1.前言
桥梁支座的主要功能是将上部结构的反力可靠地传递给墩台，并同时完成梁体结构所需的变形。由于支座本身的质量问题，以及支座在设计、安装、使用过程中的种种不当，而造成支座过早的破坏，影响了桥梁的正常使用。在支座的处置技术中针对不可修复的损坏状况，就需要对支座进行更换处置，在更换的过程中，更换的方法对桥梁结构的影响是非常大的，因此在更换的过程中需要对桥梁结构的各主要受力部位进行监控，以保证更换过程的和可控制。
下面结合工程实例，介绍主要的施工及控制技术。
2、工程案例
岔路口立交桥工程始于宁镇公路北侧，下穿宁镇公路，向北跨越沪宁铁路，进入栖霞区后，左右线分行，左线沿既有宁栖公路而行，右线靠东侧直行。在左线ZK0＋239.872ZK0＋817.020及右线YK0＋239.872YK0＋846.132设桥区段，左右幅分幅设桥，并行段设1m分隔带，分叉后各设防撞墙。
左线共七联，桥跨布置为：（5×20m）＋（3×20m）＋（22.5m＋35m＋22.5m）＋（17.944m＋3×20m＋17.944m）＋（4×20m）＋（4×20m）＋（4×20m）；右线共七联，桥跨布置为：（5×20m）＋（5×17m）＋（22.5m＋35m＋22.5m）＋（3×20m）＋（4×20m）＋（5×20m）＋（5×20m）。左幅桥第2联第3跨8号墩顶支座支座四氟板严重偏位、滑动功能失效形成半固定支座，为了保障该桥的正常运营，现要求对该桥出现病害的支座进行更换处理。
3、左幅8＃墩顶升计算
3.2计算目的
(1)通过计算分析，确定8＃墩顶升时所结构所允许的顶升量，即在多大顶升量范围内，主体结构受力是的；
(2)通过计算分析，确定8＃墩顶顶升时的支反力，为选择合适量程的千斤顶提供依据；
(3)通过恒活载组合验算，分析在不中断交通情况下更换支座时结构的受力状况，为确定支座更换方案提供依据。
3.4计算概况
3.4.1计算内容
结构验算主要包括以下内容：
在8＃墩横向同步顶升过程中结构正常使用极限状态进行验算；
在8＃墩横向同步顶升过程中结构承载能力极限状态进行验算；
计算结构受力允许范围内顶升量所对应的顶升力。
3.4.2计算模型
结构静力分析采用桥梁博士V3.2.0程序进行计算。计算模型中箱梁采用平面梁单元模拟，其单元和节点划分见图4-1所示，桥面沥青铺装以及附属设施等作为均布荷载作用在结构上，忽略其对结构纵向整体的刚度贡献，按自重作用进行考虑。
3.4.3计算参数
箱梁混凝土：40号，抗压弹性模量：3.3×104MPa，容重26kN/m3；
荷载：一期荷载（结构自重）在计算过程中由程序自动计算，5cm现浇混凝土调平层和6cm沥青混凝土铺装自重换算成荷载作用在结构上；
汽车荷载：城－A级，横向3车道，取0.78横向折减系数；
人群荷载：按3.5kN/m2计。
3.4.4边界条件
边界条件根据设计采用的支座布置方式确定。
3.4.5作用（荷载）
结构验算主要考虑以下荷载：
(1)结构重力（包括结构附加重力），即二期恒载；
(2)预加力：按原设计纵向预应力束不参与结构受力计算；
(3)顶升力，分别按1cm和2cm顶升力进行考虑；
(4)支座不均匀沉降，按设计取用的5mm沉降值进行考虑；
(5)温度：整体升降温按15℃计，温度梯度按顶板升温5℃；
(6)混凝土收缩徐变作用：按照规范计算；
(7)活载：车道荷载按城－A级、人群荷载按3.5kN/m2计。
3.5计算结果
3.5.1顶升力计算
8＃墩在顶升2cm时，正常使用极限状态荷载组合Ⅰ支承反力左右两支承反力为451吨，正常使用极限状态组合Ⅱ两支承反力为471吨，因此要确保顺利将梁体顶起，其布设千斤顶的总吨位不应小于471×1.3＝612吨。
表5-1正常使用极限状态荷载组合Ⅰ支承反力汇总
表5-2正常使用极限状态荷载组合Ⅱ支承反力汇总
3.5.2正常使用极限状态验算
