悬挂式支架桥梁支座更换施工技术

池 飞，金 程

（1.宁波市政公用工程安全质量监督站,浙江宁波 315300；2.宁波市政工程建设集团股份有限公司，浙江宁波 315012）

0 引言

支座是桥梁结构的重要组件之一，它的主要作用是将桥梁上部结构的荷载传递到桥墩上，同时也能消除桥梁的温度变化、梁体挠曲以及混凝土收缩等因素对桥梁产生的应力影响，使桥梁处于安全稳定的状态[1]。支座的形式种类丰富，有钢筋混凝土摆式支座、板式橡胶支座、盘式橡胶支座等，这些支座的结构和受力特点也各不相同。支座在行车荷载、自身形变以及外部环境的不断作用下，不可避免地会产生开裂、位移、局部脱空生锈等各种病害，当病害比较严重时，就必须更换支座。更换支座需要暂时封闭桥梁，而这会对城市交通带来重大的影响，因此更换支座应快捷、方便，尽量减少对城市交通的影响。

1 工程概况

宁波市某桥梁位于高架匝道入口，日常交通流量大，支座形式为盆式橡胶支座。在检查维护中发现该桥梁的部分支座发生了不同程度的开裂、变形等现象，经过有关检测单位评测，部分支座病害已较严重，需要对其进行更换。

该桥结构为板式梁桥，宽度为20 m，跨径为10 m，根据桥梁维护单位的检测观察，需要更换病害严重的15个支座。由于该桥梁的交通作用重要，更换支座要尽快完成。工程所在地区缺乏专门用于支座更换的同步顶升设备，且受现场施工环境约束，操作空间狭小。施工方根据桥梁高度、现场作业环境及自身技术等方面，改装了一套悬挂式支架用来作为更换支座的支架装置。该装置由型钢组合焊接而成，操作简单，结构稳定，适合该工程的支座更换。

2 悬挂支架结构

悬挂支撑支架由型钢焊接组合而成，配合千斤顶使用。支架采用型号为Q235的型钢，有I10工字钢、I14工字钢以及I20 b工字钢等，连接采用满焊形式，支架结构如图1所示。

图1 支架结构图（单位：mm）

根据板梁的尺寸以及重量，拟用6个支架支撑一块板梁，两端各3个，I20 b工字钢作为分配横梁安置在支架上，每块板梁一端使用两个20 t千斤顶作为支撑顶点，千斤顶设置在两个支架的中点。

板梁的顶升应同步进行，现选取最重的边梁来安全性验算，边梁单片重100 kN，千斤顶将板梁顶升的高度较小，整个板梁可以视为简支在两端的千斤顶上，两端各承受50 kN的竖向荷载，I10号工字钢作为支撑梁搁置在盖梁上，I10号工字钢的自由端部设置锚固点，限制竖向及水平向位移。

使用MIDAS结构计算软件分析结构受力情况（见图2）。根据支架结构形式和安置方式，将I10号工字钢的端部限制其X、Y、Z方向的位移，在I10工字钢与盖梁的接触面上设置Z方向的点弹簧连接，荷载作用在支架之间I20 b工字钢的中间位置。

图2 MIDAS模型

在完成材料、截面、荷载以及边界条件的定义后可以开始进行结构计算，计算结果汇总见表1～表4[2]及图3。

表1 轴应力统计表

表2 剪应力统计表

表3 弯曲应力统计表

表4 组合应力统计表

图3 组合应力图

从结果计算表中可以看出，最大应力发生在安置在盖梁上的I10工字钢，组合应力的最大值达到了195 MPa，虽然未达到许用的设计应力值，但预留的安全系数已经比较小，施工方对受力较大的I10工字钢进行加强，上下各覆1 cm的钢板。经过加强后的结构最大组合应力减小到88.2 MPa，结构安全系数充分[2]。

3 更换支座施工工艺

更换支座时应将板梁暂时提升一定的高度，使原支座与板梁脱空，取出旧支座，然后将新支座安装就位，新支座选用耐高温、耐老化的氯丁橡胶支座，支座的材料质量和技术性能应符合《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T 4-2004）的要求[3]。待新支座安装到位后，将板梁缓缓落下，拆除支架，恢复交通。具体工艺流程：清除盖梁顶面杂物和垃圾→支架定位及固定→I20b工字钢横梁安装→千斤顶定位及安装→安装高度监控标尺→预顶及校正→梁体顶升→支座更换→梁体回落→拆除支架。

该支架安装方便，顶升作业操作简单，需要配套的工具也较容易实现，只需要将板梁顶升一定的高度，使其满足更换支座所需的空间，再快速取出旧支座，换上新支座，落梁，完成支座更换。

4 施工中的注意事项

（1）桥梁顶升应同步进行。在支座更换之前，要先对工程情况进一步分析了解，首先根据板梁的截面和长度等信息，计算出每片板梁的总重量。板梁顶升过程中，全桥的千斤顶的顶升应对称同步进行，尽量减少顶升不一致对桥梁的剪切破坏。

（2）盖梁顶面应将杂物清除干净，保证支架的安装位置干净、平整，保证支架安装平整。

（3）在千斤顶的顶面设置钢垫板，使千斤顶的受力更均匀平衡，避免在操作过程中支架的偏载，保证施工过程的安全性。

（4）顶升过程中，对于顶升高度的控制是操作的关键。根据高度监控标尺实施控制顶升高度，使梁体平衡顶升。待梁体离开支座一定的高度后，进行支座更换操作。

（5）在开始顶升操作之前，应进行试顶，试顶可以消除支架本身的非弹性变形，待顶升同一梁体的千斤顶能够将梁体横向各支撑点高度保持在同一水准线上之后，再进行顶升作业。

（6）顶升应缓慢、平衡进行，实时观测高度监控标尺上的读数，与千斤顶的高度差不能超过5mm。

（7）顶升到位后，应立即进行支座更换工作。施工人员快速将旧支座取出，并将底面清理干净，紧接着进行新支座的定位放线，确定位置后，将新支座安装到位，并进行固定。

（8）更换完毕并检查各支座准确到位后，方可开始同步落梁。

（9）落梁完毕后，必须仔细检查支座有没有脱空现象，如有则重新顶升，加垫薄钢板处理。

5 结语

桥梁安全是关系到社会民生的重大问题，桥梁支座与混凝土结构相比，使用寿命较短，而桥梁一般位于交通流量大的运输枢纽，封闭桥梁影响面广，更换桥梁支座应安全快速，尽可能地将影响范围降到最低。本文中所使用的悬挂式支架，能够快速、安全地进行桥梁支座的更换，应用较简单，施工方应对支架的结构安全性进行验算，确保施工安全。实践证明，应用悬挂支架能够快速、简单地进行支座更换，这对以后的城市桥梁支座快速维修更换工作具有一定的参考价值。

[1]何志勇.公路桥梁支座更换方法[J].企业科技和发展，2009,20(266):185-187.

[2]JTG/T F50—2011，公路桥涵设计通用规范[S].

[3]彭建纲.桥梁支座更换施工技术[J].中国高新技术企业，2010(150):125-126.