摘要：随着桥梁工程交通运行规模的不断增大，不中断交通下进行桥梁老化病害支座更换已经成为普遍情况，基于此，针对具体桥梁工程橡胶支座老化对桥梁安全运行所造成的安全隐患，对不中断交通情况下桥梁病害橡胶支座更换施工关键问题进行分析探讨。提出整体同步顶升施工技术，并对该技术进行研究。研究结果表明，该技术能大幅简化桥梁橡胶支座更换程序，有效降低梁体可能产生的附加应力和刚体位移，确保梁体施工及运行过程的安全性。
关键词：不中断交通；支座更换；施工技术
0 引言
桥梁结构上下部主要通过支座连接，通过支座可将桥梁上部作用力及位移、转角等变形顺利传递至墩台结构，并确保温度应变、行车荷载、自身结构荷载、混凝土收缩徐变等综合作用后，桥梁上部结构能够自由变形，并确保上部结构实际受力状况的合理性及墩台、梁端、帽梁等结构的安全性。随着我国公路桥梁工程建设规模的不断加快，橡胶支座在桥梁结构中广泛应用，但橡胶支座普遍面临结构老化、安装缺乏规范性等问题，导致既有桥梁橡胶支座结构均存在不同程度损伤，对于桥梁安全运行十分不利，必须及时更换处理。但桥梁支座在更换过程中因工艺复杂、手续繁多、耗时较长，如果中断交通后进行橡胶支座更换，必然影响正常的交通运行，甚至可能造成较为严重的社会影响。为此，公路桥梁管理部门必须积极探索和果断实践不中断交通条件下橡胶支座更换的相关技术，而且随着桥梁交通运输规模的不断增大，不中断交通橡胶支座更换施工过程所面临的技术难度也日益增加。桥梁运行维护工程实践证明，桥梁同步顶升是当前进行不中断交通橡胶支座更换的常见技术，由于该技术施工工作面主要在墩台和梁底之间，大型施工设备很难施展，所以主要以人工操作为主，人员劳动强度大，且存在较大的指挥协调难度和安全隐患，如果指挥协调不力，很容易导致工期延误。为此，不中断交通下公路桥梁支座更换多点自动液压同步顶升施工工艺便应运而生，该桥梁支座更换技术科技含量及机械化程度较高，在我国桥梁支座更换领域正在逐步推广应用。
1 工程概况
某高速公路主干线于 2002 年建成运营，随着交通规模的日益增大，其引桥部分支座逐渐出现偏位、脱空、裂缝、剪切变形、垫石开裂等病害，为保证桥梁结构稳定安全，必须尽快进行支座更换。该主干线引桥长 875m，30m 和50m 简支 T 梁桥面均按照中央分隔带 1.5m+路缘带 2×0.25m+行车道 6×3.75m+紧急停靠带 2×2.5m+防撞护栏 2×0.4m 布置。桥梁下部结构为矩形实体墩结构，墩身上连接悬臂盖梁。为进行不中断交通状态下桥梁支座的更换，对同步顶升设备有较高要求，要求其首先应具备较大的顶升吨位，能实现一联连续体系的整体性顶升，且由一个控制中心统一控制各顶升点，同步顶升设备还应具备通车状态下抵抗冲击力的正常工作性能及桥梁横纵向顶升点位移的同步性[1]；此外，设备自身还应具有施工及运行过程的自动监测系统以及安全保险自锁装置，如遇意外及超负荷施工工况时可自动报警。综合考虑上述功能，本桥梁橡胶支座更换采用 SPLC-8 型全自动液控顶升系统，该系统受计算机控制，能使桥梁整体结构在多点顶升力的支撑下实现同步顶升和回落，并能抵抗施工过程中来自桥梁结构较大的横纵向冲击力，对于不中断交通下桥梁支座更换施工较为适用。
2 不中断交通下的公路桥梁支座更换施工技术
2.1 前期准备
首先，全面检查记录病害桥梁状况，并确认待更换橡胶支座部位，为进行支座更换前后梁体状况的对比并判断同步顶升施工是否损伤梁体结构，顶升结束后还需全面检测桥梁状况。其次，检查厂家所提供支座的型号规格是否与设计图纸一致，并根据支座设计荷载进行顶升支座重量、支座顶升力和同步顶升施工所需千斤顶型号及数量的计算。本桥梁橡胶支座顶升力确定公式如下[2]：FLD= 2.0R （1）式 （1） 中：FLD 为橡胶支座设计顶升力 （MPa）；R 为支座恒载反力和活载频率之和；安全系数取2.0。在充分考虑旧橡胶支座拆卸施工和新支座安装位置的基础上，将千斤顶按设计要求标定后设置在梁体总轴线两侧，同时将满足净空条件的应力钢板设置在千斤顶上下位置，以防止同步顶升施工时其特定位置发生应力集中，避免局部承压导致梁底和墩顶结构的破坏。同时还应将楔形钢垫板楔入千斤顶和梁体接触面之间，以确保梁底和千斤顶牢固接触。顶升前还必须将桥梁上部结构的约束构造全部拆除，使连接构件和橡胶条间的伸缩缝完全断开，以确保梁体顶升完全不受内力和外力影响而灵活进行，为防止梁体发生侧移，还应采取相应的限位措施。
