趙 威

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

在橋梁運(yùn)行中，由于支座質(zhì)量、施工及使用不當(dāng)、地震等原因的影響下，橋梁支座出現(xiàn)了損壞、異常移位等問(wèn)題。以無(wú)錫市為例，2011年和2012年，無(wú)錫市市政和園林局對(duì)所轄橋梁的34 540個(gè)支座進(jìn)行一次全面檢查。檢查盆式橡膠支座3 723個(gè)，發(fā)現(xiàn)剪切變形2個(gè)，支座局部脫空11個(gè)，支座錯(cuò)放5個(gè);板式橡膠支座30 817個(gè)，發(fā)現(xiàn)剪切變形327個(gè)，支座脫空或局部脫空573個(gè)，支座缺失3個(gè)。橋梁支座病害對(duì)橋梁的安全運(yùn)行有著重要影響。

支座是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)部件，是承受作用在上部結(jié)構(gòu)的各種力，并將其傳遞給墩臺(tái)，同時(shí)，在荷載、溫度、混凝土收縮和徐變作用下，適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角和位移。支座作為橋梁最重要的傳力裝置，其正常運(yùn)行直接決定著橋梁上下部結(jié)構(gòu)的使用壽命，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)及行車安全有著重要影響。

橋梁是交通樞紐的重要組成部分，為保證橋梁的行車安全和交通通暢，如何在不阻斷交通且不能破壞橋梁結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行支座更換成為了我國(guó)公路建設(shè)者必須解決的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的支座更換方法相比，同步頂升技術(shù)具有無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 橋梁支座主要病害及影響

橋梁支座病害的原因主要包括:支座質(zhì)量、設(shè)計(jì)施工及其他(如地震、超載等)原因。其主要病害有:

1)支座脫空(見(jiàn)圖1)，原因:支座墊石和梁底鋼板不水平。

圖1 支座脫空

2)支座異常變形(見(jiàn)圖2)，原因:大多因?yàn)槁淞簳r(shí)不夠平穩(wěn)，支座存在較大的初始剪切變形。

圖2 支座異常變形

3)支座不能正常滑動(dòng)(見(jiàn)圖3)，原因:墩頂落有大量的混凝土垃圾，不銹鋼板銹蝕，摩阻力變大。

4)支座開(kāi)裂(見(jiàn)圖4)，原因:有施工因素、支座質(zhì)量問(wèn)題、超載車輛的影響、支座墊石的影響以及其他因素。

圖3 支座不能正?；瑒?dòng)

圖4 支座豎向開(kāi)裂

橋梁在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，由于環(huán)境影響、大交通量、超載、結(jié)構(gòu)本身等的缺陷，以及維護(hù)不當(dāng)或不及時(shí)等多種因素的影響下，橋梁構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生一定的損傷和病害。支座是橋梁的核心構(gòu)件之一，支座的減震、滑移等作用衰減，嚴(yán)重的甚至影響橋梁的使用壽命。為防止支座病害影響到橋梁主體結(jié)構(gòu)的受力，必須及時(shí)處理和更換。

2 同步頂升系統(tǒng)的原理

在橋梁結(jié)構(gòu)中，各主梁的橫向聯(lián)系將上部承重結(jié)構(gòu)連成了整體，要想不破壞橋面及橫向聯(lián)系就實(shí)現(xiàn)梁頂起，就必須進(jìn)行整體同步頂升，梁體才能不會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全。同時(shí)，不中斷或盡量縮短中斷交通時(shí)間則對(duì)支座更換提出了更高的要求。

同步頂升系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、高壓液壓泵、油箱及操作控制系統(tǒng)、千斤頂和油管、分流器等組成(見(jiàn)圖5)。

圖5 十六點(diǎn)同步頂升系統(tǒng)

同步頂升的技術(shù)原理(見(jiàn)圖6，圖7):泵站的流量通過(guò)分流器提供給執(zhí)行油缸，位移控制系統(tǒng)根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)回饋的信號(hào)，控制執(zhí)行油缸的帶載頂升，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)梁體的同步頂升。

