桥梁梁板式橡胶支座的更换方法

摘要: 支座是桥跨结构的支承部分，一旦损坏，必须进行更换。PLC 液压同步控制系统的单墩顶升更换板式橡胶支座的方 法，具有施工方便，不损伤原结构，不需中断交通等优点，非常适用于城市桥梁支座更换。 

关键词: 单墩顶升; 桥梁; 支座; 更换 

1 桥梁支座更换的必要性 

支座是桥梁结构中一个特殊而重要的部件，主 要作用是将上部结构荷载传递到下部结构，容许上 部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等因素作 用下自由变形( 包括轴向伸缩和转动) ，使结构的实 际受力状况符合设计计算图式，保护梁端、墩台帽不 受损伤。但由于设计和施工的原因，或在正常使 用一段时间达到其寿命后，支座将出现各种病害，造 成结构传力受阻，梁体受力情况与设计不符，极易引 发桥梁的其他病害，降低桥梁使用寿命，甚至危及桥梁安全。因此，对已经出现问题的桥梁支座必须及 时进行更换，以延长桥梁的使用寿命。 

2 常见橡胶支座更换方法比较

2． 1 单跨顶升更换法 断开每跨之间的桥面联系( 包括铺装层、栏杆) 使 被顶升的桥跨成为完全简支，再使用顶升设备装整跨 顶升后更换支座。该方法在顶升时受力简单，但因需 断开每跨之间的桥面铺装，对道路交通的影响较大。 

2． 2 一联数跨顶升法 首先将需要更换支座的多跨简支梁按5 ～ 6 跨 断开首尾的桥联系，然后将这5 ～ 6 跨桥面板作为一联顶升。该方法能大大缩短整个工期，多跨同时顶升所要做的协调较为复杂，有较大的技术风险，对交通也有一定的影响。 

2． 3 单墩顶升法 在不断开桥面联系的前提下，只在单个桥墩周 围搭设支架作为顶升平台或者利用盖梁直接进行顶 升，使用千斤顶将桥面抬升到一定高度后再进行支 座更换。该方法对桥上交通几乎没有任何影响，施 工方便简单，是目前简支梁桥面连续构造中比较常用的支座更换方法。 

3 单墩顶升法工程实例 

3． 1 工程概况某城市立交桥两侧引桥分别为9 跨25m 预应 力空心板简支梁，桥面连续构造，梁高1. 1 m，中板 宽1.0 m，边板宽1.65m。经检查，该引桥存在部分 支座脱空，橡胶支座老化开裂、钢板严重锈蚀等病 害，为确保桥梁运营安全和使用寿命，决定更换引桥支座。整个工程采用PLC 全自动液压千斤顶在单 个桥墩上同步顶升的方法来更换支座。 

3． 2 千斤顶的选用与布置 ( 1) 千斤顶的选用: 本工程单个千斤顶设计最大支撑反力为22.8 t。故采用最大顶升力为100 t 扁形串联油泵千斤顶，该千斤顶本体高度67mm，底 座直径150mm，顶帽140mm，行程10mm。 ( 2) 千斤顶的布置: 每墩单片空心板梁两边分别布置2 台扁形千斤顶。千斤顶沿盖梁两侧布置， 受空间限制，千斤顶安放在两侧支座外边缘处的绞缝正下方，边板外侧的千斤顶放在板梁的腹板下，具 体布置见图1。

3． 3 PLC 顶升控制系统介绍 ( 1) 同步顶升系统组成: PLC 控制液压同步系 统由液压系统( 油泵、油缸等) 、检测传感器、计算机 控制系统等几部分组成。液压系统由计算机控制， 可以全自动完成同步移位，实现力和位移控制、操作 闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。 ( 2) 顶升系统控制原理: PLC 液压同步控制是 一种力和位移综合控制的方法，建立在力和位移双 闭环的控制基础上。由比例阀、压力传感器和电 子放大器组成压力闭环，根据每个顶升缸承载的不 同，调定减压阀的压力，将几个千斤顶组成一个顶升 组，托举起桥梁板，但是如果仅有力平衡，则桥梁的 举升位置是不稳定的。为了稳定位置，在每组安装光栅尺作精密位置测量，进行位置反馈，组成位置闭 环，一旦测量位置与指令位置存在偏差，便会产生误差信号。该信号经放大后叠加到指令信号上，使该 组总的举升力增加或减小，于是各油缸的位置发生变化，直至位置误差消除为止。由于组间顶升系统 的位置信号由同一个数字积分器给出，因此可保持顶升组同步顶升，只要改变数字积分器的时间常数， 便可方便地改变顶升或回落的速度。

3． 4 施工工艺流程 ( 1) 操作平台搭设: 对离地高度≥4 m 的桥墩采 用挂篮支架; 对离地高度＜ 4 m 的桥墩采用碗扣式 满堂支架。 ( 2) 脚手架搭设后，检查墩台支座，了解支座和 盖梁的病害情况，并详细记录和拍照。座可顺利取出。整 个顶升过程均须对梁体、桥面及附属设施进行认真 观察，如有异常立即停止顶升。 ( 6) 顶升到位后，在支座边与板梁底间立即放 入垫块进行临时支垫，支垫采用钢板加工而成。 ( 7) 支垫设置完成后，取出旧支座及翘曲变形的 上下钢板，并清除原梁底的锈迹、污垢及盖梁顶面。 ( 8) 根据原位置安放下钢板: 下钢板安放必须 保证水平，摆放时用水平尺进行四角调平，调平后下 钢板与混凝土面之间用结构胶固定。 ( 9) 安放支座，支座摆放位置应正确且保证水平。 ( 10) 支座上方安装上钢板，安放时必须保证水 平。上钢板与空心板梁之间缝隙灌注粘钢胶。 ( 11) 待胶体完全固化之后，再继续对桥梁板顶 升1 mm，然后抽出橡胶支座上方的临时钢板，千斤 顶慢慢回抽，使梁体慢慢回落至原位，撤除千斤顶和 临时钢结构支垫。 3． 5 监控措施 ( 1) 顶升同步性控制: 顶升前，每隔两个到三个 千斤顶附近设置一个百分表，监控梁底与垫石面之 间的距离，监控的精确度控制在1 mm 以内。当发 现某点位移不均衡时，采用油压阀缩小供油量，以减 少顶升位移量，控制同步性。 ( 2) 板梁底面标高测量: 顶升之前在盖梁侧面 设置一条水平线作为基准线，并采用激光测距仪测 出顶升前基准线至每块桥梁板底的垂直距离作为顶升前的初始值，每顶一级观测一次，根据观测数据随 时调整顶升量。板梁底面标高为测量顶升作业提供参考依据，当各个观测点最大差值达到1 mm 时应 立即停止施工，分析原因，以保证桥梁的整体顶升。 具体做法见图2。

4 结语 

本文介绍的单墩顶升法与其它支座更换方法相 比具有以下优越性，非常适合城市桥梁支座更换 施工，是一种值得推广的好方法。( 1) 利用扁形千斤顶直接盖梁进行顶升，无需 专门顶升工作平台，只需在周围搭设简易操作平台。 ( 2) 利用PLC 计算机同步控制系统控制，可以 全自动完成同步顶升，实现力和位移控制。 ( 3) 不损伤原结构，能够在不中断交通的情况下进行施工，提高施工工效，因此具有良好的经济效 益和社会效益。

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