同步頂升法更換琴橋支座施工控制研究

劉寶軍 張佳麗

(1.浙江科嘉工程技術研究有限公司，浙江 寧波 315199； 2.中匯工程咨詢有限公司寧波分公司，浙江 寧波 315040)

支座位于橋跨結構與墩臺之間，其作用為傳遞上部結構的支承反力和保證結構的自由變形[1]，支座在橋梁運營過程中長期受到荷載、自然環境等因素的影響會導致支座老化、脫空、剪切變形或局部承壓等病害。當支座在發生上述病害時，作用不能充分發揮，將會使橋梁上、下部結構受到不利影響[2]，因此需對有病害的支座及時進行更換維修。根據文獻[3]要求橋梁支座更換時宜采用整聯頂升，橫橋向應嚴格同步，因此需采用同步頂升法[4]進行支座更換。

裝配式空心板梁間的鉸縫是保證各板梁整體受力的重要構件，如果鉸縫破壞，橋面荷載橫向分布發生變化，造成單板受力現象，嚴重影響橋梁安全使用[5]。在板梁頂升過程中，如果各板梁不能整體同步頂升，可能會引起上述病害而沒有及時發現，在以后的使用運營中存在安全隱患。

整體頂升多采用PLC多點同步頂升系統[5]，對橋梁整體頂升的實現有很大的幫助，但還不能多點完全同步，再加之施工誤差，導致板梁不能完全同步頂升，鉸縫出現裂縫，受力性能受到影響，從而影響橋梁的整體使用性能。為此，需對橋梁進行施工控制，在頂升過程中對板梁應力、頂升位移等參數進行實時監測，并設定一定的預警值和極限值，及時將頂升數據進行研究分析，確保施工順利完成。

筆者以寧波市琴橋支座更換為例，對橋梁采用同步頂升法更換支座進行施工控制研究。

1 橋梁概況

琴橋是橫跨奉化江上的一座大橋，建造日期為2001年，上部結構采用預應力混凝土板梁，板式橡膠支座，蓋梁式橋墩、臺。經檢測后發現，琴橋9號橋墩處的支座存在老化、脫空、變形等病害，需對該橋墩處的板梁進行頂升，更換支座。

2 施工方案

考慮到9號橋墩墩頂處設有伸縮縫，因此在本次支座更換施工采用同一個橋墩單側板梁同步頂升的施工方法，千斤頂放置在板梁與蓋梁之間。頂升施工主要步驟：1)反力平臺設置；2)千斤頂安裝；3)管線安裝調試；4)試頂升；5)正式頂升；6)頂升過程監控。

3 施工控制方案

根據上述施工方案，琴橋引橋支座頂升更換施工控制的重點為板梁應變監測、頂升高度監測2個部分。

3.1 板梁應變監測方案

根據橋梁的受力特點和施工要求，選擇在板梁跨中布置應變傳感器，共布置14個應變傳感器。測試頻率按文獻[6]的規定進行數據采集。

采用橋梁專業分析軟件midas Civil 2015并參照文獻[7]建立梁格模型，得到橋跨板梁應變的預警值和極限值。預警值選取汽車荷載作用標準值，極限值選取極限承載能力狀態下的基本組合中汽車荷載作用值。汽車荷載按城—A級進行計算。板梁應變預警值和極限值如表1所示。

表1 板梁應變預警值和極限值表

3.2 板梁頂升高度監測方案

根據橋梁的施工要求，選擇在板梁頂升端布置位移傳感器，共布置27個位移傳感器。測試頻率按文獻[6]的規定進行數據采集。

采用橋梁專業分析軟件midas FEA建立實體模型得到板梁頂升高度的預警值和極限值。根據設計圖紙鉸縫混凝土采用C50，根據文獻[8]C50混凝土抗拉強度標準值為2.65 MPa，在模型中相鄰的兩片板梁中的其中一片加上強制位移，當鉸縫位置處的應力達到2.65 MPa時，取該位移值為極限值。頂升高度預警值和極限值如表2所示。

表2 板梁頂升高度預警值和極限值表

4 施工監測結果

在頂升過程中各板梁跨中應變最大為10 με，未超過預警值，監測數據在可控范圍內，表明整個頂升過程對板梁的內力擾動較小，板梁內力與現狀基本吻合。

在頂升過程中板梁間差值最大為0.51 mm，未超過預警值0.59 mm，監測數據在可控范圍內，表明板梁頂升過程中對板梁間鉸縫影響較小，板梁間橫向聯系與頂升施工前基本一致，在橋跨使用過程中不會因板梁頂升施工出現橋面縱縫及板梁間滲水現象。

5 施工完成后1年檢測結果

在支座更換施工完成后約1年對琴橋更換支座橋跨進行外觀檢測，在檢測過程中未發現橋面縱縫及板梁間滲水現象。說明在支座更換施工過程中對板梁鉸縫無破壞，與施工控制結論一致。

6 結語

1)橋梁支座存在較為嚴重的病害時應及時進行頂升更換，在頂升更換支座施工過程中為了確保板梁及鉸縫不產生附加內力，使其破壞，必須對頂升更換過程進行施工控制。

2)對采用同步頂升法更換支座施工過程進行施工控制，可以及時掌握板梁及鉸縫受力狀態，可提前做出預警，為施工過程順利實施提供了重要保障。

3)結合工程實例，對同步頂升法更換橋梁支座施工控制進行了研究。通過研究并結合有限元軟件得到計算板梁應變、頂升高度預警值和極限值的方法，為同類橋梁支座頂升更換提供了重要參考。