改擴建高速公路橋梁支座更換施工技術分析

中鐵十二局集團有限公司，山西 太原 030000

隨著時間的推移，鋼筋混凝土橋梁結構顯示出不同程度的病害。在高速公路橋梁的定期檢查中，橋梁支座會受到周期性荷載的損害，不可避免地會加速老化、變形和位移，直接影響了橋梁結構的使用壽命和交通安全。同時高速公路改擴建工程越來越多，需要對原有的舊橋梁進行加固維修，比如更換支座、處理梁體裂縫病害等。對橋梁支座，尤其是具有較大反作用力和對控制精度的要求更高的橋梁支座的維護需求越來越多。如果支座更換施工質量控制不嚴格，將對橋梁結構施加的荷載產生較大影響，這種情況甚至會導致結構損壞，應引起廣泛重視。

1 工程概況

連霍高速公路是國家重點高速公路建設項目，建成于2001年。隨著我國交通運輸事業的不斷發展，經過近20年的使用，其基礎使用參數已經不能滿足目前的運力要求，原有橋梁、涵洞設計荷載為汽超-20級，驗算荷載為掛車-120級。經過對橋涵結構進行詳細的檢測與試驗，得出結論：目前橋涵結構已經不能保證大部分運輸工具的正常運行，支座錯位、剪切變形、支座墊石開裂、支座脫空等問題都給橋梁的安全埋下了極大的隱患。設計單位經過詳細的論證，決定對養護時未更新的所有支座及破損或脫空位置支座墊石進行更換，使支座完全參與受力并處于水平受力狀態。

2 支座更換施工技術要點分析

2.1 支座滑板與鑲板設計

為了避免因溫度上升而導致的滑板的線性尺寸的增加，應該在允許的應力范圍內盡可能增加滑板的保持能力。約束能力按照以下公式計算：

式中：i取1、2、3，分別表示整板、分片、整板+分片分布方式。

計算結果如表1所示。

表1 不同分布方式下滑板承壓應力及約束能力比

經過計算分析，負載能力得到了進一步改善，可達到相同尺寸支座的設計荷載容量的150%～200%，具優良的承載能力和滑動性能，并可以補充潤滑油，具有安裝簡便、維護方便、使用壽命長的優點，可以有效減少支座的病害。

2.2 擴展伸縮縫

（1）用氣鎬去除伸縮縫兩端的混凝土。（2）拆下橫梁末端的伸縮縫和鋼筋之間的連接。應當注意的是，在切割連接鋼筋時，應保留將梁端連接至伸縮縫時所使用的鋼筋，以與新的伸縮縫連接。（3）卸下伸縮縫。

2.3 更換施工

（1）對加強梁進行部分提升。先將加強梁的一端升起。更換支座后，將角撐板放下，另一端升高，并更換所有剩余的支座。如果必須同時在兩端進行頂升，則要在橋中心線的水平方向臨時抬高周邊支座。

（2）提升機是計算機控制的同步提升液壓系統，并且在每個支座的兩側對稱安裝千斤頂。

（3）在抬起橫梁之前，應建立良好的溝通，并應指派專人負責。吊裝過程中應進行指揮和調度、信息傳遞和反饋，以確保整個過程受到嚴格控制。起吊時，應同步傳送信息，并應明確各人員的職責和分工。編制針對不同風險的應急控制和處理措施，并制訂完整的應急計劃，避免發生事故。

（4）更換后新梁的厚度小于原始梁的厚度，因此應相應地調整原始梁的實際高度。在開始施工之前，首先測量加強梁下部和支撐墊塊頂部的實際高度，然后根據相應的施工要求更換支座枕墊，并結合新枕墊混凝土澆筑施工的施工要求執行。

2.4 技術要點

（1）設計概述。橋梁的支座具有過大的剪切變形，無法滿足剪切變形規范的要求，并影響結構的正常使用性能。因此，頂升梁體完成支座的更換，滿足橋梁的使用要求。

（2）施工工藝流程。施工過程如下：搭設平臺→安裝千斤頂→頂升梁體→放置鋼支架→更換支座→放置梁體→驗收→卸下頂升設備。

（3）施工準備。①安裝千斤頂之前，先清潔放置千斤頂的主塔梁頂部，使其達到水平位置。同時，清潔加固梁的底部，最后安裝安全墊。②讓SPLC計算機控制同步液壓提升系統。為了使頂升同步，液壓系統必須具有自動調節液壓缸壓力的功能。千斤頂必須對稱地安裝在每個支座的兩側。將千斤頂連接到控制系統后，檢查設備以確保操作正常。

