T梁橋頂升橋梁概況及支座破損情況 

 

江陰大橋北引橋由預(yù)應(yīng)力箱梁橋和預(yù)應(yīng)力簡支Ｔ梁橋組成，其中預(yù)應(yīng)力簡支Ｔ梁橋跨徑組合為（５×３０＋８×３０＋６×５０＋６×５０＋４×５０）ｍ，橋面連續(xù)，橋梁縱坡３％，采用球冠式橡膠支座，下部結(jié)構(gòu)為薄壁墩、樁基礎(chǔ)。該橋支座分布情況如圖１所示。

 

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江陰大橋通車運營１０年后，在橋梁檢查中發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力簡支Ｔ梁橋球冠式橡膠支座多數(shù)存在局部脫空、偏位、波紋狀鼓凸、不均勻鼓凸、剪切變形偏大、橡膠開裂、墊石開裂等病害，在大交通流量作用下病害發(fā)展較快。為確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，決定橋梁PLC同步頂升更換該橋支座，分兩期進(jìn)行：一期工程施工［（５＋８）×３０］ｍ 段，即５＃橋臺至８＃墩；二期工程更換５０ｍ跨徑Ｔ梁支座，即８＃墩至２３＃ 墩，２４＃墩支座因病害輕微，暫不處理。該文主要討論５０ｍ跨徑T梁橋頂升支座更換問題。

 

２ T梁支座更換方案及施工重點監(jiān)控措施、部位 

 

２．１方案選擇 

 

傳統(tǒng)的T梁支座更換方式主要是“手動泵＋千斤 頂”方式，主要缺點是難以有效做到同步頂升，人工操 作誤差較大，施工安全難以保證，甚至引起梁體開裂。后來出現(xiàn)了“手動泵＋同步器＋千斤頂”方式，T梁支座更換在橋梁PLC同步頂升方面有所改善，對于邊梁和中間梁的重量差異在T梁支座更換頂升時難以有效控制。近年來出現(xiàn)的“計算機＋電動泵＋千斤頂＋傳感器＋電磁閥”方式，現(xiàn)代化程度大大提高，利用傳感器測定各片梁的頂升高度，將信號傳輸至計算機，計算機控制油泵工作，電磁閥自動鎖定千斤頂，不回油，采用“頂 舉 高 程＋油 壓 指 標(biāo)”雙 控，能保證頂升過程橋梁結(jié)構(gòu)安全，而且能在不中斷交通、不控制交通的情況下更換橋梁支座。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，該橋選擇采用“計算機＋電動泵＋千斤頂＋傳感 器＋電磁閥”方式。 

 

２．２ 橋梁PLC同步頂升設(shè)備及要求 

 

目前橋梁PLC同步頂升設(shè)備主要有美國實用動力（ＥＮＥＲＰＡＣ）和德國西門子等，其控制系統(tǒng)原裝進(jìn)口，采用漢化軟件，可數(shù)顯頂升高度與油壓指標(biāo)等數(shù)據(jù)，采 用國產(chǎn)薄型千斤頂。橋梁PLC同步頂升設(shè)備除具備以上特點外，還須具有以下功能：① 智能監(jiān)測和控制能力；② 具有自動報警功能，在達(dá)到預(yù)先設(shè)定的行程或負(fù)載限制時自動鎖定；③ 當(dāng)千斤頂和油路發(fā)生故障時，能自動鎖定，自動保持油缸壓 力 不 變；④ 頂升設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)每１ｍｍ的級差分級同步頂升和同步落梁的功能； ⑤ 同一油路的千斤頂位移同步誤差控制在１ｍｍ以內(nèi)。

 

２．３ 橋梁PLC同步頂升方案設(shè)計 

 

T梁支座更換工程采用“不中斷交通，縱向逐墩、 橫向同步頂升梁體”技術(shù)，施工要求不控制、限制交通。 

 

２．３．１T梁支座更換重量計算 

 

設(shè)計方案對５０ｍ跨徑Ｔ梁重量（支反力）進(jìn)行了計算，５０ｍ跨徑Ｔ梁重量（支反力）如下： 

 

（１）恒載作用下各跨支反力

 

邊支座處恒載支反力Ｒ１＝１０８７．９ｋＮ；內(nèi)支座處恒載支反力Ｒ２＝９９０．９ｋＮ。 

 

（２）活載作用下各跨最大支反力 

 

