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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
支座在桥梁结构中起着传递上部结构的支承反力和保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的变形，使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式的作用。然而由于施工和使用等各种因素，导致支座的缺陷和损坏，对桥梁造成了极大地安全隐患。针对某钢筋混凝土连续箱形梁桥的支座缺陷，本文介绍了该桥的支座更换技术。1 工程概况 1.1桥梁概况
某桥上部结构采用钢筋混凝土、预应力混凝土连续箱梁及预制预应力混凝土简支小箱梁，全桥12联的第一联(为5×20m的钢筋混凝土连续箱梁)右幅3#墩、4#墩、5#墩上的支座存在不同程度的偏位、异常滑移现象。支座安装缺陷最严重处，箱梁底的上预埋钢板倾斜并几乎与墩柱顶垫石相靠，支座内球形板滑出支座底盆，还存在不同厚度甚至反方向的楔形块。(如图1图2) 2 支座安装缺陷及成因分析
现场调查发现，在偏位、球形体滑移的支座处，发现箱梁与支座上预埋钢板之间有楔形块，而在原设计中并没有。且楔形块的形状不规则，尺寸也不同。导致上预埋钢板相对于垫石存在不同大小的夹角。
根据调查分析得出，该缺陷是由施工质量问题所引起的。箱梁采用满堂支架现浇工艺，支座上的钢板在箱梁钢筋绑扎时预埋，但在混凝土浇筑过程中由于焊接质量问题或混凝土振捣不当等可能原因发生了上预埋钢板下沉、倾斜现象，导致了钢板处漏浆，形成目前所见的外露楔形块。
由于支座上预埋钢板与垫石顶面不平行，使得桥梁卸架后支座立即发生了移动,
导致纵向和横向的偏移，目前箱梁支承中心线与支座中心线不一致，加上受温度影响，导致支座上下钢板、不锈钢板与球板错位较大，同一桥墩处各墩柱上的支座受力不均匀。立磨衬板
根据现场初步调查情况和对缺陷成因、影响的分析，方案设计考虑在第一联3#、4#、5#墩处对箱梁进行顶升，更换中墩(3#、4#墩)和过渡墩(5#墩)上的共5个存在安装缺陷的支座。 3 支座更换设计与实施
3.1箱梁顶升方案的比选和确定
在顶升方案中主要考虑了地面搭设支架和墩柱顶安装托架两种顶升方案。
1)地面搭设支架顶升方案是利用支架及其基础作为顶升反力架，并在支架顶部设工作平台，在支架与箱梁之间设置千斤顶和临时支撑。
第一，采用支架体系，顶升过程中各墩柱处支架的弹性变形难以准确预测，而且基础沉降存在不可避免的差异，同一桥墩处各墩柱支架实现同步变形难度大，对于总顶升量值很小的情况难以准确控制。
第二，在预压中，支架本身及基础的塑形变形难以完全消除，将会对顶升过程中持荷状态下的箱梁受力产生不利影响。
第三，该方案中需要对基础进行范围较大、较深的处理，而且对于河水中的墩柱，处理难度大，影响因素多，如处理不当将会发生多次沉降，不利于整个顶升过程的控制。
2)墩柱顶安装托架顶升方案是在墩柱顶部安装临时托架，由托架及柱顶部分作为反力架及工作平台。在该平台顶面与梁底之间设置千斤顶，充分利用墩柱除垫石外的剩余空间和临时托架作为顶升支撑面。
该方案采用墩柱顶面主承力、焊接成型的临时钢托架辅助承力的方式，可确保
顶升过程中支撑的稳定性，也增加了工作平台的操作平面。
采用薄形千斤顶这种适应性较强的顶升设备实施同步顶升，虽然操作空间受到一定的限制且对墩柱局部承压要求较高，但只要能够在设计时准确计算、合理加固、顶升过程中严密监控，配以专业的施工队伍，这种方案在施工上更为可行。
