高速公路不断交通更换连续梁支座施工新技术研究

张永霞

（甘肃省临夏公路事业发展中心刘家峡公路段，甘肃 临夏州 731600）

0 引言

伴随道路交通运输事业的发展，各种桥式大跨度桥梁不断涌现，高速公路养护管理迎来崭新局面，对不断交通状态下的连续梁支座更换施工过程提出更高要求。当前形势下，有必要立足项目实际，密切做好施工过程监测，提升连续梁支座更换施工质量。

1 连续梁支座更换施工技术现状

高速公路是现代道路交通运输体系的关键构成部分，在保障运输经济发展等方面发挥着关键作用。在结构构造、动态荷载和材料材质等条件影响下，高速公路连续梁支座会出现多种病害，不仅容易降低整合荷载效果，还不利于保障桥梁使用寿命，需要采取具有专业性的技术方法对支座进行更换施工。近年来，国家相关部门高度重视高速公路连续梁支座更换施工技术的创新应用，在细化完善施工工艺流程、优化施工过程跟踪监测等方面制定并实施诸多具有导向性的行业规范，为新时期不断交通状态下的高效施工提供有效遵循与依据，并破除陈旧技术条件下的诸多难题。同时，工程单位在破除连续梁支座更换施工技术难题方面进行探索，有效引入新材料、新技术和新方法。尽管如此，由于受限于诸多主客观条件，当前公路连续梁支座更换施工水平尚有较大提升空间，应立足实际，创新方式方法，提升施工质效[1]。

2 高速公路连续梁支座更换施工技术方法

2.1 桥面钢导梁法

桥面钢导梁施工的应用需在连续梁的指定位置设置受力支撑点，将梁体结构的荷载区域作为受力支撑面，在起重平车等机械设备作用下，对梁体结构构件进行顶升。通过在顶升梁上绑扎钢带、安置钢梁等方式，使梁体抬升到一定高度，对支座进行更换处理，然后释放抬升应力。该技术方法具有施工工艺简便高效，对桥下环境要求较低，并且可以保证高速公路的正常通行状态，具有较强适用性。但其顶升跨径通常应控制在有效应力范围内，需精准验算顶升局部压力。

2.2 端部整体顶升法

端部整体顶升法通常以地面为支撑受力面，通过混凝土接头加固所使用到的顶升装置，在墩台两侧建立顶升基础，顶部配置千斤顶，对梁体结构进行顶升操作。为确保端部整体顶升作业效果，充分确保梁体结构的整体性，有效加固支撑受力面的基础，使梁两端能够实现同步整体顶升，但顶升高度满足支座更换要求后，方可进行更换处理。对于梁体结构应力相对较大的情况，则可设置传力杆或横梁等构件，保证不中断交通的基本要求[2]。

2.3 钢套箍法

在高速公路连续梁支座更换要求不断提高的趋势下，钢套箍法在实践中的应用覆盖范围更广，尤其在梁底空间相对狭小的情况下，该技术方式更是可发挥显著优势。在技术方法应用过程中，应充分利用桥梁自身结构，利用钢套箍等工具载体提高梁体结构的整体荷载性能，并通过卷扬机等设备固定临时连接两侧的吊篮。一般情况下，钢套箍法的应用对千斤顶行程距离的要求较低，即便顶升距离有限，依然可满足支座更换的实际需求。

2.4 气动顶升法

气动顶升法在连续梁支座更换中的应用对顶升设备性能具有较高要求，需要在作业前检验分析其性能，用集群气囊替代液压千斤顶，整个顶升过程更加平稳，不会形成影响顶升效果的冲击荷载。在气动顶升法应用中，应先根据高速公路连续梁的客观实际状态，制订详细可行的顶升作业技术方案，明确每个操作步骤的具体要求，有针对性地避免顶升过程对桥梁构件所造成的损伤。该技术方法采用分布荷载方式，可有效防止集中荷载形成的不良影响[3]。

3 连续梁支座更换施工控制方案分析

3.1 施工准备

施工准备是高速公路连续梁支座更换施工的首要环节，对后续施工作业的有序性具有重要影响。首先，应对施工人员进行必要培训，使其熟知支座更换施工的基本要求，掌握液压控制台等设备的操作方法，提升其安全意识和质量意识。其次，准备性能稳定的机具设备和工程材料，必要情况下应对其综合性能做出检测，只有在满足专业技术标准要求的基础上，方可投入工艺流程。最后，有效清理施工作业面，做好施工场地布置，合理规划交通方案，减少对高速公路交通状态的影响，同时测量箱梁位移及应力变化。

