1、同步顶升技术在系杆拱桥换支座施工中的应用与探索摘要：从桥梁顶升技术的理论和技术问题入手,分析了桥梁顶升技术的作业程序及注意事项,对桥梁支座更换做了相关探究。旨在为以后桥梁顶升技术在工程建设中的进一步普及和发展提供有效的帮助,并为以后类似桥梁改造工程提供借鉴。 关键词：桥梁顶升技术 整体顶升 作业程序 支座更换 中图分类号：K928 文献标识码： A 文章编号： 桥梁顶升是一项新技术,在 20 世纪 50 年代开始用于铁路桥梁架设、位移,60 年代液压顶升技术开始用于整体同步顶升,如今,随着计算机的普及,桥梁顶升技术得到了迅猛发展。本文结合阜宁县城新阜宁大桥加固改造过程中同步顶升换支座施工，对系
2、杆拱桥同步顶升施工做进一步研究的探讨。 1 桥梁现状及存在病害 1.1 桥梁现状新阜宁大桥主桥为下承式系杆拱桥，桥面全宽 12m。全桥分为三联，桥跨布置为 230m+60m+230m，2#桥墩上设GPZ4000GD、GPZ4000DX 型盆式橡胶支座，3#桥墩设GPZ4000DX、GPZ4000SX 型盆式橡胶支座。 1.2 主要病害 1.2.1 端横梁的两端与系梁刚接部位存在斜裂缝病害，且东侧端部已呈全截面断裂破坏。 1.2.23#墩处单向活动支座存在异常偏转，双向活动支座的四氟滑板已被挤出，原盆式橡胶支座存在受力不均现象，支座钢盆以及梁底预埋钢板已经严重锈蚀。 1.3 施工难度新阜宁大桥的
3、维修加固和同步顶升更换盆式支座有相当大的风险性，主要有以下几方面： 1.3.1 系杆拱桥在不减速、不中断交通的情况下更换盆式支座，在省内所有的地方道路和省高速公路范围内，没有哪家更换过，主要原因是梁端空间小，没有位置放置千斤顶和临时支撑，旧支座难以取出，新支座难以放入，又要不中断交通，对顶升设备和千斤顶等设备的操作水平要求高。 1.3.2 一旦中断交通，来往车辆必须绕道而行，社会负面影响大。 2 端横梁维修加固施工 2.1 裂缝维修施工 针对端横梁裂缝按有关规范要求进行了处理。 2.2 粘贴钢板施工 在横梁端部约 3.6m 范围内，沿横桥向在横梁底面粘贴 6mm 厚条形钢板。 加固施工结束，我
4、们按照有关规范要求进行了检测，全部达到规定要求。 3 主桥同步顶升与支座更换施工 3.1 技术准备 在认真研究并消化技术文件及原桥梁施工图的基础上，编制同步顶升更换支座施工工艺。 3.1.1 认真分析结构特点 对结构特点进行认真分析，总体掌握结构的受力、变形特性。 3.1.2 顶升前后的桥梁检查 顶升施工之前，在 2#、3#墩处对顶升点附近的桥梁桥面系及上、下部结构进行检查，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。 对系梁、端横梁、桥面板、支座和桥墩桥面及其它附属设施检查等进行检查。 3.2 顶升过程控制技术要点 3.2.1 同步顶升的安全控制 为防止梁体倾覆和滑移，保证桥
5、梁顶升的准确性和安全性，将根据现场实际情况考虑采用必要的限位措施。 桥梁各支座反力不同，为保证同步顶升，液压系统应满足各液压缸压力自动调整，以适应上部负载。以顶升位移为主要控制指标，通过对顶升力合理控制完成桥梁顶升，同时使桥梁的附加内力最小。 确保梁体的整体安全性 必须控制同一桥墩处两根系梁的顶升位移同步，避免结构扭转。在顶升过程中不能中断桥面交通，因此总顶升量不宜过大，能够满足支座更换、缺陷处理施工的操作要求即可，保证桥梁结构的整体安全。 确保顶升点处桥梁结构的局部安全 在顶升过程需要持续观察结构局部承压部位的受力状态，若有异常，立即停止顶升，向有关部门汇报。 确保千斤顶与辅助钢支撑的安全