左幅8＃墩分别在顶升10mm和20mm时，其梁体上下缘裂缝宽度验算结果见表5-3和图5-1～图5-8所示，从表中数据可以看出：在顶升力和恒活载组合作用下，裂缝宽度均小于规范允许值，且梁体裂缝宽度对顶升量不敏感。
3.5.3承载能力极限状态验算
左幅8＃墩分别在顶升10mm和20mm时，其梁体承载能力验算结果见图5-9～图5-16所示，从图中数据可以看出：在顶升力和恒活载组合作用下，梁体内力均小于结构抗力，承载能力满足规范要求。
图5-9右幅8＃墩顶升梁体10mm时上部连续箱梁抗力对应内力分布图（组合Ⅰ）
图5-10右幅8＃墩顶升梁体10mm时上部连续箱梁更小抗力对应内力分布图（组合Ⅰ）
图5-11右幅8＃墩顶升梁体10mm时上部连续箱梁抗力对应内力分布图（组合Ⅱ）
图5-12右幅8＃墩顶升梁体10mm时上部连续箱梁更小抗力对应内力分布图（组合Ⅱ）
图5-13右幅8＃墩顶升梁体20mm时上部连续箱梁抗力对应内力分布图（组合Ⅰ）
图5-14右幅8＃墩顶升梁体20mm时上部连续箱梁更小抗力对应内力分布图（组合Ⅰ）
图5-15右幅8＃墩顶升梁体20mm时上部连续箱梁抗力对应内力分布图（组合Ⅱ）
图5-16右幅8＃墩顶升梁体20mm时上部连续箱梁更小抗力对应内力分布图（组合Ⅱ）
3.6验算结论
(1)8＃墩在顶升2cm时，两支承反力为471吨，因此要确保顺利将梁体顶起，其布设千斤顶的总吨位不应小于471×1.3＝612吨；
(2)左幅8＃墩分别在顶升10mm和20mm时，在顶升力和恒活载组合作用下，裂缝宽度均小于规范允许值，且梁体裂缝宽度对顶升量不敏感（顶升量每增加10mm，裂缝宽度增加0.01mm）；
(3)左幅8＃墩分别在顶升10mm和20mm时，在顶升力和恒活载组合作用下，梁体内力均小于结构抗力，承载能力满足规范要求；
(4)从计算结果可以看出，8＃墩梁体顶升量控制在20mm以内，结构受力是的。
4、左幅8＃墩顶升方案
4.1顶升位置及其高度
本次仅对左幅8＃墩2根立柱顶部支点进行同步顶升，顶升高度为5mm。如果在此顶升高度情况下未能将支座取出，则可增加顶升高度，但是顶升高度不能超过20mm。
4.2顶升平台设计
由于立柱顶面空置面积较小，放置不下千斤顶，因此需在立柱顶部50cm高度范围内加设混凝土围套，以增大柱顶面积，形成反力架工作平台。在该平台顶面设置千斤顶，由此组成箱梁的顶升体系。柱顶截面加大见钢围套加固示意图。
1、柱顶截面加大范围表面凿毛
在柱顶50cm高度范围内对混凝土表面凿毛，直露出新鲜骨料，并用洁净水冲洗干净。
2、安装钢护套
(1)搭设稳固支架，作为钢护筒安装和浇筑混凝土的反力支撑体系；
(2)将两半钢护套对接，通过接缝满焊连接成为一体；
4、浇筑混凝土
钢护筒内混凝土采用KL－40无收缩免振自流平砂浆，其强度1天可达C15，3天可达C40，28天可达C50～C60。
5、粘贴柱顶钢板和安装钢垫板
(1)安装之前，采用结构胶修补立柱顶面，然后用砂轮将墩顶打磨水平，保证柱顶粘贴钢板时完全密贴；
(2)安装千斤顶时，为了避免出现局部承压破坏，在千斤顶与墩柱顶面、千斤顶与箱梁底面均须设置钢垫板；
(3)钢垫板安装前需要将墩柱顶面和箱梁底面打磨平整、调平，以保证各钢垫板水平，从而实现千斤顶轴线与水平面垂直。
4.3千斤顶及临时支撑布置
本次顶升千斤顶布置图见施工图中"千斤顶布置图"
(1)千斤顶布置及其数量
左幅8＃墩每个柱顶各布置6只千斤顶，具体布置见千斤顶布置图。
(2)千斤顶的安装
在柱顶和箱梁底放样，并用水平尺校准水平，将钢护筒上的焊渣、毛刺以及箱梁底面混凝土用砂轮打磨平整所有支撑接触面密实为准。然后在预先放样的位置装上一块钢板，上置标定好的千斤顶，千斤顶上再放一块钢板，保证千斤顶垂直作用于梁底支点。柱顶以及箱梁底板与千斤顶接触的部位均放置30*30*2cm的钢板。
(3)顶升设备的保障措施
要保证各千斤顶同步顶升，通过计算同步机控制系统控制供油量达到同步顶升，每一个点均设置电磁阀组和液控阀组，以保证漏油时能及时锁定各千斤顶油压。
