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摘要:結(jié)合泰和縣某高速公路橋梁支座的病害情況，介紹了支座頂升更換的方法及設(shè)備，闡述了不中斷交通情況下的單墩同步頂升技術(shù)，實踐表明在不中斷交通，僅適當(dāng)限速的情況下，PLC計算機同步頂升系統(tǒng)可以實現(xiàn)支座的頂升更換。

關(guān)鍵詞:橋梁，支座，同步頂升，施工工藝

0引言

橋梁支座是橋跨結(jié)構(gòu)的支承部分，承上啟下是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的連接點。它能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力和變形傳遞給下部結(jié)構(gòu)，使其實際受力情況滿足設(shè)計圖紙，避免梁端與墩臺直接接觸造成損害。因此，橋梁支座應(yīng)具足夠的強度、剛度，有自由轉(zhuǎn)動外，還應(yīng)便于安裝、維修、更換。根據(jù)其容許變形量的大小分為固定支座和活動支座［1］。我國高速公路混凝土梁橋主要使用的是橡膠支座，而鋼構(gòu)橋采用的是鋼支座或無支座，泰和縣某高速公路段上的橋梁大部分采用橡膠支座，下面介紹該路段出現(xiàn)病害較多的板式橡膠支座的特點。板式橡膠支座是由多層天然橡膠與薄鑲嵌、粘合、硫化而成的，其構(gòu)造較為簡單，它的轉(zhuǎn)角位移和水平位移是分別通過橡膠的彈性壓縮、剪切變形來實現(xiàn)的。板式橡膠支座按構(gòu)成材料是否含四氟乙烯板可分為普通橡膠支座和四氟乙烯滑板支座。普通橡膠支座具有強大的豎向剛度可以承受來自豎向方向的荷載，并具有良好的彈性變形，能夠滿足梁端的轉(zhuǎn)動;其較大的剪切變形能力亦滿足上部構(gòu)造的水平位移。四氟乙烯滑板支座除擁有普通橡膠支座的基本性能，還可以承受來自垂直方向的荷載及支撐梁端的轉(zhuǎn)動外，由于支座表層的四氟乙烯板與梁底不銹鋼板之間的摩擦系數(shù)較低(μ≤0．03)使橋梁上部構(gòu)造在水平方向上限制較小，可相對自由移動

1泰和縣某高速橋梁支座情況

1．1支座主要病害根據(jù)《泰和縣某高速井岡山機場管理所橋梁定期檢查報告》(2014年2月，江西省交通質(zhì)量檢測中心)可知泰和縣某高速公路橋梁支座主要存在病害有:脫空、老化開裂、剪切變形、外鼓。1．2支座病害的危害支座病害限制了上部結(jié)構(gòu)梁體的自由伸縮，對橋梁上部結(jié)構(gòu)受力造成不利影響，長期如此不僅使梁體、墩臺產(chǎn)生附加內(nèi)力，對結(jié)構(gòu)安全也帶來了隱患?？紤]橋梁的長遠(yuǎn)使用，如果單采用養(yǎng)護(hù)措施，不但不能從根本解決病害問題，還會增加橋梁養(yǎng)護(hù)投入，直接更換存有病害支座才能有效的解決問題。因此，泰和縣某高速公路決定對存有病害的支座進(jìn)行頂升更換。