3.2 工作支架搭设

工作支架搭设的过程同时也是构造可靠施工作业环境的过程，应全面勘察高速公路连续梁支座更换施工的基本环境，采用符合行业标准规范的脚手架钢管和扣件等搭设平台，确保纵向立杆间距和横向立杆间距等参数符合要求。

在脚手板铺设中，应采用特定厚度、长度和宽度的板材，尽量做到排列有序，且铺满整个作业面。工作支架搭设完成后，应检验其整体稳定性，在左右两侧设抱角斜撑，以增强其抵御外来应力的综合能力。需要准确校核工作支架荷载的各项技术参数，按照要求，连接固定斜撑与桥墩。

3.3 顶升千斤顶安装与应力控制

在当前技术条件下，高速公路连续梁支座更换施工作业环境复杂不一，需要科学使用顶升千斤顶等装置对梁体结构进行顶升，以便有针对性地消解箱梁重量形成附加应力，确保顶升效果。因此，顶升千斤顶的安装应尽量与桥墩顶面保持相对平衡状态，使用强度和刚度条件符合要求的钢板填满千斤顶与箱梁之间的全部间隙，防止存在间隙影响作业安全。准确采集与控制梁体结构构件的位移和应力，以此为基础调整顶升压力，使其偏差幅度始终保持在有效范围内。起顶位移控制用百分表安放在靠近主梁的横隔梁根部，每片梁安装一个百分表。根据具体技术需求，在连续梁构件的特定位置配置应变感应器，实时监测千斤顶状态。

3.4 顶升施工控制

首先，应进行试顶操作，以观察连续梁可承载能力，并检查桥墩强度，确保千斤顶可操作性。顶升施工控制需要有效控制顶升应力，准确读取油压等数据，并根据顶升力量强度变化调整供油油量。其次，在顶升稳定状态形成后，应读取相应参数，观察千斤顶、连续梁、桥墩和支座的实际状态，排除潜在干扰因素影响。在该基础上，采用分级顶升作业方式，循序加大顶升应力，并根据连续梁扭转刚度条件，估算不同顶升应力下的连续梁顶升状态。安排专人负责观察墩台和支座的变化状况，及时识别控制偏移或裂缝等问题。在顶升梁体更换支座过程中，为避免在桥台及桥墩分联处的起顶对固结墩处主梁造成损坏，在起顶前，需要先预估起顶量。整个顶升过程中，施工人员均须认真观察主梁、桥面及附属设施，如有异常立即停止顶升。

3.5 支座更换

在连续梁顶升到位后，应全部拆除连续梁原有支座。根据施工技术方案要求，施工专业机具拆除原有支座，并彻底清理附着台帽表面的灰尘等附着物，改善后续施工作业环境。按照技术规范要求，凿深处理桥墩顶面，凿深通常控制在15～20mm 为宜。将需要安装的新支座运送至指定区域，进行重新安装作业。使用不同厚度的钢板对支座底面进行填塞处理，消除空隙，增强刚度条件。需要调整支座表面标高与原支座顶面标高，以保证高速公路桥梁平整度，最后使用工程用结构胶将支座与桥墩顶面进行黏结[4]。

3.6 落梁施工控制

在上述施工作业步骤完成后，可进行落梁施工。为保证落梁时的梁体平衡，通常可采用分级回油落梁方法，确保每级落梁的高度与每级顶升高度相同，一般为3～6mm，初次更换支座时每级3mm，有经验后可逐渐加大。纵观以往高速公路连续梁支座更换施工实际，普遍存在落梁施工控制不到位等问题，落梁误差得不到有效控制，尤其在后期不均匀沉降等影响下，更容易出现横向位移误差。对此，应充分考量影响连续梁受力荷载状态的潜在因素，做好应力指标技术控制。另外，需布设测试仪器及传感器连接导线，联机调试仪器，检查各个应变计，确保电路畅通，并处于良好的工作状态。