（4）搭設平臺。根據存在病害的橋梁，工作平臺應采用鋼結構建造。在條件允許的情況下，可以將千斤頂直接放置在頂梁上以頂升梁體。

（5）安裝千斤頂。根據梁體頂升施工方案，在靠近梁支座的位置布置千斤頂和百分表。

（6）頂升梁。通過與千斤頂一起使用的手動壓力油泵逐漸向千斤頂注油，并平穩緩慢地抬起梁體。更換梁體的支座是一項技術性工作，特別是要求不能妨礙橋面車輛正常通行，這就對支座更換過程提出了更高的要求。在支座處理過程中，必須確保梁體和橋面結構不被損壞，且橋面處于安全狀態。根據幾種方案的比選，在該維修項目中，整體上采用了同步頂升梁體的方法。為了工作的順利進行，必須監控整個頂升過程。需要注意以下幾點：①頂升力的控制。在頂升過程中，為了確保整個橋體的同步頂升，要對頂升荷載進行分級。②頂升位移控制。在頂升和加工過程中監控各梁的位移，實現對頂升力和位移的“雙重控制”，確保每個梁體位移的協調性和一致性，并且與相鄰梁體的百分表的值之差不超過0.2mm。③路面結構的安全監控。在頂升期間對路面結構進行監控，以確保在更換支座時不會損壞橋面板結構。頂升示意如圖1所示。

圖1 頂升示意圖（單位：cm）

（7）放置鋼支架。頂起梁體后，鎖定千斤頂并插入臨時鋼制支架。

（8）安裝新的支座。①根據新梁的尺寸，在加強梁上鉆孔。②在鉆孔后，將特殊的植物膠注入孔中，插入錨桿并在強度達到要求后安裝新的支座。③在安裝過程中，注意支座的對中要求，安裝新支座時，需要嚴格按照施工規范進行。在開始替換構造之前，將其放置在原始位置并標記原始支座位置。將新支座的上鋼板焊接到鋼梁板上，下鋼板焊接到墊石的嵌入鋼板上。間歇焊接以避免連續焊接的過熱、變形和鋼板損壞。放下橫梁后，必須對裸露的鋼板和焊縫進行防銹處理。④支座安裝期間的環境溫度應為20℃。為了防止梁受到預緊力或過度的初始剪切變形，安裝完成后，梁必須與上下結構緊密接觸，避免出現空隙。⑤新支座的型號應與設計支座的型號相符，并檢查支座是否泄漏、支座的安裝方向以及支座型號是否錯誤。

（9）落梁。①更換橫梁后，用千斤頂提起加固橫梁，然后拉出鋼制的橫梁，將加固橫梁緩慢地放到更換后的橫梁的表面上。仔細檢查橫梁和鋼板之間的間隙，檢查是否已用力按壓并確定位置正確，最后卸下提升系統。②當梁落回到支座上后，檢查連接主體與支座之間的連接，看連接是否良好、支座是否損壞以及在滿足設計要求之前能否正常工作。③為確保在落梁后均勻地加載在同一橋墩的支座上，應在落梁之前測量同一墩上的每個支座的距離，以確定下落的高度。落梁之前，應將千斤頂稍微抬起約0.5mm，以卸下千斤頂的自鎖裝置，然后千斤頂應回油并同時落梁，嚴格控制各個千斤頂的同步性，保證施工質量與安全。它以每步1mm的數量級完成，并且實現了提升力和位移雙重控制的效果。

（10）驗收。落梁完成后，檢查支座和相鄰部分是否脫空。同時，在橋面車輛的負載下，監視新支座的受力狀態。更換支座存在不受力的情況時，需要再次頂升并進一步調整。

（11）卸下頂升設備。驗收合格后，拆下頂升設備以完成支座處理。

3 結束語

總之，橋梁經過長時間的使用，其支座會發生病害，影響公路橋梁的正常和安全使用，因此，在橋梁加固工作中，應充分注意檢查和更換支座，以確保橋梁安全。此外，所使用的梁和面板的提升必須滿足橋梁提升結構的安全要求，在確保提升效果不斷優化的同時不會造成有害后果。對于支座，支座的平面布置會影響橋梁承載能力，這對于結構力學的整個傳輸模式和橋梁的計算至關重要。這些都需要工程各方進行合理的驗算，從而保證施工質量。