顶升技术在城市桥梁改造中的应用*
邱涌彬”，刘世忠”，李丽园”（1.申交第三航务工程局有限公司翼门分公司，幅建厦门361006；2.兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070）
[摘要】厦门市仙岳路的改造对5联不同类型的桥聚提出了医升施工要求.根据这5座桥梁各自的特点，较为译 细地介绍了顶升方案的制订，并依据三维精细有限元分析结果制订了溪升技术方案，采用先进的监测控制设备作为顶升技术保障，从面实现5座桥梁顶升施工全过程的安全顺利进行.对城市大宽跨比直、弯连续箱梁进行不等距大位移顶升施工以及监测控制等关键技术进行了总结.
[关键词]桥梁工程：顶升：有限元法：改造；施工技术
[中图分类号]TU746；U445.72[文戴标识码]A
[文章编号〕1002-8498（2013）05-0062-05
Application ofJacking Technology in Municipal Bridge Retrofitting
(1. Ximen Branch ef CCCC Third Harbor Enginering Ce. Lad. Xiemen Fajfan 361006 China; Qiu Yongbin' Liu Shizhong² Li Liyuan?2. Schod ef Ciil Enginering Lanhou Jiaotong Uniersity Lanzhes Gans 730070 China)
Abstraet During the retrofitting of the Xianyue Road in Xiamen five bridges of different types wererequired to be jacked. Detailed jacking schemes were designed according to the characteristies of the fivebridges. The jacking technique was determined according to three-dimensional refined finite elementanalysis.Advanced monitoring devices were adopted toassist jacking tecnique.With all these-pm aauel ueqn jo Suuou pue uognusuoo uyoef uoun udssp oel aoj onbuo ax measures the jacking construction of the five bridges was succesfully finished. The paper summarisedspan ratio linear & curved continuous box girders.
Key words;bridges; jacking; finite element method ;retrofitting;construction
时间封锁全部交通，同时湖东路两侧20m处即为居仙岳路是厦门市东西走向的快速路，连接厦门民区，爆破不现实：③如果采取顶升改造的办法，既
1工程概况
岛的两条重要出岛通道-翔安隧道与海沧大桥，可使得原桥得以保留使用，又可在改造路段留出一与成功大道构成厦门市道路网的主干道.随着翔个地面车道，减小对岛上交通的影响.安隧道建成通车，仙岳路交通负荷度达到1.29左右，这条连接海沧大桥和翔安隧道的交通要道面临瘫痪境地，因此仙岳路改造劳在必行.
经过论证，最终确定采取顶升的方式调整现有部分跨线桥的标高或曲线，与新建高架桥相接，以 便最大程度上节约资金，保护环境，将仙岳路改造工程对岛内交通的影响降至最低.
由于仙岳路跨路口高架桥于2006年建成并投将造成很大资源浪费，且污染环境，面且社会反响极差：②嘉禾路、莲岳路、湖滨东路3条道路的交通需拆除的各联桥梁均处在主干道上，且爆破时需长
人使用，若将部分既有桥梁拆除后重建，将面临以2顶升介绍
下间题：①原桥通车时间较短，如果全部拆除重建2.1顶升装备
顶升系统采用了国内先进的PLC控制液压同量均较大，若要快速拆除并重建，只有爆破拆除，但位移控制，具有操作闭锁、过程显示、故障报警等多 步系统.该系统可以自动完成同步位移，实现力和种功能.另外，计算机控制系统具有友好的人机交互界面，便于现场操控：功能齐全，安全可靠：操作控制集中于一处，既可对油缸同时控制，也可单独控制；对同步控制点数量可根据实际需要设
步偏差小，对结构物的移位可较精确实现；但是由和结构顶升安全并进行精细控制，顶升应分阶段进 置；适用于大体积结构物的同步位移；各控制点同可靠进行.同时，为了在顶升中保证梁体整体平衡于千斤顶的最大顶升高度限制，只能分多步进行，行，以各联需顶升最大位移（见图2a）处顶升100mm在此过程中必定会受到多种因素的影响，造成各点为一阶段（其余各墩顶升量以此为准，按照线性比实际顶升量较预定顶升量有差别，如果这部分差别例计算），每一阶段分5步进行，每步以20mm为限在以后各操作步中继续累积，将会对顶升安全构成 威胁，因此现场必须通过严密监控及时作出顶升量调整，保证整个顶升过程安全顺利进行.
