)，施工養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平也隨之不斷提升。隨著橋梁的使用時(shí)間不斷增長(zhǎng)，梁板滑移、支座損壞、伸縮縫損壞已成為橋梁的突出病害，橋梁梁板糾偏、支座更換、伸縮縫更換等橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)，對(duì)徹底解決橋梁病害問(wèn)題起到了關(guān)鍵性作用。

1 工程概況

該大橋全長(zhǎng)275.5m，共分為三聯(lián)，梁板分聯(lián)情況為：3×30m+3×30m+3×30m。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩，橋臺(tái)采用肋板式橋臺(tái)，橋墩基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)相結(jié)合的形式，最高墩柱約27m。

該大橋于2018 年底建成通車(chē)，2021 年2 月在養(yǎng)護(hù)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)左幅0#橋臺(tái)80 型伸縮縫鋼梁間距擴(kuò)大至123mm，左幅3#墩160型伸縮縫鋼梁間距縮小為12mm，初步判斷是由左幅第一聯(lián)梁板縱向滑移引起。經(jīng)進(jìn)一步檢測(cè)，左幅2#墩向上行方向（即梁體位移方向）傾斜93mm，左幅3#墩向下行方向（梁體位移反方向）傾斜約91mm。最終結(jié)論是因左幅第一聯(lián)梁板縱向滑移超限，導(dǎo)致左幅0#、3#伸縮縫變形和2#、3#墩傾斜超標(biāo)。

2 處置方案

（1）將左幅第一聯(lián)梁體頂升，采用QLPYJP35-200糾偏專(zhuān)用系統(tǒng)進(jìn)行糾偏復(fù)位。

（2）采用反力架對(duì)左幅2#、3#墩復(fù)位矯正。

（3）調(diào)整1#墩支座形式，增加梁板抗滑能力。

3 施工技術(shù)

3.1 主要設(shè)備配置

QFB-100-40 豎向千斤頂50 套，QLPYJP35-200糾偏專(zhuān)用液壓設(shè)備50套，PLC液壓泵站1套，自制反力架4 套 （含100t 千斤頂4 套），18m 檢測(cè)車(chē)1 臺(tái)， MPZS-P-500-ABZ 監(jiān)控系統(tǒng)1 套，GPZ （Ⅱ） 2.0DX 盆式支座 5 套，GPZ （Ⅱ） 2.0GD 盆式支座 2 套，200kW 發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，其他小型設(shè)備若干。

3.2 主要工藝流程

施工準(zhǔn)備→安裝頂推設(shè)備→解除支座約束→頂升梁板進(jìn)行梁板糾偏復(fù)位→進(jìn)行梁板臨時(shí)固結(jié)→進(jìn)行2#、3#墩復(fù)位→更換調(diào)整支座→解除梁板臨時(shí)固結(jié)→完工驗(yàn)收

3.3 主要施工步驟

3.3.1 頂升反力基礎(chǔ)及頂升上部支撐點(diǎn)設(shè)置

用原橋墩作為頂升千斤頂反力基礎(chǔ)，墩柱頂面用砂漿找平并墊200mm×200mm×20mm 厚鋼板作為整體頂升千斤頂下支撐點(diǎn)。梁底部比較平整，不需要做過(guò)多處理，梁底處用兩塊200mm×200mm×20mm 厚鋼板墊平作為整體頂升千斤頂上支撐點(diǎn)。

3.3.2 布置PLC液壓同步頂升系統(tǒng)

采用PLC液壓同步頂升控制系統(tǒng)。同步頂升系統(tǒng)由豎向千斤頂、糾偏液壓設(shè)備、泵站及PLC 控制系統(tǒng)組成，同步精度為0.1mm。豎向頂升千斤頂采用QFB-100-40 型，外徑273mm，直徑200mm，高度235mm，頂升最大高度100mm，頂升噸位200t/臺(tái)，配有液壓鎖。

橫向平移糾偏裝置采用QLPYJP35-200 型，外形尺寸：580mm×300mm×220mm。設(shè)備整體重量：115kg。推拉千斤頂（雙作用）主要參數(shù)為頂推力50t、行程60mm、拉力20t；滑板前進(jìn)最大行程60mm，滑板回拉最大行程60mm。

根據(jù)大橋左幅第一聯(lián)T梁布置情況，在每片梁兩端布置一套頂推設(shè)備，共計(jì)需布置36 套頂推設(shè)備，頂升安全系數(shù)為2.5，橫向頂推安全系數(shù)1.78，安全系數(shù)滿足頂推施工需求。

