市政高架桥同步顶升调坡改造关键技术

梁彧　窦勇芝

【摘    要】：针对既有高架桥桥面抬高改造需求，以实际工程为例，结合现场高架桥自身结构特点及梁下空间，设计了顶升支撑体系、限位体系及千斤顶PLC同步控制交替顶升系统，采用各墩分级比例同步顶升施工控制，实现梁体调坡顶升改造。工程实践表明：设计合理，施工安全可行，有效利用了既有桥梁结构，节约了资源。

【关键词】：高架桥；同步顶升；调坡改造

【中图分类号】：U445.6【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）01-27-04

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.008

Key Technology of Synchronous Jacking and Slope Adjustment

in Municipal Viaduct

LIANG Yu1， DOU Yongzhi2

（1. Liuzhou Municipal Facilities Maintenance and Management Office， Liuzhou 545005， China；

2. Liuzhou OVM Structure Detection Technology Co. Ltd.， Liuzhou 545005， China）

【Abstract】：In view of the existing need to viaduct deck elevation， a key design and construction technology for synchronous lifting of slope adjustment is proposed， combined with the structural characteristics of the viaduct and the space under the beam， the jacking support system， the limiting displacement system and the PLC synchronous control alternate jacking system are designed. The synchronous jacking construction control of each pier is adopted to achieve the beam body slope adjustment and jacking reconstruction. The engineering practice shows that the design is reasonable， the construction is safe and feasible， the existing bridge structure is effectively used， the social and economic resources are saved.

【Key words】：viaduct； synchronous jacking； slope adjustment

目前，橋梁改造方法主要有2种：一是拆除重建；二是同步顶升上部构造，再实行改造。方法一拆除难度大，施工周期长，对既有市政交通影响较大，需长时间封闭交通，费用成本较高；方法二施工难度大，施工周期短，对既有交通影响较小，可对既有结构再行改造利用，费用成本较经济。因此，同步顶升改造逐渐成为市政高架桥快速改造的重要技术之一。

关于市政高架桥同步顶升改造技术已有研究[1～8]，但针对扁平流线形截面的市政高架桥同步顶升调坡改造关键技术研究较少，本文依托某3跨一联扁平流线形截面的市政高架桥同步顶升调坡改造工程，介绍了一种扁平流线形截面的市政高架桥同步顶升调坡改造关键技术。

1 工程概况

某城市高架桥最后两联桥面需要抬高，最后一联桥拆除后重建，倒数第二联桥顶升调坡改造。倒数第二联为跨径组合27.5 m+40 m+27.5 m的连续梁桥；主梁为现浇扁平箱梁，宽度26 m，梁底为流线形，整幅桥面布置双向6车道；下部结构采用双柱花墩，墩柱位于桥下道路中央约6 m宽的中央分隔带内，桥下净空约8 m。见图1。

该联各墩台编号依次为1#～4#。梁体顶升以1#墩作为旋转点，进行变坡顶升。各墩按比例同步顶升，保持梁体基本刚性转动，以实现基本保持梁体受力不变，各墩顶升高度依次为0、81、199、280 mm；顶升就位后，1#～4#墩处主梁底与支座上钢板产生的夹角作为永久结构考虑， 1#～4#墩处梁底找平垫块与新安装的支座上钢板之间应采用高强支座灌浆料灌注填充、找平处理，以确保永久结构使用的安全性。整联主梁变坡刚性转动角度为0.168 76°。

改造前纵断面线形为纵坡为-0.446%、-1.183%连续下坡，经过顶升调坡改造后仍为连续下坡。见图2。

2 顶升方案

经现场踏勘，下部构造主要为花瓶式。主梁截面梁底为流线形，纵断面设纵坡。墩顶均设置盆式支座，墩顶垫石边缘至墩顶边缘距离0.15 m。结合下部构造类型、施工安装空间情况，拟定原墩柱周围设置反力扩大基础及钢管支撑架，在原路面标高开挖至原承台底面标高并整平压实，利用原承台侧面植筋，绑扎钢筋网片，预埋固定钢管支撑地脚螺栓，浇筑加宽承台混凝土，设置顶升支撑体系。

