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摘 要：为研究整体顶升法更换支座对连续箱梁产生的影响，结合包头市昆河南桥实际工程进行分析。根据顶升方案进行梁体受力计算分析，以对整体结构受力的影响较小者确定实施方案。
关键词：连续梁桥；整体顶升；截面应力
1 工程概况
包头市昆河南桥修建于1993年3月，桥梁全长为530.97m，其中，主桥桥长为480m。桥面宽度为2.0m(人行道)+22.0m(车行道)+2.0m(人行道)=26.0m。桥面采用沥青混凝土桥面铺装，人行道栏杆采用混凝土栏杆。主桥采用预应力混凝土连续箱梁，共3联12跨。桥梁下部结构为重力式桥台，钢筋混凝土实体巨型墩。桥梁支座采用四氟滑板支座和盆式橡胶支座。桥梁设计荷载等级为汽车一20级、挂车100。该桥橡胶支座严重变形、脱空，盆式支座锈蚀严重，需要全部更换。
2 计算分析
考虑到该桥为既有桥梁，且在运营多年后产生了若干病害，尤其是主梁产生了较多的受力裂缝，在桥梁结构损伤程度难以准确量化的情况下，如仍按竣工文件所采用的有关参数对桥梁进行结构分析，难以准确反映桥梁结构目前的实际受力状态。因此，为了保证梁体顶升过程中的结构安全，此处采用顶升后梁体应力变化与设计活载作用下的梁体应力变化对比分析的方法来确定顶升过程中结构是否安全。通过在方案设计阶段的计算分析表明，当采用相邻两墩两幅同时顶升20mm时，主梁纵向的支点上缘拉应力较活载作用下的相应应力小接近一半，且两幅之间的桥面板应力也小了很多。虽然支点截面下缘的拉应力较活载作用下的拉应力大，但考虑到在恒载作用下支点截面下缘本身有着很大的压应力，故此处不会影响到顶升过程中的结构安全。为方便比较，现将各方案的主要计算结果汇总于下表。具体计算结果见表2-1。
表2-1顶升方案计算分析结果汇总表（单位：MPa）
注：
1.表中“活载”的有关计算结果为包络应力。
2.由于支点截面是顶升过程中的应力控制截面，故表中仅列出支点截面的有关计算结果。
为确保项升过程中的桥梁结构安全，本次主要将对下述内容进行详细的计算分析，以便能够为顶升过程中的桥梁结构应力监控等提供必要的理论数据。
（1）各顶升工况下，顶升高度分别为5mm、10ram、15ram、20mm
情况下主梁控制截面的上、下缘应力变化情况；
（2）各顶升工况下，桥梁各支点的支反力变化情况
（3）梁体项升时考虑到支反力变化，对原结构进行监控情况。
3 分析模型及计算结果
该桥整体计算分析采用MIDAS按梁格法进行模拟，计算模型详见图3-1。对梁体顶升各工况下的控制截面应力和支反力变化情况进行计算分析，并将主要应力和支反力计算结果分别汇总于表3-1和表3-2
图3-1计算分析模型
表3-1 桥梁顶升过程关键截面应力计算结果汇总（Mpa）
注：
1.表中所示墩台编号以每一联起始位置的非连续端所对应的墩台编号为“1”，后面依次编为“2”、“3”……；
2.表中所列计算结果为各项顶升工况下梁体顶升导致的截面应力变化值。
表3-2桥梁顶升过程中支反力计算结果汇总（KN）
注：
1.表中所示墩台编号以每一联起始位置的非连续端所对应的墩台编号为“1”，后面依次编为“2”、“3”……；
2.表中所列计算结果为各项顶升工况下恒载与梁体顶升组合后的计算结果；
3.由于顶升高度对桥梁支反力的影响很小，此处仅列出最大顶升高度时的支反力计算结果。
计算结果显示，顶升过程中，如果0号台处顶升高度不超过3cm，其余位置的顶升高度不超过2cm，则桥梁顶升更换支座是能够保证桥梁结构整体安全的。
4 桥梁整体顶升更换支座