进行顶升，每步完成后进行位移与梁体应力增量的 测试，掌握梁体处于何种状态，及时判断梁体实际状态与理想状态偏差并进行相应调整，消除偏差.
对于湖东路第5，6联的顶升，首先是对第6联桥），待第6联梁体达到水平状态后，第5联与第65联为旋转顶升.具体顶升高度如图2b所示.
由于各步顶升操作中梁体的顶升量由千斤顶的柱塞伸长实现，混凝土梁体自重较大，混凝土箱进行旋转顶升（原为引桥坡道桥，现旋转顶升成平体局部将承受很大应力，甚至造成梁体局部破坏，联同时顶升至设计高程，此时第6联为整体平动，第 梁底板薄，如果顶升中梁体与千斤顶直接接触，梁因此必须在千斤顶与梁体接触部位设置分配梁，保证各千斤顶的巨大顶升力能够均匀地分散到各垫块上，垫块再传给梁体，以保证顶升过程中梁体安全（见图1）.
图1顶升部分装备安装示意Fig. 1Equipment installation of the jacking parts
对于分配梁的设置，应该使其具有较大刚度，在梁体同步顶升过程中，将千斤顶的顶升力通过分配梁均匀地由各垫块传至梁体；垫块尺寸较千斤顶的柱塞断面大，有效地减小了梁体或墩体单位承压 面上的压力，降低了梁体局部破坏风险.
图2湖东路第1 5.6联顶升示意（单位：m） Fig.2The first and fifth & sixthunit jacking for Hudong road ( unit;m)
福厦路跨线桥第1联顶升，跨径布置为（4×36）m，为预应力混凝土等截面连续箱梁.各墩处顶升量如图2a所示.由于顶升位移较大，顶升共分座脱空，在支座间缝隙塞人2cm厚钢板，降低 39步进行：①第1阶段先整体拾升50mm，然后支30mm，最后顶下抄垫2cm厚钢板并起顶将支座间钢板抽出，拆除支座：②第2阶段顶升H0~H3，降低H4，旋转梁体，分32步，步长分别为100，72.90 45.99，18.92，-8.18mm（下降）；③第3阶段
2.2顶升方案
需顶升桥梁概况如下：湖滨东路口需顶升改造跨线桥孔跨布置为（4×35）m，（354535）m和（2x35）m，分别为该跨线桥的第1联、第5联及第6 联；其中第1 6联分别为（4×35）m，（2×35）m预应力混凝土等截面连续箱梁，第5联为（354535）m等截面钢箱梁.另外，第1联为小半径空间曲体连续箱梁桥，总重约8000t，桥梁竖向曲线半径2500m，水平曲线半径600m，桥梁宽25m.平曲线 上同一顶升截面在横向上各顶升点千斤顶会出现曲线外侧千斤顶承受较大荷载的情况，特别是由于原来施工误差和混凝土收缩徐变的影响，使得内力分配不均的现象更加严重，为保证有足够的顶升力，原计划在该联曲线外侧适当增加千斤顶数量， 使其千斤顶顶升力系数达到1.6，保证千斤顶能够提供充足的顶升力：但是由现场试顶升情况来看，本联面临的内力重分布情况比设想的更加严重，1.635）m，全长185m，共1联，为等高度连续钢箱梁.倍的顶升力系数依旧较小；为此在相应位置再加一本次顶升范围为该联5孔全部顶升.该联与湖东路
35.40，14.60，-6.30mm（下降），接着整体再拾升 顶升H0~H3，降低H4，旋转梁体，分别顶升77，50mm，在支座间缝隙塞人2cm厚钢板，降低30mm，最后顶下2cm厚抄垫钢板并起顶将支座间钢板抽出，安装支座.待下部结构施工完毕后，梁体按照 设计落于支座，并且落梁过程中也要保证整个梁体处于安全状态.