3 同步頂升技術(shù)的施工工藝

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，同步頂升技術(shù)在新建橋梁施工和舊橋梁維修改造中得到了廣泛應(yīng)用。其的基本原理是使用千斤頂將梁頂起，安放在臨時(shí)支座上，等新支座安裝復(fù)位后，再使梁徹底復(fù)位。可以看出，同步頂升作業(yè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

3．1 同步頂升技術(shù)要點(diǎn)

圖6 同步頂升的技術(shù)原理

圖7 沃納液壓動(dòng)力武漢有限公司研制的PLC同步頂升系統(tǒng)

1)在支座更換方案設(shè)計(jì)中，必須通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算，明確更換支座的批次，頂升和回落梁的次位移量及工序。

2)更換支座時(shí)，要保證新支座的承載力不低于原支座的承載力。如采用的是與舊支座規(guī)格不同的新支座，則必須測(cè)量原支座和新支座的高度差，調(diào)整施工確保梁體、橋面高程符合加固設(shè)計(jì)要求。

3)頂升及回落的安全性是施工中最重要的要求，包括梁體的整體安全及施工作業(yè)中的安全。

4)臨時(shí)支架必須滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，并選擇適宜有利的氣溫條件下施工。

3．2 施工工藝

首先，施工準(zhǔn)備，包括搭設(shè)支架、施工平臺(tái)等。主要包括:

1)支座更換時(shí)，一般利用橋臺(tái)作為施工平臺(tái)，對(duì)空間不夠的部位采用支架措施，以確保施工的安全實(shí)施;對(duì)于橋墩支座的更換，采用特制鋼掛架固定于墩身或蓋梁上作為施工平臺(tái)。還要進(jìn)行支座檢查、主梁調(diào)查并加固等。

2)對(duì)要更換的支座部位進(jìn)行確認(rèn)和檢查，現(xiàn)場(chǎng)記錄支座位置、編號(hào)、病害情況，并拍照記錄，妥善保存檢查記錄。

3)測(cè)量梁底標(biāo)高，并對(duì)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑牧旱讟?biāo)高進(jìn)行核對(duì)，詳細(xì)記錄并妥善保存。

再者，頂升作業(yè)階段，包括:

1)臺(tái)帽、蓋梁面清理。

a．清理臺(tái)帽或蓋梁頂面的雜物，必要時(shí)可采用鋼絲刷等對(duì)混凝土垃圾進(jìn)行清理，以保證支座更換時(shí)的作業(yè)面干凈整潔。b．清理伸縮縫內(nèi)沉積的垃圾和雜物，以防止頂升時(shí)梁體間互相擠壓。

2)支座調(diào)查與復(fù)檢。

a．復(fù)核原支座與新支座型號(hào)、承載力等指標(biāo)是否一致，并根據(jù)設(shè)計(jì)的承載力確定頂升重量及千斤頂?shù)男吞?hào)和數(shù)量。b．確定支座墊石頂面標(biāo)高的調(diào)整高度。對(duì)于新更換支座與原支座不一致，應(yīng)根據(jù)新支座的型號(hào)、高度確定墊石改造后的頂面標(biāo)高，以保證支座更換后橋面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

3)千斤頂、百分表安放與設(shè)置(見(jiàn)圖8)。

a．千斤頂數(shù)量應(yīng)與每個(gè)橋臺(tái)下的支座數(shù)量相同。b．布設(shè)百分表。為精確測(cè)量頂升高度并在梁體頂升過(guò)程中控制梁體姿態(tài)，需在梁臺(tái)兩側(cè)布設(shè)百分表，頂升過(guò)程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)記錄百分表讀數(shù)。

4)頂升系統(tǒng)調(diào)試，保證施工機(jī)械等正常運(yùn)行，作業(yè)順暢。

5)試頂。

a．試頂前的檢查，包括:千斤頂安裝是否垂直牢固;影響頂升的設(shè)施是否已全部拆除;頂升部分結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的連接是否已全部去除等。b．現(xiàn)場(chǎng)各組人員各就各位，觀察試頂過(guò)程中是否有異常情況，儀器儀表是否正常，顯示讀數(shù)是否合理等。c．頂升速度不得超過(guò)1 mm/min，最大頂升高度不超過(guò)5 mm。d．頂升就位后，持荷10 min，密切觀察梁體及設(shè)備狀況。如有異常情況，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。e．頂升就位后，根據(jù)控制系統(tǒng)顯示的頂升重量復(fù)核支座型號(hào)及各支座承受的壓力。如有異常，則應(yīng)考慮調(diào)整支座型號(hào)。f．試頂正常后，應(yīng)平穩(wěn)落梁。

