客松 梁文广 王彦波 宫德帝 贾永亮
北京市市政三建设工程有限责任公司 北京市 100022
摘要：随着北京市道路交通建设的快速发展，随着日益加剧的道路交通压力，导致原有桥梁由于交通动载导致梁体偏心受力，造成支座承受剪切应力加剧等原因，需要进行多项改造，桥梁支座作为桥梁系统的重要组成部分，当发生严重病害时，直接对桥梁整体稳定以及车辆通行舒适性形成隐患。同步顶升技术以及精准的施工监测，能够有效保证桥梁的纠偏加固措施，具有很好的推广效果。
关键词：桥梁顶升；同步顶升；顶升同步监测；更换橡胶支座
一、概 况
论文结合四海桥更换支座为工程实例，采用同步顶升技术以及同步监测工作，利用完善的技术手段，过程自动化分级管控、精准测量、动态监测等措施，有效的降低施工影响，消除了对梁体的不均匀提升可能导致的损坏情况，缩短施工周期，达到安全可控的目的，为日益繁重的道路交通维修工程领域带来了非常强大的技术保障，具有非常广阔的发展前景。因此，本论文的研究具有较重要的实际和理论意义。
本人将结合亲身工程实例：《2018年北京市市管城市道路四海桥桥梁中修工程》更换板式橡胶支座施工，简要介绍桥梁同步顶升工艺配合同步监测在工程中的应用以及推广。
1.1工程概况：
四海桥位于北京西四环路 K13+839.2 处，于 2000 年竣工。该桥为 4 跨等截面预应力连续箱梁，桥梁全长 146.1m，跨径布置为：1×28m+1×40m+1×40m+1×28m，宽度为 39.2m，其中内环宽度为 21.35m，外环宽度为 17.85m。
1.2 主要施工任务
施工项目有：梁板顶升、更换板式橡胶支座等。
0#桥台、4#桥台更换板式橡胶支座，共计18块，橡胶支座尺寸为30×55×6.4cm。
现况支座存在不同程度的剪切变形情况，外侧剪切变形最大变形量5.5cm。
1.3 方案验算
本工程桥梁顶升施工，更换0#、4#桥台支座，本桥桥台处利用原桥台作为千斤顶反力基础，1#轴、3#轴墩柱按照设计要求，在墩柱下方开挖至承台，在承台上支搭D=40.6钢管架作为顶升平台，采用钢管支撑的方法将梁体抬高施工。先进行0#桥台内外环支座更换施工，后进行4#桥台内外环支座更换施工。
0#桥台及1#轴进行同步顶升；4#桥台及3#轴立柱同步顶升，顶升系统采用PLC多点同步顶升液压设备。
两侧桥台选用超薄千斤顶100t，厚度5cm，需对桥台顶面千斤顶位置剔凿2cm，采用环氧砂浆修补平整。在原橡胶支座两侧20cm处设置千斤顶，原设计桥台处布置18处千斤顶，结合专家咨询意见优化千斤顶布置，外环设置11处，内环设置14处，共计25台。
1#、3#轴墩柱处设置钢支撑作为千斤顶反力基础，选用300t千斤顶，每个墩柱设置6个千斤顶，共计24台千斤顶。
0#、4#桥台位置支座反力9880KN(外环4288KN，内环5592KN)，1#、3#轴支座反力24000KN（外环10500KN，内环13500KN）。
经验算，安装在桥台处的千斤顶25台100t千斤顶，每个千斤顶的有效承载力为1000KN，共计25000KN，安全系数2.53；安装在墩柱处的千斤顶24台300t千斤顶，每个千斤顶的有效承载力为3000KN，共计72000KN，安全系数3.0。
混凝土局部受压计算：墩柱及桥台内环压力最大，为最不利位置。
二、施工方案及技术措施
2.1 顶升设备选用
PLC同步顶升液压设备系统配备2台12点同步泵站，电动液压泵用于为系统提供动力源，系统配置位移和压力传感器，用于控制系统实时采集当前位移值和压力值，监控负载和位移状态，形成闭环控制。
2.2 顶升同步监测
2.2.1 准备工作
现状检查：对桥梁各构件进行工前检查，掌握构件的病害分布情况；同时重点检查桥台、墩柱有无明显倾斜、沉降现象，墩柱表面有无裂缝；各个关键受力部位附近区段是否存在严重的破损、开裂现象；桥梁上部结构即墩台顶升位置附近区间、跨中的主梁底板、腹板，记录主梁的裂缝分布情况，并选择有代表性的裂缝进行标记观测，现场标记、拍照记录。
测点布置与初始数据采集：在桥台、桥墩顶升断面需布置位移测点。在顶升前应对上部结构进行计算，确定因顶升导致主梁应力影响较大的关键截面，进行应力应变测点布置；在桥外布置非接触式视频测量仪，在顶升前完成初读数。
2.2.2过程监测：
（1）位移量监测：
在每个桥台、墩柱断面安装百分表，顶升全过程各测点顶升高度实时进行监控。测量时机应为预顶升、循环顶升全过程监测，并保证动态监测。
在保证单次循环顶升的过程中，位移满足要求的情况下，还需对总的顶升高度进行测量，在主梁侧面选择适当位置布置非接触式视频仪测点，监控记录顶升全过程主梁位移。
（2）主梁应力监测：
