袁 恒

（中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司京冀區(qū)域指揮部，天津 301700）

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，市政、公路、鐵路橋梁建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量快速增長(zhǎng)。在橋梁修建和運(yùn)維過(guò)程中，存在橋梁支座由于安裝錯(cuò)誤或老化需要更換的情況。但是現(xiàn)在的橋梁普遍向高墩、大跨方向發(fā)展，橋面結(jié)構(gòu)連續(xù)，重量很大，頂升過(guò)程中很容易發(fā)生受力和變形不平衡，造成梁體開(kāi)裂，影響梁體質(zhì)量和使用壽命。同步頂升技術(shù)從根本上解決了這一難題，在施工中被推廣使用。本文就同步頂升技術(shù)在橋梁支座更換中的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，總結(jié)其經(jīng)驗(yàn)，以資參考。

1 工程概況及工作原理

1.1 工程概況

中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司鐵路運(yùn)輸部聯(lián)絡(luò)線中橋，舊橋橋長(zhǎng)75.13m，上部構(gòu)造為4～16m低高度鋼筋混凝土T梁?jiǎn)尉€橋（T梁采用1975年編制的標(biāo)準(zhǔn)圖紙“叁標(biāo)橋1024”設(shè)計(jì)），單跨兩榀梁，中部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土濕接縫連接。單幅梁寬為1.95m。每榀設(shè)置兩個(gè)支座，支座類型為雙曲面鋼支座（SQMZ1500）[1]。該橋于1979年11月建成通車，橋梁建成運(yùn)營(yíng)多年，支座產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕及墊板翹曲等現(xiàn)象，影響使用，需對(duì)橋梁支座進(jìn)行更換。

該橋橋下為平地，主跨公路通道，梁底距地面6m。受墩臺(tái)平面小的限制，為滿足操作空間的需要，采用多臺(tái)50T千斤頂同步頂升，頂升10mm，然后撤出舊支座，更換新支座。

1.2 同步頂升技術(shù)工作原理

同步頂升系統(tǒng)是通過(guò)分流器將一個(gè)泵站的流量分配給多個(gè)執(zhí)行油缸，執(zhí)行油缸根據(jù)位移控制點(diǎn)回饋的不同信號(hào)，調(diào)節(jié)控制千斤頂?shù)捻斖屏晚斖扑俣?，從而?shí)現(xiàn)梁體的整體同步頂升。其設(shè)備主要由電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)、高壓液壓泵、油箱、分流器、油管、千斤頂?shù)冉M成，如圖1、圖2所示。同步頂升基于分式控制液壓系統(tǒng)頂升建筑物，能滿足集中操作、分散布置、同步升降、實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能管理的要求。

圖1 可編程邏輯控制器

圖2 PLC同步頂升系統(tǒng)

2 施工工藝

2.1 基本要求

（1）橋梁支座按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整；

（2）橋梁同步頂升法工藝，頂升高度≤10mm；

（3）具備工程相匹配的施工設(shè)備和人員。

2.2 施工的工藝和工序

（1）布置千斤頂：1#、2#墩處梁體總重力約110t（按支座最大承載力估算），設(shè)置千斤頂?shù)捻斄闃蛄褐亓Φ?.5倍。為保證梁體平穩(wěn)頂升，每個(gè)墩頂布置8個(gè)50T千斤頂，每個(gè)千斤頂有效系數(shù)按0.7計(jì)算，富余頂升力約8×50×0.7-110=170 t，170/110≈1.55，其安全系數(shù)超過(guò)1.5，滿足頂升要求。千斤頂按縱向軸線方向支座兩側(cè)均勻分布的原則布置，千斤頂布置示意如圖3所示。

圖3 千斤頂布置示意

（2）解除鋼支座豎向約束，卸除鋼支座下座板套筒螺母的螺桿。

（3）在千斤頂上、下加鋪Ф220×10mm鋼板，增加與梁底、橋（墩）臺(tái)的接觸面積，確保混凝土局部受壓強(qiáng)度小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，防止在頂升時(shí)混凝土梁體遭到破壞。

T梁混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C50，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc＝23.1N/mm2，根據(jù)荷載分布分析，按T梁最大重力計(jì)算，梁體重為110t，1#、2#墩每個(gè)墩頂布置8個(gè)千斤頂，因此計(jì)算得出每個(gè)千斤頂所處位置為T梁局部承受荷載最大值，約為110/8=13.75t=137.5kN，受壓面積為3.14×(220mm/2)2=37994mm2，局 部 受 壓 強(qiáng) 度＝137.5×103N/37994mm2＝3.62N/mm2＜fc＝23.1N/mm2，滿足要求。

（4）同步頂升監(jiān)控設(shè)備：放置2個(gè)豎向監(jiān)測(cè)點(diǎn)，豎向控制墩臺(tái)兩側(cè)的頂升高度偏差小于1mm，防止梁體因受力不均或頂升不同步導(dǎo)致的豎向變形超過(guò)其設(shè)計(jì)撓度值。

（5）頂升時(shí)高壓油泵配置：同頂升力和同頂升值時(shí)1臺(tái)高壓油泵能滿足工程所有千斤頂工作，本工程需1臺(tái)高壓油泵。

（6）梁體在頂升時(shí)應(yīng)力集中，局部受力變大，當(dāng)應(yīng)力釋放時(shí)梁體薄弱環(huán)節(jié)則會(huì)遭到破壞，故對(duì)頂升要分割成多級(jí)完成，同步頂升更換支座施工具體步驟如圖4所示。其頂升流程為：設(shè)備安裝調(diào)試→試頂→調(diào)試→正式頂升→安裝臨時(shí)支撐→頂升→頂升至要求高度。

