同步顶升法更换琴桥支座施工控制研究

刘宝军 张佳丽

(1.浙江科嘉工程技术研究有限公司，浙江 宁波 315199； 2.中汇工程咨询有限公司宁波分公司，浙江 宁波 315040)

支座位于桥跨结构与墩台之间，其作用为传递上部结构的支承反力和保证结构的自由变形[1]，支座在桥梁运营过程中长期受到荷载、自然环境等因素的影响会导致支座老化、脱空、剪切变形或局部承压等病害。当支座在发生上述病害时，作用不能充分发挥，将会使桥梁上、下部结构受到不利影响[2]，因此需对有病害的支座及时进行更换维修。根据文献[3]要求桥梁支座更换时宜采用整联顶升，横桥向应严格同步，因此需采用同步顶升法[4]进行支座更换。

装配式空心板梁间的铰缝是保证各板梁整体受力的重要构件，如果铰缝破坏，桥面荷载横向分布发生变化，造成单板受力现象，严重影响桥梁安全使用[5]。在板梁顶升过程中，如果各板梁不能整体同步顶升，可能会引起上述病害而没有及时发现，在以后的使用运营中存在安全隐患。

整体顶升多采用PLC多点同步顶升系统[5]，对桥梁整体顶升的实现有很大的帮助，但还不能多点完全同步，再加之施工误差，导致板梁不能完全同步顶升，铰缝出现裂缝，受力性能受到影响，从而影响桥梁的整体使用性能。为此，需对桥梁进行施工控制，在顶升过程中对板梁应力、顶升位移等参数进行实时监测，并设定一定的预警值和极限值，及时将顶升数据进行研究分析，确保施工顺利完成。

笔者以宁波市琴桥支座更换为例，对桥梁采用同步顶升法更换支座进行施工控制研究。

1 桥梁概况

琴桥是横跨奉化江上的一座大桥，建造日期为2001年，上部结构采用预应力混凝土板梁，板式橡胶支座，盖梁式桥墩、台。经检测后发现，琴桥9号桥墩处的支座存在老化、脱空、变形等病害，需对该桥墩处的板梁进行顶升，更换支座。

2 施工方案

考虑到9号桥墩墩顶处设有伸缩缝，因此在本次支座更换施工采用同一个桥墩单侧板梁同步顶升的施工方法，千斤顶放置在板梁与盖梁之间。顶升施工主要步骤：1)反力平台设置；2)千斤顶安装；3)管线安装调试；4)试顶升；5)正式顶升；6)顶升过程监控。

3 施工控制方案

根据上述施工方案，琴桥引桥支座顶升更换施工控制的重点为板梁应变监测、顶升高度监测2个部分。

3.1 板梁应变监测方案

根据桥梁的受力特点和施工要求，选择在板梁跨中布置应变传感器，共布置14个应变传感器。测试频率按文献[6]的规定进行数据采集。

采用桥梁专业分析软件midas Civil 2015并参照文献[7]建立梁格模型，得到桥跨板梁应变的预警值和极限值。预警值选取汽车荷载作用标准值，极限值选取极限承载能力状态下的基本组合中汽车荷载作用值。汽车荷载按城—A级进行计算。板梁应变预警值和极限值如表1所示。

表1 板梁应变预警值和极限值表

3.2 板梁顶升高度监测方案

根据桥梁的施工要求，选择在板梁顶升端布置位移传感器，共布置27个位移传感器。测试频率按文献[6]的规定进行数据采集。

采用桥梁专业分析软件midas FEA建立实体模型得到板梁顶升高度的预警值和极限值。根据设计图纸铰缝混凝土采用C50，根据文献[8]C50混凝土抗拉强度标准值为2.65 MPa，在模型中相邻的两片板梁中的其中一片加上强制位移，当铰缝位置处的应力达到2.65 MPa时，取该位移值为极限值。顶升高度预警值和极限值如表2所示。

表2 板梁顶升高度预警值和极限值表

4 施工监测结果

在顶升过程中各板梁跨中应变最大为10 με，未超过预警值，监测数据在可控范围内，表明整个顶升过程对板梁的内力扰动较小，板梁内力与现状基本吻合。

在顶升过程中板梁间差值最大为0.51 mm，未超过预警值0.59 mm，监测数据在可控范围内，表明板梁顶升过程中对板梁间铰缝影响较小，板梁间横向联系与顶升施工前基本一致，在桥跨使用过程中不会因板梁顶升施工出现桥面纵缝及板梁间渗水现象。

5 施工完成后1年检测结果

在支座更换施工完成后约1年对琴桥更换支座桥跨进行外观检测，在检测过程中未发现桥面纵缝及板梁间渗水现象。说明在支座更换施工过程中对板梁铰缝无破坏，与施工控制结论一致。

6 结语

1)桥梁支座存在较为严重的病害时应及时进行顶升更换，在顶升更换支座施工过程中为了确保板梁及铰缝不产生附加内力，使其破坏，必须对顶升更换过程进行施工控制。

2)对采用同步顶升法更换支座施工过程进行施工控制，可以及时掌握板梁及铰缝受力状态，可提前做出预警，为施工过程顺利实施提供了重要保障。

3)结合工程实例，对同步顶升法更换桥梁支座施工控制进行了研究。通过研究并结合有限元软件得到计算板梁应变、顶升高度预警值和极限值的方法，为同类桥梁支座顶升更换提供了重要参考。