橋梁維修加固作業(yè)中的同步頂升更換支座技術(shù)

鄧少鴻

（廣東深汕高速公路東段有限公司，廣東汕頭 516081）

1 引言

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的持續(xù)發(fā)展， 公路橋梁需要承擔(dān)越來越大的荷載，從而對橋梁的承載能力提出了更高的要求。 橋梁支座的承載力將直接影響公路的質(zhì)量， 而公路質(zhì)量也將決定橋梁支座承載力。 因此，橋梁支座一旦受到損傷，就會影響橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在安全方面出現(xiàn)隱患。 針對這一問題，須就損傷嚴(yán)重的橋梁支座及時予以處理，如有必要需對其進(jìn)行更換，只有這樣才能為橋梁的正常使用提供保障。為了能夠方便橋梁支座更換，同步頂升法成為最佳選擇。

2 工程概況

濠江大橋位于G15 沈海高速汕頭市濠江區(qū)境內(nèi)， 該橋于1993 年11 月正式開工，1996 年10 月竣工，橋梁全長975.642 m，中心樁號為K2571+162（運(yùn)營樁號）。 橋梁跨越濠江，通航高度符合三級、寬度符合四級航道要求。 跨徑布置為：11×20 m+3×30 m+60 m+90 m+60 m+3×30 m+18×20 m。

上部結(jié)構(gòu)：主橋?yàn)?0 m+90 m+60 m 預(yù)應(yīng)力混凝土T 構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土30 m T 形掛梁、半掛梁，引橋?yàn)?0 m、30 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T 梁。

下部結(jié)構(gòu)： 主橋采用鋼筋混凝土空心薄壁墩、 鉆孔樁基礎(chǔ)；引橋采用肋板臺、柱式墩、鉆孔樁基礎(chǔ)。

橋面系：橋面構(gòu)造設(shè)計(jì)為簡支梁橋面連續(xù)，有三孔、四孔、五孔一連的3 種聯(lián)孔形式，并在連孔間設(shè)置伸縮縫；橋面鋪裝為8 cm 厚的鋼筋混凝土。 在縱橫向切割縮縫；安全設(shè)施在A、B 段內(nèi)外側(cè)設(shè)新澤西防撞護(hù)欄。

橋面寬度：右幅橋總寬為13.94 m，橋面凈寬為10.75 m，外側(cè)另設(shè)凈寬1.5 m 的人行道；左幅橋總寬為2.24 m，橋面凈寬為10.75 m。

3 支座受損及其形成原因

對橋梁進(jìn)行檢查和養(yǎng)護(hù)過程中， 可見橋臺處板式橡膠支座損害嚴(yán)重，橡膠出現(xiàn)嚴(yán)重老化的問題，部分支座出現(xiàn)剪切變形，有的還出現(xiàn)了扭曲現(xiàn)象；掛梁牛腿處板式橡膠支座也同樣出現(xiàn)了老化問題，部分支座嚴(yán)重變形，甚至出現(xiàn)開裂。

由于省道船閘橋的橋型屬完全彈性結(jié)構(gòu)， 高質(zhì)量支座才能滿足橋梁的使用需求， 由于該橋梁投入使用至今已有二十余年，支座不可避免會出現(xiàn)橡膠老化問題，尤其是隨著運(yùn)行車輛的增加，橋梁荷載加重，使支座更快出現(xiàn)損傷。 對橡膠支座的損傷情況進(jìn)行分析后，制定了更換板式橡膠支座的方案，其可以在正常通車的情況下來完成。

4 應(yīng)用同步頂升法需注意的因素

在具體應(yīng)用過程中， 需重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)受力和實(shí)施條件兩方面的因素：（1）確保下部結(jié)構(gòu)可與主梁可靠連接，從而保證橋梁的整體安全， 同時有利于更換橋梁支座的安全性和有效性；（2）在實(shí)施過程中，避免相鄰兩個橋墩發(fā)生頂升位移，否則橋墩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)極有可能會產(chǎn)生更多的附加內(nèi)力， 從而損傷橋墩，導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)坍塌。 因此，在更換橋梁支座時，如果采用同步頂升法完成，需要嚴(yán)格控制頂升高差，每座橋梁上的頂升位移尺寸不得出現(xiàn)偏差，這樣更換橋梁支座后，橋梁才會均勻受力，橋梁受力狀態(tài)也會更佳，橋梁在使用過程中才會更加穩(wěn)固，安全方面得到保障。

