桥梁支座的病害与维修加固

许 世 春

(南京第一建设事务所有限责任公司，江苏 南京 210000)

桥梁支座的病害与维修加固

许 世 春

(南京第一建设事务所有限责任公司，江苏 南京 210000)

结合苏州高架桥支座维修加固工程，介绍了该桥梁支座的现状及病害，并根据支座更换设计的原则，重点阐述了连续梁桥单墩顶升更换支座的方法，指出该方法具有对桥梁结构破坏小、易操作、可行性强、经济性好等优势。

高架桥,橡胶支座,病害,单墩顶升法

0 引言

城市化建设快速发展，改革开放的不断深入，经济的飞速发展都离不开交通的保驾护航。但经济的发展也导致了交通量的快速增长，交通量的增长又给桥梁的运营带来很多问题，比如导致桥梁橡胶支座的提前损坏等。因此，我们有必要采取相应的措施，在尽量缩短中断交通时间或中断交通的情况下，针对桥梁支座产生病害逐一制定相应修复方案进行解决，争取较大的社会与经济效益。

1 工程概况

苏州高架桥位于苏州工业园区星华街，主线桩号为K1+795.310。桥梁下部结构形式为：桥墩采用无盖梁的桩柱式结构，个别位置为有盖梁的桩柱式结构，盖梁断面采用T形，为预应力混凝土结构或钢筋混凝土结构；桥台采用直壁式或轻型结构；后台设L=8 m搭板。承台采用矩形或多边形，厚度有1.8 m，2.5 m两种，基础桩采用D100 cm钢筋混凝土钻孔灌注桩；个别位置采用D150 cm钢筋混凝土钻孔灌注桩。

2 支座现状

苏州星华街高架桥修建于2008年，至今运营已有5年，该桥的支座均为橡胶支座。现在在桥梁定期检查中发现，支座在运营阶段承受车辆荷载和温度等作用，已经引起部分结构与材料的性能退化和局部病害。尤其是部分支座已出现较为严重的病害，表现为橡胶支座老化开裂、钢板严重锈蚀、支座上下错位过大、部分梁体出现较大的滑移等情况(见图1～图4)。

3 支座更换设计

3.1 设计原则

1)更换支座时必须保证桥梁结构安全，不能因为更换支座而损坏桥梁。更换支座后，桥梁仍能满足原设计要求和今后的运营要求。2)由于更换支座时，必须要将梁体整体顶升，所以在更换期间可能对交通有一定的影响，采取对机动车进行限速40 km/h的要求，无需中断交通，故要求施工方便、工期短，尽可能减少对交通的干扰。3)方案应具有较好的经济性和可行性。

3.2 设计目的

根据有关资料和现场勘查，对支座状况进行评估分析，对必须更换的支座提出更换方法，改善支承条件，延长桥梁使用寿命，保证其安全运营。要求支座更换方案不破坏桥梁构件，施工方便，工期短，对交通影响小，有较好的经济性和操作性。同时尽可能在设计中消除以前产生病害的原因，从根本上避免出现同样的病害。

3.3 方案选择

桥面连续的简支结构更换支座一般有两种方法：

1)单块板吊装更换。先断开桥面板之间的纵横向联系，即断开跨与跨之间的连接，清除桥面铺装和桥面板之间的铰缝，然后用吊机起吊桥面板后更换支座。这种方法的优点是不需要搭设支架，施工方便。缺点是工程量大，施工时间很长，对交通影响很大。根据设计原则，这种方法显然是不符合要求的。

2)整体顶升法更换。顾名思义整体顶升法是将桥面板整跨或整联的抬升，这种施工方法的优点是工程量较小，施工时间相对较短，对交通的影响较小，不足之处是需要特别的顶升设备和设施，施工中对设备和人员的要求较高，需要有经验的施工单位来施工。根据桥面板顶升的范围，可以分为三种整体顶升更换方式：a.单跨顶升更换法。b.单墩顶升更换法。c.一联(数跨)顶升法。

3)综合以上分析，优先推荐单墩顶升法，这是最经济也是最安全稳妥的，是整体顶升法的首选。采用此法应事先选择一个桥墩进行试顶，试顶成功进行推广。

4 支座更换的施工方案、方法与技术措施

支座更换的总体工作流程如图5所示。

4.1 搭设千斤顶支撑平台

1)根据现场调查，梁底高度约2.7 m，需另搭工作平台；拟采用门式支架在桥墩侧面搭设工作平台，侧平台搭设相对简单。

2)对于顶面支撑，则需另外制作顶升平台(墩台外部支撑平台图如图6所示)，拟在桥墩两侧桥梁设计允许置顶区域，增设布顶作业区，两侧尺寸均为1 300 mm×800 mm，在搭设顶面支撑时必须考虑支撑的牢固性和支撑能力。经查阅桥梁竣工图纸，可利用桩顶承台(尺寸为4.6 m×8 m)，在承台上部密布碗扣式脚手架作为置顶平台，此脚手架的钢管直径为48 mm，壁厚3.5 mm，经查询《建筑施工碗扣式脚手架施工规范》得出其具体的截面特性如表1所示。