2支座頂升更換的方法及設(shè)備

2．1支座頂升更換方法橋梁支座頂升更換的主要施工技術(shù)是采用千斤頂或其他設(shè)備將橋梁上部結(jié)構(gòu)頂升至一定的高度后對存在病害的支座進(jìn)行維修更換。傳統(tǒng)的全橋整體同步頂升法對連續(xù)橋梁產(chǎn)生的附加內(nèi)力較小或不產(chǎn)生，相對安全，但是當(dāng)梁體被整體頂起后失去了支座對它的約束，容易在受到較小的外力作用下形成機動體系，給施工帶來安全隱患?！叭珮蛘w同步頂升法”需要的儀器設(shè)備比較多，較為適用小跨徑橋梁，對大跨連續(xù)梁，施工成本高，遇橋梁支座局部損壞，不需要整體同步頂升［3］，如用此法則大大浪費了施工成本。結(jié)合泰和縣某高速公路橋梁存有病害支座的實際分布情況來看，并非全橋的支座都存有病害，大部分橋梁都是單墩或多墩存有病害支座，無需采用“整體同步頂升技術(shù)”。依此特點我們提出的頂升方法為橫向同步、縱向分階段逐步頂升方法中的“縱向單點(逐墩)，橫向同步”方法來進(jìn)行支座頂升更換。該法是通過沿橋墩橫向方向布置千斤頂并同步控制頂升高度，達(dá)到頂升高度時將病害支座更換后落梁，接著將千斤頂縱向擺放至另一橋墩上進(jìn)行作業(yè)。2．2支座頂升更換設(shè)備1)單墩同步頂升法的設(shè)備選擇。針對本項目橋梁更換支座施工特點，所選取的設(shè)備系統(tǒng)為PLC計算機同步頂升系統(tǒng)，該設(shè)備除了具備通用頂升設(shè)備的基本功能外，還具備以下幾個優(yōu)點:a．具有較小體積、較輕重量、可在施工現(xiàn)場靈活的組合、分布。b．適宜遠(yuǎn)距離、大跨徑連續(xù)梁橋的同步作業(yè)。c．對同步性的精準(zhǔn)控制，不論是沿橋梁的縱向方向或是橫向方向，確保各個頂升點之間精密同步，且相對位移滿足橋梁體系的結(jié)構(gòu)受力要求;在液壓管道中，油壓力降低主要表現(xiàn)為能量的損失，應(yīng)盡量避免，從圖2可以看出，采用計算機控制微泵組多點位移同步頂升系統(tǒng)可以有效控制油管長度，消除因油管長度不同而產(chǎn)生的管道壓力降，從2)設(shè)備突出技術(shù)特點。同步位移控制精度不大于0．2mm。拉線式位移傳感器:誤差小于1mm。采用Windows平臺軟件系統(tǒng)自動控制同步頂升作業(yè)，智能判斷誤差超限并報警停止作業(yè)。對每一個作業(yè)點的頂升壓力和頂升量都可以進(jìn)行單獨設(shè)置和操作，同時支持單作用千斤頂或雙作用千斤頂。設(shè)備可以在梁體頂升過程中和落梁過程中保持相同的精度控制。設(shè)備可以通過增加油箱的方法或分流油管來滿足提升千斤頂數(shù)量及頂升噸位。位移檢測傳感器:拉線式位移傳感器(有效測量行程500mm)。

