改扩建高速公路桥梁支座更换施工技术分析

中铁十二局集团有限公司，山西 太原 030000

随着时间的推移，钢筋混凝土桥梁结构显示出不同程度的病害。在高速公路桥梁的定期检查中，桥梁支座会受到周期性荷载的损害，不可避免地会加速老化、变形和位移，直接影响了桥梁结构的使用寿命和交通安全。同时高速公路改扩建工程越来越多，需要对原有的旧桥梁进行加固维修，比如更换支座、处理梁体裂缝病害等。对桥梁支座，尤其是具有较大反作用力和对控制精度的要求更高的桥梁支座的维护需求越来越多。如果支座更换施工质量控制不严格，将对桥梁结构施加的荷载产生较大影响，这种情况甚至会导致结构损坏，应引起广泛重视。

1 工程概况

连霍高速公路是国家重点高速公路建设项目，建成于2001年。随着我国交通运输事业的不断发展，经过近20年的使用，其基础使用参数已经不能满足目前的运力要求，原有桥梁、涵洞设计荷载为汽超-20级，验算荷载为挂车-120级。经过对桥涵结构进行详细的检测与试验，得出结论：目前桥涵结构已经不能保证大部分运输工具的正常运行，支座错位、剪切变形、支座垫石开裂、支座脱空等问题都给桥梁的安全埋下了极大的隐患。设计单位经过详细的论证，决定对养护时未更新的所有支座及破损或脱空位置支座垫石进行更换，使支座完全参与受力并处于水平受力状态。

2 支座更换施工技术要点分析

2.1 支座滑板与镶板设计

为了避免因温度上升而导致的滑板的线性尺寸的增加，应该在允许的应力范围内尽可能增加滑板的保持能力。约束能力按照以下公式计算：

式中：i取1、2、3，分别表示整板、分片、整板+分片分布方式。

计算结果如表1所示。

表1 不同分布方式下滑板承压应力及约束能力比

经过计算分析，负载能力得到了进一步改善，可达到相同尺寸支座的设计荷载容量的150%～200%，具优良的承载能力和滑动性能，并可以补充润滑油，具有安装简便、维护方便、使用寿命长的优点，可以有效减少支座的病害。

2.2 扩展伸缩缝

（1）用气镐去除伸缩缝两端的混凝土。（2）拆下横梁末端的伸缩缝和钢筋之间的连接。应当注意的是，在切割连接钢筋时，应保留将梁端连接至伸缩缝时所使用的钢筋，以与新的伸缩缝连接。（3）卸下伸缩缝。

2.3 更换施工

（1）对加强梁进行部分提升。先将加强梁的一端升起。更换支座后，将角撑板放下，另一端升高，并更换所有剩余的支座。如果必须同时在两端进行顶升，则要在桥中心线的水平方向临时抬高周边支座。

（2）提升机是计算机控制的同步提升液压系统，并且在每个支座的两侧对称安装千斤顶。

（3）在抬起横梁之前，应建立良好的沟通，并应指派专人负责。吊装过程中应进行指挥和调度、信息传递和反馈，以确保整个过程受到严格控制。起吊时，应同步传送信息，并应明确各人员的职责和分工。编制针对不同风险的应急控制和处理措施，并制订完整的应急计划，避免发生事故。

（4）更换后新梁的厚度小于原始梁的厚度，因此应相应地调整原始梁的实际高度。在开始施工之前，首先测量加强梁下部和支撑垫块顶部的实际高度，然后根据相应的施工要求更换支座枕垫，并结合新枕垫混凝土浇筑施工的施工要求执行。

2.4 技术要点

（1）设计概述。桥梁的支座具有过大的剪切变形，无法满足剪切变形规范的要求，并影响结构的正常使用性能。因此，顶升梁体完成支座的更换，满足桥梁的使用要求。

（2）施工工艺流程。施工过程如下：搭设平台→安装千斤顶→顶升梁体→放置钢支架→更换支座→放置梁体→验收→卸下顶升设备。

（3）施工准备。①安装千斤顶之前，先清洁放置千斤顶的主塔梁顶部，使其达到水平位置。同时，清洁加固梁的底部，最后安装安全垫。②让SPLC计算机控制同步液压提升系统。为了使顶升同步，液压系统必须具有自动调节液压缸压力的功能。千斤顶必须对称地安装在每个支座的两侧。将千斤顶连接到控制系统后，检查设备以确保操作正常。

