[摘要]上跨桥顶升技术可以有效的解决桥梁高程整体提升难题，达到缩短工期、节约资金的目的。本文结某高速公路上的三种不同结构形式不同位置的上跨桥，说明了上跨桥顶升技术在高速公路改扩建工程中的应用。
[关键词]上跨桥桥梁顶升高速公路改扩建工程
1、概述
随着公路运输的高速发展，较早设计建设的高速公路由于一些原因，已不能满足现在的行车要求，这样就需要进行改造。其中上跨高速公路的桥梁，由于净空的不足，许多的桥梁都有被超高车辆刮擦的现象，危及了桥梁的安全，在全面提高高速公路的通行能力，加宽的道路同时，必须对旧路桥进行改建。采用桥梁整体顶升技术则是解决公路净空不足的理想方法之一。某高速公路上的三座桥梁的整体顶升就充分的说明了这一点。
1.1工程的施工特点和难点
1、高速公路的改扩建工程施工中需顶升的桥梁顶升高度一般都较小（不大于50cm），根据施工图纸要求和现场施工环境，顶升过程中必须搭设支架，用于顶升过程施工人员和机具的工作平台，对基础的处理及支架搭设技术要求较高。
2、新桥老桥在板梁建筑高度、水泥混凝土铺装及沥青混凝土设计、施工、铺装等方面都存在一定的区别，现场测量、复核工作精度要求较高；必要时为精确控制每片空心板梁的顶升高度，顶升力的控制相当关键，同时要求在每一片空心板梁梁设置一个控制点，安装百分表控制每一片梁最终顶升高度。
3、桥梁众多，源于：论文封面格式范文www.808so.com
不可预测因素较多，根据每个桥或同一个桥不同墩（台）处的具体情况进行选择；在顶升前对桥梁附着物(电缆、光缆、管线等)进行有效保护，避免在顶升时因搭架或凿除垫石等损坏。桥台位置横向伸缩缝、背墙及挡块，与梁体结合紧密的必须凿除，避免在顶升时伤害梁体。
4、工期紧，对各工序连续作业要求较高；
5、一次性投入的设备较多。
2 常用顶升方式
2.1直接顶升式（梁底与盖梁底有足够的空间高度的情况）
将千斤顶直接安装在梁底与盖梁底间的空间内实施顶升梁板，其示意图如下图所示：
图2-1 直接顶升梁板方式示意图
此种方法比较简便，工期最短，是顶升工程中首选的方案。
2.2 安装牛腿式顶升（梁底与盖梁间空间高度较小，且桥下地面未做过硬化处理或地面不适宜做硬化处理的情况）
在盖梁、台帽或台身立面上植入化学锚栓，安装钢牛腿、千斤顶构建成钢牛腿—千斤顶顶升体系后直接顶升梁板的顶升方式，其示意图如下图所示：
图2-2牛腿式顶升示意图
图2-3牛腿式顶升示意图
如果盖梁端部建筑高度较小，可采用专门设计的‘Z字形’钢牛腿。
2.3安装分配梁顶升式（梁底与盖梁间空间较小，但桥下地面做过硬化处理的情况）
一般式利用承台或桥下地面做反力基础（在桥下浇筑一定厚度的混凝土或摆放枕木等构件），安装钢支撑、千斤顶并在梁底横桥向安装分配梁，构建钢支撑—千斤顶—分配梁顶升力系实施顶升梁板，其示意图如下图所示：
图2-4分配梁式顶升示意图
分离式立交可以利用此种方案。
针对个别多孔桥各墩台处需要顶升的高度不同，且存在由大变小或由小变大的递增、递减规律的情况，可在各墩台处采用比例顶升的方法实施顶升，以尽量减小顶升后桥面标高与设计值的误差。
下图为比例顶升的示意图
图2-5 比例顶升示意图
比例顶升时，各墩（台）处的顶升高度及顶升速度均按跨径比例设定，以保证顶升过程中梁板结构不发生弯、扭等对整体结构不利的变形。
根据顶升桥梁的结构形式，采用一联半幅整体同步实施顶升，各顶升点同步到位。采用超薄千斤顶顶升时，超薄顶最大行程3cm，需要多个循环顶升。顶升时准备与顶升高度、行程相对应的临时垫块。采用精度为0.01mm的拉线式传感器监测顶升行程。
3．工程实例
3.1桥梁顶升背景
三座桥都处于高速公路曲线段，根据测量结果，其超高侧净空约为4.5 米，均未达到要求的 5.0m，由于净空不足，已发生多起交通事故，且对桥体有所损伤。人行跨线桥尤为严重（板梁位置也向行车方向移动了约1cm）。严重影响了行车安全，为避免此类事故的再次发生，对桥梁再次造成损伤，故拟采用整体顶升技术将桥梁整体抬升到设计要求高度。
3.2行车跨线桥