顶升支撑体系布置千斤顶提供驱动力，将原支座支撑力系托换到顶升支撑体系。距1#墩中心、4#墩中心、2#墩中心两侧、3#墩中心1.8 m处分别设置1套顶升支撑体系，共计6套顶升支撑体系。

顶升支撑体系自梁底至加宽承台顶主要构造：梁底调平垫层、钢托梁、钢垫板、千斤顶、钢垫梁、承重支撑钢管、侧向支撑钢管、纵向连系杆件、横向连系杆件。

梁底调平垫层采用成品高强灌浆料浇筑，最小厚度控制在0.2 m，长度取10.5 m，确保与原梁底良好连接，采取植筋方式并设置钢筋网片，一次浇筑成整体。梁底调平垫层下方设置通长钢托梁，由5片I63a型钢拼焊成型，钢托梁长度同梁底调平垫层，在对应千斤顶位置设置加强筋板和承压钢垫板。

通长钢托梁下方依次设置钢垫板、千斤顶、钢垫梁、承重支撑钢管，按1排8列布置，共计布置8台千斤顶，8根承重支撑钢管。承重支撑钢管之间通过横向连系杆件连接，通过纵向连系杆件与原墩柱连接成整体；同时，通过增设侧向支撑钢管与承重支撑钢管连接，确保其侧向稳定。见图3。

采取2套PLC独立控制2套同步顶升系统，实现交替连续顶升，每一套顶升支撑体系设置2台泵站，控制8台千斤顶动作，共计12台泵站，48台千斤顶。

1#、4#墩支反力较小，采用400 t千斤顶，2#、3#墩支反力較大，采用650 t千斤顶。千斤顶布置的中心线与承重支撑钢管中心线重合，确保顶升力有效通过承重支撑钢管传至承台基础且为轴向受压受力状态。

为避免顶升过程中桥梁产生横纵向偏移，需设立限位装置。限位装置包括纵向牵引限位装置、梁底横向限位牛腿、扭转限位。

1）纵向限位设置在1#桥墩伸缩缝处，通过在两联桥的梁端植锚栓，锚固钢锚块，纵向两个钢锚块之间对拉?32 mm精轧螺纹钢，限制顶升过程中主梁的下滑，见图4。

另外，为了防止顶升过程中在1#桥墩处的伸缩缝被压缩过多，在顶升作业前插入比原缝宽小1 cm厚的橡胶限位块，顶升完成后取出。

2）横向限位利用梁底与系梁顶、系梁侧之间空间，在靠近系梁侧面的梁底实心截面植M24化学锚栓方式，安装双拼I45a的限位牛腿，考虑到梁底与系梁顶之间空间狭小，无法系梁顶植锚栓，故在系梁侧面植M24化学锚栓，将系梁侧面钢板与系梁顶钢板焊成整体，系梁顶布置限位横梁双拼I56a且与钢板焊接连接；同时在系梁顶和侧面布置加强劲板，与限位横梁焊成整体，通过限位牛腿、各一侧限位横梁实现横向限位。见图5。

3）扭转限位在每个桥墩处的主梁边腹板下方设置稳定支架并在侧向限位支架侧面设置斜撑加强稳定性。随着主梁逐步顶升，同步在支架顶端塞垫钢板。稳定钢支架的基础埋置在路面（以路面设计高程为准）以下0.5 m，见图6。

3 调坡改造顶升施工

3.1 反力支撑体系安装

待反力基础和梁底调平垫块浇筑完毕且强度达到设计强度，依次利用汽吊、叉车配合安装支撑钢管、钢垫梁、千斤顶和梁底托梁等。

3.2 解除桥面纵横向约束

解除伸缩缝处护栏等附属构件纵向约束并清除伸缩缝及梁端间杂物。

3.3 初始状态检查

1）检查全桥结构混凝土破损情况，尤其对支撑部位处重点检查记录；若有破损，需进行处理后方可进入下道工序。

2）用红油漆标记各墩处主梁与墩柱间的相对位置。

3.4 试顶

启动液压同步顶升系统，使得各墩同步顶升5 mm，确保支座完全脱空，检查液压设备可靠性及管路的密封性。

3.5 正式分级顶升

将千斤顶与泵站油管接、检查无误后，等待指挥信号发出。在顶升过程中设置指挥长，统一指挥泵站操作员。指挥长用对讲机下达指令， 泵站操作员开动泵站，缓慢将梁顶起，由于各墩是不同顶升量同步顶升，千斤顶到达设定高程时停顿，由监控人员将位移值报告给指挥长。等到每台千斤顶都到达同一高程时，再由指挥长向泵站操作人员发出下一级操作指令，重复上述步骤。顶升过程中对既有梁体制定了位移偏差以及应力变化幅值的控制指标：

