浅析市政桥梁顶升技术应用

0 引 言

随着我国经济社会的不断发展，城市建设也随之进入发展快车道，而在对城市公路、铁路及河道的改造过程中，涉及对现有城市快速路或桥梁的改造技术问题也随之凸显，桥梁整体顶升技术应运而生。以上海市济阳路快速化改建工程2标（以下简称“本工程”）为例，浅析桥梁整体顶升技术。因本工程位于区界交通主干道位置，且为上海市重大工程项目，故具有一定技术研究价值。

1 工程概况及设计要求

本工程位于上海济阳路主线高架桥上浦路北侧，顶升段位于桥面变宽段（如图1所示）。西幅顶升范围为JYL-W5号墩—JYL-W9号墩桥梁（新墩编号为JY04-JY00），东幅顶升范围为JYL-E5号墩—JYL-E7号墩（新墩编号为JY03-JY01），文中统一采用旧墩编号叙述；总顶升面积2 767 m2。

桥梁顶升段处于上部板梁，为连续简支结构，跨度约23 m。该顶升段下部结构为单柱墩和两柱门式墩，盖梁采用倒T形式[1]。基础为承台与钻孔桩群桩基础。

根据总体方案，顶升段桥梁为调坡顶升（含上部结构），按新建桥梁的纵断面，西幅W5号墩—W9号墩需抬高0～2 244 mm（新老桥设计高差），立柱接高；东幅E5号墩—E7号墩需抬高0～949 mm，立柱接高；各桥墩中心线处需抬升高度，如表1所示。

根据项目设计单位提供的数据，各桥墩调坡顶升数据如表2所示。

由表2可知，顶升段西幅桥梁的总体重量约2 980 t，东幅桥梁总体重量约1 323 t。

2 总体顶升方案

（1）受力千斤顶应设置在原桥墩承台位置，钢管支撑设置在以承台结构为主的反力基础上（如图2所示）。W6-W8号和E5-E6号两处桥墩在盖梁底部安装千斤顶，以盖梁底部作为顶升受力点；W5号桥墩处，在盖梁下部设置分配梁，千斤顶倒装在分配梁底，梁底处为顶升受力位置，对于盖梁底部斜面处采用高强灌浆料找平。

（2）通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）电脑同步控制系统，采用整体顶升、分步到位的顶升方法，达到桥下净高提升的目的。

（3）顶升前，在JYLW9号墩和JYLE7号墩的盖梁与空心板之间安装超薄液压千斤顶，顶升时加载压力至计算顶力的70%。施工工艺同换支座更换施工。

（4）由于顶升前后相邻两跨板梁在盖梁处夹角发生变化，所以顶升前须将桥面铺装在盖梁顶面凿断并切断钢筋，在顶升完成后改造桥面系时进行恢复。

（5）桥梁整体顶升前，应在桥上设置控制点，顶升前测量该点的高程及平面坐标，顶升完成后再次测量，作为顶升成果验收数据之一。

（6）立柱连接完成后，更换旧支座。

3 顶升工程施工要点及难点的解决措施

3.1 保证顶升基础

顶升用千斤顶应设置在以原桥墩承台结构为受力基础的平面上。在顶升基础顶面通过植入螺栓连接φ609 mm钢支撑，建立支撑体系，承担上部荷载。液压千斤顶安装于钢结构分配梁底与钢支撑之间，通过钢支撑把力传递至原承台上。关键应对受力千斤顶下方的局部承载力及承压情况进行计算。

3.2 制作抱柱梁

整体顶升时，千斤顶位于柱体四周的抱柱梁体结构下部，千斤顶将力通过抱柱梁传至柱体结构，最终传至上部结构[2-3]。

3.3 千斤顶顶升支撑和跟随千斤顶支撑体系

支撑结构为钢管与垫块组合，钢管与承台顶面或平台顶面通过螺栓连接。在顶升过程中，增加垫块的数量，与顶升高度成正比，通过特殊转换垫块将钢管支撑与常规垫块连接。

由于钢管为空心结构，液压千斤顶的顶升力需通过钢管壁进行上下传递，在千斤顶与钢支撑之间安装实心钢锭顶帽，进而保证力的有效传递。

3.4 顶升限位措施

桥梁顶升施工过程中，难以完全避免千斤顶安装不垂直、顶升支撑体系安装不垂直、分配梁安装不水平、顶升垫块间有高度误差、顶升过程中坡度发生变化等因素，进而可能会造成桥梁产生偏位。

顶升基础上的千斤顶受以上因素影响会出现不垂直的情况，同时在顶升施工期间，容易造成千斤顶水平方向出现细小位移现象。为有效避免上述现象发生，须在桥台结构处竖向设置限位角钢，横向位置设置限位槽钢，从而限制纵横向位移，进而更加有效地应对顶升过程中产生的水平分力。

考虑到水平推力数值不大，在各个桥墩上设置限位装置，每个桥墩独立限位，不会累加桥梁结构截面尺寸。同时，在桥梁顶升过程中，不断对桥体坡度进行调整，梁体水平投影长度会随之不断变化，结构梁也将随之产生水平位移，因而必须在伸缩缝及连续缝位置处安装适当的横竖向限位装置[4]。

3.5 千斤顶布置分组

（1）跟随保护千斤顶及顶升油缸千斤顶布置。为保证上部梁体顶升时受力均匀，顶升千斤顶与跟随保护千斤顶设置时应注意左右对称，从而降低上部混凝土结构因受力不均而产生局部裂缝的风险。经过以往设计及施工经验，安全储备系数应控制在1.8倍以上。

