同步顶升桥梁橡胶支座更换技术研究

何伟朝

摘 要：对同步顶升桥梁橡胶支座更换技术做了全面的研究与讨论；同步顶升设备采用PLC控制液压同步系统进行统一控制和监控；设计顶升高度既要满足支座更换的需要，又要保证结构安全；配置千斤顶吨位及数量应满足设计顶升力的要求；施工应做好准备工作，采用“纵向逐墩，横向同步顶升”的原则同步顶升，同步落梁，保证支座更换质量；监控采用顶升位移和顶升力双控，以顶升位移为主要控制指标的原则。

关键字：同步顶升 支座更换 顶升位移 顶升力 监控

中图分类号：U445.71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0088-02

Abstract：Made a comprehensive study and discussion on the technology of bridge rubber bearing replacement by Synchronous Lifting. Synchronous Lifting equipment adopt PLC synchronous hydraulic pressure control system with unified control and monitoring.Design lifting height is necessary to meet the needs of bearing replacement，but also to ensure the structural safety.Jack tonnage and volume configuration should meet the design requirements of the top lift.Construction should be prepared to work，adopt the principle of "longitudinal pier by pier，horizontal synchronous lifting"to synchronize lifting，synchronous drop beams，guarantee the quality of bearing replacement.Monitoring control both top-liter displacement and top lift，lifting displacement as the main control target.

Keywords：Synchronous Lifting；Bearing replacement；Top-liter displacement；Top lift；Monitor

橡膠支座具有构造简单、安装方便、成本低等优点，在公路工程中得到了广泛的应用；但由于施工质量、交通荷载反复作用、基础沉降、环境影响等原因[1]，橡胶支座的各类病害问题日趋严重，如何更换成为一大难题。同步顶升支座更换技术是目前较为先进的手段，在大量的支座更换中得到了应用。该项技术在设计和施工过程中仍存在一些安全和质量方面的隐患，该文借通启运河特大桥支座更换的经验，对其中一些问题进行了研究。

1 工程概况

通启运河特大桥上部结构采用（23×30）m装配式预应力箱梁，先简支后连续结构体系；下部结构采用柱式墩，柱式台，桩基础。该桥总长696.08m，共分4联，桥垮组成为6×30m+5×30m+6×30m+6×30m。各箱梁之间设置横向湿接缝，每联端部横隔梁部分与箱体同时预制，各中间墩横梁采用现浇（箱内堵头板采用单独预制）。

支座设置方式为：除每联端支座设置GYZF4 250×65滑板支座，各中墩上设置GYZ375×77圆板式橡胶支座。支座病害主要为老化、环向裂缝、剪切变形等，病害发展趋势较快。由于该桥主要为圆板式橡胶支座，尺寸较小，存在支座病害的位置更换同排所有支座。

2 同步顶升桥梁支座更换技术简介

同步顶升桥梁支座更换技术，是一项在不损坏桥梁结构，降低使用性能的情况下，采取整联跨同步顶升或纵向逐墩，横向同步顶升的方法，将已建桥梁上部梁体抬升一定高度，从而进行支座更换作业、最后同步落梁的技术。

同步顶升的设备选用PLC控制液压同步系统，由液压系统（油泵、油缸等）、监测传感器、计算机控制系统等几个部分组成，顶升设备系统必须具备以下关键功能。

（1）能够提供足够大的顶升吨位，控制系统能同时控制足够多的顶升点，实现多点联控。

（2）在通车情况下，能够抵抗汽车荷载较大的制动力和冲击力。

（3）各个顶升点保持同步性，其相对位移应保证梁体的受力安全；顶升设备能够实现每1mm的级差分级同步顶升和同步落梁的功能

（4）液压系统的持荷性能稳定、可控。

（5）控制系统可实现实时监控功能，自动监测顶升力、顶升高度、顶升速度和顶升的同步性。

（6）顶升力、顶升同步性等指标发生异常状况时能自动报警。

3 同步顶升设计

3.1 顶升高度

梁体顶升高度的选用是顶升设计的重点，也是难点。既要保证有足够的顶升高度来取出支座，又要防止过大的顶升高度使梁体开裂。根据以往工程经验，为了顺利取出旧支座，顶升高度一般要大于3～4mm。顶升影响梁体受力状态，为保证结构安全，最大顶升高度可通过有限元程序建模计算确定[2]，以顶升处箱梁顶板不出现拉应力为宜；该工程箱梁通过有限模拟计算，当顶升高度大于7mm时，顶升处箱梁顶板将出现拉应力，因此确定顶升极限高度为7mm。综合施工方便和结构安全两大原则，该工程控制顶升量为5mm，支座取出困难时可顶升至6mm。

3.2 顶升力

计算单个支座顶升力主要是为了配置千斤顶吨位及数量，应根据下式计算支座的顶升力[3]。

2.0 —安全系数。

通过计算，通启运河特大桥桥台及联间墩柱的单个支座顶升力为1000kN，每个支座可配备一个100t的千斤顶；联内墩柱的单个支座顶升力为2160kN，每个支座可配备两个100t的千斤顶。