邊支座處活載支反力Ｒ３＝４３３．９ｋＮ；內(nèi)支座處活載支反力Ｒ４＝３７１．０ｋＮ。在恒載和活載共同作用下，千斤頂支反力為：內(nèi)支座反力＝９９０．９＋３７１．０＝１３６１．９ｋＮ；外支座反力＝１０８７．９＋４３３．９＝１５２１．８ｋＮ。 

 

２．３．２千斤頂?shù)倪x擇及布置 根據(jù)對Ｔ梁重量計算結(jié)果，對５０ｍ 跨徑Ｔ梁，設(shè)計選用每個支座處各配置２個直徑為２００ｍｍ的薄型千斤頂（最大頂升重量１５００ｋＮ），每個墩臺須配置２４個；對５０ｍ 跨徑Ｔ梁與３０ｍ跨徑Ｔ梁連接處的８＃墩北側(cè)，每個支座處各配置１個薄型千斤頂（圖２）。 

 

２．３．３T梁支座更換設(shè)計頂升高度 

 

設(shè)計要求頂升高度控制在３ｍｍ以內(nèi)，同一墩臺上支座間頂升高差控制在１ｍｍ 以內(nèi)。

 

 

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２．３．４ T梁支座更換橋面連續(xù)增強措施 

 

T梁支座更換鑒于橋面連續(xù)部位抗彎剛度較小，應(yīng)加強此處剛度，以保證豎向強迫位移作用下橋面連續(xù)不開裂。措施是在該部位各墩頂縱向相鄰兩片主梁底部設(shè)置剛性支撐。為確保剛性支撐在頂升過程中不能有較大變形，采用鋼墊塊、剛性支撐縱向布置如圖３所示。

 

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T梁支座更換橋面連續(xù)處各墩上主梁端部剛性支撐設(shè)置要求如下：

 

（１）剛性支撐材質(zhì)為鋼材，采用型鋼自行加工。 

 

（２）每道橋面連續(xù)處墩頂上各縱向相鄰兩梁端部均須設(shè)置剛性支撐。 

 

（３）剛性支撐須與梁端接觸密實，該支撐高為１０ ｃｍ，即圖３中ｈ＝１０ｃｍ，橫向接觸面寬度為７５ｃｍ。 

 

（４）剛性支撐與梁端接觸面間需設(shè)置一層橡膠層和鋼板，橡膠層設(shè)置在主梁端部和鋼板之間，以擴大接觸面，同時保證鋼板與主梁間接觸緊密，避免梁體出現(xiàn) 局部承壓破壞，鋼板尺寸為１００ｍｍ（高）×７５０ｍｍ（橫向），其縱向厚度根據(jù)相鄰兩片主梁間縱向距離靈活處理。施工中采用的鋼墊塊、剛性支撐見圖４。

 

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圖４鋼墊塊及剛性支撐

 

２．４施工重點監(jiān)控措施、部位 為確保橋梁頂升、支座更換施工安全，施工中采取了安裝位移傳感器、在Ｔ梁側(cè)面粘貼標(biāo)尺等措施。

 

（１）T梁支座更換非過渡墩橋梁PLC同步頂升

 

頂升前要求：梁底、蓋梁頂修平平整；鋼支撐安裝 位置縱向與支座成一條直線、橫向成一條直線；同一墩臺上兩排鋼支撐到墩臺橫向中心線垂直距離一致。分級頂升時，應(yīng)重點檢查：每級頂升各支點油表讀數(shù)、計算對應(yīng)的頂舉力；各支點主梁的頂升高度，縱向、 橫向頂升高度誤差，并與施工監(jiān)控設(shè)備讀數(shù)進(jìn)行對比； 每級頂升時間；梁體、橋面連續(xù)處、蓋梁有無混凝土開 裂、破損現(xiàn)象等。 

 

（２）過渡墩橋梁PLC同步頂升除應(yīng)滿足非過渡墩橋梁PLC同步頂升各項要求外，重點應(yīng)檢查：縱向相連兩片主梁底部剛性支撐設(shè)置情況，檢查其是否與梁體接觸密實；伸縮縫是否有破損現(xiàn)象等。 

 

（３）T梁橋頂升新支座安裝 

 

T梁橋頂升支座安裝要求：滑動支座與非滑動支座位置正確；滑動支座的滑動面向上；滑動支座的滑動面涂抹硅脂油；支座墊石表面應(yīng)平整、清潔、干爽、無浮砂；新支座 縱向、橫向中心線與支座墊石及蓋梁上縱向、橫向中心線一致；同一墩臺上兩排支座橫向成一條直線，且到墩臺橫向中心線的垂直距離一致；支座無脫空、剪切變形過大（剪切角≥３５°）、不均勻鼓凸、變硬、開裂等病害。 新支座安裝后如出現(xiàn)上述不允許出現(xiàn)的病害，要查找原因，并重新頂升更換支座。 