5 同步頂升的設(shè)備要求

對該橋梁進(jìn)行支座更換時，采用了同步頂升法，所選用的PLC-8 系統(tǒng)來自美國恩派克公司。在設(shè)計(jì)掛梁計(jì)算模型時，選用橋梁博士程序，在汽-20 級荷載和掛-100 級荷載的情況下，荷載橫向分布系數(shù)分別為0.55 和0.35。經(jīng)計(jì)算后可得：掛梁牛腿處和T 梁橋臺處各自支座反力最大值分別為669 kN 和471 kN。由于頂升力是支座反力最大值的1.641 倍，可得出頂升力約為109.8 t。 在選擇千斤頂時，考慮噸位在100 t 的千斤頂[1]。

6 同步頂升的實(shí)施方法

6.1 施工前準(zhǔn)備

在開始實(shí)施頂升時，需先檢測橋梁，清晰地了解目前橋梁結(jié)構(gòu)的情況[2]，確保在頂升施工過程中不會受到已經(jīng)出現(xiàn)的損傷的影響，進(jìn)而引發(fā)安全問題；頂升施工完成后，需再次進(jìn)行檢測，對施工前、后的狀態(tài)進(jìn)行比較，明確橋梁結(jié)構(gòu)在頂升施工后的受損情況，如果因頂升施工損傷橋梁結(jié)構(gòu)，需及時采取處理措施，對其進(jìn)行加固；同時，需對系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行檢查，確保其使用狀態(tài)理想，發(fā)現(xiàn)問題第一時間予以處理，確保頂升時設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

6.2 搭設(shè)施工平臺

對橋梁主體、柱、臺、墩進(jìn)行外觀檢查，將雜物清理干凈，清理綁縛物。在搭設(shè)施工平臺時，剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等方面必須滿足要求。 平臺與梁底之間留足位置，方便相關(guān)工作人員工作。

1）搭設(shè)橋臺處的施工平臺[3]。緊鄰橋臺錐坡位置可以搭設(shè)橋臺處的施工平臺，平臺結(jié)構(gòu)為鋼管腳手架，腳手架底框尺寸為2 m×4 m，在其底部位置需采取防滑措施，距離橋臺2 m 的位置設(shè)立桿，并完成施工平臺的搭設(shè)。

2）搭設(shè)掛梁牛腿處的施工平臺。 在搭設(shè)掛梁牛腿處的施工平臺時，橫隔板孔和T 梁是很好的選擇，按照掛梁的方向，1根鋼管嵌2 根T 梁，同時做好防滑措施，通過T 梁內(nèi)的鋼管從下方搭設(shè)懸掛式腳手架平臺， 所有橫隔板孔必須通過鋼管腳手架加以穩(wěn)固。立桿與T 梁的測量需緊密貼合，可以約束橫向水平桿，同時平臺也會更加穩(wěn)固，最后設(shè)防護(hù)網(wǎng)，所有懸掛連接節(jié)點(diǎn)設(shè)保險(xiǎn)扣件。 掛梁牛腿處施工平臺如圖1 所示。

圖1 掛梁牛腿處施工平臺

6.3 橫向和縱向限位裝置

1）橫向限位裝置。 橋臺頂升過程中，可以合理利用現(xiàn)有設(shè)施，為了預(yù)防橋臺側(cè)位偏移的問題，則需要使用鋼筋混凝土擋塊進(jìn)行固定。 頂升過程中， 可將橫向限位裝置設(shè)置于牛腿頭上，有效預(yù)防掛梁發(fā)生側(cè)移。

2）縱向限位裝置。 觀察現(xiàn)場情況后，可將縱向限位裝置設(shè)于伸縮縫的位置，在伸縮縫中放置3 種不同厚度的鋼板組，要求均勻分布點(diǎn)位。

6.4 設(shè)置頂升支撐點(diǎn)

1）設(shè)置掛梁頂升支撐點(diǎn)。于臨時鋼支撐處設(shè)千斤頂支撐，根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成鋼支墩的安裝，隨后稱其重量并試頂，經(jīng)過不斷調(diào)整后使其保持正常，這樣頂升時設(shè)備才會更加具有安全性。

2）設(shè)置橋臺處T 梁頂升支撐點(diǎn)。 在確定千斤頂?shù)闹c(diǎn)時，可以選擇橋臺，分別在千斤頂?shù)纳戏胶拖路皆O(shè)鋼墊板，有利于將應(yīng)力分布在多個點(diǎn)。 掛梁頂升鋼支墩示意圖如圖2 所示。

