高速公路桥梁支座更换的新方法探讨
桥梁支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，具备两种功能，一是承受作用在上部结构传输过来的各种力，并将它们有效的传输给桥墩；其次是适应桥体因温度、湿度、混凝土热胀冷缩以及负荷作用下的所引起的水平位移，使桥梁上部结构可以在允许范围内自由变形而不导致额外的附加力。
随着交通运输行业的发展，高速公路桥梁所负载的运量和负荷不断的增长，桥梁支座受到结构预应力的影响越来越大，出现不同程度的破坏和毁损，影响了桥梁的质量和安全。为了保证桥梁的正常使用，需要及时更换破坏了的桥梁支座， 如果按照新建的桥梁支座安装方法来进行,则增加了工程量,提高了造价,并且会导致交通阻断，影响正常的交通的运行。为了解决这个现实中的问题,我们研究了同步顶升的新工作原理,运用特制扁千斤顶对梁体实施整体顶升，zui终达到支座更换的目的。
1、同步顶升的原理分析
同步顶升的定义zui早是在进行连续梁支座更换的过程中提出来的，连续梁由于是超静定结构,当顶升不同步时，就好比支座产生了差异沉降,而这将会导致连续梁体结构内部力的重新分配,很大程度上影响结构的受力状态。因此，工程人员认为如果采用的顶升设备能够使梁体同步抬高, 则对桥梁的受力不会造成影响。
1.1 纵向、横向均同步
主要针对桥面较宽的连续梁, 这种连续梁一般采用现浇单箱多室箱梁或者组合式结构, 对T梁、小箱梁等预制构件采用先简支后连续的施工方法, 连接成连续结构。对于前者一般在梁底对称安装两个大吨位支座, 后者在各个构件安装两个小型支座。为确保横向、纵向均没有的大的差异沉降, 对梁体造成附加的剪切和扭转力, 更换此类连续梁, 需要保证纵向和横向的同步, 避免破坏梁体和构件间的连接。
1.2纵向同步
主要是针对桥面较窄的连续箱梁,即在横桥向只有一排支座的连续结构。这类箱梁本身的结构形式和在墩台部位设计的强大端横梁都使该类型箱梁具有良好的整体性能。更换此类结构的支座主要考虑纵向同步, 避免导致梁体破坏。
1.3横向同步
主要针对由多个构件( 如空心板、T 梁等) 拼装而成的简支桥梁。因为更换支座时顶升高度很小, 且支座纵向的差异沉降不会对简支梁结构造成影响。简支结构在横向是由一排支座顶支起来, 在横向是一种连续结构, 故在横向一定要保持同步, 才能避免对桥梁横向造成损坏。
总之, 在更换支座之前一定要认真分析旧桥的受力模式,这样才能正确选取施工方法,避免在更换支座时运用的方法不当,给桥梁本身造成新的损伤。
2、扁千斤顶组更换支座的方法研究
在更换桥梁支座时，面临的困难主要是原来的支座在工作状态下受到极大的竖向荷载，因此难以取出来,如何成功卸掉支座的工作荷载是成功更换支座的前提条件。zui直接的办法是直接拆除上部构造的,但这样必然会影响到交通的正常运行,以此同时带来的工期和造价是我们必须要面临的一个头疼的问题。另外，我们可以在承台上搭建顶升支架或者利用扩大基础作业，但顶升位置距离原来的支点较远，不利于减小两跨间梁板的竖向位移和广义转角，从而导致桥面系统的损坏。但是没有可以利用的既有支点，需要浇筑临时支墩和钢梁整体顶升,这种方法对上部交通的影响较小, 但是工期和造价也是很惊人的,因此实施起来也不太现实。