莲岳路口跨线桥孔跨布置为（2×35452×
较小梁端和跨线部分高差达3m，造成顶升后与其他 各联线形极不协调，无法通过调整铺装层厚度使得桥面平顺过渡（见图3）；为了消除该联顶升后竖曲线对整体线形的影响，使得该联线形与其他联线形协调，必须对该联梁体进行切割后调整线形；原方案为整体顶升后再进行梁体切割、调整线形，进行梁体整体顶升时，梁体自重较大，梁体与临时支撑 间摩阻力较大，且各跨间相互联系、牵制，梁体不易出现较大水平滑移，梁段侧倾概率减小，可以为切割提供较为理想的线形控制，但顶升后面临以下问题：①桥面与地面高差较大，重型施工机具不易配 置，严重影响工期：②桥面与该桥上空高压线安全距离不足，施工安全难以保证；③由于顶升误差，必定在梁体内产生一定的次应力，如果该部分次应力与原来梁体内应力相叠加，梁体内局部应力很大，切割时出现梁体撕裂的风险加大；④切割完毕顶升源浪费，同时下部结构的施工推迟，延长总体施工 后，进行线形调整后才可焊接梁段，造成一定的资工期.因此，采取了先将梁体切割为8段，然后分别顶升调整线形以适应竖曲线要求达到设计标高后再进行焊接，各段分别顶升操作，较易控制；此时，钢箱梁采用的钢板较薄，而且实际结构中钢板的应 高压线改造也已完毕，不存在施工安全问题；由于力状态复杂，直接进行梁体分割，在局部较大应力状态下，由于梁体钢板应力集中，梁体会出现撕裂现象，导致梁体报废：因此，在切割前先在分割面两侧对梁体进行局部顶升，释放切割面附近较大应 力，再进行切割：各控制点具体顶升高度如图3所示，切割面及顶点如图4所示.
切割顺序及局部顶升如下：①拆除桥面铺装；②P5，P12顶紧，P8，P9起顶5mm；③P4，P13顶紧， P1，P6起顶90mm；④起顶P2，P3使L1处于脱空状态，起顶P14，P15使L4处于脱空状态；切除L0，L1，L4，L5（L0，L1，L4，L5为桥墩，见图4）墩顶钢梁：切除第2，4跨中钢梁；起顶P6，P7使L2处于脱空状态，起顶P10，P11使L3处于脱空状态；③ 切除L2，L3增顶钢梁；9P7，P10处起顶15mm；00切割第3跨跨中钢箱梁.切割后再对各段梁体进行顶升，具体切割面布置如图4所示.
为了较大程度上节约成本，减少资源浪费，待各联主梁顶升至设计标高后，对各联桥墩视不同情 况，在保证使用性能的前提下予以改造保留：并根据实际情况分别切割、顶升后进行接高，保证落梁后各联整体桥梁线形符合设计要求.
墩体顶升采取与梁体顶升相同的操作步骤，首先用金刚石绳锯把桥墩锯断，再采用PLC控制液压 同步系统，分多步进行顶升，每步顶升高度10cm；本桥桥墩在支座下1m处设横梁形成门形墩，顶点位于横梁梁底.在此过程中应尽量保持墩体的整体竖向垂直运动.另外，墩体顶升过程中应做好对墩体顶升部分的限位保护装置，防止墩体发生较大的 整体倾斜和横向错位.
现场监测与控制手段：顶升过程中对箱梁控制截面应变（应力）变化及千斤顶顶点附近的顶升高度进行实时监测.应变（应力）值的监测通过在控制截面梁底布置高灵敏度应变（应力）计实现.顶 升位移值的监测通过在梁底千斤顶附近位置布置光栅尺实现.桥墩顶升时仅利用光栅尺对两桥墩的竖向位移进行监控.对预应力混凝土箱梁，落梁前对桥墩各支点的高程进行精确测量，保证各支点间的相对偏差≤5mm（强迫位移），落梁后箱梁控制截面的残余拉应力即可控制在0.5MPa以内.
新建桥梁蓬岳路第1联（钢箱果）新建桥果 3535.634.435453534.4=183.835.635
3顶升技术特点
如前面顶升方案所述，福厦路第1联为预应力混凝土4跨连续梁桥，相对于湖东路第6联而言，该联桥梁体积庞大，结构较复杂，自重也要大很多；经过几年的运营，由于当初建造时施工误差及梁体混
图3莲岳路第1联顶升示意（单位：m）
Fig.3 The first unit jacking for Lianyue road( unit;m)
图4梁体切割段及顶升示意
Fig. 4 Girder body cutting and jacking
凝土收缩徐变等因素的影响，梁体的支座反力已发容易顶升并进行监测，但由于各段质量较小，梁体与 生严重的重分布现象，即使各顶升点施加相同的顶临时支撑间摩阻力也较小，一些外界因素对顶升过程联顶升点较多，顶升过程中梁体强追位移的判断较顶升过程中对各梁段的顶升精度不足，对后续的各梁2跨复杂，梁体强迫位移的状况较难判断，这些对该段焊接将难以进行.后对梁体累计强迫位移判断失误，向施工方下发错自重也小（相对于主梁面言），但顶升过程控制难度 联的顶升及顶升监控都提出了挑战；一旦某一行程
对于各桥墩的切割接高，虽然桥墩体积较小、误指令或施工方进行了错误操作，后果不堪设想.以及对顶升精度的要求并没有因此降低.由于该溯东路第5，6联虽然均为直线梁桥，但先对第墩顶部体积较下部大，质量分布不均匀（顶部较下部重），顶升过程中应该严密监控墩体的横向偏差及倾斜程度，及时进行调整，保证缴体竖向上升：同 时，必须设置有效的限位装置防止顶升产生较大偏差，造成缴体整体倾斜或整体水平错动，以便新、旧钢筋的连接和桥增接高段线形顺畅.
