同步顶升法更换桥梁支座实例分析_马志华_帅飞跃_俞红升

DOI：10.7672/sgjs2014110061

施工技术

CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY

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同步顶升法更换桥梁支座实例分析123帅飞跃，俞红升马志华，（1．江苏省南通市公路管理处，江苏南通226001；2．上海工谷土木工程技术有限公司，上海200135；

3．中国建筑科学研究院上海分院，上海200023）

［摘要］桥梁同步顶升是一项精细、科学的工作，除了有科学的施工技术外，还要有可靠先进的装备，才能保证桥梁结构在顶升（落梁）过程中安全。顶升过程中，严格控制顶升动力和位移，才能保证桥梁结构的安全。严格控制顶升千斤顶的同步才能保证顶升平稳，以及避免顶升过程中出现结构损伤等现象。结合工程实例，详细介绍了桥梁病害及成因分析，同步顶升的设备要求及实施方法，以及更换支座后桥梁质量评价。［关键词］桥梁工程；悬臂梁桥；同步顶升；支座；监测［中图分类号］U445.72；TU746.3

［文献标识码］A

［8498（2014）11-0061-03文章编号］1002-

TheCaseStudyonＲeplacementofBridgeBearingwith

SynchronizingLiftingMethod

MaZhihua1，ShuaiFeiyue2，YuHongsheng3

（1．NantongHighwayAdministrationDepartmentofJiangsu，Nantong，Jiangsu226001，China；

2．ShanghaiGongguCivilEngineeringTechnologyCo．，Ltd．，Shanghai200135，China；3．ChinaAcademyofBuildingＲesearchShanghaiInstitute，Shanghai200023，China）

Abstract：Synchronizingliftingofbridgeshouldbeelaborateandscientific，whichneedsadvancedequipmenttoensurebridgestructuresafetyduringlifting，aswellasscientificconstructiontechnology．Strictcontrolofliftingdynamicanddisplacementensuresbridgestructuresafetyduringlifting．Strictcontrolofliftingjacksynchronizationensuresstableliftingtoavoidstructuraldamageduringlifting．Basedonengineeringexample，thispaperintroducesbridgediseasesandcauseanalysis，equipmentrequirementandimplementationmethodforsynchronizinglifting，qualityevaluationofthebridgeafterbearingreplacement．

Keywords：bridges；cantileverbridges；synchronizinglifting；bearings；monitoring1

工程概况

别有扭曲现象；挂梁牛腿处板式橡胶支座大部分表

层橡胶老化，个别支座剪切变形严重并有开裂现象。3病害成因分析

由于336省道船闸桥的桥型属完全弹性结构，桥梁自身对支座的质量要求较高，再加上桥梁已服役20年，支座的橡胶体老化属正常现象，特别是近年来超载车辆作用加速了支座的病害发展，所以支座病害的成因也属正常现象。

根据板式橡胶支座的病害情况，决定对桥梁所有的板式橡胶支座在通车状态下进行更换。4同步顶升的设备要求

该工程采用美国Enerpac公司生产的计算机控

8系统）进行同步顶升更换制同步顶升系统（PLC-支座。

1）Enerpac计算机控制同步顶升系统（PLC-8系

江苏省南通市336省道船闸桥建于1992年10月，已服役20年，桥梁分南、北双幅，桥宽为：2×1.75m（人行道）+2×9m（行车道）+1m（中央分隔带）=22.5m。全桥由3跨（30m+45m+30m）组成。上部结构：边跨为钢筋混凝土T形悬臂梁，中跨为预应力混凝土T形挂梁（30m）。下部结构：钢筋混凝土桥台、桥墩、钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。设计荷载为汽—20、挂—100，桥下通航。2病害描述

在日常养护检查中发现：桥台处板式橡胶支座大部分表层橡胶老化，个别支座剪切变形严重，个

［作者简介］马志华，mail：jsntglcmzh@163．com高级工程师，E-［收稿日期］2013-12-06

62施工技术第43卷

统）特点①在各顶升点液压缸压力可控的情况下，能够实现位移同步；②顶升系统能够对各液压缸压力和位移进行实时监测与动态调控；③不需要人工干预，自动化程度高，具有智能监测和控制能力；④具有自动报警功能，在达到预先设定的行程或负载限制时自动锁定；⑤当油缸和油路发生故障时能自动锁定，自动保持油缸的压力不变；⑥顶升设备能够实现1mm的级差分级同步顶升和同步落梁的功能；⑦同一油路的千斤顶位移同步误差控制在1mm内。