6、必须保证千斤顶与辅助钢支撑在安装时竖直。 确保顶升过程中的施工安全 顶升过程中梁体吨位过大，如果出现某些千斤顶漏油或者故障，在供油系统采用锁定装置和声光报警系统，保护梁体不发生整体破坏。同时，顶升时应分批次顶升，不能一次到位。 3.2.2 同步顶升的临时钢垫块支撑设计 在千斤顶锁定后，采用自制的螺杆式千斤顶作为辅助支撑。 3.2.3 顶升过程的同步监控 包括桥梁整体姿态、位移、结构应力等，监控工作要贯穿于顶升、持荷和落梁的整个施工过程中。 3.2.4 各施力点顶升力的有效传递 采取可靠的措施保证各施力点的反力安全、有效的传递至下部结构，同时不能造成结构的破坏。 3.2.5 落梁后梁底标高控制
7、确保落梁后，顶升点处主梁底面标高变化量相等，且恢复至更换前的标高，保证梁体落梁后的结构安全以及行车安全。 3.3 施工工艺流程 3.3.1 施工准备 (1)搭设施工脚手架、清理梁端垃圾 在桥下 2#、3#墩处搭设脚手架，便于施工人员人员通行，以及顶升设备安置，同时便于对桥梁上、下部结构进行检查。 (2)现场检查与测量 进场后应先进行现场检查，持荷过程中也应进行检查。现场检查主要通过目测针对系梁、端横梁进行。并做好记录、标记。 (3)千斤顶及临时支撑安装 经过现场查看，从施工可操作性、经济性等方面考虑，可在盖梁顶面直接布置千斤顶和临时辅助支撑。 3.3.2 顶升施工 在完成液压系统、控制器、千斤
8、顶等设备的安装调试后，开始进行顶升施工。顶升过程采用顶升力和位移双控。具体施工措施如下。 (1)同步顶升系梁 本项目采用原装进口设备 STLP-20 计算机控制同步顶升、下降液压系统进行施工计算机同步顶升（下降）控制技术，对该桥进行同步顶升（下降） ，更换支座。 (2)顶升过程中结构受力安全控制 支座更换的主要实施阶段可以分为：顶升阶段 持荷阶段 落梁阶段，在各阶段之间进行结构支承体系转换。 (3)起顶力和顶升高度 为准确控制起顶力，保证梁体在安全受力的状况下完成整个顶升、持荷、落梁过程，在千斤顶安置完成后即进行试顶升，顶升量控制在 1mm以内，以支座上、下钢盆脱离为准，此时的顶升力即为起顶力
9、。为离散活载影响，在试顶升稳定后、桥面车辆通过的间隙记录千斤顶压力作为控制起顶力（即恒载支反力） 。 3.3.3 持荷阶段施工 顶升完成、桥梁结构稳定后，持荷阶段施工主要可分为两个部分内容：支座垫石、梁底楔形块维修处理；支座更换。 (1)支座垫石、梁底楔形块维修处理 保证支座垫石顶面、梁底楔形块底面水平，以使得支座上、下钢盆(板)安装后与之密贴，避免出现支座钢板倾斜、脱空等现象。 (2) 更换支座 1）新支座类型 更换支座时，其性能必须满足规范要求。其中 3#墩上支座采用GPZ4000DX（顺桥向能滑动，横桥向限位） 、GPZ4000SX 型盆式支座，2#墩上支座采用 GPZ4000DX（横桥
10、向能滑动，顺桥向限位） 、GPZ4000GD 型盆式支座。 2）安装新支座 支座上楔形块、下垫石（垫板）等构件处理完毕且达到规范要求后，再次同步顶升梁体完成体系转换，然后放置新支座。 3.3.4 落梁施工 (1)同步回落 落梁过程采用顶升力和位移双控。落梁前，检查各支座处垫石顶面与梁底楔形块底面之间的实际高度，并与理论计算值进行核对。先卸除临时支撑，再同步进行千斤顶回油。 落梁过程中，严格控制同一桥墩相邻顶升点之间的顶升高差在 1mm之内。 (2)系梁与桥墩盖梁间净空控制要求 支座病害处治、支座更换的控制原则是支座更换完成后，支座处梁底标高维持不变。 3.5 顶升、落梁及监控关键施工技术 新阜
11、宁大桥主桥同步顶升、更换支座工程，同步顶升是关键，是核心。为了保证同步顶升顺利进行，应该遵循安全第一的原则。顶升系统能够顺利将桥梁结构托起来，顶升过程中要保证顶升系统、桥梁结构安全稳定，顶升高度除了要满足结构安全的允许限值，还要有足够的操作空间，保证支座能顺利拆卸和安装，最后梁体要下落到顶升前的标高处，避免给连续梁桥造成附加内力。 3.5.1 顶升前应落实的工作 搭设施工平台； 必须对 2#、3#墩附近的上、下部结构表面进行检查，检查裂缝等缺陷的性状与分布情况； 进行桥墩顶面、垫石（垫板）清理，凿除松散砼，结构胶找平、修补、打磨、校准水平，以保证千斤顶支撑点水平； 用精密水准仪测各支座处系梁梁