锚固件在费用方面，增加了临时托架的钢结构材料、制作费用以及墩柱顶部补强材料、施工费用，但相对于方案一减少了所需的贝雷架或钢管的费用以及基础处理的相关费用。
综合考虑两种顶升方案在施工难易程度、可操作性及成本等方面的利弊，并结合该桥址现场条件，采用方案二，即采用临时托架法在3#墩、4#墩、5#墩处同步进行箱梁顶升，并完成支座更换。3.2支座更换的理论分析
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，顶升前用Ansys和桥梁博士有限元软件模拟起梁时的各种受力状况，计算各支座处的支反力以及箱梁、墩柱的结构响应。确定同步顶升的最大高度为4mm ，而支座压缩变形预留高度考虑了新支座为MQ Z球形支座变形小的特点，取1～2m m。
3.3支座更换的实施步骤和其中的方案设计
支座更换总体按照施工准备、顶升箱梁、更换支座、落梁四个步骤进行逐步施工。
3.3.1准备阶段1）现场检查和墩柱补强
顶升前对墩柱外观质量进行检查发现，3#墩、4#墩、5#墩墩柱顶施工质量不好，尤其是在顶升过程中将承受主要压力的柱顶边缘，存在不同程度的麻面、凹凸和局部疏松，实际尺寸与设计尺寸存在误差，对柱顶进行局部承压理论分析显示，柱顶433m天线
连续箱梁桥同步顶升与支座更换技术探讨
周伟1 季晓燕 童浩2 唐茗1
(1.江苏广靖锡澄高速公路有限责任公司 无锡 214191; 2.江苏宁沪高速公路股份有限公司 210000)
摘 要：针对某连续箱桥的支座安装缺陷造成的支座偏位、异常滑移等病害，提出了同步顶升的支座更换方案，并且介绍了在支座更换过程中的施工工艺和技术要点，从实践上论证了该方法的可行性，对于连续箱梁桥的支座更换具有参考和借鉴意义。关键词：连续箱梁 支座更换 同步顶升中图分类号:U 44文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(c)-0102-02
0#台
1#墩
2#墩3#墩
4#墩
5#墩
无锡
张家港
存在支座安装缺陷
图1 支座上钢板倾斜、支座偏位缺陷所处位置图
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可能会发生劈裂现象。
为了确保局部承压安全，在这里采取先粘贴碳纤维布、再环向包裹抱箍的方案进行柱顶补强。对3#墩、4#墩，在各墩柱顶面以下1m 范围内，环向粘贴两层碳纤维布进行补强；对5#墩墩柱顶面以下50cm范围内，环向粘贴三层碳纤维布。
2)临时托架的制作及安装
临时托架的主要作用是与部分柱顶共同作为千斤顶顶升的反力架和工作平台，拓宽墩柱顶放置千斤顶和辅助支撑的工作面。托架由抱箍、肋板和顶板三个部分组成。
3)顶升设备的安装(1)3#墩、4#墩上设备布置3#墩、4#墩每个墩柱上，在支座垫石横桥向两侧各纵向布置2个千斤顶，每根墩柱上共计4个千斤顶，两个桥墩共需千斤顶24个。
辅助支撑每墩柱设4个，在支座垫石纵桥向两侧各横向布置2个，共需24个。3#墩、4#墩墩柱千斤顶布置如图4所示。
为了增加墩顶局部承压面积，在千斤顶与箱梁底面、墩柱顶面接触面放置钢垫板。
(2)5#墩墩柱设备布置
根据理论分析的结果,5#墩上单个支座的支反力约为98吨，目前大吨位的扁千斤顶能够满足顶升100吨～150吨的需要。在5#墩各墩柱处设置1个千斤顶和1个临时辅助支撑，共需3个千斤顶和3个临时辅助支撑。
3.3.2顶升阶段在完成液压系统、控制器、千斤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，各千斤顶同步顶升到能取出上钢板和原支座时停止顶升。当实际顶升力接近设计吨位时，放缓顶升速度，并由专人在顶升过程中试取原支座，当原上预埋钢板与原支座刚刚脱离、能够取出原支座时，再向上顶升1～2m m。然后安置辅助支撑，辅助支撑与箱梁、墩柱顶面之间放置3c m钢垫板。辅助支撑应可以微调，且采用机械锁定，防止锁图2 横断面图(单位:cm