根據(jù)大橋左幅第一聯(lián)T梁布置情況，在每片梁兩端布置一套頂推設(shè)備，共計(jì)布置36套，頂升安全系數(shù)2.6，橫向頂推安全系數(shù)3.2，安全系數(shù)滿足頂推施工需求。

頂升安全系數(shù)計(jì)算：考慮第一聯(lián)整體頂升，計(jì)算頂升荷載時(shí)，需按第一聯(lián)整聯(lián)梁板自重及作用在第一聯(lián)上全部汽車(chē)荷載計(jì)算，汽車(chē)荷載按公路-I級(jí)30m跨雙車(chē)道荷載計(jì)算。

每聯(lián)梁板自重G自=混凝土重量G1+鋼筋、鋼絞線及鋼板重量G2；每聯(lián)汽車(chē)荷載G汽=30m 跨行車(chē)道荷載×行車(chē)道數(shù)×孔數(shù)。

頂推安全系數(shù)計(jì)算：頂推阻力主要由行車(chē)爬坡時(shí)對(duì)橋面產(chǎn)生的摩擦力、頂推設(shè)備與滑道間的摩擦力以及由于支座不水平產(chǎn)生的下滑力組成，行車(chē)爬坡時(shí)對(duì)橋面產(chǎn)生的摩擦力由行車(chē)與路面之間的最大靜摩擦力和行車(chē)在坡橋上形成的下滑力組成。

行車(chē)爬坡時(shí)產(chǎn)生的摩擦力計(jì)算見(jiàn)式（5）：

式中：?為附著系數(shù)。

頂推設(shè)備與滑道間的摩擦力計(jì)算見(jiàn)式（6）：

式中：ц為滑道摩擦系數(shù)。

由于支座不水平產(chǎn)生的下滑力計(jì)算見(jiàn)式（7）：

頂推阻力計(jì)算見(jiàn)式（8）：

按照一聯(lián)36臺(tái)50t的千斤頂布設(shè)，頂推安全系數(shù)為3.2，橫向頂推千斤頂滿足頂推需求。

頂推設(shè)備分組：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)墩位設(shè)置，0＃橋臺(tái)前側(cè)為1 組，1#、2#連續(xù)墩前后兩側(cè)共4 組，3#墩后側(cè)為1組，共計(jì)6 組頂推設(shè)備，每組布置6 套頂推設(shè)備，每組設(shè)一個(gè)位移監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)。

3.3.3 安裝監(jiān)控設(shè)備

整個(gè)頂升過(guò)程用位移傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用MPZ-S-P-500-ABZ 型，行程為500mm的拉線式位移傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，傳感器安裝在梁體的兩端。

3.3.4 解除支座約束

安裝好頂推裝置后，拆除各支座上鋼板螺栓，使梁體與支座分離。

3.3.5 梁板頂升糾偏

（1）頂推準(zhǔn)備工作

頂推施工前，拆除梁板伸縮縫橡膠條、護(hù)欄、線纜槽、線纜管道與梁體之間的約束。檢查用于限位和臨時(shí)固結(jié)所用鋼板、木方楔，檢查千斤頂、橫向頂推設(shè)備、臨時(shí)支撐，確保位置正確、安裝牢固、運(yùn)行良好。

（2）試頂升

一切準(zhǔn)備工作就緒后，對(duì)左幅第一聯(lián)梁板進(jìn)行同步頂升的試頂。檢查確認(rèn)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，確保信息指令與反饋系統(tǒng)順暢，監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)及頂升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，如存在問(wèn)題應(yīng)及時(shí)作出糾正處理，檢查無(wú)誤后進(jìn)行頂升。試頂階段頂升速度應(yīng)不超過(guò)1mm/min，最大頂升高度不超過(guò)5mm。頂升就位后持荷10min，觀察梁體及設(shè)備狀況，如有異常應(yīng)立即回油、落梁，問(wèn)題解決后再進(jìn)行試頂，直至梁體受力及設(shè)備運(yùn)行正常。

（3）梁板頂升

試頂升結(jié)束后，確認(rèn)頂升各環(huán)節(jié)均正常，開(kāi)始正式頂升。正式頂升的頂升速度應(yīng)與試頂升時(shí)相同，并按預(yù)設(shè)荷載進(jìn)行加載頂升。梁體頂升總高度預(yù)設(shè)為1cm，若頂升1cm 后支座無(wú)法取出，則繼續(xù)頂升梁體1～2cm。每級(jí)頂升高度嚴(yán)格控制在1～2mm。頂升后相鄰墩各頂點(diǎn)的高差不得超過(guò)5mm，同墩兩側(cè)梁底頂起高差不得大于1mm。全過(guò)程采用位移傳感器監(jiān)測(cè)梁體頂升位移，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各千斤頂位移傳感器升量高差，若高差超過(guò)控制值時(shí)必須進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到同步頂升才能進(jìn)入下一道工序。

