浅析开放交通条件下整体同步顶升更换桥梁支座技术的应用

浅析开放交通条件下整体同步顶升更换桥梁支座技术的应用

作者：王如涛

来源：《建筑建材装饰》2016年第05期

摘要：桥梁支座作为承载桥面的基础，是保证桥梁安全和正常使用的重要保障，然而，调查发现很多桥梁支座因为破损严重，已经危及行车安全，需要及时更换，针对这种情况，本文浅析了桥梁支座更换的施工原理，并针对性的提出了施工方法。 关键词：桥梁支座更换；施工方法；同步顶升；施工监控

中图分类号：U445.7 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）05—109—02 前言

随着交通运输行业的发展，公路桥梁所负载的运量和负荷的不断增长，连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件。一桥梁支座受到结构预应力的影响越来越大，出现不同程度的破损和毁损，影响了桥梁的质量和安全，为了保证桥梁的正常使用，需要及时更换破坏了的桥梁支座；现行交通流量大，封闭桥面对交通尤其高速公路影响很大，需在不封闭桥面通车的情况下完成支座更换施工。本文浅析了在开放交通条件下整体同步顶升更换桥梁支座的施工技术。 1设计原理

整体顶升技术的关键主要决定于结构受力、施工可操作条件两个方面，从这两个方面考虑确保顶升过程中主梁和下部结构的安全，恢复梁体的设计支撑状态，并利于支座更换施工。实际施工过程中相邻墩之间顶升位移对结构会产生一定的附加内力，可能会产生结构性裂缝，因此必须进行有效的理论计算分析和有效控制，并严密监测结构的应力及位移变化。尽量减少顶升高差，同一墩上各顶升点之间应同步，确保支座更换后支座受力均匀，符合设计支反力的要求，尽量恢复原设计受力状态。

桥梁支座更换的主要原理是利用油压千斤顶，将其安放在盖梁、桥台顶面或悬挂牛腿顶面，通过控制器，所有千斤顶同步工作，将整个梁体全部同时顶起，再更换支座。 2顶升系统

（1）顶升设备：选用的西门子32点同步顶升系统采用位移和顶升压力的双控作为顶升控制依据的顶升设备，控制系统为电脑界面，操作简单，适用于大跨径、多孔同步顶升，精度、安全性高。

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（2）油缸：采用midas Civil 2012建立梁单元模型，理论计算各支座处支反力大小，以便确定千斤顶的型号、个数以及布置方式。为了保证结构的安全，在计算时活载采用原设计荷载计算，恒载主要是桥梁结构自重，包括护栏、桥面铺装、横隔梁以及齿块的重量，顶升力考虑1.5倍的安全系数，以保证在施工中不出现意外的安全事故。 3整体顶升支座更换施工方法 3.1主要施工流程

支座更换总体按照施工准备、顶升梁体、更换支座、落梁四个步骤进行逐步施工。 3.2施工准备阶段

施工单位进场后应先进行现场检查及过程检查，现场检查包括：（1）墩柱检查；（2）支座检查；（3）检查支座处砂浆垫层；（4）梁体检查；（5）伸缩缝检查，避免已有病害、缺陷对顶升施工安全造成不利影响，并确保结构受力安全和对支座区域内支座垫石顶面距主梁底面的实际净高及距盖梁顶面净高等数据的测定。 3.2.1千斤顶及辅助支撑布置及力点处的补强

千斤顶安装时，为了保证顶起过程中不至于损伤梁底和盖梁，可以使用增加局部承压面积的方法，在千斤顶与箱梁底面、盖梁顶面接触面放置钢垫板。千斤顶轴线必须竖直且与下垫钢板中心线重合。安装时采用水平尺校准水平，对钢板与梁体、盖梁的接触面打磨平整，配合结构胶精确找平。当千斤顶、辅助支撑高度不足时，可采用水平、平整的钢板填塞在千斤顶、辅助支撑之间，但应确保钢板之间密贴无缝隙。对梁底安放千斤顶及临时支撑区域用小锤试敲，检查是否有空洞情况，若有，则采用小功率电锤将空洞部分砼凿除，对钢筋除锈后，用环氧结构胶分层批嵌至结构物表面。 3.2.2检查顶升设备

检查液压系统、控制器、千斤顶、临时支撑、位移传感器、压力传感器、应变传感器、数据采集器、计算机等。检查所有千斤顶是否正常工作和控制阀及油管接头是否漏油；千斤顶安装是否垂直牢固；影响顶升的设施是否已全部拆除；主体结构上确已去除与顶升无关的一切荷载；主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。检查安装百分表和位移传感器，以便在顶升过程中控制顶升位移，并能够监控墩顶一排支座的顶升同步情况。经 3.3顶升梁体阶段 梁底顶升过程采用顶升力和位移双控。顶升阶段分设备调试、试顶升、正式顶升、持荷、落梁等五个阶段。

3.3.1顶升设备安装并调试

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（1）设备安装前对液压油泵、控制器、千斤顶和油管设备进行仔细的检查，若发现有明显问题，应进行及时维修或更换处理。

（2）设备检查无误后，将液压油泵、油管、控制器和千斤顶进行连接，连接顺序为：油缸→油管→控制器（电磁阀、分流阀、位移传感器）→油管→油顶，顶升设备安装好后，在梁板下面安装百分表，并记录下每个百分表读数。

（3）设备安装好后进行调试，确保可靠顺利的完成支座更换工作。 3.3.2试顶升

检查所有设备及人员到位情况，特别是油管接头部分是否连接固定。检查无误后进行试顶升，试顶升一般在主梁顶升0.5mm时即可停止，并保持油缸压力不变，持荷20-30min，观察梁体及各处千斤顶以及支撑系统情况，如果发现异常及时处理。 3.3.3正式顶升

