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淺談橋梁支座更換技術

近年來，我國橋梁建設取得舉世公認的成績，然而隨著國民經濟的迅速增長和交通事業的發展，大量正在使用的橋梁隨著使用年限的增長，甚至個別剛投入運營的橋跨結構危害問題已日益突出，橋梁加固任務十分繁重。
橋梁支座是連接橋梁上部結構和下部結構的重要構件，可謂一座橋梁的咽喉所在，關系重大，一旦出現病害，將影響到上下部結構的使用壽命和交通安全。目前，新建的公路橋梁幾乎全部選用橡膠支座。特別是高速公路橋梁，橡膠支座的用量大，病害多，事故頻繁發生，支座病害處治及更換刻不容緩。下面單就支座更換技術結合工程實例作以簡述：
一、支座的病害癥狀及原因分析
1.支座脫空：支座墊石和梁底鋼板不水平。
2.支座異常變形：大多因為落梁時不夠平穩，支座存在較大的初始剪切變形。
3.支座不能正常滑動：墩頂落有大量的混凝土垃圾，不銹鋼板銹蝕，摩阻力變大。
4.支座開裂：施工因素、支座質量問題、超載車輛的影響、支座墊石的影響以及其他因素。
二、主要更換方案
1.扁型千斤頂法
把超薄的液壓千斤頂安放在主梁與蓋梁的狹小的空間內，直接頂升梁體，利用百分表觀測梁體上升的速度，以保證橋跨各梁體受力均勻同步提升。該方法是目前使用最廣泛的頂升方法。
2.鞍型支架法
用橋墩本身做支撐在蓋梁上搭設支架，設計成“鞍型支架”，放置千斤頂來頂升梁體。
3.枕木滿布式支架法
在地面上設置枕木，以枕木為基礎，設置滿布式或部分木支架至橋梁梁體處，在支架上安置千斤頂頂升梁體。
4.鞍型支架法
用橋墩本身做支撐在蓋梁上搭設支架，設計成“鞍型支架”，放置千斤頂來頂升梁體。
三、方案的實施
1.配載計算及配載車布置
為保證一孔橋梁的整體受力及同步頂升，首先應按照設計文件計算橋面、中梁、邊梁、護欄等上部構造的重量，然后根據整體重量均衡的原則進行配載，通常選用車輛均勻布置配載，保證頂升過程中受力均衡。
2.主要施工材料設備
機械名稱：發電機組，電焊機，液壓站，單向超薄千斤頂，百分表，手動千斤頂，配載車，登高吊籃架，氣割設備，液壓分配均衡器，高壓分配油管。
3.施工準備
（1）搭設施工平臺。
（2）將液壓同步起重設備當中的單動式液壓千斤頂逐一在壓力機上進行壓力測試，采集在液壓機l0、20、24、30、36、40MPa狀態下在壓力機上顯示的力的讀數，并記錄、編號、保存，并做出直線回歸，掌握不同千斤頂的內摩阻值。
（3）打磨墩臺平面，清理干凈墩臺部位。
（4）檢查機具、新支座的規格、型號及數量、施工人員組成、交通控制設施、動力、信號系統，以及施工輔料等是否齊備；具體落實模擬演習的場地。
（5）模擬演習，檢查設備性能，修正施工參數，熟悉施工操作，檢驗施工方案，校正施工細節。
（6）為防止操作過程中的不同步現象出現，將在每片梁下加設兩塊百分表，并且在相臨橋墩設百分表兩塊，用來監測在升高過程中存在的同步差異，以便采取相應措施。
4.施工步驟
（1）完成施工準備工作后，進行施工技術交底。
（2）現場安裝施工設備，精確安放千斤頂。
（3）擺放好交通控制設施，封閉交通，橋上橋下通訊暢通，定崗定員，全面檢查。
（4）啟動電動液壓泵站，觀察泵站壓力表緩慢施動調壓手柄，使壓力逐步緩慢上升。
（5）在頂升過程中，注意及時墊好支撐墊塊（鋼墊板口200mm—300mm，墊在墩臺頂面箱梁端橫隔板之下緊靠墊石兩側，還應結合支座取出時所需要預留的進出空間進行考慮），保證每塊墊板無翹角、歪斜等不良現象；若一個活塞行程不夠，應在確保墊塊穩固、到位（頂緊箱梁）以后，讓活塞回油回程，取出千斤頂，在千斤頂底座位置，用鋼板墊高至所需高度，重復4—6步驟相關頂舉操作。
（6）每級操作都必須同步進行，高差、油壓誤差必須嚴格控制在誤差范圍內，上一級操作的誤差可在下一級操作中進行調整，直到箱梁整體脫離支座頂面，繼續提升，使得支座頂面具有5—10mm的施工空間。
（7）及時墊好端橫隔板處的支撐墊塊，確保每塊墊板穩固，并支墊到位，保持住千斤頂的油壓。
（8）迅速取出原有支座，把不需要更換的舊支座清理干凈，并在四氟板的凹槽內均勻涂抹一層硅脂；同時，新支座的四氟板凹槽內也要均勻涂抹一層硅脂；清掃干凈墊石表面。（盆式支座需用氧割等工具輔助拆除原支座。）
