论文摘要：通过对某高速公路L1、L2、L4三座连续空心板梁互通式立交桥的支座更换，恢复桥梁的安全正常运营。用矮千斤顶顶升桥梁上构进行支座更换施工工艺既科学、实效，又简便、安全，具有较强的适用效果和参考意义。

    一、前 言

　　某高速公路L1、L2、L4互通式立交桥建于1997年，至今运营时间已有6年，桥梁墩柱、梁底、桥面都有不同程度的裂纹出现，特别是桥面破损严重，经交通科研单位检测鉴定为支座变形所造成，需对桥台及各桥墩处支座予以更换。

　　二、工程概况

　　该高速公路L1、L2、L4三座连续空心板梁互通式立交桥是一个多肢、混合型的立体交叉，按荷载汽——超20级，挂——120设计。其中L1桥桥跨布置为16m+4×20m+16m，梁高0.85m，宽9m，桥墩为单桩式桩基础，桥台一侧为双桩式桩基础，另一侧为一字型桩基础桥台；L2桥桥跨布置为 10m+16m+10m，梁高0.85m，宽9m，桥墩为单桩式桩基础，桥台一侧为一字型桩基础桥台，另一侧为重力式U型桥台；L4桥桥跨布置为13m+4×16m+13m，梁高0.85m，宽12m，其中左右两边各有2m宽人行道挑梁，桥墩为单桩式桩基础，桥台为双桩式桩基础。L1、L2、L4桥均属于弯桥，其平、纵断面均处于曲线上。

　　三、施工组织

　　根据本次施工任务组建L1、L2、L4桥支座更换项目经理部，制定详细、严密的施工方案，配置人力、机械及设备，使本次施工安全、有序、顺利地进行。

　　本顶目配置高70mm，φ=300mm的圆形扁式油压千斤顶（最大顶升重量为250T，最大行程为15mm）共20台。

　　四、制定施工方案

　　项目初步制定的是采用万能杆件拼装支架支撑，大吨位千斤顶起顶的支座更换方案，为便于安装支架并提供足够的支承能力，需在支架下设置钢筋砼基础。经详细审查设计图纸，地基为人工素填土，钢筋砼基础置于其上产生的沉降量较大，若采用大吨位螺旋千斤顶，同时高行程（80mm左右）起顶，当发生不均匀沉降时，同排一部分千斤顶受力增大（可能超出千斤顶最大受力，使千斤顶损坏），另一部分千斤顶受力减小而此时行程很大（大于梁的允许变形值），会损坏梁体。为了减小沉降量，必须增大钢筋砼基础尺寸，并对支架进行预压，此方案工程量较大且工期加长，安全性也不是很高。出于安全的角度考虑，充分利用梁体与墩顶的空间，制定了一个更加可靠的施工方案，此方案采用钢管包箍墩柱，用高度为70mm，φ=300mm的圆形扁式油压千斤顶（最大顶升重量为250T，最大行程为15mm）配电动油泵进行梁体顶升更换支座，避免沉降造成突然卸载的影响，圆形扁式油压矮千斤顶的最大行程为15 mm，且为单油路，操作控制顶升量更为简便，使梁体的变形值控制在允许的范围内。由于千斤顶放置于梁体垫石与墩顶之间，方案制定时需对每座立交桥各墩台处顶升的重量、墩顶及垫石顶局部受压、钢管包箍增强等进行计算，同时由原设计部门提供起顶时梁板的允许变形值，以便在实际施工过程中对施工工序进行严格控制，确保梁体的变形在允许范围内，保证施工过程中的桥梁结构安全。以L1桥为例，起顶重量、钢管包箍增强、局部受压等计算过程如下：

　　1 L1桥不等跨径连续梁支承反力计算（按去掉桥面铺装计算）:

　　根据连续梁电算程序计算得各墩台支承反力：

墩台号

反力（KN）

墩台号

反力（KN）

0^#台

1055.5

1^#墩

3444.7

2^{#www.tmgc8.com}墩

3487.8

3^#墩

3461.4

4^#墩

3493.7

5^#墩

3434.9

6^#台

1060.4

 

　2. 局部承压计算

　　依据各墩台受力情况，在各桥墩顺桥向支座两侧安设两台250吨圆形扁式千斤顶（规格为φ300×70mm），在各桥台横桥向三个支座之间安设两台250吨圆形扁式千斤顶（规格为φ300×70mm），千斤顶最大行程为15mm，每次顶起时控制在10mm左右。由于千斤顶作用，使墩台顶部处于局部承压状态，根据最不利原则，以4#墩为例进行局部承压应力计算：

     