（4）搭设平台。根据存在病害的桥梁，工作平台应采用钢结构建造。在条件允许的情况下，可以将千斤顶直接放置在顶梁上以顶升梁体。

（5）安装千斤顶。根据梁体顶升施工方案，在靠近梁支座的位置布置千斤顶和百分表。

（6）顶升梁。通过与千斤顶一起使用的手动压力油泵逐渐向千斤顶注油，并平稳缓慢地抬起梁体。更换梁体的支座是一项技术性工作，特别是要求不能妨碍桥面车辆正常通行，这就对支座更换过程提出了更高的要求。在支座处理过程中，必须确保梁体和桥面结构不被损坏，且桥面处于安全状态。根据几种方案的比选，在该维修项目中，整体上采用了同步顶升梁体的方法。为了工作的顺利进行，必须监控整个顶升过程。需要注意以下几点：①顶升力的控制。在顶升过程中，为了确保整个桥体的同步顶升，要对顶升荷载进行分级。②顶升位移控制。在顶升和加工过程中监控各梁的位移，实现对顶升力和位移的“双重控制”，确保每个梁体位移的协调性和一致性，并且与相邻梁体的百分表的值之差不超过0.2mm。③路面结构的安全监控。在顶升期间对路面结构进行监控，以确保在更换支座时不会损坏桥面板结构。顶升示意如图1所示。

图1 顶升示意图（单位：cm）

（7）放置钢支架。顶起梁体后，锁定千斤顶并插入临时钢制支架。

（8）安装新的支座。①根据新梁的尺寸，在加强梁上钻孔。②在钻孔后，将特殊的植物胶注入孔中，插入锚杆并在强度达到要求后安装新的支座。③在安装过程中，注意支座的对中要求，安装新支座时，需要严格按照施工规范进行。在开始替换构造之前，将其放置在原始位置并标记原始支座位置。将新支座的上钢板焊接到钢梁板上，下钢板焊接到垫石的嵌入钢板上。间歇焊接以避免连续焊接的过热、变形和钢板损坏。放下横梁后，必须对裸露的钢板和焊缝进行防锈处理。④支座安装期间的环境温度应为20℃。为了防止梁受到预紧力或过度的初始剪切变形，安装完成后，梁必须与上下结构紧密接触，避免出现空隙。⑤新支座的型号应与设计支座的型号相符，并检查支座是否泄漏、支座的安装方向以及支座型号是否错误。

（9）落梁。①更换横梁后，用千斤顶提起加固横梁，然后拉出钢制的横梁，将加固横梁缓慢地放到更换后的横梁的表面上。仔细检查横梁和钢板之间的间隙，检查是否已用力按压并确定位置正确，最后卸下提升系统。②当梁落回到支座上后，检查连接主体与支座之间的连接，看连接是否良好、支座是否损坏以及在满足设计要求之前能否正常工作。③为确保在落梁后均匀地加载在同一桥墩的支座上，应在落梁之前测量同一墩上的每个支座的距离，以确定下落的高度。落梁之前，应将千斤顶稍微抬起约0.5mm，以卸下千斤顶的自锁装置，然后千斤顶应回油并同时落梁，严格控制各个千斤顶的同步性，保证施工质量与安全。它以每步1mm的数量级完成，并且实现了提升力和位移双重控制的效果。

（10）验收。落梁完成后，检查支座和相邻部分是否脱空。同时，在桥面车辆的负载下，监视新支座的受力状态。更换支座存在不受力的情况时，需要再次顶升并进一步调整。

（11）卸下顶升设备。验收合格后，拆下顶升设备以完成支座处理。

3 结束语

总之，桥梁经过长时间的使用，其支座会发生病害，影响公路桥梁的正常和安全使用，因此，在桥梁加固工作中，应充分注意检查和更换支座，以确保桥梁安全。此外，所使用的梁和面板的提升必须满足桥梁提升结构的安全要求，在确保提升效果不断优化的同时不会造成有害后果。对于支座，支座的平面布置会影响桥梁承载能力，这对于结构力学的整个传输模式和桥梁的计算至关重要。这些都需要工程各方进行合理的验算，从而保证施工质量。