3主要的施工工藝及理論分析

3．1施工方法和步驟在正式梁體頂升開始前，必須對梁體進(jìn)行試頂，用來檢查儀器設(shè)備安裝的是否正確，各作業(yè)點是否穩(wěn)定。試頂時將梁體頂起1mm，并穩(wěn)定一段時間后進(jìn)行監(jiān)測，如無異常情況，則正式頂升。3．1．1施工前的準(zhǔn)備首先，根據(jù)橋梁支座檢測的結(jié)果確定需要更換的數(shù)量及位置。其次，根據(jù)設(shè)計圖紙確定需要更換支座的類型和數(shù)量，再結(jié)合現(xiàn)場橋梁的結(jié)構(gòu)形式選擇相應(yīng)的千斤頂及數(shù)量，組織安排相關(guān)的施工人員。對儀器設(shè)備的檢查、校核和調(diào)試，如油泵是否完好，油管表面是否老化開裂，油管長度是否合適，以及千斤頂噸位、行程是否滿足要求，位移計量程是否能滿足等。3．1．2標(biāo)注原支座中心線用記號筆在梁底、墊石中心線及左右兩邊做好記號，以便更換支座時對位移的控制。3．1．3安裝千斤頂，試頂梁體梁體頂升時采用PLC位移同步頂升液壓系統(tǒng)控制整體同步頂升系統(tǒng)［4］，分級分次頂升，千斤頂布置在蓋梁或橋臺上3．1．4梁體頂升1)梁體頂升時，需要有技術(shù)人員指揮，每次頂升高度根據(jù)設(shè)計要求所定，本項目橋梁每次頂升量為3mm，但頂升總量不宜超過1cm。2)梁體頂升時采用梁體位移控制與千斤頂頂力控制雙重控制，其中梁體位移為主，千斤頂頂力為輔。當(dāng)油泵顯示異常時立刻停止工作，穩(wěn)定梁體，調(diào)查問題原因并解決后，方可繼續(xù)頂升。3)對于橋梁梁端有約束的情況(設(shè)有伸縮縫裝置、橋面連續(xù)、護(hù)欄)，頂升前應(yīng)將約束解除后才能進(jìn)行頂升。3．2頂升理論分析施工方案落實后，現(xiàn)場施工必須參考理論數(shù)據(jù)，檢查頂升高度的上限、起梁、落梁的位移、應(yīng)力變化是否符合要求等。我們利用邁達(dá)斯軟件建立有限元模型為實際施工提供一定的理論指導(dǎo)與安全保障。用有限元仿真技術(shù)建立全橋模型，對相應(yīng)墩臺進(jìn)行模擬梁體頂升施工，根據(jù)梁體混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力的原則，計算出各墩臺梁體頂升量的上限值。根據(jù)橋梁主橋施工設(shè)計圖，建立橋梁模型，在橋梁模型上對相應(yīng)墩臺施加5mm，10mm，20mm的強迫位移［5］，計算并分析梁體頂升高度不同時主梁應(yīng)力的變化規(guī)律，通過各強迫位移的對比，得出泰和縣某高速公路橋梁單墩頂升的極限值為10mm，如單墩頂升至10mm，支座仍無法取出，則應(yīng)加頂，并同時頂升相鄰兩墩，避免施工墩頂升量超限造成橋面連續(xù)性破壞等問題。

4結(jié)語

本次泰和縣某高速公路橋梁支座頂升更換順利完成，其施工過程中并未對橋面進(jìn)行封道，而是短暫的占用應(yīng)急道和行車道，對超車道限速通過，對整個橋梁的順利通行并未造成影響。支座更換前后橋梁的標(biāo)高基本保持一致，實現(xiàn)了單墩同步頂升在不中斷交通狀態(tài)下的施工。與傳統(tǒng)的全橋整體同步頂升更換支座的方法相比，采用不中斷交通的單墩同步頂升工藝，擁有施工工期大大縮短，節(jié)約成本，工藝簡單等優(yōu)點。值得注意的是必須結(jié)合不同工程項目對其橋梁進(jìn)行極限頂升量計算，因地制宜的制定施工方案，切忌生搬硬套。

參考文獻(xiàn):

［1］張煜．混凝土連續(xù)梁橋支座更換頂升優(yōu)化研究［D］．長沙:中南大學(xué)，2014．

［2］邢志杰，王磊．淺析橋梁材料———橡膠支座［J］．科技風(fēng)，2012(9):77-78．

［3］劉萌，劉世忠，冀偉．大跨連續(xù)梁橋單墩頂升工藝設(shè)計與過程監(jiān)控［J］．蘭州交通大學(xué)學(xué)報，2011(2):23-24．

［4］卓儀．鋼混疊合梁整體提升作業(yè)的施工組織和相關(guān)計算［J］．交通建設(shè)與管理，2014(4):105-106．

［5］泰和縣某高速公路橋梁維修工程設(shè)計圖［Z］．

作者:廖煥旺 王光賓 俞文彬 單位：江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司  江西省交通科學(xué)研究院