帶減隔震與防落梁措施的復雜結構大型梁橋支座更換

薛承開

（福州市公路局連江分局，福建 福州 350000）

1 工程概況

福州南港大橋位于閩侯縣境內S203線K46+793處，全長947.1 m，為大型公路橋梁。南港大橋凈寬10.5 m+2×0.75 m人行道。設計荷載：汽-20級，掛-100，人行荷載3.5 kN/m2。

橋梁上部結構為：主梁采用了23跨40 m的部分預應力混凝土簡支T梁，引橋采用10 m的混凝土空心板，主橋及引橋鋪裝均采用C30防水混凝土，欄桿及人行道均采用C20鋼筋混凝土，單體T梁自重為115 t。

橋梁下部結構為，江口臺及南通臺均采用外置式加筋土組合橋臺，各橋墩結構為雙柱式墩。全橋蓋梁墩（臺）柱采用C25鋼筋混凝土。經查閱原橋竣工圖，南港大橋全橋有330個板式橡膠支座，分別采用3種不同類型：CJZ350×400×78（CR）型板式橡膠支座，使用于 2#、3#、4#、5#、6#、8#、9#、10#、11#、12#、14#、15#、16#、17#、19#、21#、22#、23# 橋墩，共 190 只；CJZF4350×400×67（CR）型板式橡膠支座，使用于 7#、13#、18# 橋墩及 1#墩的大樁號側、24#墩的小樁號側，共40只；CJZ180×200×28（CR）型板式橡膠支座，使用于0#、25#橋臺及1#墩的小樁號側、24#墩的大樁號側，共80只。

本次南港大橋支座更換是該大橋維修加固工程的分項目，除支座更換外，另進行樁基混凝土包箍加固、T梁裂縫封閉及粘貼碳纖維布、原橋面鋪裝鑿除及重新鋪裝（保留人行道板）、欄桿系更換、伸縮縫更換等項目。

2 南港大橋原有防落梁、減隔震措施設計

圖1 防震設施橫向布置圖

經查閱原橋竣工圖，南港大橋原設計鑒于抗震考慮，在蓋梁上設置橫向防落梁擋塊，擋塊位于1#、2#梁與4#、5#梁之間，其尺寸為190×44×77cm，為后澆筑C25鋼筋混凝土，通過Ф30鋼筋與蓋梁整體聯結，同時在防落擋塊與T梁間左右及內側三方向安放5 cm厚橡膠緩沖襯墊，襯墊尺寸分別為70×44×5 cm（兩塊）、190×9×5 cm，其中190×7×5 cm襯墊固定于T梁橫隔板與防落梁擋塊間，三方向橡膠襯墊均為先安放再澆筑防落梁擋塊見圖1。

同樣，基于抗震考慮，在蓋梁上方1#、5#梁外側根部澆筑與橋縱向平行，與蓋梁等寬C25混凝土防震擋塊，其尺寸為200×40×30 cm見圖2。

圖2 防震設施平面布置圖

同時在同一墩臺同縱向T梁端頭通過橫隔板鉆孔，相向設置縱向Ф30聯結螺桿，由螺母通過承壓板及D=16 cm伸縮縫橡膠墊塊固定見圖3。

圖3 防震設施縱向布置圖

上述結構設計無疑是提高大橋的整體抗震性，但由于該橋已超負荷運行15年，各構件間不可避免存在異常位移及變形，加之防落梁擋塊為T梁安裝并設置橡膠緩沖襯墊后澆筑，屬于違反規范施工，造成橡膠襯墊與T梁下部防落擋塊之間相互卡死，如強行頂升，將增加巨大的反向摩阻力，會造成1#與2#梁，4#與5#梁間濕接縫因頂升不同步而錯位損壞，這無疑大大增大了支座頂升更換的施工難度。

