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摘要：根据佛开扩建工程建设规划，需要将主桥位置重建桥需要加高2.364m考虑整座桥的调坡影响，引桥需要从桥台位置到边跨墩位处加高0.270m-2.311m。本文详细介绍了桥梁整体同步顶升，并通过对比分析，考虑到节省工程成本，以及降低拆除大型砼结构对环境造成的污染，减少建筑垃圾，尽量利用社会公共资源等因素，最终确定北江大桥引桥采用整体顶升利用的方案。
关键词：北江大桥；整体顶升；顶升系统；施工方案
中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：
1工程概况
1.1顶升背景
由于佛开扩建工程中，原北江大桥桥下航道由原IV级航道升级为III级航道，原桥通航净空不满足要求，主桥位置重建桥需要加高2.364m考虑整座桥的调坡影响，引桥需要从桥台位置到边跨墩位处加高0.270m-2.311m。
对于原北江大桥引桥20m工字梁，可以采用整体顶升利用的方案，也可以采用旧桥全部拆除重建的方案。对于各个方案进行了我们进行了研究和对比分析。
通过对比分析，考虑到节省工程成本，以及降低拆除大型砼结构对环境造成的污染，减少建筑垃圾，尽量利用社会公共资源等因素。最终确定北江大桥引桥采用整体顶升利用的方案。
2整体顶升利用方案概述
2.1顶升过程
整体顶升过程采用：同步顶升+比例顶升。
2.2顶升反力系统
1旧桥桥下净空不足，搭设临时钢管桩支撑困难较大。
2原桥的结构形式为桩柱式无承台，无法提供有力支撑。
综上两点，考虑采用抱柱梁系作顶升千斤顶的反力系统。即上下采用两个钢筋砼抱柱梁，间距1.5m，抱柱梁依附在柱的四周，顶升时候，千斤顶把力传到抱柱梁上，抱柱梁再传力到立柱上，柱传力到基础。抱柱梁与柱之间通过新旧砼之间的摩擦传递剪力。抱柱梁设置位置灵活，既可保证支撑的稳定又可节约成本。
抱柱梁设计采用的是托换理论，设计时不仅要考虑正截面的承载能力，局部抗压能力及抗剪切能力，而且还要考虑抱柱梁与柱结合的可靠度。经过大量实践及实验证明，采用抱柱梁式一种较为可靠、安全的形式，抱柱梁与墩柱新旧砼粘结面剪切承载力计算可采用下列公式
V=0.2fcA
Fc-----砼轴心抗压强度设计值，取新旧砼的低值.
A--------新旧砼的粘结面积。
本工程中V=0.2×11.9×106×3.14×1.0×1.0＝7474Kn（C25砼）
抱柱梁施工应当在原砼立柱保护层凿除后立即进行外包钢筋砼的施工，在顶升落梁结束后还要重新凿除钢筋砼，并对砼立柱进行修补。
图1顶升反力系统由上下抱柱梁和千斤顶及钢支撑组成
2.3特殊位置处理方案
2.3.1过渡墩
1由于本方案采用单幅整体顶升，3(4)联同时顶升，所以在过渡墩位置两联相接端头有相同的位移，采用的方法与普通墩相同，直接顶升盖梁即可。
2顶升过程中过渡墩位置只有相对转角变化，需要在顶升前拆除桥面伸缩缝，预留位移一定空间，防止在顶升过程中两联梁端因转角变化发生碰撞。原桥采用BF-80，BF120两种伸缩缝，拆除伸缩缝后梁体间空隙为40mm-160mm。
3为了保证几联梁的整体性，还需在过渡墩位置的桥面加设临时固结装置，使几联连成整体。该临时装置还要适应顶升过程的两联间的相对转角变化，所以还要有设计成可调节长度适应转角变化引起的长度变化。采用螺旋千斤顶，两侧分别顶住临时固结钢架和预埋到砼梁体里的固定钢牛腿。顶升过程中，通过调节螺旋千斤顶来对反顶推的桥面进行顶推，适应坡度的变化。
2.3.2桥台
桥台位置由于只有单边荷载，且无墩柱。考虑在桥台台帽侧面植筋，焊接钢板，焊接钢性牛腿作为支撑受力结构，直接顶升梁体。钢牛腿横向设置4个，竖向设置在每片工字梁腹板中线底下50cm处。
2.3.3边墩
