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摘要：上世纪末以及本世纪初修建的桥梁，已经运营服务将近二十，目前出现各种病害，必须进行加固维修，确保安全后才可以继续投入使用。最突出的是支座病害问题，比如橡胶支座出现老化开裂、钢板支座锈蚀等，使得支座抗震阻滑的作用降低甚至丧失，危及结构安全。因此，有必要对支座更换技术进行研究，本文对桥梁常用的支座更换技术进行简单介绍，并结合连续梁桥的特点，选择横向同步，逐墩顶升的方案，对该方案的设计和施工要点进行介绍。
关键词：连续梁桥；支座更换；顶升；设计
0 引言
近年来，国民经济高速增长，对交通的需求越来越大，对交通安全的要求的也越来越高，随着工业水平的进步，汽车载重也越来越大，而且超载现象屡禁不止，另一方面，上世纪末和本世界初设计的桥梁，承载力低，而且出现各类病害，桥梁的运营状况与当前交通现状之间出现尖锐的矛盾，如果拆除再新建，成本较高，而且会增加其他线路的交通量，因此对对桥梁进行加固，维修养护是比较经济合理的措施[1]。
当前，对桥梁的加固维修多集中在上部结构或者下部基础桥墩，常常忽略桥梁支座，而桥梁支座，是上下结构连接的关键部位，它可以传递上部结构传来的荷载，并传递给下部的墩台，另一方面，可以协调桥梁的变形。在目前运营服务的桥梁中，很多桥梁的支座普遍存在年节失修的问题，橡胶支座老化开裂，钢板支座锈蚀，有些桥梁甚至未设置支座，直接危及桥梁的安全运营，因此急需对更换支座或增加支座[2]。本文首先桥梁支座更换工艺和方法，并以某简支转连续梁桥为例，介绍更换工艺以及施工要点。
1 支座更换方法
支座更换方法需要结合上部结构形式和更换难易程度进行确定，更换支座的核心问题，就是如何顶升桥梁，本文从支座更换顶升工艺和顶升方案两个方面，简单介绍几种常用的支座更换施工方法和顶升方案。
1.1 桥梁顶升施工工艺
（1）钢扁担梁法
钢扁担梁法以桥面为支撑点，以相邻的主梁作为支撑面，基于扁担对称受力的原理，利用钢扁担梁、钢带、千斤顶等设备，达到顶升的效果。这种方法在桥面进行施工，无需考虑桥下情况，对交通影响较小，但是这种方法所用的钢扁担梁构件复杂，需要单独设计计算，另一方面，所需的千斤顶吨位较大，易造成局部压力大，而且需要钻孔，对桥梁造成损伤，顶升过程桥墩偏心受压，需进行验算，另一方面，对于连续梁桥，只能逐跨顶升，成本高，工期长[3]。
图1 枕木满布式支架法
（2）枕木满布式支架法
在桥下地面铺设一定数量的枕木，作为支撑面，在其上搭设工字钢，将千斤顶设置在工字钢上进行顶升。这种方法，施工简单便捷，成本较低，但是不适用桥墩较高、地基承载力低、有水流的情况，工期较长，因此这种方法适合小跨、低矮，且无水的连续梁桥，图1为枕木满布式支架法的施工示意图。
（3）钢蝴蝶梁法
此方法以盖梁为支撑面，使用钢蝴蝶梁包裹T梁，在钢蝴蝶梁下方设置千斤顶进行顶升。这种方法充分利用桥梁结构，无需搭设支架，无需大型机械，当下方空间受限制时，这种方法优势更明显，对交通影响小；但是所需千斤顶较多，对盖梁的强度和面积都有要求。这种方法适用于桥梁下方空间狭小的T型连续梁桥[4]。
（4）钢套箍法
将钢套箍套在具有一定强度的混凝土上，或者在柱顶钻孔，设置锚栓，以提供支撑力。该方法施工前，需要进行放样，确定位置，然后去除表面碳化的混凝土，并将表面凿毛，已提供足够的摩擦力，然后安装钢套箍，并用高强螺栓锚固，千斤顶设在贝雷梁上。该方法对桥下情况，墩台高度没有要求，充分利用桥梁结构，而且支撑力大小可调，比较连续桥梁的支座更换。但是这种方法也有局限性，如果采用摩擦力来提供支撑力，只适用圆形的桥墩，如果采用锚栓提供支撑力，则需要钻孔，会对桥墩造成一定程度的损伤，另一方面，该方法所需钢套箍结构复杂，施工程序复杂，而且钢套箍循环使用受限制。
（5）鞍型支架法
该方法与钢蝴蝶梁法类似，均需要以盖梁作为支撑面，并在上面设置刚度较高的钢梁，在钢梁两端焊接构件，形成鞍型支架，然后在支架上布置工字钢，并焊接在横梁上，千斤顶设在工字钢上。这种方法，不需要大型的顶升设备，也无需搭设支架，而且不受下部空间和墩台高度的限制，施工便捷，对交通影响较小。缺点是对两侧的千斤顶要求高度对称，同步顶升，此外，容易造成偏心受压和局部压力过大的现象。
此外还有桥面钢导梁法、端部整体顶升法、扁形千斤顶法等施工工艺。
1.2 支座顶升施工方案
桥梁支座更换的关键问题是采用何种顶升方案进行顶升，本文主要介绍两种顶升方案。
（1）全桥整体同步顶升法
