吳桐

（重慶市設(shè)計(jì)院 重慶 400015）

我國(guó)在20世紀(jì)90年代建設(shè)的橋梁，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，已經(jīng)進(jìn)入到病害高發(fā)時(shí)期，對(duì)橋梁病害進(jìn)行處理，需要投入較多的維護(hù)費(fèi)用?，F(xiàn)階段橋梁病害中，支座病害對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)以及安全性影響較大，一般以剪切、變形以及失效等支座形式出現(xiàn)。在對(duì)存在病害的支座進(jìn)行更換時(shí)，通常采用同步頂升方法。

1 同步頂升分析

1.1 同步頂升定義

在橋梁同步頂升過程中，施工企業(yè)使用PLC控制器，配置位移傳感器、壓力傳感器等組建主控系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)在頂升過程中收集相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果確定頂升的伸縮量，將伸縮量與橋梁頂升過程同步處理，以此將橋梁頂升到指定位置，隨后更換存在病害的支座。為保證同步過程的精準(zhǔn)度，通過傳感器測(cè)量頂升過程生成的位移數(shù)據(jù)，結(jié)合位移數(shù)據(jù)控制頂升過程。在橋梁頂升操作期間，若未能有效控制產(chǎn)生的位移，極有可能破壞橋梁結(jié)構(gòu)原有的狀態(tài)，無(wú)法恢復(fù)到正常狀態(tài)會(huì)影響到橋梁的使用壽命。

在橋梁的每個(gè)頂升位置，都應(yīng)配置一臺(tái)位移傳感器，同時(shí)在傳感器位置配置一臺(tái)千斤頂。但是受到施工成本的影響，每個(gè)墩柱最多架設(shè)2臺(tái)傳感器，若采用同步頂升更換存在病害的支座，即便有效控制頂升誤差，但是缺少對(duì)同步頂升過程橫向位移的控制，無(wú)法保證橋梁橫向結(jié)構(gòu)保持在良好狀態(tài)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的威脅。

1.2 各類型橋梁同步頂升布置方式

我國(guó)采用同步頂升技術(shù)更換存在病害的支座時(shí)，一般將該方法應(yīng)用在三種類型的橋梁結(jié)構(gòu)上，分別為箱梁結(jié)構(gòu)、T梁結(jié)構(gòu)以及板梁結(jié)構(gòu)。在下文中會(huì)對(duì)上述橋梁結(jié)構(gòu)的同步頂升過程進(jìn)行分析。

2 各類型橋梁同步頂升結(jié)構(gòu)受力分析

2.1 箱梁結(jié)構(gòu)受力分析

某箱梁結(jié)構(gòu)的橋梁進(jìn)行同步頂升施工時(shí)，該箱梁以跨徑的方式組成，規(guī)格為4×24×9。進(jìn)入到同步頂升的施工階段，施工企業(yè)將傳感器架設(shè)在橋梁軸線上，根據(jù)橋梁的自重荷載情況，在頂升過程中應(yīng)控制左右區(qū)域的應(yīng)力，以便保證橋梁主體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。在墩柱的左右兩端，距離中心反力點(diǎn)的1m以及1.4m，其他傳感器距墩柱為1m時(shí)，箱梁截面扭矩變形應(yīng)力應(yīng)與反力相同，此時(shí)產(chǎn)生的反力會(huì)頂升箱梁結(jié)構(gòu)。

在調(diào)節(jié)箱梁自身產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，由于箱梁受到內(nèi)力變化的影響，應(yīng)增加墩柱的截面，同時(shí)將原有的最大有效應(yīng)力2.46MPa，調(diào)整至2.55MPa，此外將板底最大的有效應(yīng)力3.43MPa，調(diào)整至現(xiàn)有的4.47MPa。

在對(duì)箱梁所受的內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整后，墩柱的傳感器在同步頂升狀態(tài)下，上升到指定高度后，此時(shí)橋梁所受內(nèi)應(yīng)力會(huì)變大。此外將橋面荷載控制在穩(wěn)定狀態(tài)下，施工企業(yè)應(yīng)采用單點(diǎn)控制，聯(lián)合多個(gè)千斤頂進(jìn)行同步頂升，既能保證橋梁結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，還能避免頂升過程出現(xiàn)較大的誤差。

2.2T梁結(jié)構(gòu)受力分析

在對(duì)某T型量結(jié)構(gòu)同步頂升過程進(jìn)行分析時(shí)，該T型梁跨度為20m，橫向跨度為8.6m。在橋梁的邊梁結(jié)構(gòu)上，會(huì)配置防撞墻等結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行同步頂升施工時(shí)，使用過個(gè)液壓千斤頂，在每個(gè)梁結(jié)構(gòu)的下端，利用傳感器測(cè)量頂升位移。此外在原支反點(diǎn)處，將相對(duì)高程差保持不變，每個(gè)頂升位置產(chǎn)生的應(yīng)力不同。由于每個(gè)橋墩中心位置配置一個(gè)位移傳感器，在千斤頂作用下會(huì)產(chǎn)生相同的頂升力，調(diào)整橋梁結(jié)構(gòu)的變形過程，將頂升力與反力保持在相同狀態(tài)。

