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摘要：本文以杭州市中河立交桥一期支座更换工程为背景，简要介绍了该工程的设计和施工方案，为城市高架道路支座更换提供参考。
关键词：城市高架桥 ， 支座，更换
Abstract: this article with a period of hangzhou city overpass river bearing replacement project as the background, this paper briefly introduces the engineering design and construction plan, for the urban elevated road bearing replacement to provide the reference.
Key words: the city flyovers extensively, bearing, replacement
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 引言
上世纪九十年代，全国各城市进入城市建设快速发展期，特别是大中型城市都规划和建设了城市快速路系统。受当时技术水平的限制，早期建设的城市高架道路多采用空心板梁结构和橡胶板式支座。经过近二十年的运营，桥梁在车辆荷载和温度等因素的作用下，已经引起部分结构与材料的性能退化和局部病害，尤其是部分支座已经出现了病害，严重部位已导致梁体出现较大的滑移，给城市高架桥的安全造成巨大隐患。
本文以杭州市中河立交桥一期支座更换工程为背景，简要介紹了该工程的设计方案和施工步骤，希望为类似的城市高架桥支座更换提供一些参考。
2 工程概况
杭州市中河立交桥一期建于1989年，为互通式立交桥，是连接中河高架和上塘高架，是杭州市区内唯一一条南北向的高架道路及快速干道，设计荷载为汽－20，挂－100，工程范围为运河以南16跨简支空心板梁，墩号自北向南编为“中高墩0-1～0-17”，见图1、图2。本次工程包括的0-1～0-17墩上共有支座974个，每个墩上各有南北侧两排支座，原设计将0-9墩设置为固定支座（普通板式橡胶支座），其余的均设为滑动支座（四氟板式橡胶支座）。由于当时桥梁设计时支座设计不尽合理，在长期的车辆荷载和温度等因素作用下，部分梁体出现较大的位移，桥梁部分结构件出现病害，主要病害表现为支座钢板锈蚀、支座混凝土碎裂、支座严重错位，给桥梁的运营安全造成很大的隐患。中河高架桥是杭州市南北向交通的大动脉，在城市交通系统中发挥着重大作用，必须要保证桥梁的安全运营状态。因此，主管单位要求在尽可能减小对交通影响的情况下，更换立交桥所有支座，并优化支座设计，解决目前的问题并消除桥梁存在的隐患。
图1 中河立交桥墩号示意图（单位：cm）
图2 中河立交桥横断面图（运河南）（单位：cm）
3 施工方案设计
3.1 设计原则
(1) 更换支座时必须保证桥梁结构安全，不能因为更换支座而损坏桥梁，更换支座后桥梁仍能满足原设计要求和今后的运营要求。
(2) 由于更换支座时，必须将梁体顶升，所以更换期间需短暂中断交通，故要求施工方便、工期短，尽可能减少对交通的干扰。
(3) 方案应具有较好的经济性和可行性。
3.2 方案选择
桥面连续的简支空心板结构更换支座一般有两种方法：
（1）单块板吊装更换。即先断开桥面板之间的纵横向联系，然后用吊机起吊桥面板后更换支座。这种方法的优点是不需要搭设支架，施工方便。缺点是工程量大，施工时间很长，对交通影响很大。从工程实际情况而言，这种方法显然是不符合要求的。
（2）整体顶升法更换。顾名思义整体顶升法是将桥面板整跨或整联的抬升，这种施工方法的优点是工作量较小，施工时间相对较短，对交通的影响较小，但是需要特别的顶升设备和设施，对施工方案及施工控制的要求较高。
根据桥面板顶升的范围，可以分为三种整体顶升更换方式：
a、单跨顶升更换法。即断开每跨之间的桥面联系（包括铺装层、栏杆及照明线路），使被顶升的桥跨成为完全简支，再使用顶升设备将整跨顶升后更换支座。这种方法的特点是能够将施工时间缩短，整个工程对交通的干扰较小，但是需要有专门的顶升设备，
b、单墩顶升更换法。即在不断开桥面联系（不包括栏杆）的前提下，只在单个桥墩处使用顶升设备顶升桥面板，待桥面板抬升到一定高度后再进行支座更换。这种方法的特点是不需要断开桥面联系，使用顶升设备在桥墩处强行抬升桥面板。这种方法的施工时间较短，对交通的干扰最小。但是对桥面板的抬升类似于连续梁的强迫位移，因此需要更大的顶升力，另外由于单墩顶升造成梁体有较大的倾斜，容易使顶升设备倾覆，具有一定风险性。