所谓全桥整体同步顶升法，如字面意义，通过全桥搭设支架，并满布千斤顶，并且对千斤顶进行同步控制，实现上部结构的整体提升。该方法可以确保桥梁结构完整，不改变原有受力状态，而且工期短，施工便捷，目前液压同步控制技术比较成熟，该方法比较可靠。但是在实际施工时，很难做到绝对的同步，偏差较大，则会导致桥梁受力不均匀，出现开裂等问题[5]。
（2）纵向单点，横向同步
该方法又称纵向逐墩，横向同步，与整体顶升不同的是，通过横向布置千斤顶，并且同步顶升，顶升到设定值后更换支座，然后落梁，进行下一处顶升更换，直至全部支座更换完成。由于该方法只需横向同步顶升，顶升过程易于控制，而且所需设备远少于整体顶升方案，但是单点的顶升量需要反复计算才能确定，求得最合理的顶升量，以确保顶升过程不造成对桥梁的损伤，另外，如果计算的顶升值小于更换支座所需的最小值，则不能用该方法进行顶升。
此外还有纵向多点，横向同步法，又称纵向单点，横向同步，是在纵向单点，横向同步的基础上得来的。比如，某排支座顶升2cm时，相邻的支座顶升一半的量，即同步顶升1cm，确保梁体的平顺性。
2 支座更换设计与施工要点
对于过跨连续梁桥，如果采用整体顶升方案，从结构受力的角度考虑是合理，但是如果跨数较多，所需要的设备和人员的数量是巨大的，经济成本较高，另一方面，跨数较多，距离远，很难确保同步顶升，对于多跨连续梁，一般建议采用横向同步，逐墩顶升的方案，该方案经济合理、技术可行。
2.1 设计要点
多跨连续梁桥的跨数较多，这类桥梁支座更换设计的核心是确定顶升量和顶升次序的组合。顶升量的确定，需要考虑更换支座所需的空间以及施工这两个方面，顶升量和顶升次序，决定了桥梁的受力状况以及顶升的工作量，因此需要通过有限元软件，对顶升量和顶升次序的组合进行优化设计，得出最优方案。
利用有限元对上部结构和下部结构顶升时内力、位移进行分析，主要是顶升时桥梁的内力和位移、桥墩的内力和位移，同时还需要对桥墩的局部受力进行分析，保证在顶升过程中，下部结构的安全，综合上下部结构受力的分析结果，确定最佳的顶升量和顶升次序。
2.2 施工要点
（1）施工准备
施工前应该通过计算确定顶升力，并据此选择千斤顶，确定千斤顶的个数和型号。此外还需要对顶升处接触面的局部受力进行验算，如果不满足要求，则需要设置承压板，增大受力面积。然后将施工方案上报有关部门进行审核。
（2）施工步骤
①按照设计资料，放样，标出支座的位置；②搭设脚手架，平台与梁底之间应预留1.2m的净高，方便施工；③清理盖梁表面，并在原支座四周标示定位点；④布设千斤顶，并在其上设置承压板；⑤安装监测元器件，位移、应变计等，并进行初调；⑥连接千斤顶与油泵，顶升过程应统一指挥，并及时反馈监测数据；⑦用钢垫块临时支撑桥梁，确保垫块牢稳，位置精确，此时保持油压，取下老化支座，更换新支座，新支座必须与原有支座为同一型号，以确保更换后支座以及其他构件受力不变；⑧支座更换后，应进行验收，检查合格后缓慢减压落梁，并确保位置精确，不错位。如果发现落梁后位置出现偏差，应及时查明原因，并纠正。
（3）注意事项
①顶升前应先试顶，消除沉降和塑性变形，顶起后应静置数小时，变形稳定后可落梁；②严格控制油压，不论是顶升还是降落过程，都应缓慢进行，严格控制步长和步阶，控制高差在5mm以内；③重点部位应重点监测，确保顶升和降落过程梁体完整，不出现开裂现象；④坚持先顶后支，先拆后降；⑤更换新支座之前，应确保位置准确，标高满足设计要求，不满足要求时应加垫块；⑥施工过程，应注意交通安全，与交通部门联合进行管控。
3 结语
交通量和交通荷载的不断增加，随着时间的推移，许多桥梁出现各种病害，需要检修和加固的桥梁越来越多，桥梁支座问题尤为突出，应对出现问题的支座及时更换。本文根据连续梁桥的特点，并对各种顶升方案的优缺点进行对比分析，建议多跨连续梁桥采用横向同步，逐墩顶升的方案更换支座，该方法所需要的人工和机械较少，对交通的影响较少，而且易于控制，经济技术均较合理，并对利用该方法进行支座更换时的设计和施工要点进行介绍，以求为同行提供参考。
参考文献：
[1]黄强. 简支变连续梁桥橡胶支座更换技术研究[D].长安大学,2015.
[2] 朱强. 大跨径连续梁桥支座更换的研究[D].华南理工大学,2012.
[3] 陈露晔,张仁根,雷波.简支转连续梁桥支座更换新技术研究[J].公路,2011(08):84-88.
[4]盛可鉴. 简支转连续梁桥的几个关键问题研究[D].哈尔滨工业大学,2013.
[5]张昱. 混凝土连续梁桥支座更换顶升优化研究[D].中南大学,2014.
论文作者:叶植华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/22
标签：支座论文; 桥梁论文; 千斤顶论文; 方法论文; 结构论文; 横向论文; 桥墩论文; 《防护工程》2018年第16期论文;