桥梁整体顶升更换支座技术研究

文献标识码：Ａ文章编号：概况 桥梁支座一般采用橡胶支座，有板式、盆式及球 型等，其中对于现浇箱梁支座，最常用的是盆式或球 型支座。而在桥梁结构中，支座是连接桥梁上部结构 和下部结构的重要构件，其作用是将上部结构的荷载 顺适、安全地传递到桥梁墩台上，如果出现支座不密 贴或偏位现象，将会引起梁体的应力重分布，造成梁 体不能按正常结构受力状态进行工作，影响桥梁结构 的安全运行。根据支座破坏的形式分析，主要原因 为：随着支座橡胶的老化，支座在温度荷载作用下，其 剪切变形越来越严重；超载车辆荷载对支座的破坏； 支座原材料存在一定质量问题；梁顶底板在受弯、温 度荷载等的作用下，其纵横向应力受力不均匀性，导 致梁体底板与支座之间出现一定脱空、不密贴等现 象；支座垫石施工质量不符合设计要求［１－２］。 某城市市区一座六跨２５ｍ 左右预应力混凝土 连续现浇箱梁桥，桥面宽９ｍ，单箱单室结构，下部桥 墩为桩柱式桥墩，桩基为嵌岩桩。该桥由于建成历史 较久，支座出现较严重的老化变形现象，给主梁及桥 墩带来一定的安全隐患，为了确保桥梁的安全运行， 决定对全联支座进行整体更换。本文结合该项目的 支座更换施工，简单的介绍桥梁顶升施工工艺在桥梁支座 整体更换中的应用。

２　施工控制标准 现浇箱梁顶升施工工艺复杂，为了保证桥梁结构 的安全及桥下车辆的正常通行，因此需要对上部主梁 顶升过程中实行实时监控，一般常规采用双控，即顶 升后主梁产生的次内力和位移控制。 （１）内力监控［１，３－４］。对于控制截面，一般需要保 证桥梁顶升效应小于等于活载对应产生的效应，此时理论 上即可认为桥梁顶升不会对主梁结构产生不利的影响，但 同时应计算在该次内力作用下，主梁裂缝宽度大小， 应满足规范要求，不得超出规范规定容许值。即 Ｑ顶升≤Ｑ活荷载或σｓ≤βｋσｋ 其中，σｓ 为实测应力值，可用应变片直接测量；σｋ 为 控制应力，可通过结构计算活载作用下对应值；βｋ 为 控制安全系数，根据桥梁结构状态确定，通常取１．０。 （２）竖向桥梁顶升位移监控。横桥向千斤顶全部就 位后，在分级施加顶升力过程中，需要严格控制各个 千斤顶的桥梁顶升位移大小，确保横桥向全部千斤顶桥梁顶升 竖向位移基本保持一致，一般误差控制在±５ｍｍ 以 内，避免出现桥梁顶升位移差异过大而出现梁体底板局部 受力不均匀现象。 ３　支座更换施工方案 （１）支座更换施工工艺的确定。目前梁式桥梁 支座更换方法主要有：枕木满布式支架法、桥面钢导 梁法、端部桥梁整体顶升法、鞍型支架法、钢扁担梁法和扁 形千斤顶法等６种代表性的桥梁顶升施工工艺。每种施 工工艺具有各自的优缺点，枕木满布式支架法施工成 本较高，工期较长；桥面钢导梁法要求现浇梁跨径不 得过大，同时对桥面会产生一定的局部压应力；端部 建造技术 Ｊ　Ｉ　Ａ　Ｎ　Ｚ　Ａ　Ｏ　Ｊ　Ｉ　Ｓ　Ｈ　Ｕ 郑国华，等：桥梁整体顶升更换支座技术研究 ５　３０ 《工程与建设》　２０１４年第２８卷第４期 整体顶升法，对桥下地基基础要求较高等。该高架桥 在后期加固维修过程中，结合桥墩的病害以及地基基 础等情况，采用端部桥梁整体顶升法施工［５－６］。