c、一联（数跨）顶升法。即将一联整体顶升。这种方法的特点是能够将桥面板顶升的次数和时间大大缩短，从而使工程对交通的干扰减小到最低限度。但是要求设备投入多，对施工协同控制要求高，工程不可预见性较大，具有较大的不确定性和风险性。
综合以上分析，本设计优先推荐单跨顶升法。
3.3 总体设计
根据方案选择的思路，如果采用单跨顶升法，中河立交桥一期支座更换的顶升体系主要由托梁、顶升设备、支架、和基础四个部分组成（如图3所示）。
图3 方案立面布置图
托梁采用贝雷桁架拼接，横向为3排1500mm×3000mm贝雷架，排与排之间间距为 25cm，分别采用支撑架连接。顶升设备为千斤顶和钢垫块，设计考虑千斤顶的尺寸φ170×240mm。钢垫块用以调节千斤顶的高度。支架墩柱由φ600×8mm的钢管拼接而成，每个桥墩处设有5个临时墩柱。为了节省材料和方便运输，将钢管设计成若干节段，根据桥墩的实际高度选择节段进行拼接。基础由临时浇注的混凝土扩大地基和桥梁原有承台组成。另外，在钢管墩对应位置预埋入25mm钢板底座和螺栓，使钢管墩能够与基础固接。
支座更换完毕之后，0-1墩和0-17墩需重新安装伸缩缝，0-6墩和0-11墩断开原来的纵向联系后，增设伸缩缝，改善桥梁的跨数设置。
图4 支座类型与伸缩缝分布图
4 施工步骤
1) 施工准备。为了满足设计要求，事先应凿除各跨板梁间桥面联系，制定严密的施工方案，与交通管理部门协商交通管制方案。
2) 搭设顶升设施。浇注临时承重地基，对承台顶面的坡面用混凝土层找平。在钢管墩的位置预埋入钢板底座以及螺栓。按照设计高度现场拼接钢管墩，架设钢托梁，钢托梁底部千斤顶顶升位置铺设钢板，使用卷扬机将钢托梁架设在千斤顶上。对千斤顶泵油使钢托梁抬升，顶部略微贴紧桥面板底部不致产生晃动即可。
3) 试顶。试顶是为了消除支撑的非弹性变形和承重地基的沉降。对千斤顶同时泵油，同步抬升，整个抬升过程中应保持千斤顶的行程大致相同，整个桥面板即将离开支座时停止顶升。停放1～2小时进行观察基础的沉降和托梁的变化。
4) 整体顶升。试顶停放1～2小时观察顶升体系无任何变化后，开始整体顶升。顶升时统一泵油步骤，每台千斤顶的泵油速率相等，保持各千斤顶的行程一致，缓慢平稳地抬升桥面板。同时派专人在桥面上观察桥面板的顶升情况，及时指挥协调。将桥面板抬离支座10cm左右即可停止顶升，随后在每个钢管墩上加设2个钢垫块，形成临时支承点协助千斤顶共同受力，千斤顶在施工过程中不回油。
5) 支座更换。清除盖梁上堆积物后,即可去除原有支座,精确计算出需增加的高度,支座下方重新用环氧砂浆找平,粘上新的支座。待砂浆强度达到强度要求,清除盖梁上的杂物，千斤顶慢慢回油，直至桥面板重新回到支座。
6) 桥面修补。拆除整个顶升施工架，清场准备下一个墩台的支座更换。对不需要增设伸缩缝的桥跨，对破坏的桥面联系和铺装进行修补，并按设计要求加设伸缩缝的。
5 结语
中河立交桥支座更换规模之大，在杭州尚属首次，在全国市政道路维护中也不多见。由于设计方案合理，在施工前制定了具体完善的施工方案，采取了在日间进行施工准备、搭设顶升设施，在夜间进行整体顶升和支座更换的施工方法，因此未对中河高架的通行造成较大影响，确保了城市主动脉的畅通，并为城市高架桥的下一阶段的安全运营提供了良好的基础，达到了工程维保的目的。
参考文献：
[1] 桥面整体顶升更换桥梁支座施工技术，建筑施工；
[2] 浅析桥梁支座更换施工的方法和措施，辽宁省交通高等专科学校学报，2004年9月；
[3] 公路旧桥支座更换方法简介，辽宁交通科技，第7期67-68；
[4] 工型梁微弯板桥梁支座的更换，华东公路，2000年2月；
[5] 旧佛山大桥加固改造施工技术，中南公路工程，1999年12月第24卷第4期；
[6] 更换杨十八郎桥支座的施工方法，石油工程建设，2002年4月第28卷第2期
[7] 装配式公路钢桥多用途手册，人民交通出版社，2004年；
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：城市高架桥 ， 支座，更换
Abstract: this article with a period of hangzhou city overpass river bearing replacement project as the background, this paper briefly introduces the engineering design and construction plan, for the urban elevated road bearing replacement to provide the reference.