3.2.1该桥建于 2002 年 9 月，为四级路上跨桥，主桥共分四跨，跨径 12m＋17m×2＋12m，梁高 90cm，桥宽7m，其中车道为 6m，护栏每边 0.5m。原桥设计荷载：汽车—10 级，验算荷载：履带—50；原通行高度 4.5m。上部结构为钢筋混凝土连续刚构，主梁为现浇式混凝土梁；下部结构为薄壁墩、U 型桥台、扩大基础。桥墩与梁为现浇一体。根据测量结果现在超高侧的净高为 4.7 米，故需将该桥顶升 0.4 米。
3.2.2总体施工方案
1、桥基础为扩大基础，基础顶面尺寸为 4.75 米*2 米，具备千斤顶布置的条件，决定利用老基础为顶升时的基础。千斤顶采用“2+4+4+4+2”的方式布置；
2、抱柱围梁的施工：依照图纸对原柱离基础顶 0.6 米处进行抱柱围梁的施工，作为桥墩顶升施力
3、顶升体系安装：在桥墩两侧抱柱围梁下及桥台内侧底设定顶升千斤顶及支撑系统，并在桥墩两侧抱柱围梁下及桥台顶设立临时支撑，作为千斤顶收顶时的支撑点；
4、顶升控制系统：采用 PLC 液压同步顶升控制系统，千斤顶采用 200 吨千斤顶,顶身长度 395mm，底座直径 375mm，顶帽 258mm。千斤顶均配有液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压问题，从而保证负载有效支撑；
5、墩柱切割：由于该桥为连续刚构，梁与墩现浇一体，顶升前必须将桥墩进行切割。待抱柱围梁下的千斤顶安装并施力后，采用新型无振动直线切割设备进行切割。切割位置在基础以上 0.3 米处。6、整体顶升：待所有准备工作做好后首先进行试顶升，观察若无问题，便进行正式顶升，千斤顶最大行程为 140mm，每一顶升标准行程为 100mm。最大顶升速度 10mm/min。该桥需要顶升五顶。
7、桥墩桥台接高：顶升施工完成后即可进行立柱加固工作。为了使立柱在连接后有更好的受力状态除对原立柱钢筋采用套筒连接外，还将原有立柱每侧加宽 120mm，在原立柱四周种植φ25 钢筋，并浇筑比原桥墩高一标号的砼，砼浇筑到抱柱箍底面。桥台加高则是将原桥台凿毛并剔出外侧的钢筋后，内侧打好膨胀螺栓，将预先预制好的钢筋混凝土钢筋网垫块放入，将钢筋网垫块的外伸钢筋与原桥台所剔出钢筋及膨胀螺栓所焊接。然后灌注比原桥台混凝土高一标号的混凝土。
3.3 人行跨线桥
3.3.1 该桥建于 2002 年 9 月，用于沟通被高速路所隔的乡村人行而建。共四跨，跨径 11m＋16m×2＋11m，梁高 75cm，桥宽 4.5m，其中人行道为 4m，护栏每边 0.25m。原桥设计人群荷载为 3.5kN/m2，原通行高度4.5m。上部结构为钢筋混凝土连续梁；下部结构为矩形实体墩、U 型桥台、扩大基础。根据测量结果现在超高侧的净空为 4.6 米，故需顶升 0.5 米。
3.3.2 总体施工方案
1、老桥基础为扩大基础，上部承台尺寸为 2 米*3 米，决定利用老基础作为顶升时的基础；
2、在桥墩两侧和桥台内侧搭设顶升支架，利用原桥墩作为临时支撑； z 顶升控制系统采用 PLC 液压同步顶升控制系统，千斤顶采用 200 吨千斤顶。布置方式采用“2+2+2+2+2”
布置；
3、待所有准备工作做好后首先进行试顶升，若无问题，便进行正式顶升；
4、就位后，再顶升 0.2 m。对立柱顶部的四周凿出 10cm 左右的砼，并将立柱新老砼结合部分进行表面凿毛处理。根据设计图纸，放入钢纤维砼预制块，四周加高部分采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋，加高立柱混凝土采用相对原立柱砼强度高一标号混凝土进行浇筑，浇注达到第一次所顶升高度即可。砼强度达到要求后，将梁落到原顶升高度位置。
5、顶升控制系统采用 PLC 液压同步顶升控制系统，千斤顶采用 200 吨千斤顶。布置方式采用“2+2+2+2+2”布置；
6、待所有准备工作做好后首先进行试顶升，若无问题，便进行正式顶升；