在T梁結(jié)構(gòu)的邊梁上，產(chǎn)生較大的重力會(huì)增加結(jié)構(gòu)承受的內(nèi)力，T梁原有的橫膈主梁應(yīng)力為0.43MPa，會(huì)上升至0.75MPa，頂板原有承受的剪應(yīng)力，從0.18MPa，上升至0.37MPa，在T梁結(jié)構(gòu)中的橫梁內(nèi)力發(fā)生變化后，橋梁整體均保持在穩(wěn)定狀態(tài)。

在T梁結(jié)構(gòu)下配置傳感器，通常在每個(gè)橋墩位置測(cè)量位移的變化情況，若橋梁的頂升高度出現(xiàn)的誤差控制在0.1mm以下，即便結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，仍然會(huì)在材料所承受強(qiáng)度下保持穩(wěn)定狀態(tài)。在T梁結(jié)構(gòu)的橋梁進(jìn)行頂升施工時(shí)，若保證橋面荷載不會(huì)出現(xiàn)較大的變化，利用單點(diǎn)控制法，配合使用多各千斤頂共同進(jìn)行同步頂升施工，會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)整體不發(fā)生變化，避免橋梁結(jié)構(gòu)存在安全隱患。

2.3 板梁結(jié)構(gòu)受力分析

在對(duì)板梁進(jìn)行同步頂升施工時(shí)，該板梁橋梁跨徑為10m，橫跨為5.5m，在橋梁軸線上架設(shè)傳感器，在鉸縫位置架設(shè)千斤頂。此外在邊梁一側(cè)位置架設(shè)千斤頂，千斤頂對(duì)橋梁產(chǎn)生反力時(shí)，利用相近控制原理控制頂升過程，使板梁的各個(gè)頂升點(diǎn)產(chǎn)生的反力，在產(chǎn)生強(qiáng)迫位移的同時(shí)，還會(huì)有效控制橋梁的整體狀態(tài)。

該板梁一邊產(chǎn)生較為明顯的重力，在出現(xiàn)強(qiáng)迫位移時(shí)，會(huì)增加鉸縫出的主拉應(yīng)力，由原有的0.39MPa，變成0.53MPa，在鉸縫處產(chǎn)生的剪應(yīng)力，由原來(lái)的0.46MPa，變成0.52MPa，根據(jù)板梁的鉸縫處產(chǎn)生的內(nèi)力變化可知，在板梁應(yīng)力增加過程中，板梁結(jié)構(gòu)仍保持在較為穩(wěn)定狀態(tài)。

在板梁進(jìn)行同步頂升施工時(shí)，墩柱位置配置一個(gè)傳感器，其他位置配置多個(gè)千斤頂進(jìn)頂升，會(huì)將橋梁橫向位移產(chǎn)生的誤差控制在0.05mm以下。但是該板梁截面寬度較小，在橫向位置處產(chǎn)生較大的剛度，會(huì)影響到板梁的內(nèi)力。此外該板梁為鉸縫結(jié)構(gòu)，在增加拉應(yīng)力過程中，鉸縫處的混凝土粘結(jié)強(qiáng)度為0.5MPa時(shí)。

3 頂升控制要點(diǎn)

在對(duì)橋梁進(jìn)行同步頂升施工過程中，為避免對(duì)橋梁原有結(jié)構(gòu)狀態(tài)的破壞，需要將頂升的高度控制在合理的范圍內(nèi)，同時(shí)施加相同的應(yīng)力，使橋梁結(jié)構(gòu)受力變化在可控制范圍內(nèi)。所以頂升控制的要點(diǎn)，應(yīng)保證施加應(yīng)力不發(fā)生變化，同時(shí)選用型號(hào)形同的千斤頂組建完善的頂升系統(tǒng)，并且對(duì)千斤頂?shù)呐渲梅绞竭M(jìn)行分析，保證頂升過程不會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，從而影響到橋梁結(jié)構(gòu)。

在相對(duì)完備的條件下，應(yīng)增加傳感器的數(shù)量，對(duì)每個(gè)頂升位置進(jìn)行測(cè)量，包括頂升距離以及橫向位移，使橋梁的上下區(qū)間的位移與左右區(qū)間的位移控制在合理的范圍內(nèi)。此外還應(yīng)選用合適的千斤頂，依照頂升力原則、選型原則、左右對(duì)稱布置原則以及同步頂升原則完成頂升施工：①頂升力原則，按照橋梁自重的40%~80%，將頂升力控制在該范圍內(nèi)，一方面保證頂升過程的安全系數(shù)不發(fā)生變化，另一方面精準(zhǔn)控制頂升力；②選型原則，建立相同油路的液壓頂升系統(tǒng)，使用相同型號(hào)的液壓千斤頂；③左右對(duì)稱布置原則，相同的液壓千斤頂會(huì)產(chǎn)生相同的頂力，在相同頂力作用下，橋梁結(jié)構(gòu)上升的距離以及水平位移的距離會(huì)控制在相同的距離內(nèi)，避免橋梁在頂升過程受到應(yīng)力變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；④同步頂升原則，在橋梁頂升過程中，通過傳感器的測(cè)量控制橋梁位移的變化。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁在同步頂升施工過程中，應(yīng)對(duì)不同類型的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)不同類型橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理布置傳感器和千斤頂?shù)臄?shù)量，將橋梁頂升過程產(chǎn)生的誤差控制在合理的范圍內(nèi)，以便有效控制橋梁所受應(yīng)力，避免橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。