（2）千斤顶分组。顶升液压千斤顶分组时，同一个桥墩位置两侧的千斤顶可各分成一组，每个主桥墩下的千斤顶可分成两组[5]。

3.6 梁端与盖梁缝宽变化的应对措施

调坡顶升过程中由于板梁纵坡的变化，梁端与盖梁侧面间距会出现变大和变小的情况。桥墩缝宽变化情况，如表3所示。

如表3所示，缝宽的最大变化值为±44 mm，而缝宽的设计值为40 mm。缝宽变大时可以忽略其影响，缝宽变小时可能会造成顶升过程中板梁与盖梁侧面发生接触，或在使用过程中因温度变化而造成板梁与盖梁侧面接触，进而影响顶升施工安全，同时还应关注板梁实时安全情况。

为了避免以上接触的发生，顶升前应对缝宽进行实地测量，当实测宽度小于缝宽缩小值时，表面顶升过程中存在一定接触，则顶升前应进行预处理。当实测宽度大于缝宽缩小值时，说明顶升过程中不会接触，可在顶升完成后进行处理。缝宽处理完成后须保证不小于设计要求值。处理方法为：在顶升前、后对梁端混凝土进行切割，工具可采用圆盘锯。

另外，调坡顶升会引起梁体投影长度的变化，由橡胶支座在跨内吸收，不会产生不利影响。

3.7 液压泵站及控制系统选用

本工程共配备15台二点PLC变频调速同步顶升液压泵站，15台跟随千斤顶控制泵站，同时配备一套19点同步控制系统，采用PLC同步液压顶升设备时应考虑其技术先进性等因素。

3.8 保压及切割前预加压

对即将顶升的部位采取保压措施，保压值可设定为上部结构设计荷载的70%。

保压中应关注是否有泄漏等现象发生，必要时应根据泄露程度采取更换相关配件等措施。

3.9 切割力系转换

在切割墩柱前，需先进行预加压操作，加压措施完成后，方可进行切割。主要目的是通过顶升液压千斤顶替代原桥墩柱，进而达到替代传递原桥梁上部荷载的作用，这是原受力系统的转化过程[6-8]。

3.10 支座更换

采用盖梁—超薄千斤顶顶升法，即在盖梁与板梁之间安装超薄液压千斤顶，以盖梁为顶升基础，顶升上部结构来达到更换支座的目的。超薄千斤顶方案适用于梁底与盖梁（墩、台帽）顶之间间距较小（不宜过小，须＞3.5 cm，液压千斤顶高程最小3 cm左右）。

4 结 语

（1）进场后须会同主要参建单位对原桥结构进行一次全面检查，对桥梁现状进行记录，顶升完成后再进行一次全面检查，确认是否有因桥梁顶升施工而产生桥梁损坏。

（2）采用“同步顶升，分步到位”的顶升方法，有利于已顶升段桥体与正在顶升段桥体之间或多段同步顶升桥体之间有效连接，同时可以有效控制多段桥体间的坡度衔接，使桥体衔接位置自然平整。各衔接段可以展开流水作业，有利于施工管理。

（3）选用液压千斤顶（带球头可转动，顶部球头最大转角可达5°），是调坡顶升的关键点。顶升时随着上部结构坡度变化，液压千斤顶与上部结构物的垂直程度发生变化，通过千斤顶球头的变化来牵引缸顶球头变化，从而解决顶升过程中结构局部应力变化的问题。

（4）门式墩与盖梁原为固结，顶升时须切断桥墩变成简支结构，存在结构体系转换，对盖梁受力应委托设计单位进行安全性复核。

（5）顶升施工后，考虑到桥墩高度因素，通过植筋焊接将基础与钢管支撑固定，以增加结构稳定性。植筋深度为10 d，钢管间采用法兰螺栓连接，螺栓间隔布置不少于8颗。用槽钢对钢管支撑之间进行有效连接，并与桥墩混凝土结构采用“连墙件”连接形成稳定格构。

（6）在顶升过程中，特别是更换垫块时，应设置跟随千斤顶等装置，从而有效防止因主液压千斤顶出现漏油或暴管而导致的上部结构下落情况。

（7）在顶升过程中，为应对桥梁断面异同情形，防止桥梁上部结构出现滑移转动等偏移情况，应采取水平及竖向限位措施，同时应考虑在发生平动或转动后如何有效控制其发展趋势和恢复其原状态。

（8）在顶升过程中，随着上部结构坡度变化，梁的水平位置也会发生改变，梁的水平向长度将会拉长，须考虑水平向变形拉伸对结构的影响。

参考文献：

[1]严凯. 多跨简支梁桥步进式整体顶升施工技术[J]. 上海建设科技，2021（6）：27-30.

[2]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.

[3]刘国华. 整体同步顶升技术在桥梁加宽工程中的应用[J]. 公路，2021（6）：146-152.

[4]徐泉. 顶升技术在桥梁工程中的应用[J]. 四川建筑，2014（5）：161-164.

[5]黄裕锋. 南通通沪及东方大道连接线大跨度连续箱梁调坡顶升技术[J]. 城市道桥与防洪，2013（9）：135-139.

[6]罗兵. 桥梁整体顶升在既有铁路改造中的应用[J]. 中国水运（下半月），2009（5）：181-183，194.

[7]徐光铭. 桥梁顶升接高技术研究[J]. 黑龙江交通科技，2021（11）：79-80.

[8]冯满耀. 济南燕山立交桥PLC控制液压同步顶升的施工技术[D]. 济南：山东大学，2011.