表1 碗扣式脚手架截面特性

外径F/mm壁厚t/mm截面面积A/cm2截面惯性矩I/cm4截面模量W/cm3回转半径I/cm483.54.8912.205.081.58

碗扣式脚手架排列方式为横向8个立柱，纵向13个立柱，共104根立柱，经验算每根立柱的承载力F=40.0 kN，则碗扣式脚手架的承载力：104×40.0=4160 kN。

碗扣式脚手架搭设的具体操作方法：

1)除去承台表面的浮土，露出坚实的承台。在搭设脚手架时，需在承台上部铺设一块20 mm厚1 000 mm×1 500 mm的钢板，确保在施工时钢管不损坏承台。

2)在承台上部用钢管搭设操作平台，经验算需顶起的桥梁的每个支座的最大反力为4 000 kN,钢管的搭设必须确保操作平台的可靠性及稳定性。

3)支架上部，铺设一块20 mm厚1 000 mm×1 500 mm的钢板，以保证顶升过程中力的均匀分配。

支座最大反力计算：根据图纸知，此桥为3孔1联。根据图纸中混凝土的用量计算出每个支座承受的恒荷载为300 t，活荷载按恒载的20%计算，约为60 t。则：恒荷载+活荷载=360 t，考虑到风险因素，实施时按400 t计算，即支座的最大反力为4 000 kN。根据支座的反力计算和确保在顶升过程中的安全性，在每个支座区域布设6个150 t千斤顶(千斤顶布置如图7所示)。

4.2 支座更换

4.2.1 施工准备

本工程已安排经验丰富的工作人员对现场进行了全面考察，对支座部位进行了具体量测，根据本工程的性状特征和本次支座更换的特点，做以下安排：

1)人员、设备准备。本次工程施工范围大，且同步顶升,因此将安排有经验的人员进场，对支座的情况进行详细调查，以确保施工方案制定的准确性及相对性。

根据工程的需要，组织落实相应的机械设备，对千斤顶做好整理和保养工作，随时准备运至现场。本次工程将采用PLC计算机同步顶升系统，配置26台150 t级扁形千斤顶和30台100 t级扁形千斤顶及配套油泵作为顶升梁体的关键设备。

2)技术准备。首先组织技术人员对现场进行实地考察。然后制定相应的施工方案，向施工人员进行技术交底，确保所有施工人员熟练掌握操作技术。

4.2.2 施工工艺

1)顶升准备。

a.工作平台安全性。

b.对桥梁结构进行检查，重点检查各支撑点(千斤顶和临时支撑安放位置)处对应的梁底、台帽，发现问题提前处理。

c.千斤顶配置。

依据设计，计算梁的支座反力，我们拟在每个支座处配置6个顶升重量为150 t的薄形千斤顶。以每幅桥梁作一个顶升单元进行支座更换工作。

2)顶升前后的桥梁检查。

顶升施工前有必要对顶升梁段及其相应的上下部结构进行全面的检查,以了解桥梁结构现状,避免已有病害对顶升施工的安全性造成隐患。顶升施工结束后也要对顶升梁全面检查，对比顶升前后状况，判断顶升施工是否对桥梁结构造成损伤，并采取相应的措施。

a.主梁调查:调查主梁是否有裂缝，并详细记录和分析原因。

b.墩台调查:调查桥墩状况，检查是否存在裂缝和表面平整情况，判断是否需要加固，以保证顶升过程的结构安全性。

c.支座垫石检查:检查支座垫石顶面是否有开裂、积水等现象，并根据支座现状，判断其能否将上部结构的作用顺适、安全地传递到桥墩(台)上，是否能保证上部结构在支座上自由变形，使结构的实际受力情况符合要求。

3)支座更换的材料准备。

a.支座。原设计的橡胶支座尺寸为:GJZF φ900 mm×184 mm，现场实际测量的尺寸支座高度为180 mm，由于支座垫石的施工问题，造成支座受力不均，偏载的存在导致支座局部脱空，故在本次支座更换中采用垫石上批结构胶上加钢板法对脱空问题进行处理，即用结构胶来保证支座与梁体和垫石结合面的密贴性，使梁体完全紧密的落实到支座上。综合考虑支座的压缩变形和增设结构胶、钢板的厚度，支座选用的尺寸为:GJZF φ900 mm×180 mm。

b.钢板:1 100 mm×1 100 mm×2 mm。

4)置顶及试顶升。

a.每半幅桥梁作为一个整体，进行一次顶升，即两个支座一起更换。

b.现场丈量知，桥台顶面与梁底净距均大于18 cm，置顶位置足够。

c.安装液压系统、控制器、千斤顶、位移传感器、压力传感器、应变传感器、数据采集器、计算机等，对同步顶升、下降系统和监控系统进行调试。

d.对每个支点设置电磁阀组、液压阀组，以保证油压正常，防止在顶升过程中高压油因油路漏油降低油压，液压阀起锁定作用，确保各点油压不变。

e.准确测量支座处各片主梁的梁底标高。

f.预紧、称重、调整，各点数据记录，试顶升(一般控制在5 MPa以内)，一是检查各点受力情况和顶升的工作状况，二是松动梁体和加强对梁体在受顶升力后的检查，同时检查计算机控制器单点顶升量。

