桥梁支座更换的监控方法

摘 要：本文详细介绍了高速公路桥梁在不中断交通情况下进行支座更换时结构变形的监控过程。从监控的内容和方法，到测点的布置，使用的监控设备，数据的读取和记录等方面作了详细阐述。供有兴趣的同仁探讨，指正，并供同类工程借鉴参考。

关键词：桥梁；支座更换；监控；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.079

1 工程概况

京沪高速公路（江苏段）主线跨307省道桥现里程桩号为K765+544， 根据京沪（启扬）高速公路2015年桥梁维修加固工程施工图设计，橡胶支座病害较严重（环向开裂、脱空、变形、砼包裹等），盆式支座病害（四氟滑板滑出、限位挡块变形），拟对左幅第二、四、六联，右幅第一、二、六联劣化严重的支座进行整联更换，对8#墩及13#墩（均在过渡墩顶）病害盆式支座进行单墩顶升后更换。共计支座250个。

本次涉及更换原支座TCYBF4四氟滑板球冠板式橡胶支座D250×64mm支座更换为四氟圆板式橡胶支座GYZF4 300×54mm支座，原TCYB球冠板式橡胶支座D300×64mm支座更换为矩形板式橡胶支座GJZ 300×350×52mm支座，原盆式支座GPZ2000DX支座更换GPZ2000DX。

根据设计图纸主线跨307省道支座更换主要工程量有：桥拆除临时连接5个、板式橡胶支座248个（四氟滑板圆板式GYZF4 300×54mm共96个；矩形板式GJZ 300×350×52mm共152个）、盆式支座2个（型号为GPZ2000DX）。

2 施工监控

2.1 施工监控目的及意义

本次桥梁顶升所采取的施工工艺为不中断交通的条件下，采用液压千斤顶对梁体所进行横向同步，纵桥向全联顶升。理想工作状态下，该施工方法对结构的受力状态影响较小，但实际施工中，由于许多不确定因素的影响，会导致结构出现附加应力，致使结构受力状态发生改变，进而导致进一步损伤甚至破坏梁体。根据实际情况，主要考虑以下几点不利因素：

第一点：由于结构使用一段时期后，下部结构出现了不同程度的沉降差，或者在施工期间的超方等因素，由此造成结构支座反力分配状况与理论值之间出现偏差，导致理论顶升力与实际所需顶升力不符，进而会影响各支点的位移同步性；

第二点：梁体在顶升以及落梁阶段，由于顶升设备或顶升速率存在差异，将导致梁体出现相对位移差，过大的位移差会对上部结构产生不利的附加应力；

第三点：桥梁顶升后，伸缩缝处的高差易导致车轮反复冲击，可能会损坏顶升设备，进而影响梁体结构安全。

综上所述，在顶升梁体过程中必须采取严密的监测措施，及时掌控梁体在顶升过程中的状态变化，由此指导施工，降低顶升位移差，避免对结构产生二次破环。

2.2 施工监控内容及方法

本次监控考虑各联不同的孔数，选取5个典型联进行监控，分别是右幅第1联（4×25m）、左幅第2联（4×25m）、左幅第4联（5×25）、左幅第6联（4×25m）；左幅8#墩和13#墩采用单墩顶升，则分别对左幅第9跨、左幅13跨进行监控。

2.2.1 梁体位移监测内容和方法

在整个顶升（落梁）过程中，在每片梁顶升支点附近的相应位置布设百分表作为位移测点，监测上部结构梁体的竖向位移量，保证相对位移差满足设计文件要求，同时观测百分表位置处梁体的横向位移情况。

位移监测系统与顶升系统平台、作业平台严格分离，不受干扰。根据设计文件，在顶升过程中派专业测试人员实时采集各测点竖向位移数据，并随时报告测量数据，及时预警，将横向顶升量高差控制在0.3mm以下，相邻墩之间的顶升高差控制在3mm之内。