)
定松动。
顶升过程中，严格控制同一桥墩相邻墩柱之间的顶升高差以及3#墩、4#墩、5#墩各墩之间的顶升高差在1m m 之内。
由于持荷阶段施工需要较长时间，为确保箱梁在施工期间的受力安全，采用具备长时间稳定性的千斤顶、辅助支撑。通过千斤顶和辅助支撑的协同工作，确保整个支座更换施工过程中支撑系统的稳定以及箱梁的受力安全。
3.3.3持荷阶段
持荷阶段施工主要包括以下几个方面的内容，即原支座取出、原上预埋钢板取出、原梁底楔形块凿除、新楔形钢板安装、新支座安装等。
本阶段的施工应避免对已完成顶升的千斤顶、辅助支撑造成影响，因而在原支座、上预埋钢板取出以及楔形块凿除等过程中，严格避免机械碰撞支撑系统。原梁底楔形块凿除采用轻小型设备人工凿除，以恢复箱梁底面平整为准，凿除过程中应注意避免对箱梁造成损伤。
凿除后，对箱梁局部缺陷采用环氧结构胶批嵌，再进行平，使得箱梁底面恢复平整。原楔形块处理完成后，安装新的楔形上钢板，楔形钢板底面四周至垫石四周的距离相等，底面水平，与箱梁底面通过环氧结构胶粘结。
需要注意的是，在新楔形钢板、新支座安装前，进行准确放样，精确定位3#墩、4#墩、5#墩各墩柱的中心线。新楔形钢板及新支座中心线必须与墩柱中心线重合。
3.3.4落梁阶段
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落梁过程采用顶升力和位移双控，各千斤顶同步回油。落梁前，先卸除辅助支撑，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墩柱之间的回落高差以及3#墩、4#墩、5#墩各墩之间的回落高差在1m m 之内。
为了确保落梁后同一桥墩各墩柱处支座受力均匀、符合原设计要求，落梁前仍应
对同一桥墩各墩柱处支座垫石顶面至上预
埋钢板底面的净空进行测量，以确保各墩柱处净空差异在1m m 之内。
4 结语
该桥由于施工的因素造成了桥梁支座的病害，但近年来，也因为重载车辆的急骤增加，许多桥梁的支座远远超过了其设计承载能力，出现支座病害或者支座的破坏，对桥梁的正常使用造成极大的安全隐患。因此，维修和更换桥梁支座任务也越来越大。
整体同步顶升支座更换技术的应用，为维修桥梁支座提供了便捷、快速、安全的施工方法，已经受到公路养护管理部门和养护工程施工单位越来越多的重视，并加以应用。
本次支座更换的技术亮点是:(1)采用了先进的同步顶升技术
在支座更换过程中，采用了同步顶升的技术，通过位移监控和应力监控双控的方式来控制顶升过程，是该施工方案中的一大技术亮点。
(2)根据实际情况采取的创新措施在这次的制作更换过程中，根据桥梁所处环境，桥梁的特殊构造，提出了创新的施工方案。例如，考虑到5#墩与3#及4#墩的不同构造，我们直接利用5#墩的墩顶作为顶升平台进行顶升。
(3)在墩身粘贴碳纤维布进行补强在方案设计中，根据对墩柱的实际调查和理论分析，提出了对墩身局部粘贴碳纤维布进行补强的方案措施，也是一种基于联系实际的创新措施。
(4)在施工控制中使用了位移控制和应力控制双控
本次支座更换中对截面位移、应力和裂缝进行了监控，以位移监控为主，应力监测为辅，并对原有裂缝的长度和宽度进行观测。总之，同步顶升技术为维修桥梁支座提供了较为便捷、快速和安全的施工方法。
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