边墩位置在旧桥26#墩、39#墩位置，由于主桥箱梁反顶推拆除施工临时支架的影响，需要先拆除26#-28#，37#-39#共80米引桥工字梁。26#-28#，37#-39#先用吊机在桥面拆除靠近主桥侧一跨，然后倒退拆除第二跨。拆除步骤：先切除桥面板，然后工字梁在27#、38#墩顶位置沿两端分界线切割开，将连续结构变为单跨简支结构。然后切割工字梁横隔板，将单根工字梁分离，然后单条工字梁起吊下放到地面拆除。拆除第一跨后倒退一跨按相同步骤拆除第二跨。
26#、39#由于拆除靠近主桥侧两跨，盖梁只有单边有梁体荷载，不能直接顶升盖梁，
考虑在盖梁纵向中心线位置布置千斤顶，工字梁梁段植筋焊接钢板和钢牛腿接长梁端，在盖梁上直接顶升梁体。横向布置钢牛腿、千斤顶4个，竖向在每片工字梁腹板中线下。需要注意保证支撑千斤顶的位置在盖梁中心线上，与梁端冲突部分可先凿出部分砼梁体。
3施工方案介绍
3.1顶升千斤顶选用及安装
选用200t液压千斤顶，顶身长度约为400mm，底座直径500mm，行程140mm，千斤顶使用时顶端设置钢顶帽。千斤顶均配置液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负荷的有效支撑。
为了便于顶升操作，千斤顶安装均按向下方向安装，即千斤顶底座固定在抱柱梁底面，采用钢板锚栓连接。千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直，避免在顶升过程中产生水平里。在每个受力点位置，千斤顶或垫块与抱柱梁的接触面积需经计算确定，以不超出混凝土强度范围，保证结构不受损坏。
3.2顶升千斤顶布置
通过荷载计算，考虑到安全储备，每个立柱布置2台200t顶升千斤顶，2个跟随千斤顶，可以提供400t的顶升力，单个立柱位置理论计算最大顶升力为180t。
最多一次顶升为單幅整体顶升北引桥，共26孔20mT梁，27个墩，52根立柱和一个桥台。桥台处直接布置4台200t千斤顶配合钢垫块支撑，其他位置每个立柱布置2台200t顶升千斤顶，2个跟随千斤顶。共需要投入设备108台200T顶升千斤顶，104台跟随千斤顶。
图2千斤顶布置图
3.3顶升支撑钢管
顶升支撑钢管分别作用在千斤顶下和跟随千斤顶下。支撑钢管由Ø600×12mm钢管，两端焊接12mm钢板法兰。钢管间通过法兰连接。钢管有100mm，200mm，300mm，600mm，1000mm等多种，以适应千斤顶的顶升行程。
当钢管高度达到1.0m时，增加一节钢管代替钢垫块，以增强稳定性。且在每个抱柱梁上4个钢管间每个1m高用角钢连接成格构形式，且将每个墩位处两个立柱上的8个钢支撑横桥向也用角钢连接在一起。保证支撑结构有良好的整体性。
3.4跟随千斤顶
跟随千斤顶布置在顶升千斤顶旁，在顶升千斤顶转换行程时承受荷载，对称分布在立柱两侧，保证抱柱梁的平衡受力。且在顶升过程中，随着桥梁的逐步被顶起，随动千斤顶在电脑的控制下也逐渐伸长，与顶升点的混凝土面间仅有0.2mm的缝隙，这样在即使千斤顶出现意外失效时，桥梁的载荷瞬间由该支撑机构支撑，确保绝对安全。
3.5顶升限位
在顶升过程中，桥梁处于一种漂浮不定的状态，结构很脆弱，只要有一点的滋扰，整个上部结构将存在很大的危险性。且由于油缸安装的垂直误差等其他不利因素的存在，顶升过程中可能会出现微小的水平位移，因此必须分别在桥梁的纵、横向安装顶升限位装置。
限位装置自身应有足够的强度，并应在限位方向有足够的刚度，以确保安全。
横向限位：横向限位设置在每个立柱位置。在抱柱梁四个角位安装由20#角钢、10#角钢构成的格构柱，柱脚采用4个24mm化学锚栓将20mm钢板锚固。上下抱柱梁分别设置格构柱，上抱柱梁格构柱在外侧，下抱柱梁格构柱在内侧，顶升过程中，只允许在格构柱里面进行上升，利用双层格构柱来限制顶升过程中的横向位移。为增加其整体稳定性，各墩处两个柱子处的格构限位之间采用联系杆件链接在一起，增加其整体稳定性。
纵向限位：纵向限位直接在桥台台背上设置，台背与引桥梁体间先拆除伸缩缝，然后再空隙处加设固定钢板顶住引桥梁体。引桥在顶升过程中坡度增大，只在向桥台方向存在水平位移的可能，通过钢板垫实缝隙顶住梁体达到限制引桥梁体纵向移动的目的。