4 连续梁支座更换施工动力监控系统研究

4.1 动力监控系统需求

连续梁支座更换施工中动力监控的实施应充分考虑连续梁结构形式，针对截面状态的差异，设定行之有效的动力监控系统，为机具设备配置、顶升过程与应力控制等提供有效参考。以分散布置的连续梁结构为例，其构件的整体强度相对较大，需要应用更高的顶升应力进行作业，执行机构的液压缸必须具有稳定性能。因此，动力监控系统可将液压缸的受力状态作为重点，选择具有代表性的监控技术参数，有效采集液压缸的受力参数，然后根据梁体结构形变状态，选择顶升点，确定最优监控效果。需要根据所采集到的施工动力监控数据，随时调整顶升过程与支座更换过程，避免梁体结构构件形变过大而形成反作用力。

4.2 液压（或气动）动力系统

对于电液比例控制液压系统而言，应按照连续梁支座更换施工的基本要求，设定动力系统监控体系，构建形成顶升过程闭环控制机制，将控制精度保持在合理范围内。需配置性能稳定的监测装置，以连续性的方式采集顶升数据信息，并比对分析其实际值与目标值，当二者偏差幅度超出额定值时，则形成预警，辅助调整顶升状态优化。对于气动动力系统而言，则应充分考量连续梁顶升的平稳性和安全性，采用流量控制元件控制连续梁支座的位移幅度。实时控制气动动力下的气囊集群负载均衡状态，通过优化气阀和空压机的工作状态调整空气分配器效能。在桥墩设置位移观测测点，观测固结墩的位移变化，在桥面伸缩缝处设置两个位移观测测点，观测桥面伸缩缝处的位移变化。

4.3 分布式监测控制系统

现代软件技术的创新发展与实践应用，为新时期连续梁支座更换施工中分布式监测控制系统的构建提供更为灵活的工具载体，使传统技术条件下难以实现的监测控制效果更具实现可能。因此，可搭建基于计算机技术与软件技术的分布式监测控制系统平台，集中统一监测、管理和控制相对分散的顶升数据信息，以参数化的方式调整优化支座更换所形成的各项应力。上述过程可采用集中控制和分散控制两种不同方式，但二者在适用条件与监测控制效果方面存在一定差异，需结合高速公路实际现状予以综合设定。在操作员和现场控制站之间建立系统网络，在相应监测规则下协同开展施工，以提高支座更换过程平稳性。

4.4 人工同步控制策略

技术人员在高速公路连续梁支座更换施工中始终扮演着重要角色，同样也是人工同步控制策略的直接实施者与操作者，其专业水平与技能的高低直接关系到连续梁支座更换施工效果。现状表明，通过采用科学合理的方法策略，优化提升人工同步控制模式，可在多个维度范围内保障顶升作业安全性，优化控制各类阀件，满足高标准、高要求的支座更换施工技术要求。在理论层面，可采用数列预测、区间预测和系统预测等方法，构建人工同步控制模型，将整个顶升过程细化分解为预顶、称重、顶升、持荷和负载下降等多个环节，形成完整有序的支座更换施工流程，保证更换施工信息准确无误。

4.5 连续梁抗扭反力验算

不断交通状态下的连续梁支座更换施工会使连续梁产生一定的扭矩反力，且在不同截面范围下会存在不同应力状态表现。对此，可建立空间有限元模型，直观模拟连续梁结构构件的应力负荷状态，计算支座不同位置支点的应力条件，若应力数值偏低，则可对支点单元进行加密处理，以形成边界条件约束，防止连续梁支座施工中出现偏载作用。计算固结墩处主梁可能产生的下缘拉应力值，其拉应力值应小于该标号混凝土的允许拉应力值，并作为起顶过程的控制值。连续梁混凝土弹性模量、收缩徐变和自重误差等均会对连续梁支座施工产生影响，为降低影响范围，提高顶升强度等技术参数有效性，可对相关参数进行敏感性分析，分析复杂荷载条件下的安全系数和控制指标，为调整顶升力和顶升位移等提供依据[5]。

5 结语

综上所述，受技术方法、施工过程与现场管理等要素影响，当前高速公路连续梁支座更换施工实践中依然存在诸多短板与不足，束缚着其整体施工成效的优化提升。因此，技术人员应摒弃传统陈旧施工模式的束缚，强化对连续梁支座更换施工全过程的监测分析，有效引入智能化施工理念，配置性能稳定的顶升作业机械设备，并有序做好更换施工现场管理，提高作业人员实操技能，为提升连续梁支座更换质量奠定基础，进而提升桥梁安全运营水平，为延长高速公路使用寿命创造良好条件。