1）相邻纵桥向墩柱位置对应主梁的沉降差预警值为2 mm，极限值为5 mm；

2）主梁附加应力预警值为1 MPa、极限值为1.5 MPa，过程中不出现新的裂缝，原有裂缝宽度无明显增大。

主要施工步骤如下：

1）整联桥作为刚体，以1#桥墩支点为基点，进行等比例旋转（顶升高度与顶升点到旋转点的距离成正比），逐步抬高桥面高度，1#～4#墩各墩托换至设置的钢支撑上；

2）驱动各墩柱竖向千斤顶分级逐级同步调坡顶升（刚体转动），以顶升量控制为主，顶升力及应力监测校核为辅的控制策略，基本保持梁体受力状态不变；

3）调坡顶升就位后，为了更换1#桥墩支座，各墩同步顶升10 mm，使得1#墩支座脱空。

3.6 支座更换

1）在正式顶升前，将原盆式支座上钢板与梁底预埋钢板的的上连接螺栓的螺母拧松、旋出；将支座下钢板与墩柱顶预埋钢板的的下连接螺栓螺母拧松，待2#墩顶升高度达到10 mm时，将上下连接螺栓拧出，利用墩柱外侧的支架上滑道，通过手拉葫芦将盆式支座顺着滑道滑出，整体用叉车吊装至桥下。

2）支座垫石加高采用高强灌浆料，四周采用钢盒作为约束边界，支座垫石高程应按桥梁纵横坡要求逐个进行核算。垫石加高＞8 cm的，采用钢板框+灌浆料+钢筋网片；加高＜8 cm的，直接用钢板支垫。

3）利用叉车将新盆式支座吊装至墩柱外侧的支架滑道上，通过手拉葫芦将盆式支座顺着滑道滑进垫石顶面。按设计要求调整盆式支座，支座中心线应与支承垫石中心线重合，拧紧上连接螺栓和下连接螺栓，原梁底找平垫块与新安装的支座上钢板之间采用高强灌浆料灌注填充、找平处理。

4）若上述原盆式支座的上下连接螺栓无法拧松拆除时，考虑将原连接螺栓螺母割除，即原预留螺栓孔无法在新支座安装时无法使用，新支座安装与梁底预埋钢板或墩柱顶预埋钢板连接考虑采用焊接，使用合理焊接工艺并在焊接过程中在支座周围采取降温措施，降低对周围混凝土或橡胶支座的温度影响。

5）新支座上下钢板间距需与主结构梁底、墩顶留螺栓孔间距匹配，若原螺栓孔无法使用，新支座安装与梁底预埋钢板或墩柱顶预埋钢板连接考虑采用焊接，焊缝应达到二级。

3.7 同步落梁就位

1）当完成支座更换后，千斤顶顶起主梁，逐步撤除钢垫板，同步缓慢回落梁体至更换好的支座。

2）千斤顶必须按设计的行程同步回落，控制回落速度在1～2 mm/min。

3）落梁过程同样要同时监测位移和顶升力，实施以位移控制为主、顶升力控制为辅的双控。

4）详细检查垫石及支座，确认压紧密贴、位置正确后，撤除顶升系统。

4 结语

工程由于梁下、墩柱之间空间狭小，无法布置顶升千斤顶支撑体系，需要增加设置反力基础和反力钢支撑体系，通过同步顶升梁体托换至反力钢支撑体系，分级按各墩比例顶升量，利用PLC同步顶升系统过程控制，实现梁体调坡顶升改造。需要注意的是当顶升高度較大时，采取2套PLC独立控制2套同步顶升系统实现交替连续顶升，确保倒换行程过程中梁体受力状态不发生较大改变。该调坡顶升改造施工周期短，对既有交通影响较小，可对既有结构再行改造利用，费用成本较经济。

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收稿日期：2022-03-30

作者简介：梁彧（1977 - ）， 男， 工程师， 从事桥梁结构管养工作。