采用δi、Δi分别表示分级顶升（落梁）各阶段中各梁实际竖向位移量，采用实际顶升量表示整个顶升过程各梁竖向总位移量，按照公式2.1～2.3进行计算。

δi=第（i-1）个顶升阶段百分表读数减去第i个顶升阶段百分表读数 （2.1）

Δi=第i个落梁阶段百分表读数减去第（i-1）个落梁阶段百分表读数 （2.2）

实际顶升量=∑δi （2.3）

定义横向高差为在分级顶升（落梁）各个阶段中同一孔的各梁实际竖向位移量之间的最大差值。为了保证结构安全，横向高差应小于0.3mm，按公式2.4进行计算。

横向高差=某顶升（落梁）阶段同一孔各梁δi（Δi）的最大值减去其最小值 （2.4）

定义纵向高差为在分级顶升（落梁）各个阶段中相邻墩各梁实际竖向位移量之间的最大差值。为了保证结构安全，纵向高差应小于3mm，按公式2.5进行计算。

纵向高差=某顶升（落梁）阶段相邻墩各梁δi（Δi）的最大值减去其最小值 （2.5）

定义闭合值表示顶升落梁全过程结束后梁体标高与原标高的差值，以向上抬高为正，按照公式2.6进行计算。

闭合值=百分表初值减去百分表落梁最终值 （2.6）

2.2.2 梁体应变监控内容和方法

应变测试采用适用于长期应力应变监测的振弦式表面应变计，配套高精度频率采集仪进行现场应变采样。选择各跨梁体关键断面，通过监测梁体控制截面应力状态，及时发现不均匀顶升对梁体造成的危害，确保应变变化幅度值满足设计要求，梁体不出现损伤。

应变监测采用适用于长期应力应变监测的振弦式表面应变计，配套高精度频率采集仪进行现场应变采样。布设在混凝土结构物或其它材料结构物内及表面上的表面应变计，受到的是变形和温度的双重作用，此时的温度修正系数应为表面温度计的温度修正系数与结构物的线膨胀系数之差，表面应变计计算公式为：

εm=k△F+b△T=k（F-F0）+（b-α）（T-T0） （2.7）

式中：εm—被测结构物的应变量，单位为10-6；k—表面应变计测量应变量的最小读数，单位为10-6/F；△F—表面应变计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；b—表面应变计的温度修正系数，单位为10-6/0C；△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为0C；F—表面应变计的实时测量值，单位为F；F0—表面应变计的测量基准值，单位为F；T—温度的实时测量值，单位为0C；

T0—温度的测量基准值，单位为0C。

根据设计文件，在顶升过程中派专业测试人员实时采集各测点应变值，并随时报告测量数据，及时预警，将各测点应变值最大偏差控制在8με以下。

2.3 主要监测设备

本次监控主要设备及仪器清单列于下表。

本次监控主要设备及仪器如图下图所示。

2.4 测点布置

2.4.1 位移监测

以右幅第1联为例，其它各联布置大致相同。在右幅0#台、1#墩、2#墩、3#墩、4#墩顶每片梁顶升位置处布置1个位移测点，如图3所示。整联分级顶升，分别顶升至2mm、4mm、6mm、7mm、8mm处，持载更换支座后落梁，记录下各阶段百分表相应读数。

2.4.2 应变监测

在右幅各墩顶1#箱梁、2#箱梁、3#箱梁、4#箱梁各处布置2个应变计，如图5所示。整联分级顶升，分别顶升至2mm、4mm、6mm、7mm、8mm处，持载更换支座后落梁，记录下各阶段应变仪相应读数。最大变化量反映了顶升落梁全过程中某一控制截面的应变变化幅度，为保证梁体结构受力安全，最大变化量应小于8με。

3 结语

按照以上的监控流程和方法，在该施工项目实施过程中很好地控制了支座更换顶升和落梁的精度，同样，这一套监控方法在一系列支座更换项目中运用也较为成功。不过，如果是在匝道桥，尤其是弯桥，在更换盆式支座时，路面要实行交通管制，减小通行给施工造成不利的影响。

参考文献：

[1]《公路桥梁橡胶支座更换技术规程》（DB32/T 2173-2012）[S].

[2]杨文渊，徐犇合编.桥梁维修与加固[M].人民交通出版社，1989（12）.

[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）[S].

[4]《江苏省高速公路养护工程施工安全技术规程》（DB 32/T 1363-2009）[S].

作者简介：陈耀井（1970-），男，江苏灌南人，本科，工程师，主要从事：高速公路桥梁维修加固管理。