6联进行旋转上升顶升，待该联达到一定高度后，再与第5联一起顶升；在2联同时顶升时，各联整体纵向旋转上升方式不同，要达到对2联同时精确监控、日 保证安全顶升难度较大；由于第5联为钢箱梁，自重较小，并且梁体与临时支撑均为钢材，摩阻力较小，现场复杂的外界因素干扰下，极易发生侧滑，且第5联是位于主干道上的跨线桥，如果控制不利致使梁拟分析的基础上，特别要对现场状况进行详尽 体侧滑，将会造成人员伤亡、经济损失，后果极为严分析，并对有限元模型进行必要的调整，保证理论重.第6联为预应力混凝土梁，前期顶升时较易控分析数据能够如实反映现场实际状况，避免由于理制，但是与第5联同时顶升时，工作面及控制点较多论分析错误造成严重的事故.制较为困难.
另外，各联顶升建立在对各联实际状况反复模
且极为分散，要保证2联按照预定方案同步顶升，控4顶升效果
本次仙岳路改造（续建）项目中的桥梁顶升，既包括预应力混凝土梁的顶升也包括钢箱梁的顶升；
曲线复杂，在顶升、转体过程中不仅纵向投影会伸既有直线梁的顶升，也有曲线梁的顶升；而且各联 湖东路第1联是4跨连续弯梁桥，因桥梁空间该桥施工时的误差及混凝土的收缩徐变，支座反力要求，因此顶升过程的监测与控制也更为复杂.已发生了严重的重分布现象，即使在各顶升点千斤 顶给定相同油压增量的情况下，各点也会发生不同证同步顶升，各点的顶升力应该不相同.根据其结构的内力分布特点，HO位置增加千斤顶数量，保证千斤顶顶升能力富余；整个顶升过程中不仅要控制过程中梁体混凝土拉应力增量超限，导致梁体开裂 曲线桥梁的整体滑移和倾覆稳定，还要防止在顶升
湖东路第1联自2011年6月12日开始试顶升，6月26日顶升完毕，进行桥墩接高施工，并于转就位，达到设计高程.湖东路第6联混凝土梁于2011年6月4日开始试顶升，历时6d顶升到位，下部结构施工完毕后于7月17日落梁完毕；湖东路第 5联钢箱梁于2011年6月12日开始顶升，6月18日顶升完毕，并于7月18日经1次平动和1次整体破坏.总体面言，该联与国内同类型桥梁顶升案例前转顺利落梁.2011年7月18日湖东路口钢箱连莲岳路跨线桥是5跨等截面连续钢箱梁桥，该联动和1次整体旋转，最终就位，达到设计高程.福厦日顶升到位，下部结构施工完毕后自7月19日历时2d经过3次整体平动和2次旋转，落梁完毕.莲岳路跨线桥钢箱梁在2011年7月1日经厦门工程机
顶升与其他各联通然不同，为了使得该联顶升后梁体路第1联于2011年6月16日正式顶升，于6月25竖曲线与新建桥梁相协调，经方案比选，先将梁体切割分段，待各段均顶升到位后再焊接.为防止切割时梁体撕裂，应在切割前局部顶升对切割面附近的梁体应力进行释放，切割完成后再将各段分别项升至设计械公司解体成8段简支梁后，各段分别顶升，于7月
（上接第16页）
万方数据
大部分顶升工作已顺利完工.莲岳路第1联自6月建桥梁不协调，且不能通过调整铺装层厚度与新建作，9月5日回落到设计标高.顶升的绝大部分工作均可在1月之内完成，这与拆除后重建相比工期大大缩短，同时避免了较大规模的资源浪费，也避 免了由于长时间封锁交通造成的社会负面影响.