3.6顶升过程监测
采用精度为0.01mm的拉线式位移传感器。由位移来控制力，监控室可以根据显示的力的大小来判断每一个千斤顶正不正常。
3.7顶升
采用同步顶升与比例顶升相结合的办法实施顶升，逐联到位。
3.8切割立柱
采用新型无震动直线切割设备对立柱进行切割。这种切割设备具有体积轻巧、切割能力强的特点。切割采用水冷却，无粉尘噪音污染，切口平顺。
3.9接高立柱
顶升到位后，预顶高2cm,锁住液压千斤顶，并垫实支撑钢管。
(1)在立柱实施连接前应首先对上下截断面各凿除30cm左右高度的砼,并将立柱新老砼结合部分进行表面凿毛处理,以利于新老砼的连接。砼凿除后须用水清洗,不得留有灰尘和杂物。
(2)钢筋施工
根据设计图纸,立柱加高部分采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋。竖向主
筋与立柱两端露出部分的主筋连接。
A露筋:去除上下面立柱段混凝土使主筋露出主筋6倍直径长度；
B接筋:采用挤压套筒机械连接，此种接头型式属于Ⅰ级接头，同一截面接头百分率可不受限制，特别适用整体切割后的钢筋连接；
(3)模板施工
钢模板按设计制作，模板应在立柱侧面留洞,以方便混凝土浇注,模板设计应尽量减少节数，以免拼缝过多,模板应与原墩柱连接牢靠。
(4)混凝土浇筑
连接立柱的混凝土采用微膨胀混凝土,在砼浇筑过程中应缓慢放料,并分层浇捣密实。通过总的砼用量,推算出澆筑砼的高度,每隔30cm左右为一层,确保所浇捣的每层砼的密实性。
存在的问题
接高立柱的顶面砼与原立柱面砼接触之间有缝隙，这个问题是接高立柱以后存在的最大问题，不处理的话直接影响以后桥的使用，存在质量隐患。我们采用的处理方法就是注胶。
4拆千斤顶、落盖梁
(1)接高立柱，待砼强度达到7天以后，拆除千斤顶、抱箍，落盖梁。
结语
本文通过对北江大桥引桥整体同步顶升实践，方案达到了预期的效果，具有装置简单，施工方便，施工时间短，节约大量资金等特点，并具有良好的社会效益。因此，为今后类似顶升工程积累了宝贵的经验。
关键词：北江大桥；整体顶升；顶升系统；施工方案
中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：
1工程概况
1.1顶升背景
由于佛开扩建工程中，原北江大桥桥下航道由原IV级航道升级为III级航道，原桥通航净空不满足要求，主桥位置重建桥需要加高2.364m考虑整座桥的调坡影响，引桥需要从桥台位置到边跨墩位处加高0.270m-2.311m。
对于原北江大桥引桥20m工字梁，可以采用整体顶升利用的方案，也可以采用旧桥全部拆除重建的方案。对于各个方案进行了我们进行了研究和对比分析。
通过对比分析，考虑到节省工程成本，以及降低拆除大型砼结构对环境造成的污染，减少建筑垃圾，尽量利用社会公共资源等因素。最终确定北江大桥引桥采用整体顶升利用的方案。
2整体顶升利用方案概述
2.1顶升过程
整体顶升过程采用：同步顶升+比例顶升。
2.2顶升反力系统
1旧桥桥下净空不足，搭设临时钢管桩支撑困难较大。
2原桥的结构形式为桩柱式无承台，无法提供有力支撑。
综上两点，考虑采用抱柱梁系作顶升千斤顶的反力系统。即上下采用两个钢筋砼抱柱梁，间距1.5m，抱柱梁依附在柱的四周，顶升时候，千斤顶把力传到抱柱梁上，抱柱梁再传力到立柱上，柱传力到基础。抱柱梁与柱之间通过新旧砼之间的摩擦传递剪力。抱柱梁设置位置灵活，既可保证支撑的稳定又可节约成本。
抱柱梁设计采用的是托换理论，设计时不仅要考虑正截面的承载能力，局部抗压能力及抗剪切能力，而且还要考虑抱柱梁与柱结合的可靠度。经过大量实践及实验证明，采用抱柱梁式一种较为可靠、安全的形式，抱柱梁与墩柱新旧砼粘结面剪切承载力计算可采用下列公式
V=0.2fcA
Fc-----砼轴心抗压强度设计值，取新旧砼的低值.