2.2 同步顶升
本桥梁工程主要更换引桥左右幅第 3～5 联桥跨结构橡胶支座，考虑到该桥梁处于交通要道，中断交通施工显然不可取，故采用不中断交通下纵向逐墩、横向梁体同步顶升的橡胶支座更换施工工艺。墩台及过渡墩上各个支点必须同步顶升并落梁才能确保施工过程中梁体结构的安全性，而第 5 联和 6 联间的过渡墩因病害不严重，可不更换，但是过渡墩上全部支点必须同步顶升和落梁，以避免出现施工中伸缩缝高差和施工结束后跳车等病害。
2.3 支座更换
在进行墩台及过渡墩上各支点同步顶升前，应测量出梁底在各支座位置的实际标高，并在同步落梁过程中恰好使梁体位于该标高位置。待梁体顶升支座就位后通过水准尺进行支座支撑及垫石情况等的检查，如果达不到设计要求，必须进行找平处理。在更换橡胶支座前必须在盖梁上标记出支座所在位置，以便按照既有位置进行新支座的安装，等到垫石及预埋钢板安装结束且符合设计要求后，将对应类型的新橡胶支座放置在原支座垫石上，如果变更支座类型，必须经过审批并同时进行图纸变更。待结束支座更换后卸载千斤顶，考虑到梁体结构的稳定性，本公路桥梁同步顶升后的落梁过程分步进行：第一步，按设计要求控制落梁，且按照顶升前梁底既有高程+更换后支座实际压缩量控制落梁标高；第二步，待梁底所涂抹的结构胶达到设计固化状态后检查调平效果，符合要求后落梁，并同时保证千斤顶同步卸载，梁体稳定回落[3]。
3 不中断交通下桥梁支座更换关键问题
3.1 同步顶升的限位措施
桥梁墩台及过渡墩上各个支点同步顶升的过程中，因千斤顶液压缸安装误差及其他可能因素的影响，出现顶升不同步的可能性较大，为避免发生梁体滑移和倾覆，必须采取针对性强的限位处理措施，并确保限位装置的精确性、强度及限位方向的刚度，保证桥梁顶升施工安全。在墩台及过渡墩上各支点同步顶升时还应充分考虑不同支座所具有的不同反力，必须使液压系统中各液压缸根据实际复核自动调整其压力状态，并调节和控制顶升力以实现在桥梁结构附加内力最小状态下同步顶升的目的[4]。此外，为避免墩台及过渡墩上各个支点同步顶升过程中梁体发生扭曲、变形、应力过度集中，必须根据结构应力计算结果进行局部加强，同时确保同步位移。
3.2 同步顶升的安全控制
本公路桥梁为预应力混凝土简支 T梁，相同跨内梁体横隔板均通过湿接头连接，在同步顶升施工时，必须保证千斤顶同步位移，以降低对连续桥面及横隔板等位置所施加的附加内力，保证桥梁结构整体安全。在同步顶升的过程中，应力主要集中于梁体及盖梁顶升处的着力点，为避免发生局部破坏，应在梁体和盖梁顶升位置加设钢垫板，并通过反复的局部承压验算避免墩柱和盖梁受力变化对结构安全和稳定带来不利影响。桥面连续结构抗弯刚度比主梁小，在同步顶升所施加的竖向位移应力下，应将刚性支撑设置在桥面连续结构各墩顶纵向相邻主梁底部，并保证刚性支撑贴紧 T 梁梁端底面，同时按设计要求增设钢垫块，以避免同步顶升过程中刚性支撑发生变形[5]。桥梁梁端刚性支撑纵面图详见图1为尽可能降低不中断交通情况下桥梁支座更换施工过程中行车荷载对支撑系统的不利影响，并有效降低行车荷载对梁体结构的冲击，在整个施工过程中应进行桥梁行车限速 40km/h 的交通管制。在同步顶升结束后全面检测桥梁结构，并使之与顶升前的情况进行比较，以保证同步顶升施工不会损伤桥梁上下部结构。
4 结语
本桥梁工程施工实践表明，采用整体同步顶升施工工艺在不中断交通情况下进行桥梁老化橡胶支座更换施工切实可行，且根据顶升施工监测数据，在施工结束通车前后普通车辆通过时桥梁运行数据并无明显区别，重型车辆通过时，行车部位顶升点位移变化也很小，且均在 2mm 范围内，压力仅存在瞬时性变化，之后便迅速分散至各顶升点上，所检测到的压力实际变化值也完全符合相关规范要求。
参考文献：
[1] 梁玉雄，李东毅，傅梅珍 . 行车状态下的桥梁支座更换方法研究[J]. 华东交通大学学报，2020（1）：32-38.
[2] 石兆斌，徐绍尉 . 基于不中断交通的高铁桥梁大吨位支座更换关键技术[J]. 公路工程，2019（5）：123-129.
[3] 李明哲，刘世忠，陈明权 . 基于分步顶升法的桥梁支座更换应用研究[J]. 中外公路，2019（3）：158-161.
[4] 吁新华，马丰博，李莉，等 . 不中断交通下的公路桥梁支座更换施工工艺[J]. 交通世界，2019（1）：124-127.
作者：由旭伟 单位：河北雄交投工程咨询有限公司