桥梁整体同步抬升技术

严定坤 陈亿胜

(江西省交通科学研究院，江西 南昌 330200)

内河水运航道升级改造时部分既有桥梁由于历史原因，通航净空高度不能满足要求，但桥梁现状尚可时，可通过桥梁整体抬升技术，使大桥既满足通航净空高度要求，又不会在施工过程中产生新的结构病害，该技术较拆除重建在施工周期、造价、交通组织等方面有明显优势。紫梅大桥见图1。

1 工程背景

紫梅大桥目前通行净空不能满足Ⅲ级航道标准，为使大桥通过本次改造满足通航要求，全桥需整体同步抬升3.3 m。

紫梅大桥位于安吉县紫梅镇，上跨内河水运航道，原桥长141 m。主桥为系杆拱桥，跨度80 m，引桥为16 m和13 m预应力混凝土空心简支板梁桥。改造后桥梁配跨为2×16 m(空心板)+80 m(系杆拱)+2×16 m(空心板)+13 m(空心板)。紫梅大桥全桥同步抬升重量表见表1。

表1 紫梅大桥全桥同步抬升重量表 kN

2 总体施工及整体抬升工艺流程图

大桥整体同步抬升主要工艺流程如图2所示。

3 各墩抬升千斤顶布置与荷载托换方案

3.1 主墩托换——②，③墩

主墩采用断柱抬升法，以承台作为抬升反力基础，以盖梁作为抬升受力点，在承台与盖梁之间安装液压千斤顶、随动千斤顶、支撑结构，切断桥墩完成荷载托换。桥墩切割前液压千斤顶施加50%的理论荷载，同时采用随动千斤顶进行保护支撑。

单墩布置200 t抬升千斤顶16台和400 t动千斤顶8台，单墩抬升荷载1 696 t，安全系数3 200/1 696=1.9。

3.2 引桥桥墩托换——④墩

采用断柱抬升法。由于基础未设置承台，在桥墩适当高度浇筑钢筋混凝土抱柱梁，为抬升提供反力，在抱柱梁与盖梁之间安装液压千斤顶、随动千斤顶、支撑结构，切断桥墩完成荷载托换。桥墩切割前液压千斤顶施加50%的理论荷载，同时采用随动千斤顶进行保护支撑。盖梁倒角处直接后浇筑C40微膨胀混凝土找平，作为抬升受力点。

单墩布置200 t抬升千斤顶和200 t随动千斤顶各6台，单墩抬升荷载358 t，安全系数1 200/358=3.4。4号墩抬升立面布置图见图3。

3.3 引桥桥墩托换——⑤墩

采用断柱抬升法。由于基础未设置承台，在桥墩适当高度浇筑钢筋混凝土抱柱梁，为抬升提供反力，在抱柱梁与盖梁之间安装液压千斤顶、随动千斤顶、支撑结构，切断桥墩完成荷载托换。桥墩切割前液压千斤顶施加50%的理论荷载，同时采用随动千斤顶进行保护支撑。盖梁倒角处直接后浇筑C40微膨胀混凝土找平，作为抬升受力点。

单墩布置200 t抬升千斤顶和200 t随动千斤顶各4台，单墩抬升荷载301 t，安全系数800/301=2.7。5号墩抬升立面布置图见图4。

3.4 引桥承台托换——⑥桥台

6号桥台采用直接抬升法。利用承台作为反力基础，在承台与梁底之间安装液压千斤顶、随动千斤顶、支撑系统进行抬升。由于板梁横向刚度较小，所以在梁底安装钢分配梁作为直接承受抬升的构件，由钢分配梁将抬升力均匀传递至每片梁。

单墩布置200墩抬升千斤顶和200 t随动千斤顶各6台，单墩抬升荷载112 t，千斤顶布置数量见图5，安全系数1 200/112=11。

4 抬升支撑体系及限位装置

4.1 支撑体系

抬升支撑主要由以下构件组成：φ609钢管，壁厚16 mm；φ500钢管，壁厚10 mm；φ609与φ500钢管之间转换垫块。

φ609钢管长度模数：6 m，3 m，2 m，1 m；φ500钢管长度模数：1 m，0.5 m，0.2 m，0.1 m，0.05 m；转换垫块高度0.1 m。

为了保证钢管支撑安装的铅垂度，反力基础表面进行找平处理。

为了保证钢支撑的稳定性和整体性，采取以下措施：

1)在抬升基础表面植化学螺栓，钢管支撑通过法兰螺栓进行高度；

2)钢管支撑节间法兰螺栓连接；

3)钢管支撑之间型钢焊接连接增强整体性；

4)钢管支撑安装铅垂度控制在6‰以内。

4.2 限位装置

由于千斤顶和支撑结构安装的垂直度误差，可能会带来抬升结构的水平位移，所以必须采取必要的限位措施，以有效的控制抬升结构的水平位移。限位装置见图6。

5 整体同步抬升控制系统

5.1 系统特点

1)具有满足抬升能力的抬升吨位，能同时把多点或一联连续体整体抬升，且各个抬升点都由一个控制中心进行统一控制；

2)设备本身具备自动监测系统，能对设定的各个指标进行自动监测并随时调整；

3)设备系统有自动安全保险装置，能在意外或超负荷施工时自动报警或停止施工；

4)精密的同步性，不论在桥梁的纵向或是横向，各个抬升点相互之间必须保证精密同步，相互之间的相对位移必须满足要求。

5.2 系统原理

系统对计算机采集到的位移传感信号、油压信号进行判别处理，通过专门编写的计算机处理程序模块控制桥梁抬升的过程和步骤。控制数据经中央计算机系统处理后将数字控制信号由输出模块传递到电磁阀组以控制液压油路的流量，以达到液压单元的控制和同步的目的。

6 监控系统

6.1 各位移控制点同步性监测

位移控制点同步性是确保抬升过程中结构安全的重要控制指标，也是抬升系统主要控制指标。单行程内同步监控采用位移传感器，每墩台沿纵向结构纵向中心线布置位移传感器2台，抬升过程中监控数据实时上传至控制中心监控软件屏幕，并自动报警；同时在桥面沿每墩台断面布置标高监测点两个，作为累计误差监控点，每行程抬升完成后进行一次测量，采用水准仪进行观测。

6.2 报警值与数据处理

报警值与监测方法见表2。

表2 报警值与监测方法

6.3 水平位移误差监控

水平位移误差的控制是确保抬升完成后桥梁平面线性顺畅的指标，同时也是桥墩连接线性的控制指标，水平位移控制点设置在桥面纵向结构中心线与桥墩横向中心线的交点，每行程进行一次观测。采用全站仪进行观测。

6.4 千斤顶抬升力

通过内置于液压泵张的液压压力传感器进行监控，压力数据实时上传至控制中心软件监控屏幕，并自动报警。

6.5 结构内力监控

结构内力采用应力传感器实时监控，传感器布置点根据抬升方案与结构特点确定。

7 结语

现紫梅大桥已顺利完成全桥整体同步抬升3.3 m施工，该抬升高度为国内较高值，未发现新增桥梁结构病害。项目的完成，在施工周期、工程造价、交通组织等方面均取得了较好的效益，同时对其他桥梁的抬升施工有较好的借鉴作用。