A--------新旧砼的粘结面积。
本工程中V=0.2×11.9×106×3.14×1.0×1.0＝7474Kn（C25砼）
抱柱梁施工应当在原砼立柱保护层凿除后立即进行外包钢筋砼的施工，在顶升落梁结束后还要重新凿除钢筋砼，并对砼立柱进行修补。
图1顶升反力系统由上下抱柱梁和千斤顶及钢支撑组成
2.3特殊位置处理方案
2.3.1过渡墩
1由于本方案采用单幅整体顶升，3(4)联同时顶升，所以在过渡墩位置两联相接端头有相同的位移，采用的方法与普通墩相同，直接顶升盖梁即可。
2顶升过程中过渡墩位置只有相对转角变化，需要在顶升前拆除桥面伸缩缝，预留位移一定空间，防止在顶升过程中两联梁端因转角变化发生碰撞。原桥采用BF-80，BF120两种伸缩缝，拆除伸缩缝后梁体间空隙为40mm-160mm。
3为了保证几联梁的整体性，还需在过渡墩位置的桥面加设临时固结装置，使几联连成整体。该临时装置还要适应顶升过程的两联间的相对转角变化，所以还要有设计成可调节长度适应转角变化引起的长度变化。采用螺旋千斤顶，两侧分别顶住临时固结钢架和预埋到砼梁体里的固定钢牛腿。顶升过程中，通过调节螺旋千斤顶来对反顶推的桥面进行顶推，适应坡度的变化。
2.3.2桥台
桥台位置由于只有单边荷载，且无墩柱。考虑在桥台台帽侧面植筋，焊接钢板，焊接钢性牛腿作为支撑受力结构，直接顶升梁体。钢牛腿横向设置4个，竖向设置在每片工字梁腹板中线底下50cm处。
2.3.3边墩
边墩位置在旧桥26#墩、39#墩位置，由于主桥箱梁反顶推拆除施工临时支架的影响，需要先拆除26#-28#，37#-39#共80米引桥工字梁。26#-28#，37#-39#先用吊机在桥面拆除靠近主桥侧一跨，然后倒退拆除第二跨。拆除步骤：先切除桥面板，然后工字梁在27#、38#墩顶位置沿两端分界线切割开，将连续结构变为单跨简支结构。然后切割工字梁横隔板，将单根工字梁分离，然后单条工字梁起吊下放到地面拆除。拆除第一跨后倒退一跨按相同步骤拆除第二跨。
26#、39#由于拆除靠近主桥侧两跨，盖梁只有单边有梁体荷载，不能直接顶升盖梁，
考虑在盖梁纵向中心线位置布置千斤顶，工字梁梁段植筋焊接钢板和钢牛腿接长梁端，在盖梁上直接顶升梁体。横向布置钢牛腿、千斤顶4个，竖向在每片工字梁腹板中线下。需要注意保证支撑千斤顶的位置在盖梁中心线上，与梁端冲突部分可先凿出部分砼梁体。
3施工方案介绍
3.1顶升千斤顶选用及安装
选用200t液压千斤顶，顶身长度约为400mm，底座直径500mm，行程140mm，千斤顶使用时顶端设置钢顶帽。千斤顶均配置液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负荷的有效支撑。
为了便于顶升操作，千斤顶安装均按向下方向安装，即千斤顶底座固定在抱柱梁底面，采用钢板锚栓连接。千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直，避免在顶升过程中产生水平里。在每个受力点位置，千斤顶或垫块与抱柱梁的接触面积需经计算确定，以不超出混凝土强度范围，保证结构不受损坏。
3.2顶升千斤顶布置
通过荷载计算，考虑到安全储备，每个立柱布置2台200t顶升千斤顶，2个跟随千斤顶，可以提供400t的顶升力，单个立柱位置理论计算最大顶升力为180t。
最多一次顶升为單幅整体顶升北引桥，共26孔20mT梁，27个墩，52根立柱和一个桥台。桥台处直接布置4台200t千斤顶配合钢垫块支撑，其他位置每个立柱布置2台200t顶升千斤顶，2个跟随千斤顶。共需要投入设备108台200T顶升千斤顶，104台跟随千斤顶。
图2千斤顶布置图
3.3顶升支撑钢管
顶升支撑钢管分别作用在千斤顶下和跟随千斤顶下。支撑钢管由Ø600×12mm钢管，两端焊接12mm钢板法兰。钢管间通过法兰连接。钢管有100mm，200mm，300mm，600mm，1000mm等多种，以适应千斤顶的顶升行程。