3 頂升方案修正

3.1 原設計頂升方案及試頂升

根據圖紙實現擬定的南港大橋支座頂升，升更換施工組織方案，原擬通過采用Ф20，缸體高度為10 cm的150 t液壓千斤頂共20只，其中單排8只放置于T梁間橫隔板的蓋梁上，加墊鋼板，與橫隔板底部軟接觸，另兩只分別放置于1#、5#梁外側的防震擋塊上，通過在翼緣板下加設長鋼柱進行整體同步頂升，以保證不破壞舊橋的整體結構，見圖4。

圖4

但安裝好設備進行試頂時發現，T梁間橫隔板由于施工質量較差，加上超負荷運行導致結構變形，已出現橫隔板開裂粉碎、露筋、側向變形等現象，如進行頂升可能會造成橫隔板斷裂導致頂升失敗；同時橫隔板與防落擋塊間由于加入橡膠緩沖襯墊，致使1#、5#梁受巨大的反向摩阻力制約，加上人行道板約30 t的重量，試頂升時發現2#、3#、4#梁可以頂升而1#、5#梁卻無法頂起的情況，同步頂升失敗。經反復研究比較后，決定取消該方案，重新進行設計論證。

3.2 經現場勘測并結合原竣工圖，現有T梁下部橡膠支座前端距蓋梁邊緣為25 cm，同時蓋梁鋼筋保護層厚度為5 cm

2#、3#、4#T梁單體自重g1為115 t，單側端頭千斤頂荷載為g1/2，按頂升有效安全系數б=2.5考慮，頂升2#、3#、4#T梁的千斤頂安全荷載重量G1應≥g1/2×6，即 G1應≥115/2×2.5=143.5 t，根據該結果，G1設定為 150 t。

對于1#、5#梁，經查閱原竣工圖，每根T梁承載重量△1=1.83t的砼人行道板塊件8件，砼欄桿柱與砼欄桿柵構件總重△2約10t，則頂升1#、5#T梁的液壓千斤頂安全荷載重量G2應≥（g1+8△1+△2）/2×б

即 G2應≥（115+8×1.83+10）/2×2.5=174.56 t，根據該結果，設定 G2為 180 t。

經與設計單位及液壓設備生產廠家溝通，將頂升方案更改為：重新訂制缸體高度為7.5 cm、直徑20 cm、荷載150 t的單缸液壓千斤頂8只，及荷載180 t的7.5 cm高、缸體直徑20 cm液壓千斤頂4只（以頂升帶自重約30 t的人行道板的1#、5#梁）。將其置入T梁底部舊支座前的蓋梁上，同時解除縱向聯結螺桿約束及橋欄桿縱向約束，并解除橋面鋪裝鑿除時檢查發現的T梁端頭翼緣板間的Ф25鋼筋縱向約束（原竣工圖未發現），實現從T梁下部直接進行整聯同步頂升；同時由于缸體高度7.5 cm荷載180 t已是液壓千斤頂設備可設計的極限值，經與業主單位及設計單位溝通對已剪切變形致使高度小于7.5 cm的舊支座及高度為6.7 cm的CJZF350×400×67橡膠支座，更換時將采取用角磨機打磨蓋梁上的砼保護層（高5 cm），以使液壓千斤頂能置入進行頂升，待更換支座結束后，再用環氧砂漿進行修補。新頂升方案，見圖5。

圖5 T梁頂升簡圖

同時保留0#、25#橋臺空心板下支座更換的施工方案，見圖 6、圖 7。

圖6 臨時支架施工圖

圖7 反力架示意圖

4 頂升更換工藝流程

（1）檢測大橋基礎、墩臺、主梁、橋面系和附屬管線的技術及安全狀況，聯系管線相關單位以確保安全。

（2）解除橋面縱向聯系，利用本次大橋舊橋面系全部鑿除并重新鋪裝的機會，在鋪裝前進行頂升更換支座。

（3）解除T梁縱向聯系：①解除縱向聯結螺桿的縱向約束；②解除檢查發現的T梁端頭Ф25鋼筋縱向約束；③解除橋欄桿接頭縱向約束。

（4）降低T梁間橫向約束。在橡膠緩沖襯墊與T梁側向、防震梁擋塊及橫隔板間接觸面內緩慢注入適量植物油進行潤滑（不得使用機油以防止橡膠墊膨脹加大摩阻力），以減小反向摩阻力。