（4）梁板糾偏復(fù)位

梁板糾偏作用原理是以墩柱為作用點(diǎn)施加水平推力，使梁板復(fù)位。頂推前，應(yīng)先將其他兩聯(lián)梁板進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)，并通過(guò)相鄰梁板給支撐墩柱提供一個(gè)反向力，以防止支撐墩柱產(chǎn)生變形。

橫向頂推由多個(gè)單循環(huán)組成，每個(gè)單循環(huán)分三步。第一步，將橫向千斤頂放至起始位置，使橫向千斤頂與蓋梁完全貼合；第二步，利用橫向千斤頂提供水平力克服摩擦力，梁體向前行進(jìn)一個(gè)行程（3mm）；第三步，在梁板側(cè)加墊3mm 鋼板，水平千斤頂縮回至初始位置，至此梁體已經(jīng)前行3mm，完成一個(gè)單循環(huán)作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)梁體位移數(shù)據(jù)直至梁體復(fù)位。在頂推行進(jìn)過(guò)程中，采用主糾偏和輔助糾偏相結(jié)合的方法克服梁體偏位。主糾偏采取微調(diào)水平千斤頂?shù)姆绞?，?個(gè)單循環(huán)進(jìn)行微調(diào)整，使梁板始終保持在設(shè)定的軌跡上移動(dòng)。若梁體發(fā)生偏移，應(yīng)采取輔助糾偏方式，支設(shè)反力架，及時(shí)向反方向調(diào)整。梁板糾偏復(fù)位后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)，防止因行車(chē)產(chǎn)生的摩擦力造成梁板再次滑移，同時(shí)為墩柱矯正做好準(zhǔn)備。

（4）監(jiān)控

糾偏過(guò)程中，應(yīng)對(duì)梁體的位移量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如有異常狀況立即停止頂推。橋梁縱向頂推位移以每級(jí)1mm 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)點(diǎn)位的位移量并做好記錄，確保梁體頂推施工安全。在梁板頂推時(shí)，如千斤頂?shù)膶?shí)際頂升力與理論頂升力相差10%以上時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查分析原因。PLC同步頂升系統(tǒng)自帶的位移監(jiān)控功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)控各千斤頂間的位移，位移差應(yīng)小于3mm。同時(shí)在墩頂位置設(shè)置位移百分表，安排專(zhuān)人在頂升時(shí)對(duì)各百分表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若發(fā)現(xiàn)任意兩側(cè)支座處的位移差超過(guò)3mm，應(yīng)立即停止頂升。

3.3.6 墩柱矯正

墩柱作為頂推反力支點(diǎn)，在梁板頂推復(fù)位過(guò)程中，墩柱傾斜度可能有所變化，頂推復(fù)位后，對(duì)墩柱傾斜狀態(tài)要再次進(jìn)行精確測(cè)量。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，左幅2#墩向上行方向（即梁體位移方向）傾斜52mm，左幅3#墩柱向下行方向（梁體位移反方向）傾斜約108mm，豎直度超過(guò)規(guī)范要求需進(jìn)行糾偏矯正。墩柱糾偏的原理和梁板復(fù)位原理正好相反，是利用梁板作為支撐，給立柱提供一個(gè)水平推力，使立柱復(fù)位。在梁板復(fù)位后，采用伸縮縫內(nèi)塞鋼板和方木楔的方法進(jìn)行梁板的臨時(shí)固結(jié)，三聯(lián)需要全部固結(jié)，使水平推力傳導(dǎo)給橋臺(tái)。

墩柱糾偏采用反力架頂推校正的方法，反力架剛度應(yīng)滿足頂推需求，制作時(shí)不宜采用輕型鋼材，防止頂推時(shí)架體變形。本項(xiàng)目頂推方案選用25a 工字鋼制作而成。頂推千斤頂應(yīng)根據(jù)頂推力的計(jì)算選擇合理型號(hào)，所選千斤頂?shù)男谐虘?yīng)在100mm 以上，避免在頂推過(guò)程中因千斤頂行程不足造成二次倒頂。每排墩柱設(shè)置兩個(gè)反力架，反力架設(shè)置在蓋梁兩墊石之間，梁體橫隔板一側(cè)，將反力架固定牢固。反力架安裝時(shí)需精確定位，安裝角度必須與橋梁軸線保持一致，位置偏差不大于1cm，頂推點(diǎn)設(shè)置應(yīng)靠近蓋梁上緣，以獲得最佳頂推效果。安裝完成后，在反力架上布設(shè)水平橫向千斤頂，連接好油泵，等待頂推指令。