顶升完成后，根据相关数据显示，各预应力混凝土梁体强迫位移均控制在5mm以内，残余拉应力增量<0.5MPa，小于之前设定的拉应力增量安全限值1MPa；莲岳路第1联各梁段能够较精确地达 到设计位置，期间未出现梁段较大的位移偏差，焊接后梁体外观良好，梁体内应力增量不大（约3MPa，远小于钢材的抗拉、压强度）；因此本次桥梁顶升控制技术在厦门市仙岳路改造项目中的应用是成功的.本次顶升中各联结构特点退异，遇到的凝土弯梁桥，结构自重大，本身结构复杂，在顶升、 问题不尽相同，特别是潮东路第1联4跨预应力混转体过程中不仅纵向投影要伸长面且要产生横向位移，顶升控制非常复杂：经过顶升过程中对整个梁体的位移及梁体应力增量进行实时监控，并及时与有关方面协调，最终安全、顺利地将梁体顶升到 位.莲岳路第1联钢箱梁桥，由于顶升后线形与新 图3运梁过程中牵引索系统张力变化system during girder transportation Fig. 3Tension change of tractive cable Fig.4Cable deflection 图4索烧度 尾索的垂度不断的增加，首节段由于轮跨与吊鞍跨度相等，牵引小车过吊鞍后由轮压力形成折线下坡面发生冲击力.这时冲击力与尾索力同时增加，对小车的控制力逐渐减弱而导致小车发生同上、同下 参考文献： 4应用效果 参考文献： 20日开始预顶升，并且陆续开始切割梁段，截至8桥梁平顺过渡，因此对梁体切割后分段顶升，各梁月18日顺利完成了包括各梁段焊接在内的全部工段顶升到位后再进行焊接，圆满地解决了钢箱梁小半径竖曲线顶升后无法调整的难题.对于桥墩的顶升改造，通过现场严密监控，可较高精度地达到预定的理想位置，有效避免了由于墩体顶升过程中条件. 的错位造成的严重影响，为成功落梁创造了有利 [1]中交公路规划设计院.JTGD60-2004公路桥梁通用设计规[2]中交公路规划设计院.JTCD62-2004公路钢筋混极土及预 范[S].北京：人民交通出版社，2004.[3]汪学谦，汪晓岚，蓝戊已.PLC控制液压同参顶升系统在连续 应力提凝土桥涵设计规葱[S].北京：人民交通出版社，2004.钢篇梁悬臂架设施工中的应用[J].世界桥梁，2005（2）：33-35 38.[4]林网炎，BumsNH.预应力现覆土结构设计（3版）[M].路 湛秘，黄案，马普美，译.北京：中国铁道出版社，1983.[5]李福文.液压技术与液压间服系统[M].哈尔滨：哈尔滨船舶[6]刘世忠，桥聚施工[M].北京：中国铁道出版社，2010. 工程学院出版社，1992.[7]吴鸿庆，任侠，结构有限元分析[M].北京：申国铁道出版[8]李丽园，刘世忠，陈智强，等，大宽跨比鱼腹式连续钢箱梁桥 社，2000.切割顶升优化分析[J].兰州交通大学学报，2012（3）：47-51. 现象，对轨索不利，此时需要重新调整牵引索的张紧力来保证安全. 通过矮寨大桥实际验证，该牵引系统牵引车结构简单、系统配置适应性强、体系安全可靠.在矮寨大桥69个节段梁的牵引架设过程中，仅1名指挥人员、2名操作人员便完成牵引操作.同时吊鞍体系为柔性体系，左、右幅行程差在运行途中能自适 应，为类似的钢桁梁架设的牵引提供了一套完整的思路，具有借鉴意义. [1]严白始，顾斯照，缆索起重机[M].北京：中国电力出版 社 2010.[2]鞍钢集团钢绳厂，贵州钢绳股份有限公司，郑州金属制品研究院，等，CB8918-2006重要用途钢丝绳[S].北京：中国标 准出版社，2006.[3]GB/T3811-2008起重机设计规范[S].北京：中国标准出版[4]育林京，高峰，马文智，等，无极绳牵引卡轨车系统在大电矿 社，2008.区的应用探讨[J].矿山机械，2010（21）：41-44.[5]张淑君，我国煤矿无根绳牵引卡轨车现状和发展趋势[J] 河北煤炭，2010（6）：7-8.[6]刘雅力，无极绳牵引普轨卡轨车牵引储阅车制动改造[]煤炭技术，2012（1）：38.