g.试顶升2 mm，检查各点误差情况，塞放临时支撑(必要时)，计算机自动锁定液压阀，保持油缸压力不变，并持荷观察。

5)分级同步顶升。

本次支座维修工程，仅仅是更换橡胶支座，因此顶升高度的控制原则：旧支座脱空能取出，新支座能顺利安装为宜，且不可超过顶升控制高度。本次同步顶升高度控制在6 mm，同一墩上的支座间顶升高差控制在1 mm以内。安放临时支撑，调整临时支撑高度，使梁体着力于临时支撑上。

6)更换支座。

a.取出旧支座，查阅竣工图纸后得知：原施工时，有的支座都采用专用粘结剂粘在垫石上。旧支座取下时可能有难度，支座顶起后考虑用撬杆在支座与垫石接触部位撬动，另一边用绳子圈住支座进行拉拽取出支座。再检查安放支座处的支座垫石、梁体底面是否存在混凝土破损、脱落情况，对发现的缺陷进行环氧处理、找平。

b.为了避免支座更换之后局部脱空。梁底进行调平处理，措施如下:梁底设置不锈钢钢板且钢板底面要水平，以保证与支座顶面密贴，不能出现缝隙或局部承压现象；为保证支座水平，新增设的不锈钢钢板与梁底面间用结构胶填充，其间不能有任何空隙，避免钢板局部承压；为保证新增设钢板与垫石的粘结牢靠，新增设的钢板上表面均需要横向拉毛，实施时拟采用角磨机进行打毛，然后再采用结构胶调平；支座更换之前，需要准确测量支座处各片主梁的梁底标高，支座更换完毕且完全落梁后，该处梁底现有标高必须与原标高间误差控制在±2 mm 以内。

c.垫石上部调平处理：将病害支座拆除后，对预制好的钢板在垫石上方实施粘贴。具体做法：清理垫石上部至完全清洁→将不少于40 mm厚的结构胶涂抹于不锈钢板面→对照设定的平面位置，按设计置板方向，将涂胶面覆于垫石上部→支撑稳定。

d.检查不锈钢板和新支座的放置位置，应保证其位置准确和水平，实施第一次落梁。

e.落梁：对更换支座及支撑情况作进一步检查，并确保无异常后行使落梁，各千斤顶同步回油，分级进行，至梁体完全落于临时支撑。迅速刮除落梁过程中挤出的余胶。此时梁体与支座面应已形成密合，必须检测不锈钢钢板是否水平、钢板与支座是否密贴、支座四周是否异常，如果存在脱空、钢板不水平现象或其他异常问题，则需要重新调整，直到合格为准。

f.千斤顶继续回油，取顶至下一台工作，梁体落于临时支撑上。等待梁底结构胶固化，原则上固化时间不少于一昼夜。

g.结构胶完全固化后，取出千斤顶，清理墩顶杂物。该墩支座更换工作完成，转入其他墩按以上程序继续更换支座工作，至全面完成，恢复交通。

5 结语

桥梁支座虽然是桥梁的一个小部件，但是其重要性却不可忽视。此次结合苏州星华街高架桥的支座进行病害分析和研究，利用单墩顶升法来消除桥梁支座中存在的安全隐患，使桥梁在运营期间减少桥梁安全事故发生。此方法具有对桥梁结构破坏小、易操作、可行性强和经济性好等优势。总之，桥梁支座在整个桥梁结构中对桥梁上部结构的受力、位移、转角起着十分重要的作用,其性能的好坏直接影响到桥梁的整体稳定性、耐久性和行车安全，故对桥梁支座维修加固也需要越来越重视。

[1] CJJ 99—2003，城市桥梁养护技术规范[S].

[2] JIG H11—2004，公路桥涵养护规范[S].

[3] 席超波.桥梁橡胶支座常见病害分析及双控整体顶升更换支座方法[J].建筑结构，2003(8)：91-92.

On diseases of bridge bearing and its maintenance and consolidation

Xu Shichun

(NanjingNo.1ConstructionFirmCo.,Ltd,Nanjing210000,China)

Combining with the maintenance and consolidation in the bearing of overhead viaducts in Suzhou, the paper introduces the status and diseases of the bridge bearing, and based on the principle of bearing replacement design, illustrates the method of altering bearing of the single pier jacking-up in continuous beam bridges, and points out the method is featured with slight damages, operable, and strongly feasible and economical in bridge structures.

overhead viaduct, rubber bearing, diseases, single pier jacking-up method

1009-6825(2015)32-0168-04

2015-09-02

许世春(1978- )，男，工程师

U445.7

A