大流量交通下梁板快速更换关键技术研究

1 引言

桥梁是交通基础设施里非常关键的组成部分，它的结构安全性与通行效率直接影响区域交通网络正常运转，在长期荷载作用、自然环境侵蚀以及材料老化等因素影响下，桥梁梁板容易产生裂缝、变形和钢筋锈蚀等病害，若不及时更换可能会引发结构安全事故，大流量交通场景当中，传统梁板更换工艺存在施工周期长和交通阻断严重等问题，据统计在城市主干道及高速公路桥梁的梁板更换工程里，因交通疏导不当导致的拥堵损失占总工程成本的 15%-25% ，而且还容易引发次生交通事故，所以研究大流量交通下梁板快速更换关键技术，对保障交通畅通和提升工程效益有着重要现实意义。

2 大流量交通下梁板快速更换的核心难点

2.1 交通组织与疏导难题

在大流量的交通环境当中，梁板更换工作要在有限施工空间里平衡施工需求和交通通行能力，具体主要表现为以下几个方面，一是高峰时段交通流量接近道路饱和容量，临时进行交通管制很容易引发区域性拥堵，二是施工区域和通行区域进行物理隔离难度较大，容易发生车辆侵入施工区或施工材料占用车道的风险，三是交通流引导信息传递不够及时，导致驾驶员绕行效率低下进而进一步加剧拥堵。

2.2 施工效率与工期约束

大流量交通情况下的梁板更换一般要在夜间或短时段封闭施工，这使得工期被严格压缩，传统工艺里梁板拆除依靠大型机械分步开展作业，单块梁板拆卸时间长达 4 到 6 小时且安装调整耗时更久，难以满足快速施工要求，新旧梁板尺寸匹配以及支座安装精度等质量控制环节，若采用常规流程易因时间紧张造成施工质量下降。

2.3 结构安全与施工风险

在施工过程当中临时支撑体系稳定性会直接影响桥梁结构安全，在交通荷载动载作用之下临时支撑容易产生附加位移，要是设计方面存在不合理情况可能引发梁板倾覆或支撑体系坍塌，除此之外施工区域跟高速车流近距离接触增加作业人员与设备安全风险，需要建立起多重防护措施来保障施工安全。

2.4 环境与社会影响

施工期间产生的噪音、粉尘污染以及交通拥堵状况，容易引发周边居民进行投诉和产生社会舆情，大流量的交通路段大多处于人口密集区域或者商业区，施工扰民问题要是处理得不够恰当，将会影响工程的顺利推进，甚至会导致工期出现延误。

3 大流量交通下梁板快速更换关键技术

3.1 交通流精准管控与临时交通组织技术

3.1.1 动态交通仿真与封闭方案优化

依据交通大数据进行分析，利用 VISSIM 等仿真软件模拟不同封闭方案下交通流运行状态来确定最优封闭时段与范围，比如在双向六车道高速公路桥梁维修时，通过仿真对比能够发现采用“单幅双向两车道 + 应急车道”临时通行方案比传统全幅封闭方案可减少 30% 通行延误。

3.1.2 模块化临时通道构建技术

通过采用预制钢结构模块化通道达成临时通行道路快速搭建与拆除，将模块单元重量严格控制在20 吨以内以方便吊装运输，单车道模块安装时间能够控制在 2 小时以内，在通道两侧设置高强度防撞护栏与夜间反光标识保障通行安全。

3.1.3 智能交通引导系统应用

把可变情报板、5G 车路协同终端以及无人机巡查设备进行整合，以此构建起“空-地-车”一体化的交通引导体系，实时对施工信息以及绕行路线进行发布，借助车路协同技术向过往车辆推送预警信息，从而引导车辆提前分流，减少施工区域的车流聚集情况。

3.2 梁板快速拆卸与安装工艺优化

3.2.1 无损切割与液压同步提升技术

用金刚石绳锯切割技术对既有梁板做无损分离，切割速度能够达到每分钟20 厘米，相比传统机械破碎效率提升了5 倍，还可减少振动对周边结构产生的影响，拆卸过程当中采用多台液压千斤顶同步提升系统，借助位移传感器实时监测梁板姿态，以此确保拆卸过程平稳且能够有效控制，单块梁板拆卸时间可缩短到1.5 小时以内。

3.2.2 预制梁板精准定位安装技术

利用BIM 模型和全站仪组合定位的方式，建立起“三维坐标实时校准”系统，在预制梁板出厂之前预先设置定位标识，安装的时候借助机械臂辅助进行调整，让支座中心线与梁板预留孔的偏差控制在 5mm 以内，采用早强型灌浆料开展支座灌浆工作，2 小时强度能够达到 30MPa ，以此满足快速承载的要求。

3.2.3 快速连接节点设计

开展榫卯式拼接节点的研发工作，借助预制凸榫和预留凹槽进行机械咬合，以此达成梁板的快速连接并减少现场焊接作业，在节点的位置使用环氧树脂砂浆进行填充，让节点同时具备粘结强度和变形适应性，拼接所需时间相比传统螺栓连接缩短了 60% 。

3.3 临时支撑体系动态优化技术

3.3.1 轻量化临时支撑结构

使用铝合金桁架和高强度钢搭配组成支撑体系，单组支撑重量相比传统钢管支架减轻 40% ，并且承载能力能够达到 500kN，在支撑底部安装可调节液压支座，以此实现高度的微调以及水平位移的补偿，从而适应施工过程里的基础沉降情况。

3.3.2 动态荷载监测与预警系统

在临时支撑的顶部位置安装压力传感器和加速度传感器，以此实时监测交通荷载所引起的振动响应情况，当支撑荷载超出设计值的百分之八十的时候，系统会自动发出预警信号，并且通过远程控制来调整交通限流相关措施，进而确保支撑体系处于安全状态。

3.4 质量安全保障与环保措施

3.4.1 施工过程质量追溯系统

在临时支撑的顶部位置处安装压力与加速度传感器，实时监测交通荷载所引发的振动响应状况，当支撑荷载超出设计值的百分之八十时，系统会自动发出相应的预警信号，通过远程控制调整交通限流的相关措施，以此确保支撑体系始终处于安全状态。

3.4.2 多重安全防护体系

设置刚性防护棚、防眩网及电子围栏，将施工区与通行区完全隔离。作业人员配备智能安全帽，内置定位与声光报警功能，当人员接近危险区域时自动预警。

3.4.3 低影响施工技术

采用电动液压设备替代传统燃油机械，减少噪音与废气排放。施工废水经沉淀过滤后循环使用，建筑垃圾实行分类回收与现场破碎再生，环保指标满足城市施工场地排放要求。

结论

大流量交通情况下梁板快速更换属于系统性工程，需要统筹考虑交通管控施工工艺结构安全与环保要求，本文所提出的关键技术体系通过动态交通仿真优化封闭方案、构建模块化临时通道以及应用智能引导系统，有效解决了交通组织方面的难题，采用无损切割精准定位安装以及快速连接技术，大幅提升了施工工作的效率，轻量化临时支撑和动态监测系统保障了结构方面的安全。

参考文献：

[1]周雪松.桥梁改扩建工程梁板更换施工技术[J].西部交通科技,2023,(04):63-65.

[2]李海燕.桥梁梁板滑移复位处置技术研究[J].交通世界,2022,(21):63-65+69 .

[3]李智丹.180T 桥式起重机钢丝绳更换后平衡梁板钩调平分析[J].甘肃冶金,2020,42(02):74-75+79.