7、就位后，再顶升 0.2 m。对立柱顶部的四周凿出 10cm 左右的砼，并将立柱新老砼结合部分进行表面凿毛处理。根据设计图纸，放入钢纤维砼预制块，四周加高部分采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋，加高立柱混凝土采用相对原立柱砼强度高一标号混凝土进行浇筑，浇注达到第一次所顶升高度即可。砼强度达到要求后，将梁落到原顶升高度位置。
3.4 支线上跨桥
3.4.1本桥为机耕路路上跨桥，主桥共分两跨，跨径为 25m+25m，梁高 1.3m，路面宽 4.5 米，土路肩宽 0.5m；原桥设计荷载：汽车-10 级；验算荷载：履带-50；原通行高度 4.5m。上部结构为钢筋混凝土连续箱梁，下部结构为柱式墩，U 型桥台，扩大基础。根据测量结果现在超高侧的净空为 4.8 米，故需顶升 0.3 米。
3.4.2 总体施工方案
因老桥为扩大基础，上部承台尺寸为 2.9 米*2.9 米，所以利用老基础作为顶升时的基础；利用原桥墩桥台作为临时支撑；千斤顶布置方式采用“2+2+2”布置；顶升共分为四次完成。在桥墩接高上采用同 K23+690人行跨线桥桥墩的接高方式；在桥台接高上则采用同 K23+501.5 行车跨线桥桥台的接高方式进行。
3.5 液压同步顶升PLC 控制系统
三座桥梁都为连续梁，都采用液压同步顶升PLC控制系统作为顶升工具。其该系统具有源于：论文格式排版www.808so.com
以下优点：
1、计算机控制系统具有良好的用户界面；
2、具备位移误差的控制、行程控制、负载压力控制、紧急停止功能、误操作自动保护等软件功能；具备油缸液控单向阀、可防止任何形式的系统及管路失压等硬件功能，功能齐全，从而保证负载有效支撑，整体安全可靠。
3、所有油缸既可同时操作，也可单独操作；
4、同步控制点数量可根据需要设置，适用于大体积建筑物或构件的同步位移。
5、顶升过程当中同步性很好。
可充分保证桥梁在顶升过程中的整体性，对于梁体的结构不存在任何的损坏。使整个的顶升过程在结构安全和操作安全上得到了更为充分的保障。
3.6施工难点
1、要控制好各垫石调整后的标高，应确保各垫石调整后标高达到设计要求，这样才能保证各支座的均匀受力；
2、保证临时支撑用的钢板和钢垫块的稳定；
3、控制每一片梁、每一跨同步顶升；
4、对于需要搭设支架的桥墩，对地基的处理应着重，以便满足顶升要求；
5、顶升高度大；控制梁体在顶升过程中不会发生横向或纵向偏移。
3.7顶升效果
1、 施工工期短：三座桥从开工至桥梁顶升到位和周围环境恢复共用时 50 天，其中顶升前准备工作 35 天，顶升工作 5天，后期恢复 10 天。
2、对原桥破坏小：三座桥分别顶升 40cm、50cm、30cm。桥梁到达顶升位置后，经测量就位误差均小于3mm。顶升后其梁体的原有裂缝没有任何变化，没有出现新增裂缝。
3、旧桥利用率经济效益明显：整体顶升所产生的费用只占到了拆除重建的四分之一。能够节约大量的资金，环境的污染也是最小，无论是从建筑垃圾、噪音扬尘、还是水电的消耗都远远的低于重建所造成的污染和破坏。
4结语
上跨桥顶升技术所需设备简单，易操作，桥梁整体同步顶升技术的应用对于在保持桥梁上部结构的完整性的同时，抬升桥梁来满足通行要求，有着非常重要的意义。它既节省了投资的成本，又缩短了施工工期，对交通的压力影响较小，在现代的高速公路改扩建工程当中，对待桥梁净空不足问题上，桥梁整体顶升起到了重要的作用。其经济合理、工期短、环境污染小等特点已被很多的建设方所接受。
参考文献：
桂学.桥梁顶升技术研究[D].长安大学,2005.
汪学谦,汪晓岚,蓝戊己. PLC控制液压同步顶升系统在连续钢箱梁悬臂架设施工中的应用[J]. 世界桥梁,2005(2):33-35.
[3]封建武.高速公路上跨桥整体顶升技术[J].城市道桥与防洪,2008,2:52-55.
[4]公路桥涵养护规～(JTG H11-2004)[S]．北京：人民交通出版社．2004．
上跨桥顶升技术在高速公路改扩建工程中应用
更新时间：2024-03-11
作者：用户投稿
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