圖4 同步頂升更換支座施工步驟

頂升前準(zhǔn)備：清除墩臺(tái)表面混凝土，用磨光機(jī)打磨，細(xì)砂或素灰找平。將千斤頂、臨時(shí)支撐按照布置圖尺寸標(biāo)定，使之與墩臺(tái)保持垂直受力。

臨時(shí)支撐：設(shè)在千斤頂外側(cè)，每個(gè)墩頂設(shè)8個(gè)。臨時(shí)支撐采用鋼管砂筒，鋼管砂筒選用直徑合適的鋼管，底部用鋼板焊死，側(cè)面底部留有泄砂孔，泄砂孔焊接螺絲封堵，砂筒內(nèi)裝入適量的細(xì)砂，細(xì)砂頂部再放置一個(gè)木制或混凝土活塞，活塞直徑略小于砂筒，頂端高出砂筒3～5cm。通過(guò)泄砂孔放出筒內(nèi)細(xì)砂，達(dá)到撤除更換支座的目的。

試頂升：將千斤頂、臨時(shí)支撐按圖布置，布置完成后檢查各設(shè)備、各部位接頭是否正常，確保正常后進(jìn)行調(diào)試，試頂升。

正式頂升：采用分級(jí)法，根據(jù)梁的撓度限值計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，將參數(shù)輸入至頂升程序，通過(guò)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用同步油壓控制頂推力和頂升速度，每頂升1～2mm檢查數(shù)據(jù)偏差，確保梁體穩(wěn)固性，避免因個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)故障對(duì)梁體造成不利的影響，頂升過(guò)程依據(jù)百分表采集數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)油泵的液壓油輸出量來(lái)控制頂升速度和高度，保持橫向監(jiān)測(cè)點(diǎn)一致，即線性同步提升一致，兩個(gè)縱向監(jiān)測(cè)點(diǎn)線性同步提升偏差控制在±1mm。頂升過(guò)程全部由同步操作系統(tǒng)控制完成，循環(huán)同步頂升至設(shè)計(jì)高度[2]。

（7）頂升到要求高度后，放置臨時(shí)支撐。

（8）用專用裝置取出舊支座，然后把新支座按設(shè)計(jì)要求放置到指定位置后進(jìn)行微調(diào)。注意在取出和安裝支座過(guò)程中不要觸碰臨時(shí)支撐。

（9）同步落梁并測(cè)量數(shù)據(jù)，調(diào)整到符合設(shè)計(jì)值后，撤出千斤頂和所有輔助設(shè)施。

3 施工人員與設(shè)備

3.1 人員安排

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，安排施工作業(yè)人員11名，其中泵站操作人員2名，頂升設(shè)備操作人員5名，架子工3名，電焊工1名。施工過(guò)程中各班組根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.2 施工設(shè)備

同步頂升更換支座施工主要設(shè)備如表1所示。

表1 主要施工設(shè)備表

4 施工注意事項(xiàng)及關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 注意事項(xiàng)

（1）頂升前要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，充分考慮絕對(duì)重量系數(shù)和千斤頂?shù)陌踩ｋU(xiǎn)系數(shù)，計(jì)算其同步頂升的總重量，合理組合配置千斤頂。

（2）縱橫梁同步頂升至設(shè)計(jì)高度，做好臨時(shí)支撐，使千斤頂和臨時(shí)支撐全部受力。撤除舊支座，安裝新支座進(jìn)行微調(diào)，同步落梁將支座調(diào)整至符合設(shè)計(jì)值，撤出千斤頂和所有輔助設(shè)施，恢復(fù)支座反力。

（3）整個(gè)頂升過(guò)程必須對(duì)梁體進(jìn)行全面監(jiān)控，確保梁體受力均勻，同步頂升。保障梁體不受損壞，確保施工人員和車輛通行的安全。

（4）頂升和回落要堅(jiān)持“同步、均勻、緩慢”的原則，施工過(guò)程中要設(shè)專人指揮，專人負(fù)責(zé)觀察梁體有無(wú)變化。梁體板頂、橋面及負(fù)彎矩區(qū)段等一旦出現(xiàn)開(kāi)裂，應(yīng)立即停止施工，采取妥當(dāng)措施處理。

4.2 施工關(guān)鍵點(diǎn)

同步頂升整體更換支座應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)和支座的構(gòu)造計(jì)算出支座的位移量，滿足設(shè)計(jì)和現(xiàn)行規(guī)范的要求[3]。為保證同步頂升的安全，確保支座安裝符合設(shè)計(jì)值，施工前要確定：

（1）梁的縱橫向連接裝置是否需要解除以及解除位置[4]。

（2）千斤頂放置允許偏離支座的尺寸。

（3）支座在更換時(shí)氣溫條件下的安裝偏移量[5]。

（4）梁體在氣溫條件下發(fā)生的長(zhǎng)度變化。

（5）頂升、回落梁的工序、批次以及高度。

根據(jù)以上條件對(duì)同步頂升數(shù)據(jù)以及支座安裝偏移量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用同步頂升技術(shù)進(jìn)行更換橋梁支座，投入機(jī)械設(shè)備少，操作工藝簡(jiǎn)單易行，人工和設(shè)備成本低，更換單個(gè)支座成本約2萬(wàn)元，若橋梁維護(hù)中需要更換的支座數(shù)量較多，成本會(huì)更低，可廣泛應(yīng)用于橋梁工程的維修保養(yǎng)。