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應力箱梁橋和預應力簡支Ｔ梁橋組成，其中預應力簡支Ｔ梁橋跨徑組合為（５×３０＋８×３０＋６×５０＋６×５０＋４×５０）ｍ，橋面連續，橋梁縱坡３％，采用球冠式橡膠支座，下部結構為薄壁墩、樁基礎。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，在橋梁檢查中發現預應力簡支Ｔ梁橋球冠式橡膠支座多數存在局部脫空、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展較快。為確保橋梁結構安全，決定橋梁PLC同步頂升更換該橋支座，分兩期進行：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控措施、部位 

 

２．１方案選擇 

 

傳統的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。近年來出現的“計算機＋電動泵＋千斤頂＋傳感器＋電磁閥”方式，現代化程度大大提高，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”雙 控，能保證頂升過程橋梁結構安全，而且能在不中斷交通、不控制交通的情況下更換橋梁支座。經技術經濟比較，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同步頂升設備及要求 

 

目前橋梁PLC同步頂升設備主要有美國實用動力（ＥＮＥＲＰＡＣ）和德國西門子等，其控制系統原裝進口，采用漢化軟件，可數顯頂升高度與油壓指標等數據，采 用國產薄型千斤頂。橋梁PLC同步頂升設備除具備以上特點外，還須具有以下功能：① 智能監測和控制能力；② 具有自動報警功能，在達到預先設定的行程或負載限制時自動鎖定；③ 當千斤頂和油路發生故障時，能自動鎖定，自動保持油缸壓 力 不 變；④ 頂升設備能夠實現每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。

 

２．３ 橋梁PLC同步頂升方案設計 

 

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，施工要求不控制、限制交通。 

 

２．３．１T梁支座更換重量計算 

 

設計方案對５０ｍ跨徑Ｔ梁重量（支反力）進行了計算，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。 

 

２．３．２千斤頂的選擇及布置 根據對Ｔ梁重量計算結果，對５０ｍ 跨徑Ｔ梁，設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，每個支座處各配置１個薄型千斤頂（圖２）。 

 

２．３．３T梁支座更換設計頂升高度 

 

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

 

 

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２．３．４ T梁支座更換橋面連續增強措施 

 

T梁支座更換鑒于橋面連續部位抗彎剛度較小，應加強此處剛度，以保證豎向強迫位移作用下橋面連續不開裂。措施是在該部位各墩頂縱向相鄰兩片主梁底部設置剛性支撐。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處各墩上主梁端部剛性支撐設置要求如下：

 

（１）剛性支撐材質為鋼材，采用型鋼自行加工。 

 

（２）每道橋面連續處墩頂上各縱向相鄰兩梁端部均須設置剛性支撐。 

 

（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置一層橡膠層和鋼板，橡膠層設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 局部承壓破壞，鋼板尺寸為１００ｍｍ（高）×７５０ｍｍ（橫向），其縱向厚度根據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梁側面粘貼標尺等措施。

 

（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，應重點檢查：每級頂升各支點油表讀數、計算對應的頂舉力；各支點主梁的頂升高度，縱向、 橫向頂升高度誤差，并與施工監控設備讀數進行對比； 每級頂升時間；梁體、橋面連續處、蓋梁有無混凝土開 裂、破損現象等。 

 

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

 

（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上述不允許出現的病害，要查找原因，并重新頂升更換支座。 

 

（４）落梁 

 

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

 

３ 部分問題探討 

 

３．１支座類型選擇及調平鋼板設置 

 

３０ｍＴ梁段支座更換時，發現試頂５＃ 

 

T梁橋頂升橋臺更換圓板式橡膠支座后，數小時內，支座就產生了開裂現象，調查后發現開裂原因主要是梁底未設置預埋鋼板加之梁底嚴重不平整，支座脫空嚴重，導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》規定：當縱坡坡度大于１％時，應采用預埋鋼板、混凝土墊塊或其他措施將梁底調平，保證支座平置。后來采取梁底增設調平鋼板（梁底與鋼板間隙采用結構膠填充）、將支座類型調整為矩形橡膠支座、將滑動支座的滑動面調整為向上等措施后，效果良好。５０ｍＴ梁繼續采用以上措施。梁底未設置預埋鋼板、梁底不平整的橋梁更換支座，采取增設支座上承壓鋼板調平處理，可防止支座局部脫空和局部偏壓問題的產生，確保支座更換質量。T梁橋頂升Ｔ形簡支梁橋主梁腹板尺寸較窄，應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整為向上，也改善了支座受力狀態。 

 

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，據此施工時采用了高度為７ｃｍ的薄型千斤頂。但在８＃墩進行千斤頂安設前的準備工作時，測量發現部分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。為解決此問題，提出了加工鋼支墩，通過在支座墊石側面植入螺栓，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，應事先全面 測量橋梁構件尺寸，以便選用恰當尺寸的千斤頂。 

 

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