3.3 其他设计要点

采用“纵向逐墩，横向同步顶升”的原则顶升，同步顶升高差控制量为1mm，来保证其同步性；千斤顶布置在箱梁腹板下，并与梁体边缘保持至少10cm的安全距离；梁体顶升后需设置临时支撑，防止千斤顶失效引发危险。顶升千斤顶底座与桥墩顶面接触面以及梁体底面与千斤顶活塞接触面均应进行局部承压验算，若计算不满足，则必须在梁底加垫厚钢板，扩大承压面积[4]。

4 施工控制要点

4.1 施工准备工作

（1）在正式顶升施工前，搭设支座更换的脚手架和工作平台，清理墩台顶部并做找平处理。

（2）对顶升施工位置进行检查，特别是对各支撑点（千斤顶和临时支撑）对应的梁底、墩台顶面逐一检查，如果有病害存在，先进行相应的维修加固，然后才能进行后续施工。

（3）按照设计位置安放千斤顶，为防止混凝土局部承压破坏，千斤顶上下均放置钢垫板。

（4）根据千斤顶量程和最终顶升高度，以及墩台上可安放的空间位置，确定主梁临时支撑垫块数量和尺寸。

（5）对同步顶升系统及监控系统进行校验与安装调试，保证其可靠性。

（6）顶升前测量支座处梁底标高，以便落梁后核对梁底标高的变化量，对变化量出入较大的支座进行调整，确保各块梁板的位移变化量一致。

4.2 梁体同步顶升

（1）在各项准备完成后，进行试顶升，确保顶升系统安全可靠；

（2）试顶升完毕后开始正式起顶，正式顶升按照每级顶升1mm的顺序进行；每次顶升到位后，要暂停5min，让梁体内的应力释放并达到新的平衡后，再进行下一级的顶升。

（3）梁体顶升达到预定高度后，安装临时支撑，并保证临时支撑与梁体贴合密实。临时支撑安装后，要同时保持千斤顶油压不变，保证临时支撑和千斤顶同时支撑梁体重量。

4.3 持荷阶段支座更换

（1）旧支座取出后首先对梁底和支座垫石存在的缺陷进行修补，若支座垫石平整度较差应找平，厚度满足设计要求；

（2）新支座严格按照原有的设计位置安装，四角高差不大于2mm，支座底面与垫石密贴。

4.4 同步落梁

（1）落梁过程中按照每一级1mm的顺序进行，保证梁体回落到顶升前的标高处；

（2）落梁时要注意避免碰撞支座，以保证支座位置准确；

（3）落梁后梁体应准确就位并与支座密贴，若就位不准或支座不密贴则应查明原因并采取有效措施予以纠正，再重新进行调整。

5 施工监控

同步顶升强迫位移使桥梁结构产生附加内力，可能影响结构安全。因此在梁体顶升和梁体复位作业时，应实时监控顶升力、顶升高度、顶升速度和顶升的同步性。该工程采用顶升位移和頂升力双控，以顶升位移为主要控制指标的原则。同步顶升控制系统自身可实现对同步顶升位移和顶升力的实时监控，为了进一步确保施工安全性，独立于同步顶升控制系统增设百分表位移监控措施，可防止控制系统出现故障无法进行监控，也可在持荷过程中进行梁体位移的跟踪观测。

用于位移监控的百分表安放在靠近主梁的横隔梁根部，联内墩每片梁安装一个百分表；在桥面伸缩缝处两侧都要布置位移观测点，观测桥面伸缩缝两侧的位移变化。

在监控过程中，当控制系统显示千斤顶超过了计算顶力或百分表显示梁体出现异常位移时，则立即停止加压并检查原因，查明原因后再进行梁体的顶升工作；顶升全过程对裂缝变化情况进行观察，如果有裂缝等异常情况出现则必须停止顶升，查找原因，经采取措施和查出原因后，方可再进行顶升。

6 结语

该工程采用同步顶升支座更换技术共更换滑板橡胶支座160个、圆板式橡胶支座380个；同步顶升作业最大位移量为5mm，最大同步误差在0.5mm以内，实际顶升荷载均小于设计顶升力，顶升过程中结构无裂缝开展及其它异常情况。在满足工期的条件下，支座更换质量全部通过验收，充分证明了此项技术的安全可靠性，对其他桥梁支座更换也是一个很好的借鉴。

参考文献

[1] 刘文忠，朱奕勤.公路空心板梁桥支座的病害分析[J].公路与汽运，2008（5）：121-123.

[2] 郭艳芬，杨圣超，张永水，等.简支转连续梁桥支座更换新方法的仿真分析[J].公路，2009（7）：75-78.

[3] DB32/T 2173—2012.公路桥梁橡胶支座更换技术规程[S].2012.

[4] 周明华，翟瑞兴.公路桥梁橡胶支座更换技术的探讨[J].现代交通技术，2005，2（3）：52-54.