（5）處置墩臺缺陷。對蓋梁上不液壓千斤頂置放處用環氧砂漿進行找平，并清理墩臺及蓋梁雜物。

（6）安裝頂升設備。

（7）試頂升并持荷觀察10 min，保證無異常情況。

（8）進行整聯同步頂升。

（9）更換支座。

（10）落梁。

（11）詳細檢查支座位置正確密實。

（12）撤除頂升系統。

（13）對有破壞的蓋梁保護層進行修補。

（14）對松開的縱向約束螺桿進行復位。

（15）按原有方案進行0#、25#橋臺支座頂升更換。

按上述方案實施后，頂升更換支座順利完成。

5 頂升更換質量保證要點

（1）必須按照設計及規范的要求，對支座的材料、質量和規格進行驗收，合格后再進行安裝。

（2）支座底面調平砂漿應灌注密實，不留空洞，以符合設計要求。

（3）必須對正支座上下各部件的縱軸線。

（4）支座安裝不得發生偏斜、不均勻受力和脫空現象，滑動面上的四氟鋼板和不銹鋼板安裝前必須涂上硅脂油，不得有劃痕、碰傷等，應保證位置正確。

（5）本次頂升配備符合美國機械工程師協會ASME B30.1標準的EGALE PRO液壓同步系統，屬國內先進，保證了頂升質量。

（6）在頂升時，應用鋼板襯墊擴大千斤頂與主梁的接觸面，要求密實、平穩、不損傷梁體。調整高度應采用不同厚度的鋼墊板。

（7）試頂加載至主梁脫空2~5 mm時停止，持荷觀察10 min。

（8）同步頂升起梁速度應控制在1 mm/min左右，同時觀測梁體起伏高度和千斤頂的起頂力，嚴格控制每次頂升量和總頂升量。

（9）頂升至設計高度后，應墊實主梁，保證平穩可靠。

（10）更換支座時應在支座上下面涂上環氧樹脂，保證梁體與支座，支座與支墊的結合密實平整。

（11）支座更換完畢后，千斤頂頂起主梁并逐步拆除鋼墊板，同步回落梁板。

（12）應詳細檢查支座墊板與支座，確認壓緊密貼位置正確后，方能拆除頂升系統。

（13）施工中必須對梁體進行裂縫監控，頂升時如果發現裂縫發展超過規范和設計允許值，必須停止起梁，查找原因，并解決問題，再重新進行頂升作業。

（14）檢查校正頂升設備后，測量原支座和新支座的高度差，并進行適當調整，確保梁體、橋面高程符合設計要求。

6 結論

對于復雜大型橋梁，尤其是帶有防落梁措施與減隔震措施的大型橋梁的頂升更換支座，在施工設計方案實施過程中如發現存在問題不能完成，應積極與設計單位及業主盡心積極溝通，認真深入地研究原設計圖紙，根據橋梁的自身特點對問題逐一排查，及時調整施工思路，更換適宜設備，有針對性地逐一解決問題，嚴禁強行頂升。同時要嚴格按照規范要求，在保證質量的前提下完成施工任務。

[1]中華人民共和國行業推薦性標準《公路橋梁加固設計規范》（JTGJ22—2008），北京：人民交通出版社，2008.[2]楊文淵，《橋梁維修與加固》，北京：人民交通出版社，1997.[3]王廷武，《公路橋梁施工與養護》，北京，人民交通出版社，1999.

[4]李新主編，《橋涵施工與養護技術》，北京，人民交通出版社，2005.

[5]劉自明主編，《橋梁工程養護與維修手冊》，北京，人民交通出版社，2004.

[6]中國公路建設行業協會，《公路工程工法匯編2009》，北京，人名交通出版社，2010.