(1) 墩柱混凝土加钢管包箍后通过钢管预压紧箍作用可提高砼抗压强度（如图4，单位cm），

　　钢筋砼短柱轴心受压组合强度计算式为：

　　N0=Ra×Aa（1+θ1/2+θ）           ①

　　θ=Rs×As/Ra×Aa                ②

    Ra 1=Ra×（1+θ1/2+θ）           ③

　　式中：

　　θ——钢管砼杆件的套箍指标，

　　Rs——钢管材料的抗拉、抗压设计强度

　　As——钢管包箍截面面积

　　Ra——砼抗压强度设计值

　　Ra 1——钢管包箍砼抗压强度

　　Aa——核心砼截面面积

　　套箍指标：

　　θ=Rs×As/Ra×Aa=215×3.14×（0.612-0.62）/（14.5×3.14×0.62）

　　  =0.49837

　　混凝土加钢管包箍砼抗压强度：

    Ra1=14.5（1+0.498371/2+0.49837）=31.963   Mpa

　　说明：①②③式套用钢管砼短柱轴心受压的承载力计算方法，《CECS28：90》。短柱轴心受压承力计算有三种方法《CECS28：90》、《DL5099-97》、《JC101-89》，其中《CECS28：90》采用的是显式，直接计算，没有限制使用范围；《DL5099-97》、《JC101-89》采用了系数表达方式

，系数的具体表达式极为繁杂，以表格的形式直接给出，实际应用时受应用范围的限制。故这里套用《CECS28：90》中的方法计算。
 

(2) 4#墩局部应力计算（千斤顶位置如图5、6，单位cm）

Nc=0.6×β×Ra1×Ac（按素混凝土局部承压计算）

　　式中：

　　Nc——局部承压时的纵向力

　　β——砼局部承压强度提高系数

　　Ad——局部承压时的计算底面积

　　Ac——局部承压面积

　　计算过程如下：

　　Ad=4×（3.14×602×（arctg（39.686/45）/360）-45×39.686/2）

　　  =1624.284cm2

　　Ac=3.14×152=706.5cm2

　　β=（1629.284/706.5）1/2=1.519

　　Nc=0.6×1.519×31.963×3.14×1502=2058110 N=2058.11 KN

　　4#墩的支承反力为3493.7KN，每个千斤顶反力为1746.85KN，小于Nc=2058.11KN，局部承压满足要求。

　　四、施工步骤及施工工艺

　　1.旧桥面凿除、清理

　　采用小型凿岩机、把桥面板分成两幅，从桥台一侧开始，一幅一幅凿除，小型凿岩机在施工中严格控制风镐的功率，使风镐正好凿至桥面与梁板的接触面，以免凿伤梁体，凿除完后采用小型拖拉机人工装运至废旧场丢弃。这样可以减轻一部分恒载。www.tmgc8.com

　　2.拆除伸缩缝

　　拆除桥头两侧伸缩缝，在两桥台与梁板的间隙处用木板或橡胶临时填塞，避免起顶时梁体的纵向滑移。

　　3.支架搭设

　　采用竹子、木材、铁线搭设施工平台安放设备，平台宽度要求满足油泵、材料、工作人员操作的要求，支架要稳固。

　　4.制作包箍钢管砼及安装千斤顶等设备。

　　墩柱直径为120cm，钢筋保护层厚7cm，旧支座所占中心面积为66×66 cm2，φ300mm矮千斤顶的支垫位置较窄，为保护墩柱顶局部砼承压安全，需采用钢板包箍包裹墩柱顶提高边缘砼抗压强度。先在墩柱顶支座钢板范围以外凿开部分砼，深度大约3cm，清理干净，按墩柱顶面尺寸（扣除支座钢板面积）加工好四块厚度为2cm的钢板并开好坡口，将四块钢板焊接在支座钢板的四周，相邻钢板相互焊接，形成一个直径为122cm的圆板盖在墩顶。钢板焊缝要密实，后焊钢板要与支座钢板平齐，然后加套包箍，包箍厚度为1.2cm，直径为120cm，宽为50cm的两个半环，两个半环间采用高强螺栓连接（规格为φ27mm，长为120mm），在包箍下缘与墩柱接触面粘贴宽5cm、厚0.5cm的环形橡胶条，使下缘密封，在包箍上缘焊接方形5cm×5cm厚0.5cm的6块小钢板（均布于圆周），包箍上缘接触到墩顶钢板后，上紧高强螺栓，将钢板与包箍上缘接触面焊接紧密，再把高强螺栓部分加焊紧密，在顶钢板开一个压浆孔，两个排气孔，在墩顶钢板压浆孔处压灌环氧树脂砼，使墩柱与钢管包箍紧密结合为一体形成钢管砼，达到提高砼强度的目的。待环氧树脂砼强度达到要求后，将矮千斤顶放置于各墩顶顺桥向盆式支座两侧，台帽顶则放置于三个板式支座的中间，并安装好油泵。

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