Key words: the city flyovers extensively, bearing, replacement
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 引言
上世纪九十年代，全国各城市进入城市建设快速发展期，特别是大中型城市都规划和建设了城市快速路系统。受当时技术水平的限制，早期建设的城市高架道路多采用空心板梁结构和橡胶板式支座。经过近二十年的运营，桥梁在车辆荷载和温度等因素的作用下，已经引起部分结构与材料的性能退化和局部病害，尤其是部分支座已经出现了病害，严重部位已导致梁体出现较大的滑移，给城市高架桥的安全造成巨大隐患。
本文以杭州市中河立交桥一期支座更换工程为背景，简要介紹了该工程的设计方案和施工步骤，希望为类似的城市高架桥支座更换提供一些参考。
2 工程概况
杭州市中河立交桥一期建于1989年，为互通式立交桥，是连接中河高架和上塘高架，是杭州市区内唯一一条南北向的高架道路及快速干道，设计荷载为汽－20，挂－100，工程范围为运河以南16跨简支空心板梁，墩号自北向南编为“中高墩0-1～0-17”，见图1、图2。本次工程包括的0-1～0-17墩上共有支座974个，每个墩上各有南北侧两排支座，原设计将0-9墩设置为固定支座（普通板式橡胶支座），其余的均设为滑动支座（四氟板式橡胶支座）。由于当时桥梁设计时支座设计不尽合理，在长期的车辆荷载和温度等因素作用下，部分梁体出现较大的位移，桥梁部分结构件出现病害，主要病害表现为支座钢板锈蚀、支座混凝土碎裂、支座严重错位，给桥梁的运营安全造成很大的隐患。中河高架桥是杭州市南北向交通的大动脉，在城市交通系统中发挥着重大作用，必须要保证桥梁的安全运营状态。因此，主管单位要求在尽可能减小对交通影响的情况下，更换立交桥所有支座，并优化支座设计，解决目前的问题并消除桥梁存在的隐患。
图1 中河立交桥墩号示意图（单位：cm）
图2 中河立交桥横断面图（运河南）（单位：cm）
3 施工方案设计
3.1 设计原则
(1) 更换支座时必须保证桥梁结构安全，不能因为更换支座而损坏桥梁，更换支座后桥梁仍能满足原设计要求和今后的运营要求。
(2) 由于更换支座时，必须将梁体顶升，所以更换期间需短暂中断交通，故要求施工方便、工期短，尽可能减少对交通的干扰。
(3) 方案应具有较好的经济性和可行性。
3.2 方案选择
桥面连续的简支空心板结构更换支座一般有两种方法：
（1）单块板吊装更换。即先断开桥面板之间的纵横向联系，然后用吊机起吊桥面板后更换支座。这种方法的优点是不需要搭设支架，施工方便。缺点是工程量大，施工时间很长，对交通影响很大。从工程实际情况而言，这种方法显然是不符合要求的。
（2）整体顶升法更换。顾名思义整体顶升法是将桥面板整跨或整联的抬升，这种施工方法的优点是工作量较小，施工时间相对较短，对交通的影响较小，但是需要特别的顶升设备和设施，对施工方案及施工控制的要求较高。
根据桥面板顶升的范围，可以分为三种整体顶升更换方式：
a、单跨顶升更换法。即断开每跨之间的桥面联系（包括铺装层、栏杆及照明线路），使被顶升的桥跨成为完全简支，再使用顶升设备将整跨顶升后更换支座。这种方法的特点是能够将施工时间缩短，整个工程对交通的干扰较小，但是需要有专门的顶升设备，
b、单墩顶升更换法。即在不断开桥面联系（不包括栏杆）的前提下，只在单个桥墩处使用顶升设备顶升桥面板，待桥面板抬升到一定高度后再进行支座更换。这种方法的特点是不需要断开桥面联系，使用顶升设备在桥墩处强行抬升桥面板。这种方法的施工时间较短，对交通的干扰最小。但是对桥面板的抬升类似于连续梁的强迫位移，因此需要更大的顶升力，另外由于单墩顶升造成梁体有较大的倾斜，容易使顶升设备倾覆，具有一定风险性。