（1）试顶完毕后，开始正式顶升，采用每级1mm的顶升方式，第一级顶升时持压5min，其他项升持压10min，末级加压值按最终顶升量控制。顶升过程中，时刻注意千斤顶及百分表的示数，确保顶升高度在设计范围内。梁体顶到预定高度后，安装临时辅助支撑，调整临时辅助支撑高度，保证临时支撑与梁底密贴，用机械锁锁定，保持千斤顶油压不变，将梁体支撑在临时支撑、千斤顶上。

（2）本施工过程中采用整体顶升，顶升时横纵向的顶升高差必须控制在0.3mm以内；顶升点的竖向位移控制以旧支座脱空、能取出，新支座能顺利安装为宜，在顶升梁体时要求主桥T梁单墩顶升位移不得超过5mm，引桥宽幅空心板梁单墩顶升高度不得超过3mm。 （3）顶升到预定高度后，若存在支座拿不出等情况，应停止顶升，并立即检查原因，找出解决办法。

（4）顶升过程中派专人对梁端位置处的湿接缝、桥面连续处进行观测，一旦发现开裂现象立即停止施工。 3.3.4持荷阶段施工

持荷施工阶段主要内容包括：原支座的取出、梁底及盖梁、桥台顶的调平处理、新支座的安装、对局部缺陷修补。

（1）更换支座前后对支座垫石等检查并修复

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a.梁体顶升前后，测量各顶升板梁支座处梁底标高，秉承对支座更换完毕梁底标高和顶升前标高一致的原则对支座垫石等进行修复找平；

b.顶升到位且临时支撑安装好后进行支座更换工作，更换时先取出病害支座，从现场情况看，支座上钢板有变形且部分锈蚀严重。因此，拆除相应的病害支座后详细检查支座垫石，梁体底面和上钢板病害情况，然后做相应处理；

c.检查上钢板，如只是轻微锈蚀，进行防锈，阻锈处理。若存在锈蚀严重和变形的要进行更换处理并找平；

d.检测支座垫石顶面是否水平及有无受损情况，有则采用结构胶进行修复和整平。支座垫石修整后未达到预定标高的，采用在支座垫石上加设不锈钢垫板，以保证横桥向每片梁底支座预埋钢垫板与支座垫石顶面（或加设不锈钢垫板顶缘）间净距一致。若需凿除支座垫石重新浇筑的，应按规范设计要求施工且应考虑便于支座更换顶梁时千斤顶的安装位置。 （2）支座更换

a.平面位置的确定：支座拆除前需对相应的位置进行标记，用墨斗弹线确定原支座平面位置，新安装支座时，尽量按照原有位置安放。若原有支座出现明显偏位，应在梁体顶升到位后根据梁底预埋钢板位置确定新的安装位置。

b.支座处标高的确定：梁体顶升前后，选择合适的器具对顶升箱梁处梁底标高进行测量，保证支座更换后标高与顶升前标高一致。

c.支座更换型号的确定：新支座应满足承载力、剪切力和桥梁转动性能的要求。安装新四氟滑板支座表面与不锈钢板使用酒精擦洗干净后，注满5201-2硅脂润滑油。 3.3.5落梁阶段

落梁过程采用顶升力和位移双控，各千斤顶同步回油，分级回落。落梁前，先拆除辅助支撑，再进行千斤顶回油。落梁过程中，严格控制同一桥墩横桥向同步回落，同一墩顶横桥向相邻支座高差不得超过0.3mm。

为了确保落梁后同一桥墩各墩柱处支座受力均匀、符合原设计要求，落梁前仍应对同一桥墩各支座垫石顶面至箱梁底面的净空进行测量，以确保各支座处净空相同。净空测试点位采用施工准备阶段所设的永久点。正式落梁前，支座垫石距箱梁底面的净高应为H+△（△为支座处梁体的顶升高度）。

本次采用二次落梁，第一次逐级落梁至原设计高度H并持荷至环氧结构胶完全固化后方可进行第二次落梁，第二次落梁完全落至支座上并除去顶升持荷设备，在第一次落梁后应对梁

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底调平钢板进行检查，若发现不平整无法与支座面完全贴合可在环氧结构胶固化前进行微调，落梁后对垫石采用高强早强无收缩自密实砂浆修补完整。

梁体顶升、支座更换的基本控制原则是支座更换完成后，支座处梁底标高维持不变。因此，支座压缩变形预留高度在确定垫石和楔形块的高度时应予以考虑，确保落梁后梁底标高与顶升前维持不变。实际的压缩变形预留高度应对支座进行试验后确定。 4支座更换施工监控

由于梁体顶升与回落过程中由于所有千斤顶并不能做到完全同步，结构内可能产生较大的附加内力，且本桥顶升力较大，施工操作空间有限，因此在顶升过程中应由具有技术力量和资质的单位，在施工过程中对梁体控制截面的位移、应力等进行监控。顶升施工监控的原则是以位移和应力双控，具体方案有监控单位制定。 5整体顶升支座更换施工体会

根据顶升工作原理和施工工艺流程，可知桥梁顶升工作的施工要点：顶升工具的选择、顶升过程的控制、支座垫石的凿除和安装、交通管制及安全防护。在支座更换后，应等24h后再次检测支座更换质量，因为橡胶支座弹性很大，受到不均匀压力不是很大时，不会马上表现出来，只有经过一段时间后，才能达到相对稳定，稳定后再撤下千斤顶。

由于重载车辆的增加等多方面的原因，桥梁支座病害越来越多，危及行车安全存在极大安全隐患。因此，整体同步顶升施工技术的应用，为维修桥梁支座提供了便捷、快速、安全的施工方法，具有广阔市场前景。

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