（２）整体顶升方案的比选。采用端部整体顶升 法更换支座时，常规顶升施工方案有两种：方案一：全 桥整体顶升；方案二：单一桥墩逐个顶升施工。方案 一顶升施工从结构受力上考虑，安全、可靠，但从经济 上考虑，方案一却要比方案二造价高，所需顶升设备 成倍增加。通过综合比选，选用方案二为该桥顶升施 工方案，通过控制内力来解决主梁顶升过程出现不利 的一面，同时施工控制面单一，便于控制。 （３）顶升施工方案计算结果［７－９］。对该桥逐墩顶 升，并且在顶升过程中逐步施加顶升力，分别顶升位 移１０ｍｍ和２０ｍｍ时的计算结果，与对应活载作用 下的内力比较，并计算对应主梁产生的裂缝大小。 全桥结构计算采用ＭＩＤＡＳ有限元分析软件，模 拟顶升过程主梁的受力过程。逐墩顶升计算模型如 图１所示。 图１　六跨连续梁顶升有限元模型 在此以顶升位置为２５＃ 墩为例，分别施加１０ｍｍ 和２０ｍｍ竖向位移时，计算主梁由此产生的次内力 以及对应梁体的最大裂缝如图２所示［１０－１１］。 （ａ）竖向顶升位移１０ｍｍ时　　　　（ｂ）竖向位移２０ｍｍ时 图２　竖向顶升位移２０ｍｍ时对应内力和裂缝对比 由图２可见，桥梁成桥后，在最不利活载作用下， 墩顶产生的内力均大于逐墩顶升状态下产生的次内 力，且由此而产生的裂缝值均在容许值０．１５ｍｍ范围 以内。经综合考虑，认为顶升２０ｍｍ 时施工安全可 行，其对主梁受力影响在容许范围内。

４　结束语 （１）为了避免主梁与支座之间的不均匀受力状 况的发生，在顶升施工过程中应严格按照分级加载方 案加载，并且最后一级加载时应放缓加载速度，尽量 做到各个千斤顶同步顶升，各千斤顶之间竖向顶升位 移误差控制在±５ｍｍ以内。 （２）由于千斤顶装置的垂直误差及顶升过程中 其他不利因素的影响，在顶升过程中可能会出现微小 的水平位移，为了避免水平位移的发生，建议在千斤 顶顶升处设置纵横向平面限位装置。 （３）在主梁顶升过程中实施位移监控的同时，应 注意墩顶主梁内力的变化，并适时与计算结果比较， 一旦发生异常等现象时，应及时停止顶升，分析原因 并及时纠正。 （４）顶升过程中运用反力支撑架顶升时，应提前 进行地基基础的处理设计，避免顶升支架基础出现不 均匀性沉降和变形，导致千斤顶的受力不均匀性。 （５）主梁的顶升方案应与主梁跨径、墩高、桥墩 健康状态，地基基础等因素相结合，综合比选而确定 一种最为经济、合理的施工方案。

〔参考文献〕 ［１］　李吉林，李雄标．公路桥梁顶升技术［Ｊ］．工程质量，２００２（７）：６５－７１． ［２］　ＪＴＧ　Ｄ６０－２００４，公路桥涵设计通用规范［Ｓ］． ［３］　马　麟．连续梁桥顶升受力分析［Ｊ］．城市道桥与防洪，２０１１（６）： １５－１８． ［４］　曾德荣．桥梁施工监测应力真值分析方法［Ｊ］．重庆交通学院学 报，２００５，２４（６）：１８－２０，２４． ［５］　郑洪涛，孙全胜．桥梁同步顶升技术的应用与分析［Ｊ］．低温建筑 技术，２０１２（１）：３４－３７． ［６］　于慧楠．整体同步顶升梁板更换桥梁支座的应用研究［Ｄ］．长 春：吉林大学，２００７． ［７］　ＪＴＪ　０２３－８５，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 ［Ｓ］． ［８］　单成林，奉　翔．桥梁加固改造中的整体顶升施工［Ｊ］．中南公路 工程，２００２（９）：７－１１． ［９］　李吉林，李雄标．公路桥梁顶升技术［Ｊ］．工程质量，２００２（７）：１６－２０． ［１０］　韩振勇．同步顶升技术在旧桥改造工程中的应用［Ｊ］．城市道桥 与防洪，２００６（５）：１８－２１． ［１１］　林耿雄，姜海波．桥梁顶升技术的探讨［Ｊ］．广东建材，２００８ （１０）：２５－２８．

需要此文献的朋友，请加微信号:18672350758联系客服，免费发送。