c、一联（数跨）顶升法。即将一联整体顶升。这种方法的特点是能够将桥面板顶升的次数和时间大大缩短，从而使工程对交通的干扰减小到最低限度。但是要求设备投入多，对施工协同控制要求高，工程不可预见性较大，具有较大的不确定性和风险性。
综合以上分析，本设计优先推荐单跨顶升法。
3.3 总体设计
根据方案选择的思路，如果采用单跨顶升法，中河立交桥一期支座更换的顶升体系主要由托梁、顶升设备、支架、和基础四个部分组成（如图3所示）。
图3 方案立面布置图
托梁采用贝雷桁架拼接，横向为3排1500mm×3000mm贝雷架，排与排之间间距为 25cm，分别采用支撑架连接。顶升设备为千斤顶和钢垫块，设计考虑千斤顶的尺寸φ170×240mm。钢垫块用以调节千斤顶的高度。支架墩柱由φ600×8mm的钢管拼接而成，每个桥墩处设有5个临时墩柱。为了节省材料和方便运输，将钢管设计成若干节段，根据桥墩的实际高度选择节段进行拼接。基础由临时浇注的混凝土扩大地基和桥梁原有承台组成。另外，在钢管墩对应位置预埋入25mm钢板底座和螺栓，使钢管墩能够与基础固接。
支座更换完毕之后，0-1墩和0-17墩需重新安装伸缩缝，0-6墩和0-11墩断开原来的纵向联系后，增设伸缩缝，改善桥梁的跨数设置。
图4 支座类型与伸缩缝分布图
4 施工步骤
1) 施工准备。为了满足设计要求，事先应凿除各跨板梁间桥面联系，制定严密的施工方案，与交通管理部门协商交通管制方案。
2) 搭设顶升设施。浇注临时承重地基，对承台顶面的坡面用混凝土层找平。在钢管墩的位置预埋入钢板底座以及螺栓。按照设计高度现场拼接钢管墩，架设钢托梁，钢托梁底部千斤顶顶升位置铺设钢板，使用卷扬机将钢托梁架设在千斤顶上。对千斤顶泵油使钢托梁抬升，顶部略微贴紧桥面板底部不致产生晃动即可。
3) 试顶。试顶是为了消除支撑的非弹性变形和承重地基的沉降。对千斤顶同时泵油，同步抬升，整个抬升过程中应保持千斤顶的行程大致相同，整个桥面板即将离开支座时停止顶升。停放1～2小时进行观察基础的沉降和托梁的变化。
4) 整体顶升。试顶停放1～2小时观察顶升体系无任何变化后，开始整体顶升。顶升时统一泵油步骤，每台千斤顶的泵油速率相等，保持各千斤顶的行程一致，缓慢平稳地抬升桥面板。同时派专人在桥面上观察桥面板的顶升情况，及时指挥协调。将桥面板抬离支座10cm左右即可停止顶升，随后在每个钢管墩上加设2个钢垫块，形成临时支承点协助千斤顶共同受力，千斤顶在施工过程中不回油。
5) 支座更换。清除盖梁上堆积物后,即可去除原有支座,精确计算出需增加的高度,支座下方重新用环氧砂浆找平,粘上新的支座。待砂浆强度达到强度要求,清除盖梁上的杂物，千斤顶慢慢回油，直至桥面板重新回到支座。
6) 桥面修补。拆除整个顶升施工架，清场准备下一个墩台的支座更换。对不需要增设伸缩缝的桥跨，对破坏的桥面联系和铺装进行修补，并按设计要求加设伸缩缝的。
5 结语
中河立交桥支座更换规模之大，在杭州尚属首次，在全国市政道路维护中也不多见。由于设计方案合理，在施工前制定了具体完善的施工方案，采取了在日间进行施工准备、搭设顶升设施，在夜间进行整体顶升和支座更换的施工方法，因此未对中河高架的通行造成较大影响，确保了城市主动脉的畅通，并为城市高架桥的下一阶段的安全运营提供了良好的基础，达到了工程维保的目的。
参考文献：
[1] 桥面整体顶升更换桥梁支座施工技术，建筑施工；
[2] 浅析桥梁支座更换施工的方法和措施，辽宁省交通高等专科学校学报，2004年9月；
[3] 公路旧桥支座更换方法简介，辽宁交通科技，第7期67-68；
[4] 工型梁微弯板桥梁支座的更换，华东公路，2000年2月；
[5] 旧佛山大桥加固改造施工技术，中南公路工程，1999年12月第24卷第4期；
[6] 更换杨十八郎桥支座的施工方法，石油工程建设，2002年4月第28卷第2期
[7] 装配式公路钢桥多用途手册，人民交通出版社，2004年；
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。