 

（４）落梁 

 

落梁時應(yīng)重點檢查的部位、項目與頂升階段相同。落梁后新更換的支座須觀察２～３ｄ，無上述病害現(xiàn)象，方可繼續(xù)施工。

 

３ 部分問題探討 

 

３．１支座類型選擇及調(diào)平鋼板設(shè)置 

 

３０ｍＴ梁段支座更換時，發(fā)現(xiàn)試頂５＃ 

 

T梁橋頂升橋臺更換圓板式橡膠支座后，數(shù)小時內(nèi)，支座就產(chǎn)生了開裂現(xiàn)象，調(diào)查后發(fā)現(xiàn)開裂原因主要是梁底未設(shè)置預(yù)埋鋼板加之梁底嚴(yán)重不平整，支座脫空嚴(yán)重，導(dǎo)致支座局部承壓過大，造成開裂。ＪＴ／Ｔ４－２００４《公路橋梁板式橡膠支座》規(guī)定：當(dāng)縱坡坡度大于１％時，應(yīng)采用預(yù)埋鋼板、混凝土墊塊或其他措施將梁底調(diào)平，保證支座平置。后來采取梁底增設(shè)調(diào)平鋼板（梁底與鋼板間隙采用結(jié)構(gòu)膠填充）、將支座類型調(diào)整為矩形橡膠支座、將滑動支座的滑動面調(diào)整為向上等措施后，效果良好。５０ｍＴ梁繼續(xù)采用以上措施。梁底未設(shè)置預(yù)埋鋼板、梁底不平整的橋梁更換支座，采取增設(shè)支座上承壓鋼板調(diào)平處理，可防止支座局部脫空和局部偏壓問題的產(chǎn)生，確保支座更換質(zhì)量。T梁橋頂升Ｔ形簡支梁橋主梁腹板尺寸較窄，應(yīng)盡量采用矩形板式橡膠支座。如采用圓形板式支座，在梁底面兩邊外露，支座有效承壓面減小，對橋梁支座受力是不利的。而將支座滑動面由向下調(diào)整為向上，也改善了支座受力狀態(tài)。 

 

３．２T梁橋頂升支座墊石尺寸與竣工圖不符及Ｔ梁梁底與支座墊石頂面之間高度不夠的處置措施該橋竣工圖顯示，５０ｍ 跨徑Ｔ梁支座墊石順橋向長度為１０５ｃｍ，梁底與支座墊石頂面之間高度為８ｃｍ，據(jù)此施工時采用了高度為７ｃｍ的薄型千斤頂。但在８＃墩進(jìn)行千斤頂安設(shè)前的準(zhǔn)備工作時，測量發(fā)現(xiàn)部分Ｔ梁梁底與支座墊石頂面之間的高度僅為６ｃｍ，支座墊石順橋向長度為９０～１００ｃｍ，造成部分千斤頂難以安設(shè)。為解決此問題，提出了加工鋼支墩，通過在支座墊石側(cè)面植入螺栓，與支座墊石連接，以增加千斤頂安放面積的方法。橋梁構(gòu)件 實際尺寸與竣工圖不符的情況并非少見，對于簡支Ｔ梁橋支座更換，應(yīng)事先全面 測量橋梁構(gòu)件尺寸，以便選用恰當(dāng)尺寸的千斤頂。 

 

３．３橋梁PLC同步頂升高度設(shè)計理論值與實際頂升高度值的差異設(shè)計要求橋梁頂升高度不超過３ｍｍ，但在試頂東幅９＃墩時發(fā)現(xiàn)，頂升高度達(dá)到３ｍｍ，雖然支座開始脫空，卻不能取出舊支座，頂升高度達(dá)到４～５ｍｍ后支座才完全脫空，可取出舊支座。而對于設(shè)置了下鋼板的滑動支座，因下鋼板銹蝕膨脹，頂升高度達(dá)到６ｍｍ，支座才完全脫空，可取出舊支座。以設(shè)置非滑動支座的東幅９＃墩和設(shè)置滑動支座的東幅１９＃墩為例，橋梁PLC同步頂升設(shè)備系統(tǒng)顯示頂升高度、頂舉力數(shù) 據(jù)如表１所示。根據(jù)以上情況，筆者認(rèn)為，對于簡支Ｔ梁橋支座更換，設(shè)計頂升高度對于非過渡墩應(yīng)調(diào)整為５ｍｍ，對于過渡墩，宜調(diào)整為６ｍｍ。