采用“桥梁整体顶升更换支座法”，该方法更换支座时主要足掌握控制顶升高度和顶升同步性，根据顶升方案受力分析计算结果，通过在方案设计阶段的计算分析表明，当采用相邻两墩两幅同时顶升
20mm时，主梁纵向的支点上缘拉应力较活载作用下的相应应力小接近一半，且两幅之间的桥面板应力也小了很多。虽然支点截面下缘的拉应力较活载作用下的拉应力大，但考虑到在恒载作用下支点截面下缘本身有着很大的压应力，故此处不会影响到顶升过程中的结构安全。顶升时使用高精度静态伺服液压控制系统控制多台分离式油压薄
壁扁型千斤顶同步顶升梁体、更换支座。该方案考虑项升设备的高度基本满足梁底净空要求(本桥为现浇箱梁、梁底到盖梁高度满足安放千斤顶要求)，千斤顶直接放置在盖梁上操作，无需解除顶升时桥面附属构件的约束(在桥面连续段无需凿除桥面铺装混凝土和凿松墩台顶锚栓筋、割断护栏扶手钢管等)。
顶升过程用静态伺服液压控制系统对顶升千斤顶进行精确控制、同步顶升。将吨位型号一致的分离式油压薄壁扁型千斤顶放置在墩顶位置，梁体一端顶升时所有千斤项由同一电液伺服系统控制并提供动力，实现梁体均匀、同步顶升。
该方案优点是千斤顶安置方便灵活，千斤顶型号一致，顶升过程可以精确控制，千斤顶受力均匀、顶升同步。施工时通过在顶升位置梁体的底板和腹板上粘贴应变片、桥面架设水准仪，桥下用百分表、钢尺等监控及观测手段监控顶升时梁体的内力情况、竖向位移。通过现场数据指导施工，确保梁体能够均匀、同步顶升。
5 结语
我国相当数量的桥梁由于通行时间长以及车辆超载等原因导致部分支座损坏，致使桥梁整体受力不能满足规范标准要求。严重影响了车辆通行能力，对桥梁安全也构成了潜在的威胁。包头市昆河南桥桥梁整体顶升更换支座工程于2009年9月完工，目前的使用状况良好。本文結合包头市昆河南桥桥梁整体顶升更换支座，从各种工况下结构的受力计算分析，整体顶升更换支座的具体措施进行了总结，对其他类似工程有一定的借鉴和参考价值。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：连续梁桥；整体顶升；截面应力
1 工程概况
包头市昆河南桥修建于1993年3月，桥梁全长为530.97m，其中，主桥桥长为480m。桥面宽度为2.0m(人行道)+22.0m(车行道)+2.0m(人行道)=26.0m。桥面采用沥青混凝土桥面铺装，人行道栏杆采用混凝土栏杆。主桥采用预应力混凝土连续箱梁，共3联12跨。桥梁下部结构为重力式桥台，钢筋混凝土实体巨型墩。桥梁支座采用四氟滑板支座和盆式橡胶支座。桥梁设计荷载等级为汽车一20级、挂车100。该桥橡胶支座严重变形、脱空，盆式支座锈蚀严重，需要全部更换。
2 计算分析
考虑到该桥为既有桥梁，且在运营多年后产生了若干病害，尤其是主梁产生了较多的受力裂缝，在桥梁结构损伤程度难以准确量化的情况下，如仍按竣工文件所采用的有关参数对桥梁进行结构分析，难以准确反映桥梁结构目前的实际受力状态。因此，为了保证梁体顶升过程中的结构安全，此处采用顶升后梁体应力变化与设计活载作用下的梁体应力变化对比分析的方法来确定顶升过程中结构是否安全。通过在方案设计阶段的计算分析表明，当采用相邻两墩两幅同时顶升20mm时，主梁纵向的支点上缘拉应力较活载作用下的相应应力小接近一半，且两幅之间的桥面板应力也小了很多。虽然支点截面下缘的拉应力较活载作用下的拉应力大，但考虑到在恒载作用下支点截面下缘本身有着很大的压应力，故此处不会影响到顶升过程中的结构安全。为方便比较，现将各方案的主要计算结果汇总于下表。具体计算结果见表2-1。
表2-1顶升方案计算分析结果汇总表（单位：MPa）
注：
1.表中“活载”的有关计算结果为包络应力。
2.由于支点截面是顶升过程中的应力控制截面，故表中仅列出支点截面的有关计算结果。