（9）快速將涂好硅脂的支座準確放回擬定位置，注意有四氟板的一面朝上，支座安放完畢并經檢查合格后，開始落梁。（盆式支座安裝需根據實際施工情況采調整原墊石高度，并用環氧材料找平新墊石并固定新支座，然后梁體歸位）
（10）落梁時，注意避免碰撞支座，以保證支座位置準確；落梁采用與提升相逆的工藝法，亦按頂舉時同一步長、步階緩慢降落同一幅的每片箱梁，有利于主梁就位準確且與支座密貼；若主梁與支座密貼不好，應查明原因，采取有效措施予以糾正或重來。
四、注意事項
1.施工過程中，為安全起見，建議封閉交通。
2.需要復位的舊支座必須拿出清理干凈，并涂滿硅脂后才能進行復位，經更換、復位后的支座，正交方向中線偏位不得大于2mm。
3.頂升前應解除伸縮縫、欄桿、支座等相關固結部分。
4.施工前應對墩臺頂基面進行清理，鑿除基面凸起部分，在預支頂千斤頂部分如存在鋼筋頭的應予以割除處理至低于砼表面高度。
5.千斤頂的放置應注意放置位置的平整，在千斤頂放置位置應避免出現大的坡差，如出現應以環氧砂漿找平后再安裝千斤頂。千斤頂的放置應在緊臨原有橡膠支座的位置兩側各放置一臺，作為頂升用千斤頂。
6.頂升前應單一和統一調試各自動化控制系統的正常運行性，以保證頂升過程中的正常進行。
7.在梁體本身頂起5mm后，及時放置臨時支撐。
8.因主梁整體同步抬高，施工中應采用防側傾支架，并加強梁板橫向位移的施工監控。
9.落梁前應確認所有臨時支撐已拆除，新支座已安裝好。
五、施工實例
1.工程概況
溫塘河大橋是鄰水邱家河至重慶高速公路上的一座特大型橋梁，分為左右兩幅。左幅橋跨布置為3×30m+15×10m+9×30m，總長530.09m；右幅橋跨布置2×30m+15×10m+9×30m，總長500.09m。上部結構主橋為140m的箱形拱橋，矢跨比為1/5，單幅橫向布置6個箱，拱上行車道為10m長的空心板，單幅橫向布置9塊板。兩岸引橋為30m預應力混凝土簡支T梁、橋面連續。主拱基礎為重力式擴大基礎，其余橋墩基礎為挖孔樁基礎，墩臺為重力式U型墩臺，橋墩為
柱式墩。橋梁縱面位于坡度為1.41%的長下坡段，平面局部位于R＝700m的緩和曲線上；橋面伸縮縫采用WCF80伸縮縫；T梁采用GPZ系列盆式橡膠支座，空心板梁采用GYZ系列圓形板式氯丁橡膠支座。
2.支座病害程度
左右幅引橋的支座均不同程度的存在著滑移、鼓包、傾斜、鋼板銹蝕等病害。特別是右幅第三聯引橋支座大幅出現橡膠板擠壓變形、上鋼板滑動錯位、支座喪失滑動能力的現象，病害程度較為突出。
3.支座病害成因分析
引起支座滑移的主要原因為該聯內梁體的整體向鄰水側的滑移，梁體滑移主要原因有以下幾方面：
（1）現場檢查發現滑動支座的上鋼板存在有一定的斜度，并非水平放置，為滑動的發生提供了先決條件。
（2）橋梁位于長下坡段，途經車輛（特別是超重車輛）的制動作用十分頻繁，這是引起橋梁整體滑移的外部因素。
（3）處于斜坡上的連續梁，在溫度變化及重力的作用下會產生向下坡方向的滑移—即溫度爬移現象，是引起本橋梁體滑移的另一個外部因素。
4.處理措施
本次加固采用對該聯梁體整體更換板式橡膠支座的方式進行維修。板式橡膠支座受力明確，具有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，且能將上部構造的壓力可靠地傳遞給墩臺；有良好的彈性以適應梁端的轉動；有較大的剪切變形以滿足上部構造的水平位移；具有構造簡單、安全方便、節省鋼材、價格低廉、養護簡便、易于更換等特點。根據結構受力計算，更換的板式橡膠支座型號為：3、7號墩：300x350x67板式橡膠支座；4～6號墩：300x350x69四氟板式橡膠支座。
5.施工方案及步驟
此次梁體的頂升采用扁型千斤頂法逐墩進行頂升的方案。頂升設備是200噸/個的同步液壓千頂，千斤頂的最大行程為3cm。施工步驟為：預頂升→頂升→臨時支撐→拆除舊支座→粘帖上鋼板→安放新支座→解除臨時支撐→落梁
六、結語
由于橋梁結構形式各不相同，支座更換有一定技術難度，使得施工存在一定風險性，需要專業隊伍，以防損壞橋梁結構。
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