2）顶升千斤顶吨位选型

采用桥梁博士程序

建立挂梁计算模型，荷载横向分布系数（假定汽—

图1

挂梁牛腿处施工平台

Fig．1Operationplatformatcorbelofsuspendedgirder

20级荷载）为0.55，（挂—100级荷载）0.35。计算

T梁桥台结果：挂梁牛腿处的最大支座反力669kN，处的最大支座反力471kN。考虑顶升力为1.641倍

最大支座反力，则顶升力为669kN×1.641=1097.8kN≈109.8t。因此选择100t千斤顶。55.1

同步顶升实施方法施工前准备

桥台处顶升时可利用原有

桥台上的防侧移钢筋混凝土挡块；挂梁顶升时，应在牛腿头上用组合钢板设置横向限位装置，防止在顶升过程中挂梁侧移。

根据现场情况在伸缩缝处

8，10mm厚钢板设置防纵向侧移限位装置，可用6，组合后放在伸缩缝中，布点要均匀。

5.4顶升支撑点布置

1）挂梁顶升支撑点布置千斤顶支撑在临时钢支墩上，钢支墩按设计要求安装后进行称重、试顶，如有异常应及时调整，确保顶升过程中的设备安全。

2）桥台处T梁顶升支撑点布置利用桥台作为千斤顶的着力点，千斤顶的上、下位置应设置钢垫板以分散应力，保护好T梁及台帽梁（见图2）。

2）纵向限位装置

1）横向限位装置

顶升施工前必须对桥梁进行全面检测，以了解

桥梁结构现状，避免已有病害对顶升施工的安全性造成隐患；另外，顶升施工结束后也需要全面检测，对比顶升施工前后状况，以判断顶升施工是否对桥梁结构造成损伤，若有损伤，则需要采取相应的维修加固措施；同时检查系统及设备是否处于良好的使用状态，如有问题及时解决，避免在顶升过程中出现设备故障现象。5.2

搭设施工平台首先检查梁体、墩、台、柱的外观质量，清理杂

物等，清除无关约束。要求搭设的施工平台有足够的强度、刚度和稳定性。平台与梁底保持足够的空间，能确保施工及检测人员的可操作性。

1）桥台处施工平台搭设桥台处施工平台采用直接沿桥台锥坡搭设钢管脚手架的方式，沿着桥台搭设2m×4m脚手架底框，底部设置防滑构造措施，在离桥台支座2m处设置立杆，搭设施工平台。

2）挂梁牛腿处施工平台搭设对于挂梁牛腿处的施工平台利用T梁及横隔板孔进行搭设：沿着挂梁方向在每2根T梁间嵌入钢管并设置防滑措施，然后利用嵌入的钢管向下搭设悬挂式施工脚手架平台，再利用每个横隔板孔采用钢管脚手架进行加强。向下的竖向立杆需紧贴T梁侧面，这样可以对嵌入的横向水平杆起到约束作用并提高平台的稳定性，搭设完成后设置防护网及脚手笆。搭设时每个悬挂连接点均应设置保险扣件（见图1）。5.3纵、横向限位装置

图2

Fig．2

挂梁顶升钢支墩示意

Liftingofsteelsupportforsuspendedgirder

螺栓主要起固定钢牛腿的作用，钢支墩与挂梁间的结构胶以及钢板与梁底的结构胶主要起找平

作用，均不参与受力计算。

钢牛腿的抗剪强度验算：

Q235钢板屈单个支座最大顶升力为1098kN。

22

抗拉强度375N/mm，抗剪强度服强度235N/mm，

2

=抗拉×70%=262.5N/mm。牛腿根部的净截面

2

作用于牛腿面积：S=2×180×2×10=7200mm。

根部的竖向压力和剪力为：F=V=1098kN。2

钢牛腿的正应力：F/S=152.5N/mm＜235N/

2014No．11马志华等：同步顶升法更换桥梁支座实例分析63

mm2，满足要求。钢牛腿根部的剪切应力：V/S=152.5N/mm2＜262.5N/mm2，满足要求。

钢垫板面积验算：单个支座最大顶升力为1098kN，钢垫板选用规格为20cm×20cm；每个支座有2台千斤顶同时顶升，故顶升时钢垫板与混凝土接触面最大压强为：109.8×104/（0.2×0.2×2）=13.725MPa，远小于混凝土强度。

