多跨简支梁桥整体顶升施工技术

桂 钰

(上海城建市政工程(集团)有限公司)

横潦泾大桥为同三国道(A30)跨越黄浦江上游支流横潦泾的一座大桥。主桥为三跨(85 m+125 m+85 m)变截面预应力混凝土连续箱梁;引桥为简支板梁，两侧各11孔，跨径22 m，引桥全长2×242=484 m。桥梁按上、下行独立分幅布置，桥梁总宽27.5 m。根据上海市内河航道发展规划及航道整治规划要求，桥梁需提升1.58 m，维持原状道路纵断面不变。

通过采用PLC同步顶升技术，本项经部对其进行了顶升施工，并于2011年底顺利完成本工程。施工中采用单幅通行单幅顶升的作业方法，对单幅桥顶升分三段进行:南、北侧引桥、主桥。本文就本工程引桥的顶升施工技术做相应的总结，以期为类似多跨简支桥梁的整体顶升提供技术参考。

1 工程概况及施工难点

引桥为11孔242 m长，经计算，引桥单幅11跨整体顶升重量约为69 049 kN，除桥台顶升重量为2 444 kN外，每个墩位顶升重量均大于6 400 kN左右。

施工中需对11孔简支梁引桥实施整体顶升，根据其施工工艺及要求确定多跨简支梁桥整体顶升施工难点如下。

(1)引桥顶升施工中反力系统选择及施工;

(2)顶升过程中桥梁的结构姿态的控制;

(3)上部结构与下部承台基础切割过程中力系托换的安全、有效性;

(4)引桥多跨(11跨)同步顶升控制点较多，顶升的同步性如何保证;

(5)对临时支撑的选型及安全、可靠性方面的要求;

(6)顶升施工中施工流程控制，顶升系统与随动系统的协同工作控制;

(7)顶升完成后对立柱、桥台的接高、加固质量控制及转换力系安全性问题。

2 施工技术措施

2.1 反力系统相关技术措施

桥墩处采用承台—上抱柱梁体系作为反力系统。为提高墩柱与抱柱梁间的界面摩擦力，对两者相接部分进行凿毛10～20 mm的构造处理，从而满足施工要求。针对原有承台受力面积较小的情况，施工中采取在承台外侧后植钢筋混凝土牛腿的方法增大千斤顶受力面积。

引桥边跨通过在靠近引桥侧的承台上设置临时立柱支撑(立柱间设置联系梁)作为反力基础。由于板梁不是一个整体，为使顶升力均衡作用于上部结构上，上部板梁下方锚接钢分配梁，通过下部临时支撑柱(系梁)—千斤顶—钢分配梁体系进行顶升。通过横向分配梁对顶力进行转换，使上部结构均匀受力。

桥台部位对其土体进行加固处理后，在其上部现浇钢筋混凝土地梁，以现浇地梁作为顶升千斤顶的反力基础。

2.2 顶升偏位控制

(1)顶升限位装置

采用抽拉式限位装置，在每个桥墩处设置钢框架式限位柱对结构位移进行限位。限位柱设置在抱柱梁—系梁之间;引桥桥台两侧设置限位装置，为确保限位装置的稳定性，限位装置与下部承台间通过植筋方式连接。限位装置与结构间预留10 mm间隙，采用钢楔对其进行调整，限位装置允许上部结构的偏位在10 mm以内。

(2)结构姿态监控措施

施工中对桥梁的结构位移作实时监控，及时反馈并采取相应的措施以确保桥梁的结构姿态处于受控状态。桥梁监测的主要内容为:桥面标高、桥梁纵向位移、桥梁横向位移。

桥面标高及桥梁纵、横向位移测点布置于墩位中心线与防撞墙内边线交叉点的桥面铺装层上，每个墩位设置两个观测点。顶升过程中，桥面高程观测点的标高监控可作为位移传感器自动顶升位移监测的补充，提供辅助的顶升作业依据。

当结构监测值超出规定限值值或预警值，按操作规程要求及时通报，立即采取保障措施并暂停施工，对出现的异常情况及时分析并处理。

2.3 力系托换控制措施

(1)顶升系统就位后保压及检修

桥梁顶升系统安装完成后，以50%的设计顶升力对上部顶升结构施加荷载。在保压过程中对顶升设备进行检查，若发现有液压油泄漏等现象，及时修理或更换相关设备。

(2)力系托换前预加压

保压及检修完成后，按设计值的50%顶升力对上部结构进行预加载，预加载完成后，锁死液压千斤顶上的自螺纹装置，关闭液压控制系统的电源，使上部结构受液压力和自螺纹装置共同作用。每隔8 h重启50%预加载10 min，10 min后锁死自螺纹装置，关闭液压控制系统的电源;按程序重复多次直至力系托换完成。

(3)受力体系转换

顶升预加压完成后，对上部结构进行力系转换，即把桥梁上部的荷载由立柱-承台转换为立柱-顶升液压千斤顶，本过程的施工安全风险较大。上部结构与下部基础支墩固结通过切割方式做力系转换。施工中采用绳锯进行切割以保证切割面平整度的要求。