当钢管高度达到1.0m时，增加一节钢管代替钢垫块，以增强稳定性。且在每个抱柱梁上4个钢管间每个1m高用角钢连接成格构形式，且将每个墩位处两个立柱上的8个钢支撑横桥向也用角钢连接在一起。保证支撑结构有良好的整体性。
3.4跟随千斤顶
跟随千斤顶布置在顶升千斤顶旁，在顶升千斤顶转换行程时承受荷载，对称分布在立柱两侧，保证抱柱梁的平衡受力。且在顶升过程中，随着桥梁的逐步被顶起，随动千斤顶在电脑的控制下也逐渐伸长，与顶升点的混凝土面间仅有0.2mm的缝隙，这样在即使千斤顶出现意外失效时，桥梁的载荷瞬间由该支撑机构支撑，确保绝对安全。
3.5顶升限位
在顶升过程中，桥梁处于一种漂浮不定的状态，结构很脆弱，只要有一点的滋扰，整个上部结构将存在很大的危险性。且由于油缸安装的垂直误差等其他不利因素的存在，顶升过程中可能会出现微小的水平位移，因此必须分别在桥梁的纵、横向安装顶升限位装置。
限位装置自身应有足够的强度，并应在限位方向有足够的刚度，以确保安全。
横向限位：横向限位设置在每个立柱位置。在抱柱梁四个角位安装由20#角钢、10#角钢构成的格构柱，柱脚采用4个24mm化学锚栓将20mm钢板锚固。上下抱柱梁分别设置格构柱，上抱柱梁格构柱在外侧，下抱柱梁格构柱在内侧，顶升过程中，只允许在格构柱里面进行上升，利用双层格构柱来限制顶升过程中的横向位移。为增加其整体稳定性，各墩处两个柱子处的格构限位之间采用联系杆件链接在一起，增加其整体稳定性。
纵向限位：纵向限位直接在桥台台背上设置，台背与引桥梁体间先拆除伸缩缝，然后再空隙处加设固定钢板顶住引桥梁体。引桥在顶升过程中坡度增大，只在向桥台方向存在水平位移的可能，通过钢板垫实缝隙顶住梁体达到限制引桥梁体纵向移动的目的。
3.6顶升过程监测
采用精度为0.01mm的拉线式位移传感器。由位移来控制力，监控室可以根据显示的力的大小来判断每一个千斤顶正不正常。
3.7顶升
采用同步顶升与比例顶升相结合的办法实施顶升，逐联到位。
3.8切割立柱
采用新型无震动直线切割设备对立柱进行切割。这种切割设备具有体积轻巧、切割能力强的特点。切割采用水冷却，无粉尘噪音污染，切口平顺。
3.9接高立柱
顶升到位后，预顶高2cm,锁住液压千斤顶，并垫实支撑钢管。
(1)在立柱实施连接前应首先对上下截断面各凿除30cm左右高度的砼,并将立柱新老砼结合部分进行表面凿毛处理,以利于新老砼的连接。砼凿除后须用水清洗,不得留有灰尘和杂物。
(2)钢筋施工
根据设计图纸,立柱加高部分采用与原立柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋。竖向主
筋与立柱两端露出部分的主筋连接。
A露筋:去除上下面立柱段混凝土使主筋露出主筋6倍直径长度；
B接筋:采用挤压套筒机械连接，此种接头型式属于Ⅰ级接头，同一截面接头百分率可不受限制，特别适用整体切割后的钢筋连接；
(3)模板施工
钢模板按设计制作，模板应在立柱侧面留洞,以方便混凝土浇注,模板设计应尽量减少节数，以免拼缝过多,模板应与原墩柱连接牢靠。
(4)混凝土浇筑
连接立柱的混凝土采用微膨胀混凝土,在砼浇筑过程中应缓慢放料,并分层浇捣密实。通过总的砼用量,推算出澆筑砼的高度,每隔30cm左右为一层,确保所浇捣的每层砼的密实性。
存在的问题
接高立柱的顶面砼与原立柱面砼接触之间有缝隙，这个问题是接高立柱以后存在的最大问题，不处理的话直接影响以后桥的使用，存在质量隐患。我们采用的处理方法就是注胶。
4拆千斤顶、落盖梁
(1)接高立柱，待砼强度达到7天以后，拆除千斤顶、抱箍，落盖梁。
结语
本文通过对北江大桥引桥整体同步顶升实践，方案达到了预期的效果，具有装置简单，施工方便，施工时间短，节约大量资金等特点，并具有良好的社会效益。因此，为今后类似顶升工程积累了宝贵的经验。