所以钢垫板的面积符合分散应力的要求。5.5

顶升设备安装

1）为满足结构安全需要，严格按照方案要求安

胶修补平整。

5.9支座摆放及调平

支座垫石调平后，在各T梁及挂梁底部原支座垫石上放置相应类型的新支座，注意墩台上设置的支座型号及设置方向必须与原设计图纸一致。

支座正确摆放后，如发现支座有脱空、高低等现象时，用不锈钢板涂抹环氧树脂胶进行调平，标高统一后用不锈钢板楔紧，确保支座协同工作。5.10

复位及拆卸顶升设备

检查安放新支座无误后，待结构胶强度达到强度要求，去掉钢垫板或临时支撑后方可落梁，落梁时采取与顶升时相同的保障监控措施，要保证千斤顶每一次的回落量，直到落实为止。同时需再检查支座与梁底是否完全接触，否则需重新起顶，直到符合要求。最后拆卸顶升设备、顶升平台、钢支墩、临时支撑、纵横向限位、脚手架等。6更换支座后桥梁评价

项目完成后对桥梁进行了全面检查与评估，工作内容包括结构检查、结构无损检测、桥面线形测量、总体技术状况等。其评定结果为：①船闸桥加固维修后，结构整体技术状态较好，桥梁的总体技术状况等级评定为2类。②外观检查结果表明，外观良好，主梁、横梁、墩台、支座、桥面系等构件无病害。③结构无损检测结果显示，主梁混凝土强度推定值和保护层厚度符合设计要求。④测量结果表明，南、北幅桥梁的桥面线形平顺。7结语

由此可见，采用整体同步顶升法进行桥梁支座更换，在通车的状态下能实施挂梁牛腿部分及桥台处支座的更换，得益于计算机的精确控制，同时能实现毫米级的误差控制，从而确保更换后桥梁的结构安全。该项技术值得在交通及相关领域中推广和运用。

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放千斤顶、临时支撑、临时钢支墩。桥台上的千斤

顶位置中线与T梁中线的位置必须一致。

2）为了尽量避免在顶升时对原结构的损伤，首先在桥台顶装上1块特制钢板，上置标定好的千斤顶，千斤顶上再放1块特制的钢楔块，以保证千斤顶垂直作用于T梁底支点。

3）安装液压系统、控制台、控制器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、数据采集器、计算机、泵站、油路、千斤顶等。对同步顶升、下降系统和监控系统进行调试，确保正常运行。4）测量支座处梁顶、梁底及钢支墩上、下面标高，作为测量初始值，以使以后的测量值相对正确，确保监控系统的正确性。5.6试顶

预紧，称重，调整，各点数据记录，试顶升，检查各点受力情况，同时检查计算机控制器单点顶升量。试顶升0.5mm，检查各点误差情况，塞放临时支撑，计算机自动锁定液控阀，保持油缸压力不变，并持荷观察。5.7整体顶升

试顶完毕，开始正式起顶，顶升过程中系统采用双控：以顶升力控制为主，以位移值监控为辅。按照每级1mm的顺序进行顶升。所有操作人员按照统一指令，将梁同步顶升至刚离开支座时停止，观察千斤顶上接触面混凝土有无局部受压破损迹象。静止几分钟若无异常出现，继续顶升1个行程后停一下，观察千斤顶持荷是否稳定，梁体顶升高度是否一致，若一切正常再重复上述操作顶升到位，安放好临时支撑。

落梁过程要保持梁体整体平衡，由计算机控制同步下降液压系统完成，同步整体落梁需分数次进行，直到梁体落实为止。5.8支座垫石调平

顶升就位支座取出后，测量垫石顶面和梁底是否水平，若不符合规范要求，则需要用环氧结构胶找平。另外，对个别破裂的支座垫石采用环氧结构