为确保项升过程中的桥梁结构安全，本次主要将对下述内容进行详细的计算分析，以便能够为顶升过程中的桥梁结构应力监控等提供必要的理论数据。
（1）各顶升工况下，顶升高度分别为5mm、10ram、15ram、20mm
情况下主梁控制截面的上、下缘应力变化情况；
（2）各顶升工况下，桥梁各支点的支反力变化情况
（3）梁体项升时考虑到支反力变化，对原结构进行监控情况。
3 分析模型及计算结果
该桥整体计算分析采用MIDAS按梁格法进行模拟，计算模型详见图3-1。对梁体顶升各工况下的控制截面应力和支反力变化情况进行计算分析，并将主要应力和支反力计算结果分别汇总于表3-1和表3-2
图3-1计算分析模型
表3-1 桥梁顶升过程关键截面应力计算结果汇总（Mpa）
注：
1.表中所示墩台编号以每一联起始位置的非连续端所对应的墩台编号为“1”，后面依次编为“2”、“3”……；
2.表中所列计算结果为各项顶升工况下梁体顶升导致的截面应力变化值。
表3-2桥梁顶升过程中支反力计算结果汇总（KN）
注：
1.表中所示墩台编号以每一联起始位置的非连续端所对应的墩台编号为“1”，后面依次编为“2”、“3”……；
2.表中所列计算结果为各项顶升工况下恒载与梁体顶升组合后的计算结果；
3.由于顶升高度对桥梁支反力的影响很小，此处仅列出最大顶升高度时的支反力计算结果。
计算结果显示，顶升过程中，如果0号台处顶升高度不超过3cm，其余位置的顶升高度不超过2cm，则桥梁顶升更换支座是能够保证桥梁结构整体安全的。
4 桥梁整体顶升更换支座
采用“桥梁整体顶升更换支座法”，该方法更换支座时主要足掌握控制顶升高度和顶升同步性，根据顶升方案受力分析计算结果，通过在方案设计阶段的计算分析表明，当采用相邻两墩两幅同时顶升
20mm时，主梁纵向的支点上缘拉应力较活载作用下的相应应力小接近一半，且两幅之间的桥面板应力也小了很多。虽然支点截面下缘的拉应力较活载作用下的拉应力大，但考虑到在恒载作用下支点截面下缘本身有着很大的压应力，故此处不会影响到顶升过程中的结构安全。顶升时使用高精度静态伺服液压控制系统控制多台分离式油压薄
壁扁型千斤顶同步顶升梁体、更换支座。该方案考虑项升设备的高度基本满足梁底净空要求(本桥为现浇箱梁、梁底到盖梁高度满足安放千斤顶要求)，千斤顶直接放置在盖梁上操作，无需解除顶升时桥面附属构件的约束(在桥面连续段无需凿除桥面铺装混凝土和凿松墩台顶锚栓筋、割断护栏扶手钢管等)。
顶升过程用静态伺服液压控制系统对顶升千斤顶进行精确控制、同步顶升。将吨位型号一致的分离式油压薄壁扁型千斤顶放置在墩顶位置，梁体一端顶升时所有千斤项由同一电液伺服系统控制并提供动力，实现梁体均匀、同步顶升。
该方案优点是千斤顶安置方便灵活，千斤顶型号一致，顶升过程可以精确控制，千斤顶受力均匀、顶升同步。施工时通过在顶升位置梁体的底板和腹板上粘贴应变片、桥面架设水准仪，桥下用百分表、钢尺等监控及观测手段监控顶升时梁体的内力情况、竖向位移。通过现场数据指导施工，确保梁体能够均匀、同步顶升。
5 结语
我国相当数量的桥梁由于通行时间长以及车辆超载等原因导致部分支座损坏，致使桥梁整体受力不能满足规范标准要求。严重影响了车辆通行能力，对桥梁安全也构成了潜在的威胁。包头市昆河南桥桥梁整体顶升更换支座工程于2009年9月完工，目前的使用状况良好。本文結合包头市昆河南桥桥梁整体顶升更换支座，从各种工况下结构的受力计算分析，整体顶升更换支座的具体措施进行了总结，对其他类似工程有一定的借鉴和参考价值。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。