頂推阻力計(jì)算：計(jì)算頂推阻力時(shí)主要考慮梁板復(fù)位設(shè)備對(duì)滑道的摩擦力，頂推阻力計(jì)算見(jiàn)式（9）：

選用2 臺(tái)100t 千斤頂，頂推安全系數(shù)為3.0，頂推力滿足施工需求。

2#、3#墩糾偏分兩步進(jìn)行，先糾偏3#墩，再糾偏2#墩。每排墩柱的兩根墩柱同步頂推，同步復(fù)位。頂推糾偏時(shí)利用全站儀、垂直度儀對(duì)墩柱復(fù)位過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，及時(shí)了解墩柱豎直度恢復(fù)情況，當(dāng)墩柱豎直度滿足設(shè)計(jì)要求后，立即停止頂推作業(yè)，鎖定千斤頂，持荷4h。墩柱復(fù)位完成后，進(jìn)行更換支座施工。

3.3.7 更換支座

2#、3#墩復(fù)位后，實(shí)施1#墩支座更換，原設(shè)計(jì)的GPZ（Ⅱ）2.0SX盆式支座更換為GPZ（Ⅱ）2.0DX盆式支座，將原設(shè)計(jì)的GPZ（Ⅱ）2.0DX 盆式支座更換為GPZ（Ⅱ）2.0GD 盆式支座。為消除不同廠家、不同設(shè)計(jì)差異帶來(lái)的影響，所有支座均按照原設(shè)計(jì)報(bào)原廠家定制。

安裝前，墊石頂面采用高強(qiáng)環(huán)氧砂漿進(jìn)行找平，然后涂抹一層環(huán)氧樹(shù)脂膠，保證支座底板與墊石黏結(jié)牢固。根據(jù)橋梁建設(shè)原設(shè)計(jì)，確認(rèn)支座安裝位置及方向無(wú)誤后安裝支座。安裝時(shí)嚴(yán)控支座四角高差，不得超過(guò)1mm，防止梁板出現(xiàn)水平分力。支座上鋼板與梁底預(yù)留鋼板必須四面密貼，如有空隙填塞合適厚度的鋼板，保證支座頂面受力均勻。支座上鋼板與梁底預(yù)埋鋼板應(yīng)進(jìn)行有效焊接，防止梁板因固結(jié)不牢產(chǎn)生滑移。支座應(yīng)與蓋梁預(yù)留螺栓有效固結(jié)，擰緊錨固螺栓。

3.3.8 解除梁板臨時(shí)固結(jié)及落梁

支座更換完成后，先解除梁板臨時(shí)固結(jié)，回復(fù)梁板正常工作狀態(tài)。重新安裝千斤頂，二次頂升主梁，使梁體脫離支架臨時(shí)支撐，逐一拆除鋼墊板、固結(jié)鋼板。解除固結(jié)后，千斤頂多次分級(jí)同步回落，分級(jí)撤除臨時(shí)支撐用的墊板，直至梁體與支座完全貼合，完成體系轉(zhuǎn)換。落梁后，檢查所有的支座是否存在脫空或受力不均勻現(xiàn)象，如不符合支座安裝標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采取相應(yīng)措施直至達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收要求。

3.3.9 完工檢驗(yàn)

梁板頂推復(fù)位及支座更換完成后，對(duì)梁板位置、墩柱豎直度、支座安裝質(zhì)量、伸縮縫寬度進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收。經(jīng)檢查，2#墩柱豎直度1.5cm，3#墩柱豎直度1.8cm，0#伸縮縫寬度4.5cm，3#伸縮縫寬度3.8cm。支座安裝方向正確，無(wú)脫空和偏壓現(xiàn)象，上鋼板與梁底鋼板焊接牢固，固定螺栓均已擰緊。經(jīng)運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，處置效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

較大縱坡梁式橋易發(fā)生梁板滑移問(wèn)題，選擇合理處置方案，有利于提升梁板滑移施工效果，確保橋梁施工安全。通過(guò)對(duì)大橋梁板滑移的成功處治，為今后處治梁板滑移及墩柱偏位矯正積累了經(jīng)驗(yàn)，為大橋運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)提供了處治方向。同時(shí)提醒橋梁施工人員，應(yīng)高度重視大縱坡橋梁的設(shè)計(jì)和施工，充分考慮橋梁縱坡對(duì)橋梁梁板位移的影響。施工時(shí)，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，精細(xì)化施工，減少施工誤差。運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，要加強(qiáng)橋梁檢測(cè)，做到早發(fā)現(xiàn)早處理，從而降低施工成本，提高橋梁工程的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。