根据上面的思路, 对于如何利用既有下部结构实施顶升是我们思考的主要方向。梁体和盖梁间的距离一般只有15cm 左右,间距狭小,一般的起重设备很难安放进去。在这种环境和背景下，开发出了液压扁千斤顶组。这种系统就是运用一组并联的扁千斤顶，来保证各千斤顶的位移保持一致。该套设备的结构尺寸较小, 能够满足顶升所需的施工空间小的要求, 适合空心板梁顶升以及顶升间隙较小的物体，所以液压扁千斤顶组可以直接在盖梁上起顶。但是在实施起顶时，并不是所有的都符合条件，还有一定的技术指标:设计的zui大顶升力为100吨；油顶的几何尺寸为：直径18 厘米, 高度10 厘米, 行程5 厘米。
3、确保桥梁结构安全的技术措施
在更换桥梁支座的过程中，重要的是如何保证桥梁结构不会因为支座的更换而发生结构性的破坏，因此，需要采取一定的安全技术措施，保证桥梁支座更换的正常安全施工，下面列出以下几个需要注意的地方：
3.1保证顶升时梁体不会因局部应力突然增加而受到破坏。在顶升梁体时，梁体会出现因局部应力的突然增加而造成应力集中的现象，而当取消梁体顶升时，应力会突然得到释放，这样一来，梁体的薄弱环节会因为受力的变化造成对梁体的破坏。针对这种现象，在进行梁体顶升时，我们要进行精密的计算，来控制总的顶升量。当采取分级顶升的方法时，总的顶升会通过几级小的顶升来分别完成，因此需要注意的是当每一级提升量到位后要用垫块垫牢，然后才能对当前级的千斤顶进行卸载，在对桥梁支座采取顶升后静止1个小时，再进入到下一级的顶升作业，并逐步依次进行。
3.2保证顶升时梁体局部混凝土不受破坏。在顶升梁体时，因梁体的巨大自重所应用的大吨位千斤顶，在梁体的局部单位面积上产生的顶升力会大于混凝土的抗压强度，因此会造成混凝土局部压碎现象，影响梁体的完整度和质量安全。因此，针对这种现象，可以在千斤顶上下各设置一块钢板，通过计算确定钢板的面积和厚度，增加梁体的受力面积，分散千斤顶的破坏力，以实现单位面积上的顶升力小于混凝土的抗压强度，并在钢板与混凝土之间垫一层起缓冲作用的硬木板，确保梁体混凝土局部不受破坏。
3.3防止梁体横向位移而导致失稳破坏所有的中小桥的盖梁，两端已有防侧移的钢筋混凝土挡块，在顶升前仔细检查，每一个挡块发现有破损现象时要进行修复，待修复后才能进行顶升施工，必要时可在两侧设置防侧移的限位装置。
3.4防止梁体纵向滑移而导致构件间的破坏，顶升因桥梁规模较小，根据桥梁施工方的指导意见更换支座时，不影响桥面系统。当每座桥为三跨简支空心板桥，在每座桥的两端桥台处各设有一道毛勒伸缩缝。所以我们考虑先整体顶升中间盖梁上的四个梁端，然后再单独顶升桥台处的梁端。在顶升中间盖梁上的四个梁端时，桥台处梁端有可能产生滑移，造成毛勒缝处梁端与桥台产生挤压破坏。顶升时毛勒缝内用钢板设置一限位装置，但必须保证该梁端处于铰接状态。
3.5建立观察系统，顶升系统较单一力学模型简单、直观，所以不采用应力应变仪监测，但必须派两名技术人员在顶升过程中对梁体进行观察，一旦发现问题，立即停止顶升，待问题解决后再进行顶升。
4、结语
桥梁支座更换是一个复杂而又系统的工程，它不仅要求先进的施工技术，还要采取一定的安全防范措施，以保证桥梁的结构安全。需要注意的是，桥梁支座的更换要结合施工现场的特定的地理环境和桥面的交通状况来采取相应的措施，全面考虑出现的各种状况，以保证桥梁的安全。当然，在桥梁支座更换领域里，还有许多地方需要我们进一步完善，促进我国交通运输行业的发展。
