公路桥梁加固顶升施工中永久性钢垫块及支座的应用分析

摘要 为解决桥梁改造施工阶段梁体整体顶升抬高施工的工程难题，克服传统支座方案的不足，文章以某公路桥梁加固工程为例，研究了永久性钢垫块及橡胶板支座方案的应用，分析了反力点处理、顶升系统布置、千斤顶布置、钢垫块加工、钢垫块安装等环节的操作要点。研究结果证明，永久性钢垫块＋橡胶板组合支座方案可有效克服传统支座方案的不足，提升桥梁加固改造的施工效率、施工安全性和经济性。

关键词 公路桥梁项目；改扩建桥梁顶升；钢垫块支座；施工技术

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0144-03

0 引言

桥梁在服役阶段，受长期车载、重载交通等多方面因素作用，易发生支座偏载破坏、伸缩装置损坏、连续端混凝土开裂等病害问题。桥梁改造施工阶段，需要对桥梁梁体进行顶升抬高，更换支座及配套装置，修复开裂部位的混凝土。某公路桥梁加固改造施工阶段，需要整体抬高梁体并加高盖梁，而传统的橡胶板支座方案无法满足梁体整体抬高及盖梁加高要求。若采用临时支座方案，桥梁顶升施工难度大，且需要二次顶升施工，不利于项目工期及成本控制。经分析研究，最终采用永久性钢垫块＋橡胶板组合支座方案，克服了传统支座方案的不足，且无须二次顶升施工，极大地提升了桥梁改造施工的安全性和经济性。

1 工程概况

某公路桥梁为某高速公路改扩建项目的东9号分离立交桥，上部结构为预应力混凝土简支小箱梁桥，采用分幅式结构设计，其跨径组合为2×30 m。该桥梁所在路段交通繁忙且重载交通多，随桥梁服役时间增加，在桥梁桥墩处伸缩装置、桥头连续处位置，出现较为严重的开裂病害。

为减缓该路段交通压力，提升桥梁运营安全性，拟将开裂部位进行整体凿除修复，对盖梁实施加宽加高处治，并对桥梁进行扩建加宽。经计算，桥梁梁体整体抬高60 cm，可适应该路段高速公路的整体改扩建需求。

2 顶升施工

该公路桥梁采用整体同步顶升方案，顶升施工分幅分跨进行，其主要施工内容及技术要点具体如下。

2.1 反力点处理

反力点根据桥梁顶升施工要求，布置于盖梁表面的合适位置，根据千斤顶布设位置，将盖梁顶面及箱梁底面打磨平整，确保千斤顶顶升施工阶段底座与盖梁、顶端与箱梁底面贴合的吻合度。在顶升施工阶段，根据箱梁顶升高度更换相应的千斤顶。施工阶段采用“人工测量＋PLC顶升控制系统＋传感器”的综合监测控制方案，精确控制顶升高度及千斤顶顶升姿态，确保箱梁顶升精度和施工安全性。

2.2 顶升系统布置

根据案例桥梁梁板规格及顶升施工要求，选择的顶升系统千斤顶型号、规格及数量要求如下：

（1）A型：油缸标准高90 mm；行程27 mm，单次顶升控制高度25 mm。

（2）B型：油缸标准高140 mm；行程70 mm，单次顶升控制高度50 mm。

（3）C型：油缸标准高360 mm；行程140 mm，最大顶升荷载200 t；底座、顶帽的直径分别为275 mm、176 mm；施工台数14台，备用台数2台，共计16台。

其中，A、B型千斤顶的最大荷载均为100 t，施工台数均为24台，各备用14台。在顶升施工过程中，首先采用A型千斤顶顶升2个行程高度，然后更换为B型千斤顶进行顶升，顶升5个行程高度后，再由C型千斤顶顶升至设计高度。

为保证顶升施工安全，防止顶升施工阶段液压系统故障、管路失压而造成的安全隐患，所有千斤顶必须配置液压锁装置。

2.3 千斤顶布置

案例桥梁单幅每桥跨共6片小箱梁，每片梁设置4台A型或B型千斤顶，2台C型千斤顶，布设于对应支座位置处。

（1）A型千斤顶布设于小箱梁支座外侧的合适位置。

（2）A型千斤顶顶升施工2个行程高度后，采用液压锁装置锁死千斤顶，并采用D型追随千斤顶顶紧，其布置示意图见图1所示，取出小项梁原有支座；将B型千斤顶安装于支座取出位置，进行顶升施工。

（3）B型千斤顶顶升到位后，将C型千斤顶布设于支座中间处，顶升至设计高度；C型千斤顶布置示意图如图2所示。

2.4 千斤顶顶升能力复核

该桥梁主梁为30 m小箱梁，每片梁重约80 t，考虑桥面系及其他梁上的构件荷载，设计阶段按每片梁100 t进行计算。顶升施工所用A、B型千斤顶的最大顶升施工荷载为100 t，每片梁布设4台；C型千斤顶及D型追随千斤顶的最大施工荷载为200 t，每片梁布设2台，其顶升能力均远超顶升箱梁重，满足顶升施工能力及冗余度要求。