6)梁體同步頂升(見(jiàn)圖9)。

圖8 千斤頂布設(shè)

圖9 頂升及觀測(cè)

a．頂升作業(yè)中，以每頂升2 mm為一步，分級(jí)頂升，各頂高差嚴(yán)格控制在0．5 mm范圍內(nèi)。采用位移傳感器監(jiān)測(cè)梁體頂升位移情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)千斤頂間位移傳感器升量高差。若高差超過(guò)控制值，則必須適時(shí)調(diào)整后才進(jìn)入下一個(gè)頂升周期，以達(dá)到同步頂升的目的。b．在箱梁兩側(cè)布設(shè)的百分表監(jiān)測(cè)箱梁轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，也可作為位移傳感器的對(duì)比驗(yàn)證數(shù)據(jù)，箱梁每頂升一級(jí)，百分表讀數(shù)一次。觀測(cè)人員隨時(shí)將監(jiān)測(cè)值反饋至控制室，指導(dǎo)操作人員進(jìn)行操作。c．頂升作業(yè)時(shí)，梁每升高5 mm～6 mm，臨時(shí)支撐加墊一塊鋼板。d．同步頂升高度盡量降低，為可拆除原支座和安裝新支座所需的空間即可，約為10 mm～15 mm。e．頂升到位后將梁體由千斤頂轉(zhuǎn)落至臨時(shí)支撐上。

再者，支座更換，包括:

1)取出舊支座(見(jiàn)圖10)。先取出舊支座后，認(rèn)真清除梁底上的不銹鋼板銹跡及污垢，再檢查支座下墊石表面是否平整，能否滿足新支座安裝要求。

2)安裝新支座(見(jiàn)圖11)。將墊石表面的油污及浮漿表面打磨清除干凈后，在原支座位置及新支座表面進(jìn)行十字定位后安放新支座，以確保支座更換后位置準(zhǔn)確。

圖10 拆除舊支座

圖11 安裝新支座

最后，落梁，包括:

1)落梁前在梁體兩側(cè)的橋臺(tái)或橋墩擋塊與梁體間加塞木板，防止落梁時(shí)梁體發(fā)生水平位移。

2)開(kāi)啟同步頂升系統(tǒng)，平穩(wěn)降落梁體。

3)梁體就位后檢查支座上下鋼板與墊石、梁底之間的密貼情況，應(yīng)保證支座上下面全部密貼。如出現(xiàn)支座偏心受壓、不均勻支承或脫空等，則應(yīng)重新頂升梁體，加設(shè)抄墊鋼板進(jìn)行微調(diào)至支座上下面全部密貼為止。

4)拆除千斤頂、臨時(shí)支承鋼板等頂升設(shè)備。

5)取出梁體與擋板間木板，清理施工廢物及垃圾。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)，同步頂升技術(shù)是目前最先進(jìn)的支座更換技術(shù)，其有安全可控、自動(dòng)化程度高、自動(dòng)排障、動(dòng)態(tài)調(diào)控等特點(diǎn)，具有中斷交通時(shí)間短、工期短、造價(jià)低等突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］張大偉．橋梁支座更換設(shè)計(jì)［J］．北方交通，2012(5):21-22．

［2］吳俊明．同步頂升技術(shù)在支座更換工程中的應(yīng)用［Z］．武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司，2009．

［3］支座更換技術(shù)與管理，質(zhì)量控制，http://wenku．baidu．com/view/9459ac7c31b765ce05081448．html，2013-10-12．

［4］橋梁同步頂升施工工藝，http://www．zhongao-tool．com/jishu201301210．htm，2013-10-12．