圖2 掛梁頂升鋼支墩示意

利用螺栓可以對鋼牛腿加以固定，在鋼支墩與掛梁之間、鋼板與梁底之間使用結(jié)構(gòu)膠可以使其更加平整。

6.5 頂升設(shè)備安裝

1）安裝設(shè)備時，對結(jié)構(gòu)安全方面有很高的要求，需根據(jù)設(shè)計(jì)方案設(shè)鋼支墩、支撐及千斤頂。 在橋臺上放置千斤頂時，其放置位置的中線不得與T 梁位置中線有偏差。

2）在頂升過程中，為了保護(hù)原結(jié)構(gòu)，需在橋臺頂部位置安裝兩塊特制鋼板，中間隔千斤頂。

3）完成液壓系統(tǒng)、控制器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、位移傳感器、應(yīng)變傳感器、泵站、控制臺、計(jì)算機(jī)、千斤頂和油路等的安裝，并調(diào)試好監(jiān)控系統(tǒng)和下降系統(tǒng)等。

4）對支座位置的梁、鋼支墩的頂及底標(biāo)高進(jìn)行測量，測量所得數(shù)據(jù)可作為之后的測量數(shù)值的參考值，確保后者的準(zhǔn)確性。

6.6 試頂

調(diào)整、試行、記錄數(shù)據(jù)，對點(diǎn)受力狀況及計(jì)算機(jī)控制器的頂升量進(jìn)行檢查。 試行時，可先頂升0.5 mm，對點(diǎn)位尺寸進(jìn)行檢查，設(shè)臨時支撐，穩(wěn)定油缸壓力，在有荷載的情況下進(jìn)行觀察。

6.7 整體頂升

試行結(jié)束后可起頂，頂升時，系統(tǒng)可以同時控制頂升力和位移值。 頂升時分級進(jìn)行，一級為1 mm。 操作人員聽從指令，梁的頂升高度達(dá)到支座位置即可， 對千斤頂位置下方的混凝土進(jìn)行觀察，了解其是否出現(xiàn)破損。數(shù)分鐘后確定一切正常可繼續(xù)頂升，對千斤頂持有荷載的情況下的穩(wěn)定性進(jìn)行觀察，觀察梁體頂升高度，如無異常，可再次頂升直至完成，設(shè)臨時支撐。

落梁時，需穩(wěn)定梁體，使其保持平衡，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)加以控制，落梁時不可一次性完成，需分次進(jìn)行[4]。

6.8 支座墊石調(diào)平

在沒有頂升就位支座的情況下對墊石頂面、 梁底進(jìn)行測量，確保其處于水平狀態(tài)，如有異常，可采用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠填充使其平整。 除此之外，部分支座墊石的破損問題也可以使用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠解決。

6.9 支座擺放及調(diào)平

調(diào)整支座墊石，使其平整，與T 梁、掛梁底部放置新的支座，覆蓋原支座墊石，在墩臺上設(shè)置支座時，必須按照原設(shè)計(jì)圖紙要求選擇制作型號和方向。 設(shè)置好支座后，若制作有不平整、脫空的問題，可將環(huán)氧樹脂膠涂在不銹鋼板上，這樣可讓支座平整。

7 頂升后橋梁評定

頂升完成后， 需認(rèn)真檢查橋梁， 并根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行評估，比如結(jié)構(gòu)檢查、損傷檢查、技術(shù)水平評估等。 其評定結(jié)果為：（1）船閘橋經(jīng)過處理之后，結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)較好，橋梁的總體技術(shù)狀況等級評定為二類；（2）對其外觀進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，整體較為理想，主梁、墩臺、橋面等未受到損害；（3）對結(jié)構(gòu)損傷情況進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)方案對混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測，其與設(shè)計(jì)要求相符；（4）經(jīng)測量后，橋梁兩幅的橋面平整。

8 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國的道路橋梁施工技術(shù)發(fā)展較為成熟，且應(yīng)用了大量先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)， 對橋梁支座進(jìn)行更換時完全可以采用同步頂升法來完成。 橋梁同步頂升在科學(xué)性和精細(xì)度方面有很高的要求，為保障橋梁結(jié)構(gòu)頂升時的安全，需同時具備先進(jìn)的設(shè)備和科學(xué)的施工工藝。 頂升時， 需對頂升動力加以調(diào)控，如發(fā)生位移必須及時做出調(diào)整，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。同時對頂升千斤頂加以控制，在頂升過程中可以保持穩(wěn)定性，還可保護(hù)結(jié)構(gòu)免受頂升時對其造成損傷。 本文探討了同步頂升在橋梁支座更換施工中的應(yīng)用， 為今后該施工工藝的科學(xué)應(yīng)用提供參考。