2.5 顶升区混凝土抗压强度复核

案例桥梁箱梁采用C40混凝土浇筑，设计抗压强度为40 MPa。A、B型及C、D型千斤顶顶盖面积分别为17 662.5 mm2、37 994 mm2。

假设千斤顶完全顶起箱梁后，箱梁荷载由顶升千斤顶均匀承载，则A、B型千斤顶顶盖处的压应力值为14.15 MPa，C、D型顶盖处的压应力值为13.16 MPa，均小于混凝土设计抗压强度值。

2.6 液压系统布置

箱梁两端各布设一座油泵站，通过分流阀为千斤顶供油。在顶升施工阶段，由PLC控制系统控制各千斤顶进行同步顶升施工，每顶升5 mm，由人工量测各顶升点位位移，确保各点位的顶升高度偏差小于1 mm。

为进一步保证顶升施工精度、施工安全性及梁板整体性，在顶升施工区域布设拉线传感器，通过传感器感应顶升位移及千斤顶姿态数据，实现对千斤顶姿态、顶升位移的同步精准控制。

2.7 纵横向限位装置

为保证梁板顶升施工安全性，防止施工阶段发生梁板偏移，在梁板顶升施工前，需要在墩台处设置限位装置。

梁板纵向偏移限位设置：在桥台背墙、桥面系临跨铺装部位，布设梁板纵向限位钢结构；在其布设位置与梁端位置间留设宽度约2 cm的间隙，并在其中置入钢板，防止桥梁顶升施工阶段出现纵向偏位。

梁板横向偏移限位设置：在桥梁桥台、箱梁盖梁两侧位置，布设两块80 cm的高楔形钢板；在其布设位置与梁板边缘留设宽度约为2 cm的间隙，并在其中置入钢板，防止桥梁顶升施工阶段出现横向偏位。

2.8 试顶升

在正式开展梁板顶升施工前，需要有组织地进行试顶升作业，全面检查和检验顶升系统、控制系统及相应设备、传感器的工作状态。试顶升高度设置为20 mm，顶升速度为1 mm/min，顶升力初始值设置为千斤顶额定顶升力的80%，在顶升施工阶段，缓慢提升至100%。梁板顶升至相应高度后，检查顶升设备及传感设备的工作状态，并持续15 min，观察梁底、墩台是否存在顶升破坏现象，待全部查验完毕且合格后，即可开展正式的顶升作业。

2.9 正式顶升

在梁板正式顶升施工阶段，由两套千斤顶交替循环顶升梁板，顶升速度控制在5 mm/min以内，直至梁板抬升高度达到设计要求。梁板顶升施工流程见图3所示：

3 钢垫块加工

钢垫块加工工序如下：

（1）量测原桥各墩台处主梁、支座的高度，分别记为H2、Z旧。

（2）观测桥梁拼宽侧基础沉降状态，待其基本沉降稳定，即可开展主梁拼宽施工；若偏宽侧桥梁原梁板与拼宽梁板冲突，应予以拆除并更换新梁板。

（3）量测桥梁拼宽侧新建主梁标高，记为H1。

（4）将上述各墩台主梁、支座、新建梁板高量测数据代入公式h=H1+Z旧-Z新，计算相应钢垫块的加工高度参数。

（5）将各组合钢板按照设计要求组合拼装，除顶面A钢板外全部焊接固定。

（6）按设计配比拌制C30补偿收缩混凝土，其坍落度、和易性等检查合格后，浇筑于无缝钢管内；振捣抹平后，设置专人养护，待28 d后采用全熔透型焊接方法，焊接固定顶面A钢板。

（7）按照设计要求进行各墩台钢垫块安装，在安装过程中应注意检查其边缘与主梁是否平行，如图4所示：

（8）根据盖梁加高设计图纸，进行钢筋绑扎及混凝土浇筑施工。

（9）为防止桥梁服役期间钢垫块外露部分锈蚀，采用C30混凝土对其实施外包处理；根据新建主梁与原主梁高度，核验顶升高度。

4 钢垫块安装

各墩台钢垫块加工完毕后，先置于盖梁相应位置，支座设置于其上部位置，再将钢楔块打入钢垫块四周，使其与箱梁底面完全吻合，成为主要承载构件。随之缓慢减小千斤顶顶升力，并在这一过程中观察梁体高程数据变化，若无高程变化异常，则继续减小千斤顶顶升力，使梁体应力全部集中于钢垫块；若发现异常应立即停止施工，按照相应应急预案排除异常，并继续上述操作，最终解除千斤顶。施工阶段应采用多种方法，提升钢垫块与盖梁间的吻合度，防止其接触面产生空隙，导致桥梁运营期应力集中，造成接触部位的偏载破坏；若已存在间隙且无法调整时，可采用高强度改性环氧树脂结构胶填充。

5 结语

综上所述，该文以某改扩建项目公路立交桥为依托，开展了桥梁顶升施工阶段永久性钢垫块及支座的应用研究，结论如下：

（1）针对常规橡胶垫无法满足桥梁梁体提升及盖梁加高要求的工程难题，采用钢垫块+橡胶板组合的永久型支座方案，克服了传统工艺的不足。

（2）通过钢垫块内部填充补偿收缩混凝土，外部涂刷防腐材料，降低了桥梁运营期钢垫块锈蚀的风险。

（3）加高盖梁采用植筋法施工，且通过浇筑C30补偿收缩混凝土，使其与钢垫块形成整体，提升了桥梁结构的整体性和稳定性。

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