劉寶軍 張佳麗

(1.浙江科嘉工程技術(shù)研究有限公司，浙江 寧波 315199； 2.中匯工程咨詢有限公司寧波分公司，浙江 寧波 315040)

支座位于橋跨結(jié)構(gòu)與墩臺之間，其作用為傳遞上部結(jié)構(gòu)的支承反力和保證結(jié)構(gòu)的自由變形[1]，支座在橋梁運(yùn)營過程中長期受到荷載、自然環(huán)境等因素的影響會(huì)導(dǎo)致支座老化、脫空、剪切變形或局部承壓等病害。當(dāng)支座在發(fā)生上述病害時(shí)，作用不能充分發(fā)揮，將會(huì)使橋梁上、下部結(jié)構(gòu)受到不利影響[2]，因此需對有病害的支座及時(shí)進(jìn)行更換維修。根據(jù)文獻(xiàn)[3]要求橋梁支座更換時(shí)宜采用整聯(lián)頂升，橫橋向應(yīng)嚴(yán)格同步，因此需采用同步頂升法[4]進(jìn)行支座更換。

裝配式空心板梁間的鉸縫是保證各板梁整體受力的重要構(gòu)件，如果鉸縫破壞，橋面荷載橫向分布發(fā)生變化，造成單板受力現(xiàn)象，嚴(yán)重影響橋梁安全使用[5]。在板梁頂升過程中，如果各板梁不能整體同步頂升，可能會(huì)引起上述病害而沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在以后的使用運(yùn)營中存在安全隱患。

整體頂升多采用PLC多點(diǎn)同步頂升系統(tǒng)[5]，對橋梁整體頂升的實(shí)現(xiàn)有很大的幫助，但還不能多點(diǎn)完全同步，再加之施工誤差，導(dǎo)致板梁不能完全同步頂升，鉸縫出現(xiàn)裂縫，受力性能受到影響，從而影響橋梁的整體使用性能。為此，需對橋梁進(jìn)行施工控制，在頂升過程中對板梁應(yīng)力、頂升位移等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并設(shè)定一定的預(yù)警值和極限值，及時(shí)將頂升數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，確保施工順利完成。

筆者以寧波市琴橋支座更換為例，對橋梁采用同步頂升法更換支座進(jìn)行施工控制研究。

1 橋梁概況

琴橋是橫跨奉化江上的一座大橋，建造日期為2001年，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土板梁，板式橡膠支座，蓋梁式橋墩、臺。經(jīng)檢測后發(fā)現(xiàn)，琴橋9號橋墩處的支座存在老化、脫空、變形等病害，需對該橋墩處的板梁進(jìn)行頂升，更換支座。

2 施工方案

考慮到9號橋墩墩頂處設(shè)有伸縮縫，因此在本次支座更換施工采用同一個(gè)橋墩單側(cè)板梁同步頂升的施工方法，千斤頂放置在板梁與蓋梁之間。頂升施工主要步驟：1)反力平臺設(shè)置；2)千斤頂安裝；3)管線安裝調(diào)試；4)試頂升；5)正式頂升；6)頂升過程監(jiān)控。

3 施工控制方案

根據(jù)上述施工方案，琴橋引橋支座頂升更換施工控制的重點(diǎn)為板梁應(yīng)變監(jiān)測、頂升高度監(jiān)測2個(gè)部分。

3.1 板梁應(yīng)變監(jiān)測方案

根據(jù)橋梁的受力特點(diǎn)和施工要求，選擇在板梁跨中布置應(yīng)變傳感器，共布置14個(gè)應(yīng)變傳感器。測試頻率按文獻(xiàn)[6]的規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

采用橋梁專業(yè)分析軟件midas Civil 2015并參照文獻(xiàn)[7]建立梁格模型，得到橋跨板梁應(yīng)變的預(yù)警值和極限值。預(yù)警值選取汽車荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值，極限值選取極限承載能力狀態(tài)下的基本組合中汽車荷載作用值。汽車荷載按城—A級進(jìn)行計(jì)算。板梁應(yīng)變預(yù)警值和極限值如表1所示。

表1 板梁應(yīng)變預(yù)警值和極限值表

3.2 板梁頂升高度監(jiān)測方案

根據(jù)橋梁的施工要求，選擇在板梁頂升端布置位移傳感器，共布置27個(gè)位移傳感器。測試頻率按文獻(xiàn)[6]的規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

采用橋梁專業(yè)分析軟件midas FEA建立實(shí)體模型得到板梁頂升高度的預(yù)警值和極限值。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙鉸縫混凝土采用C50，根據(jù)文獻(xiàn)[8]C50混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為2.65 MPa，在模型中相鄰的兩片板梁中的其中一片加上強(qiáng)制位移，當(dāng)鉸縫位置處的應(yīng)力達(dá)到2.65 MPa時(shí)，取該位移值為極限值。頂升高度預(yù)警值和極限值如表2所示。

表2 板梁頂升高度預(yù)警值和極限值表

4 施工監(jiān)測結(jié)果

在頂升過程中各板梁跨中應(yīng)變最大為10 με，未超過預(yù)警值，監(jiān)測數(shù)據(jù)在可控范圍內(nèi)，表明整個(gè)頂升過程對板梁的內(nèi)力擾動(dòng)較小，板梁內(nèi)力與現(xiàn)狀基本吻合。

在頂升過程中板梁間差值最大為0.51 mm，未超過預(yù)警值0.59 mm，監(jiān)測數(shù)據(jù)在可控范圍內(nèi)，表明板梁頂升過程中對板梁間鉸縫影響較小，板梁間橫向聯(lián)系與頂升施工前基本一致，在橋跨使用過程中不會(huì)因板梁頂升施工出現(xiàn)橋面縱縫及板梁間滲水現(xiàn)象。

5 施工完成后1年檢測結(jié)果

在支座更換施工完成后約1年對琴橋更換支座橋跨進(jìn)行外觀檢測，在檢測過程中未發(fā)現(xiàn)橋面縱縫及板梁間滲水現(xiàn)象。說明在支座更換施工過程中對板梁鉸縫無破壞，與施工控制結(jié)論一致。

6 結(jié)語

1)橋梁支座存在較為嚴(yán)重的病害時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行頂升更換，在頂升更換支座施工過程中為了確保板梁及鉸縫不產(chǎn)生附加內(nèi)力，使其破壞，必須對頂升更換過程進(jìn)行施工控制。

2)對采用同步頂升法更換支座施工過程進(jìn)行施工控制，可以及時(shí)掌握板梁及鉸縫受力狀態(tài)，可提前做出預(yù)警，為施工過程順利實(shí)施提供了重要保障。

3)結(jié)合工程實(shí)例，對同步頂升法更換橋梁支座施工控制進(jìn)行了研究。通過研究并結(jié)合有限元軟件得到計(jì)算板梁應(yīng)變、頂升高度預(yù)警值和極限值的方法，為同類橋梁支座頂升更換提供了重要參考。