4.4施工流程
千斤顶选用：采用单个100吨千斤顶，顶身高度80mm，底座直径218mm，行程20mm。千斤顶布置：采用"3+3"的方式布置，具体根据现场情况确定；施工平台：搭设支架，在加设混凝土围套的立柱顶上进行顶升。
施工总流程图：
一、顶升步骤
a、步：称重
在顶升系统的控制下开始称重，使用位移计或百分表确认各支撑点已经分离，桥梁的全部荷载已转移油缸上，此时记录各点反馈的实际荷载压力及位移量。通过反复调整各千斤顶的油压，可以使各点的压力与上部荷载大致平衡，并能保证顶升过程中的位移同步，则该组数据即为更终的称重结果。如发现某一点的压力已超出液压缸适用范围，及时更换该点的顶升油缸。
b、第二步：试顶升
主要用于检验顶升系统的可靠性及桥梁整体顶升的性，同时检验称重结果的真实性、可靠性。试顶升过程中要进行位移监测，以便为正式顶升提供可靠的依据。试顶升的高度为5mm。
c、第三步：正式顶升
每个千斤顶的顶力保持不变，分级将桥梁抬升满足支座更换施工所需的空间高度。整个顶升过程仍由同步顶升系统控制，并实时监测箱梁的顶升位移，保持各个测量点的位置同步误差小于0.5mm。当达到要求高度后加入临时滑板支座代替原支座，同时确保整个顶升过程可靠。
三、支座更换及补缺
当梁体抬升后，原支座与梁体脱离，完全由临时油顶支撑桥梁。取出原来的支座，将新支座按标准安放到位。
四、第五步：落顶就位
当支座放到位时后，将千斤顶收缸落梁。如有半脱空需增设楔形钢板处理。如有偏位调整到位。待千斤顶收完后拆除千斤顶及垫块钢架，整个顶升过程结束。
4.5位移监测方法
为便于实时监测顶升过程中的梁体竖向位移，本次支座更换位移拟采用支座更换专用们移传感器进行测试，在需整体起顶的墩台盖梁上布设位移计，左幅8＃墩每个立柱顶部布设2个位移测点（见下图）。
在顶升过程中派测试人员实时采集竖向位移数据，将横向顶升量偏差控制在0.5mm以下，并确保竖向位移不超过10mm，以保障顶升过程中梁体受力，且不损坏桥面铺装。
顶升位移测点布置示意图
4.6更换支座施工注意事项
4.6.1顶升前须落实的工作
(1)顶升施工之前有必要对顶升梁体及其相应的上下部结构进行的检测，以了解桥梁结构现状，避免已有病害对顶升施工的性造成隐患；
(2)正式顶升前，需要对各支撑点（千斤顶和临时支撑）处对应的梁底、柱顶逐一检查，如果有病害存在，行相应的维修工作，然后才能进行下一部的顶升工作；
(3)顶升前必须测量支点处梁体标高，确保落梁后梁体恢复到原有标高处。
4.6.2施工要点
(1)当梁体自重全部转换到千斤顶上时，顶升力不再明显增加，此时采用顶升力控制实际上无太大意义，应改用每次的顶升量来控制比较合适，可以避免某墩顶升太多而桥面开裂等。各千斤顶每次顶升2～3mm，各支墩顶升量相差控制在0.5mm以下，直到可将原支座顺利取出为止；
(2)梁体应力变化量对顶升位移较为敏感，为确保顶升过程中梁体受力，顶升位移控制以支座脱空为原则，顶升量不应超过10mm；
(3)在拆除旧支座过程中，必须保证各支撑点牢固可靠；
(4)拆除旧支座时，可以凿除梁底混凝土楔形块，但是凿除时不能大范围内同时施工，需要采用人工方式、利用小功率电锤一点点局部凿除，禁止采用大功率设备，以免损伤梁底临时支撑点部位的混凝土；
(5)旧支座在取出的过程中，如果受到梁底预埋锚筒（用来固定支座上钢板）的阻挡，可以将锚筒部分割断，截断以能取出旧支座为准，切不可随意截断，以免增加后续安装难度；
(6)锚筒截断工作可在梁底混凝土楔形块凿除之后进行，这样可以控制锚筒截断长度，并且将截断后的锚筒底面标高控制在同一标高处；
(7)取出旧支座时，可将整个支座一起取出，以免增加顶升高度；
(8)安装新支座前，根据锚筒长度、支座高度将锚筒进行第二次截断，其保留长度不应太长，否则落梁过程中会受阻碍。梁体落梁后，锚筒底面与支座上钢板顶面间距控制在5mm左右即可；
(9)安装新支座时，将拼装好的支座作为一个整体进行安装。
