桥梁位移同步顶升技术在马路同安河大桥支座更换的应用

马乃富

（广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司贺州分公司，广西 钟山 542600）

1 桥梁位移同步顶升系统

1.1 原理

计算机将采集到的位移传感信号进行判别处理，通过专门编写的计算机处理程序模块控制桥梁顶升过程和步骤。控制数据经中央计算机系统处理后将数字控制信号由输出模块传递到电磁阀组以控制液压油路的流量，以达到液压单元控制和同步的目的。

1.2 系统组成

系统包括一台集中控制系统和若干台微泵组，多台集中控制系统可互联扩充，对所有的通道节点进行监视、控制。主要由五部分组成：液压主站系统、计算机PLC控制系统、液压终端系统、位移压力监测系统、人机界面系统。

2 桥梁位移同步顶升技术在马路同安河大桥支座更换的实际应用

2.1 概况

马路同安河大桥位于包茂高速 K2610＋211.95～K2610＋367.05，本桥结构为一联7 m×20 m后张法预应力砼连续箱梁，先简支后连续，桥宽28 m，分左右两幅，每幅5片小箱梁横向连接，下构采用双柱式桥墩，钢筋砼盖梁，明挖扩大基础，U型桥台。

受损支座为圆板橡胶支座，主要病害类型有：①支座完全损坏，出现严重开裂、变形；②支座出现非正常的严重变形，变形远远超出正常使用范围，已失去正常弹性恢复性能；③支座水平轴线偏移，实际偏差超出相关验收规范的标准；④支座完全脱空或倾斜安装；⑤支座失去滑动功能。

针对以上病害，决定在不中断交通的情况下采用计算机控制微泵组多点桥梁位移同步顶升技术进行支座更换，同时对支座垫石进行改造。

2.2 上部结构验算

根据桥梁竣工图纸，建立桥梁施工过程计算模型，在桥梁设计规范的指导下通过结构内力计算提出可行的桥梁施工步骤。对此桥进行内力计算，更换支座时需要将主梁顶升到一定高度，对此，支座强制位移作为一种荷载工况，计算内容及方法主要是：

（1）计算和复核的主要内容：①后张预应力小箱梁正截面应力验算；②后张预应力小箱梁抗弯强度验算；③后张预应力小箱梁刚度验算。

（2）计算方法。小箱梁纵向计算按平面杆系理论，并采用MIDAS/Civil进行计算：①计算对象作为平面梁，划分单元作为结构图；②划分为两个施工阶段，先简支阶段和成桥阶段；③进行荷载组合，并求得结构在成桥阶段时的应力、内力；④根据规范中规定的各项内容指标，验算主梁是否满足结构承载力要求、材料强度要求和结构的整体刚度要求。

根据计算，将连续梁单墩位置上抬升10 mm，主梁截面应力满足规范要求。

2.3 更换支座梁体顶升方案

根据调查，本桥上部结构箱梁底面距离下部结构盖梁顶面具备桥梁顶升所需足够距离空间，不需要搭设顶升辅助支架，将千斤顶直接放置在梁端盖梁上顶升即可。在连续梁纵桥方向，将千斤顶放置在需要更换支座盖梁上即可。在横桥向，除桥台外，由于支座垫石外侧尺寸过小，不宜放置千斤顶，而纵桥向支座垫石间有足够的间距，故千斤顶布置图见图1。

图1 千斤顶布置图

2.4 设备配置

根据计算的支座反力和墩顶顶升梁体时拟放置的千斤顶数量来选择合适的千斤顶，千斤顶可用顶力按其额定顶力的70 %确定。由计算可知，将连续梁五片小箱梁同时顶升10 mm时，每个箱梁底部的支座最大反力约为153 T，则顶升所需顶力总和为153/0.7＝218 T，可以在每片梁底放置两个100 T或三个75 T千斤顶，本次采用两个100 T千斤顶。

表1

微型超高压静音液压泵主要技术参数：最大工作油压：60 MPa；额定工作电压：380 V；单泵额定功率：500 W；位移检测传感器：激光式位移传感器（有效测量范围650 mm）；位移检测分辨率：0.1 mm；单步可设定最小步长：1 mm；同步位移控制精度：≤0.2 mm（根据液压千斤顶的规格不同，有所变化）。

2.5 更换支座工艺

（1）施工准备。主要是查看梁体及墩台的完好情况、测量梁底与盖梁顶面的竖向高度、确定设备的型号和数量、设备调试以及支座垫石制作。

（2）搭设施工脚手平台，清理墩顶杂物。

（3）标注支座中心线。用记号笔在梁上对应支座位置及左右两边做好明显标记，用来控制更换支座时梁和新的支座不发生位移。

（4）安装千斤顶，试顶梁体。按照设计位置将千斤顶布置在盖梁上，要求在摆放范围内高差不得超过2 mm，对于盖梁不平整的位置，应用环氧砂浆找平，足够强度后再放置，并设置上垫调平钢板，保护梁体。

试顶时检查各顶升设备的同步性、稳定性，在梁体没有被顶起时即停，并停放数小时进行观测，一切正常后方可正式顶升。

（5）正式顶升。分级分次顶升，每次顶升2 mm，顶升高度以梁下空间满足支座更换为宜，最大顶升高度不超过10 mm。顶升时采用位移与顶力双控，以位移为主，每个千斤顶的顶升高度误差不能超过0.5 mm。

顶升过程中，应派人对梁体各控制截面进行严密监控，观测各位置的应力、应变和跨中挠度变化情况，并在顶升后每片梁底下用楔子楔紧，确保结构安全。

（6）拆除旧支座。

（7）支座垫石病害维修。

（8）安装新支座。

（9）落梁。先卸下临时支撑回落主梁，再卸压落梁。每步每阶段回落过程，要密切关注各支座位移的变化，检查新支座有无严重变形，支座和梁有无位移、不平、漏空等缺陷，如发现问题及时纠正处理。

（10）复核桥面标高，再次检查梁体外观和支座与梁体的密贴程度。

3 结束语

马路同安河大桥于2009年12月完成桥梁支座更换后，通车运行考验，桥梁状况良好。本次计算机控制微泵组多点桥梁位移同步顶升处理的施工方法，可以在不中断往来的交通营运情况下组织施工，创造良好的社会效益及较高的经济效益。