由于顶升过程中，为保证顶升过程中桥梁结构的安全，在预顶及整体同步顶升过程中要采用应力传感器加强对桥梁结构位移及挠度的监测。在液压顶顶升过程中，适时观测梁体砼的变化情况。
2.3 顶升准备
2.3.1顶升系统可靠性检验
需确保元件可靠，所投入生产的设备均检测合格。在正式实施顶升前，应进行1小时的保压试验，确认密封的可靠性。
2.3.2成立顶升工程现场指挥组
现场指挥组设总指挥及职能小组，分别为监测组、控制组、液压组和作业组，所有参与顶升的施工的人员都要进行严格分工，进场前进行充分的培训。
2.3.3顶升系统结构部分检查
需重点检查千斤顶安装是否垂直牢固；千斤顶支撑点下及上是否垫实；影响顶升的设施是否已全部拆除；主体结构上确已去除与顶升无关的一切荷载；主体结构与其它结构的连接是否已全部去除等。
2.3.4顶升系统调试
主要检查项目为液压系统检查以及控制系统检查，以及监测系统及初始值的设定等。
2.3.5顶进设备布置
顶力验算安全系数一般采用2.5以上。根据液压控制系统的性能，为便于顶升精度的控制，配备一台12点同步液压泵站，每个顶升断面两侧各布置一个一个位移传感器,以便更好的监测顶升姿态。根据力及位移信号，由PLC控制整个顶升过程。
2.4 顶升施工
2.4.1试顶升
试顶升高度2mm，并停放一定时间进行观察无任何变化后才能开始整体顶升。
试顶升结束后，提供整体姿态、结构位移等情况，为正式顶升提供依据。
2.4.2正式顶升
0#桥台同步顶升步骤
步骤一：0#桥台顶升5mm；
步骤二：待步骤一完毕后，0#桥台、1#轴墩柱同步顶升5mm；
步骤三：待步骤二完毕后， 0#桥台继续顶升10mm，1#轴墩柱顶升5mm；
顶升到位后，每台千斤顶旁边设置临时支撑代替千斤顶，避免因后续工作时间过长油泵油压降低而给施工带来安全隐患。
2.5 支座更换
顶升就位后进行支座更换作业，需重点处理修复支座垫石表面，如果支座垫块混凝土破损、钢板严重锈蚀，应进行清除重新浇筑或更换。支座垫石清理干净后方可安装新的橡胶支座。
测量垫石顶面标高，如果顶面不平或加高，需用环氧砂浆抹平；垫石顶面如需降低，则应凿除部分砼至设计标高并用环氧砂浆抹平。支座垫石顶面高程允许偏差不超过± 2mm，顶面四角高差不超过 1mm，轴线偏位不超过 5mm。
支座安装时，需防止支座出现偏压或产生过大的初始剪切变形。安装完成后,必须保证支座与上、下部结构紧密接触,不得出现脱空现象。施工完毕应全面检查是否有漏放,临时固定设施是否拆除等现象,确保支座安装后正常工作。
2.6 落梁
支座更换完毕主梁下落就位时，也应分步进行，卸载施工工艺与顶升施工顺序正好相反，注意要同时均匀缓慢放松千斤顶，以防桥面附属物损坏或压坏千斤顶。
梁体就位后重点检查支座上钢板与垫石、梁底之间的密贴情况，应保证支座上下面全部密贴。如果支座出现偏心受压、不均匀支承或脱空的现象，则应重新顶升梁体，加设垫钢板进行微调，直至支座上下面全部密贴。检查合格后拆除千斤顶、临时支承钢板等顶升设备。
三、顶升监测分析与结论
顶升施工完毕后，应及时进行监测数据分析，以监测结论评判施工效果。
3.1 位移数据分析
3.1.1以0#墩为例，百分表数据分析如下：
顶升0号墩外侧位移记录表
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根据顶升过程中的位移监测，可以看出顶升施工基本符合施工方案，顶升分部和累计的位移均在设计允许范围内，且各千斤顶顶升时均同步进行。
3.2 顶升应变监控数据分析
顶升0号桥墩外侧施工过程应变记录如下表：
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根据顶升过程中的应变监控变化可以看出，主梁关键截面应变变化较小，在设计允许范围内，通过外观检查及数据分析，未出现应变过大和混凝土开裂现象。
4结论
城市道路、桥梁维修工程建设是一项风险程度较高的工作，施工及各参建单位应提高施工技术的创新意识，使一些科学的技术、管理方法切实地运用到实际工作中来；从方案的选用上尽可能地有步骤地组织起来，从方案研讨到过程管控以及后期分析总结都能有目的的串联起来；使之更简便易懂、易于操作。
参考文献
[1]北京国道通公路设计研究院股份有限公司 2018 年北京市市管城市道路、桥梁中修工程设计第 5 标段四海桥施工图设计
[2]《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/T J23-2008
[3]《桥梁顶升移位改造技术规范》GB51256T-2017
[4]《混凝土结构加固技术规范》CECS25:89