2.4 顶升同步控制措施

(1)抱柱梁-系梁体系

对同一个墩台的3个立柱采用抱柱梁体系，对相邻墩台的抱柱梁采用纵向系梁进行连接，使引桥各墩台的抱柱梁形成一个整体，构成抱柱梁-系梁体系。

(2)PLC液压整体同步控制技术

多跨引桥顶升采用PLC液压同步控制技术，该技术采用力、位移双闭环综合控制，该技术包含:液压设备系统、检测传感器系统、计算机控制系统等几个部分。

在顶升过程中，72台液压千斤顶设置了12个泵站，24个控制点，根据分布位置分组，与相应的位移传感器组成位置闭环，通过位移传感器实时反馈每个时刻的位移和受力情况。总控室根据反馈指标控制桥梁顶升的位移和姿态，同步精度为±0.1 mm，保证整体顶升的同步性。

2.5 临时支撑可靠性

施工中采用精加工工具式钢垫块作为顶升的临时支撑。精加工垫块需要满足一定的平整度及承载力要求，其叠加安装高度误差需满足设计要求。

每个顶升行程后，千斤顶下需安放垫块作为临时支撑，在不同顶升行程结束后安装相应高度的工具式垫块。对工具式钢垫块需要确保其平整性及相应的尺寸误差，为了保证垫块受力均匀、不发生横向位移，在使用时各垫块通过螺栓连接，使垫块形成一个整体，在垫块与承台连接时还需要植筋锚固。

2.6 顶升过程控制

支撑力系转换完成后进行试顶升，确保顶升系统正常运作后对引桥正式进行顶升。在施工保证措施上使用了随动千斤顶以提高载重顶升的安全性。该装置采用机械螺旋顶进工艺，确保在顶升千斤顶液压系统出现故障情况下，随动顶仍能以机械方式受力，是避免顶力失效的机械式随动临时支撑机构。

引桥顶升流程为:先设定指令位移→顶升千斤顶按照指令位移顶升→随动千斤顶自动跟进→液压千斤顶顶升到指令位移后停止顶升，随动千斤顶停止跟进→液压千斤顶上自螺纹装置旋紧→随动千斤顶收顶，其下放置工具式垫块→液压千斤顶与垫块顶紧，自螺纹旋紧收缩→随动千斤顶收缸，在其下安装工具式垫块。

重复上述步骤，直至顶升到指定高度后，顶升千斤顶上的自螺纹旋紧，拆除随动千斤顶及其垫块→对混凝土柱进行连接→混凝土柱达到强度后凿除液压千斤顶下方的工具式垫块→打开液压顶升千斤顶上自螺纹，千斤顶收缸→拆除顶升设备、抱柱、限位装置等。

每一轮顶升行程结束后，对各千斤顶油缸的位移和压力情况及时整理分析，如有异常，及时处理。为确保顶升过程中的安全性，对顶升千斤顶设置了辅助的保压环装置。在相应的顶升行程结束后，旋紧、锁死辅助的保压环，使千斤顶和工具式垫块之间密切贴合，当在千斤顶失效或不能提供足够的顶升力时，起到防止防止千斤顶回落的作用。

2.7 立柱、桥台接高施工质量控制

引桥顶升完成后，根据设计要求对立柱、桥台进行接高、加固施工。具体步骤及相应措施为:

(1)顶升到设计标高后，千斤顶上的自螺纹旋紧，;

(2)对上下截断面各凿除20 cm左右高度的混凝土，并露出主筋;

(3)对柱钢筋进行挤压套筒连接施工;

(4)支模并浇筑微膨胀混凝土，浇注过程中缓慢放料分层浇捣密实;

(5)待柱混凝土达到强度后，拆除工具式垫块，把液压顶升千斤顶上的自螺纹打开，千斤顶收缸;

(6)拆除顶升设备、抱柱、限位装置等;

(7)对接高段立柱作外包加固施工，植筋并浇筑外包混凝土。

3 结语

(1)反力系统是桥梁顶升施工工艺的重要组成部分，施工中需确保其可靠受力并保证抱柱梁-系梁、临时立柱支撑及地梁的施工质量;

(2)顶升施工中对桥梁的位移控制极为严格，在桥梁顶升施工过程中要采用大刚度钢框架限位装置对结构位移进行限制，并对结构姿态进行严格监测，实时反馈并处理;

(3)PLC同步控制技术对顶升系统设备运行、信号灵敏度要求较高，施工中需对顶升系统做好分组布线工作，对设备做好调试、保养，并针对施工中存在的故障及时反馈、处理;

(4)临时支撑系统的施工质量是顶升能否成功的重要因素，采用精加工工具式钢垫块能保证顶升的精度要求;

(5)顶升施工包含多个行程，要求对施工过程做精细化管理，提高顶升系统施工中的同步协调、可控性。

［1］ 上海市城市建设设计研究院.黄浦江上游(分水龙王庙～大涨泾河口)航道整治工程-同三国道跨横潦泾大桥改造工程施工图设计，2010.

［2］ 单成林，奉翔.桥梁加固改造中的整体顶升施工［J］.中南公路工程，2002，27(3):79-80.

［3］ 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.