12、底标高、桥面伸缩缝错台处的相对高差； 预准备好凿除、调整修复垫石、楔形块疏松混凝土的专用设备等。 3.5.2 梁底标高控制 必须保证顶升前、后梁体的相对位置不变。因此，顶升施工前和落梁后需要测量其标高，保证支座更换完毕，梁底标高不变。本项目准备采用精密水准仪、百分表、位移传感器等设备控制梁底标高和顶升位移，控制落梁后支座处的梁底标高与顶升前基本一致。 3.5.3 起顶力和顶升高度控制 起顶力 为准确控制起顶力，保证梁体在安全受力的状况下起顶，顶升前需计算盖梁顶面受力值和模拟起梁时的各种受力状况。其中，千斤顶能承受的最大顶升重量须超过 1.5 倍的梁体支反力（即 F1.5R） ，且能够安全承受和
13、适应桥面活载作用产生的支反力、转角变形。 顶升高度 梁体顶升高度主要有以下几个方面控制： 同步顶升高度控制在 5mm 以内； 顶升高度以旧支座脱空，且能取出为准； 新支座能顺利安装。 鉴于以上几条，梁体顶升高度视现场具体情况而定，越小越好。 3.5.4 同步顶升工艺 人员配备，顶升前应对参加顶升的管理人员和操作人员进行明确的分工，并进行技术交底。 预紧，称重，单点调整，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 1mm，检查各点误差情况，无情况，再试顶 2mm，再检查，逐步进行，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，整个顶升过程
14、实行“双控” ； 试顶升完毕，持荷安装临时支撑，垫块，详细观察和检查桥墩盖梁顶面、系梁、横梁底面是否有砼压碎及裂缝等，确定无误后，再顶升所需要的位置。 千斤顶第一次回油 各千斤顶同步顶升到能取出上钢板和支座时，并安放好钢垫块，无误后方可落梁，落梁后无任何情况后，各千斤顶同步回油、落梁。落梁过程要保持梁体整体平衡，由 STLP-20 计算机控制同步顶升、下降液压系统完成，同步顶升和落梁需分数次进行，直到梁体落实为止，并反复观察检查。 顶升过程中，对竖向顶升位移进行监控。 3.6 过程施工安全控制措施 3.6.1 同步控制系统的一般程序 同步顶升、下降计算机监控系统的工艺流程如图 4.6。 3.6
15、.2 顶升和落梁行程控制 采取双控顶升梁体是一项非常复杂，且带有一定危险性的工作，如何保证整体顶升工作的顺利进行，确保梁体在顶升过程中同步上升、回落是整个工作的关键所在，因此，计算机对控制器系统、液压系统、锁定系统、传感器系统等设备提出了更高的要求。 3.6.3 裂缝的观察与控制 在梁体顶起时，对裂缝变化情况进行观测，如果有裂缝等异常情况出现则必须停止顶升，查找原因，经采取措施和查出原因后，方可再进行顶升。对各支点的支撑情况细致观察，如有松动或移位立即停止。对监控系统的应变控制有急剧变化等异常状况，应立即停上顶升，查明并解决问题后再顶升。 4 施工总结 这次新阜宁大桥维修加固和更换支座工程施工
16、难度大，风险大，时间紧，科技含量高，60m 跨度系杆拱桥同步顶升更换支座在省内属首例，充满着极大的挑战，万一失败，后果不堪设想。所有参与单位承受了极大的压力，没有任何参考资料，我们在施工中狠抓细节，精细化管理，充分调动职工的积极性，克服了多个要解决的细节难题，取得了同步顶升工艺在系杆拱桥维护施工中新的突破。培养了一支懂技术、会管理、训练有素的管理团队，为今后实施难度大的加固项目奠定了基础。 参考文献 林耿雄;姜海波;桥梁顶升技术的探讨J;广东建材;2008 年 10 期 何泽波;蒋云飞;桥梁顶升施工技术讨论J;黑龙江交通科技;2008年 05 期 符致森;潘德雄;浅谈桥梁支座的结构类型J;山西建筑;2007 年 32期 曹蔚枝;桥梁支座更换施工及控制技术J;山西交通科技;2007 年04 期
