橋梁位移同步頂升技術在馬路同安河大橋支座更換的應用

馬乃富

（廣西交通投資集團柳州高速公路運營有限公司賀州分公司，廣西 鐘山 542600）

1 橋梁位移同步頂升系統

1.1 原理

計算機將采集到的位移傳感信號進行判別處理，通過專門編寫的計算機處理程序模塊控制橋梁頂升過程和步驟。控制數據經中央計算機系統處理后將數字控制信號由輸出模塊傳遞到電磁閥組以控制液壓油路的流量，以達到液壓單元控制和同步的目的。

1.2 系統組成

系統包括一臺集中控制系統和若干臺微泵組，多臺集中控制系統可互聯擴充，對所有的通道節點進行監視、控制。主要由五部分組成：液壓主站系統、計算機PLC控制系統、液壓終端系統、位移壓力監測系統、人機界面系統。

2 橋梁位移同步頂升技術在馬路同安河大橋支座更換的實際應用

2.1 概況

馬路同安河大橋位于包茂高速 K2610＋211.95～K2610＋367.05，本橋結構為一聯7 m×20 m后張法預應力砼連續箱梁，先簡支后連續，橋寬28 m，分左右兩幅，每幅5片小箱梁橫向連接，下構采用雙柱式橋墩，鋼筋砼蓋梁，明挖擴大基礎，U型橋臺。

受損支座為圓板橡膠支座，主要病害類型有：①支座完全損壞，出現嚴重開裂、變形；②支座出現非正常的嚴重變形，變形遠遠超出正常使用范圍，已失去正常彈性恢復性能；③支座水平軸線偏移，實際偏差超出相關驗收規范的標準；④支座完全脫空或傾斜安裝；⑤支座失去滑動功能。

針對以上病害，決定在不中斷交通的情況下采用計算機控制微泵組多點橋梁位移同步頂升技術進行支座更換，同時對支座墊石進行改造。

2.2 上部結構驗算

根據橋梁竣工圖紙，建立橋梁施工過程計算模型，在橋梁設計規范的指導下通過結構內力計算提出可行的橋梁施工步驟。對此橋進行內力計算，更換支座時需要將主梁頂升到一定高度，對此，支座強制位移作為一種荷載工況，計算內容及方法主要是：

（1）計算和復核的主要內容：①后張預應力小箱梁正截面應力驗算；②后張預應力小箱梁抗彎強度驗算；③后張預應力小箱梁剛度驗算。

（2）計算方法。小箱梁縱向計算按平面桿系理論，并采用MIDAS/Civil進行計算：①計算對象作為平面梁，劃分單元作為結構圖；②劃分為兩個施工階段，先簡支階段和成橋階段；③進行荷載組合，并求得結構在成橋階段時的應力、內力；④根據規范中規定的各項內容指標，驗算主梁是否滿足結構承載力要求、材料強度要求和結構的整體剛度要求。

根據計算，將連續梁單墩位置上抬升10 mm，主梁截面應力滿足規范要求。

2.3 更換支座梁體頂升方案

根據調查，本橋上部結構箱梁底面距離下部結構蓋梁頂面具備橋梁頂升所需足夠距離空間，不需要搭設頂升輔助支架，將千斤頂直接放置在梁端蓋梁上頂升即可。在連續梁縱橋方向，將千斤頂放置在需要更換支座蓋梁上即可。在橫橋向，除橋臺外，由于支座墊石外側尺寸過小，不宜放置千斤頂，而縱橋向支座墊石間有足夠的間距，故千斤頂布置圖見圖1。

圖1 千斤頂布置圖

2.4 設備配置

根據計算的支座反力和墩頂頂升梁體時擬放置的千斤頂數量來選擇合適的千斤頂，千斤頂可用頂力按其額定頂力的70 %確定。由計算可知，將連續梁五片小箱梁同時頂升10 mm時，每個箱梁底部的支座最大反力約為153 T，則頂升所需頂力總和為153/0.7＝218 T，可以在每片梁底放置兩個100 T或三個75 T千斤頂，本次采用兩個100 T千斤頂。

表1

微型超高壓靜音液壓泵主要技術參數：最大工作油壓：60 MPa；額定工作電壓：380 V；單泵額定功率：500 W；位移檢測傳感器：激光式位移傳感器（有效測量范圍650 mm）；位移檢測分辨率：0.1 mm；單步可設定最小步長：1 mm；同步位移控制精度：≤0.2 mm（根據液壓千斤頂的規格不同，有所變化）。

2.5 更換支座工藝

（1）施工準備。主要是查看梁體及墩臺的完好情況、測量梁底與蓋梁頂面的豎向高度、確定設備的型號和數量、設備調試以及支座墊石制作。

（2）搭設施工腳手平臺，清理墩頂雜物。

（3）標注支座中心線。用記號筆在梁上對應支座位置及左右兩邊做好明顯標記，用來控制更換支座時梁和新的支座不發生位移。

（4）安裝千斤頂，試頂梁體。按照設計位置將千斤頂布置在蓋梁上，要求在擺放范圍內高差不得超過2 mm，對于蓋梁不平整的位置，應用環氧砂漿找平，足夠強度后再放置，并設置上墊調平鋼板，保護梁體。

試頂時檢查各頂升設備的同步性、穩定性，在梁體沒有被頂起時即停，并停放數小時進行觀測，一切正常后方可正式頂升。

（5）正式頂升。分級分次頂升，每次頂升2 mm，頂升高度以梁下空間滿足支座更換為宜，最大頂升高度不超過10 mm。頂升時采用位移與頂力雙控，以位移為主，每個千斤頂的頂升高度誤差不能超過0.5 mm。

頂升過程中，應派人對梁體各控制截面進行嚴密監控，觀測各位置的應力、應變和跨中撓度變化情況，并在頂升后每片梁底下用楔子楔緊，確保結構安全。

（6）拆除舊支座。

（7）支座墊石病害維修。

（8）安裝新支座。

（9）落梁。先卸下臨時支撐回落主梁，再卸壓落梁。每步每階段回落過程，要密切關注各支座位移的變化，檢查新支座有無嚴重變形，支座和梁有無位移、不平、漏空等缺陷，如發現問題及時糾正處理。

（10）復核橋面標高，再次檢查梁體外觀和支座與梁體的密貼程度。

3 結束語

馬路同安河大橋于2009年12月完成橋梁支座更換后，通車運行考驗，橋梁狀況良好。本次計算機控制微泵組多點橋梁位移同步頂升處理的施工方法，可以在不中斷往來的交通營運情況下組織施工，創造良好的社會效益及較高的經濟效益。