论文部分内容阅读
[摘 要]桥梁整体顶升技术、微调顶升技术的关键在于保证其上部结构的整体性同步顶升，该方法经济、安全、施工简便，且微调顶升不影响桥面交通，文章主要介绍桥梁整体顶升技术相关现状，并对桥梁整体顶升施工注意事项进行探讨。
[Abstract]the bridge integral lifting technology， fine tune the jacking technology is the key to ensure the integrity of the lifting of upper structure， the method is economical， safe and convenient construction， and fine tune the lift does not affect the bridge traffic， the paper mainly introduces the rise of technology related situation of bridge on the top， and the whole bridge jacking construction matters needing attention to explore.
[关键词]桥梁加固；整体顶升；经济安全
[Keyword]bridge strengthening； lifting； economic security
1.引言
受传统施工作业技术、设备和经济发展等方面的影响和局限，加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥加固技术的创新和改进显得非常迫切。通过对现有桥梁的维修、养护、加固与改造，使其恢复设计承载能力或提高荷载标准，延长桥梁的使用年限、保障公路建设的可持续发展。对于现有桥梁的加固改造费用只是新建的10%～20%，而且在加固过程中，除少量重车短期绕行之外，勿须全部中断交通，其经济效益和社会效益显著。桥梁顶升技术在上世纪50年代开始用于铁路桥梁架设、位移，60年代液压顶升技术开始用于整体同步顶升。
2.概述
2.1桥梁整体顶升优点
桥梁整体顶升的重点在于保持桥梁上部结构的完整性，其方法就是保持桥梁上部结构在现有状况下同步顶升。天桥整体顶升是解决净空不足最简单、最直接、最节省、最有效的好方法。一方面，该法不会损坏现有桥梁整体结构，实现整体升高；另一方面，顶升过程中，尽可能减少中断交通的时间或不中断交通。该技术的应用，不仅能确保桥梁上部结构的完整性，天桥抬升满足通车要求，而且节省工程投资，又缩短施工工期，对高速公路交通的压力影响小，施工操作简便、易行，技术可靠，具有广泛的应用前景。
2.2桥梁整体顶升基本施工流程
2.3整体顶升关键技术分析
2.3.1顶升前的桥梁状态检测及荷载试验
由于旧桥已使用了几十年，其自身结构能否经得起顶升技术的应用过程。其中存在不确定因素很多，所以在顶升前及顶升后必须进行一项非常重要的工作，即桥梁状态检查和荷载试验。桥梁状态检查包括：
（1）外观检查，需仔细检查主体结构伸缩缝的工作状态、裂缝的分布情况以及钢筋外露部分的锈蚀状况等。
（2）混凝土炭化深度、混凝土强度测量，是指通过对旧桥的混凝土炭化深度、混凝土强度的详细测量，继而对混凝土桥梁结构的耐久性进行评定。
荷载试验包括：
（1）动力荷载试验的目的是对桥梁结构的动力性能进行充分了解，最终确定结构的动力系数。对桥梁的结构状态是否在桥梁顶升前、后出现变化，做到真实客观的反应。
（2）静力荷载试验，针对的主要是桥梁的控制截面，即最大负弯矩截面和最大正弯矩。对受测桥梁结构加载等效弯矩，测试控制截面的挠度和应力，从而对桥梁的承载能力进行评定；
2.3.2桥梁同步顶升的液压控制系统
液压系统由计算机控制，可以全自动完成同步移位，实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。
所有油缸既可同时操作，也可单独操作；同步控制点数量可根据需要设置，适用于大体积桥梁或构件的同步移位。操纵台实现对整个操纵系统的控制，由计算机控制整个操作台，通过工业总线，实时直观地掌握施工过程中的载荷、位移等信息，使整个操作过程清晰明了。各种施工中的信息也在计算机中实时记录，并长期储存。由于实时监控的实现，工程的可靠性和安全性得到保证，也大大改善了施工的条件。
2.3.3桥梁顶升过程的同步监测
桥梁的同步顶升是分步骤完成，因此对整个桥梁的整体姿态、结构应力、运动轨迹等的监测，是保障桥梁结构安全的至关重要的步骤。整个同步监测包括临时支撑放置、分级顶升、支承垫石施工、落梁等过程。主要监测内容包括桥梁的整体姿态监测、结构应力监测、位移监测等。桥梁顶升过程的实质，就是对桥梁姿态进行控制的过程。在桥梁上布置多个特征点，实时监测各特征点预期位置与实际到达的位置的靠近程度，可以判断和掌控顶升过程。
3.整体顶升装置及施工工艺
3.1整体顶升装置
顶升装置由组合基础、千斤顶、组合型钢支撑架及方木托梁等组成，如图2所示。若原桥板底面凹凸不平，不在同一水平面上，直接采用型钢支撑架，会使得某块板局部受压，从而导致混凝土被破坏。因此，采用方木托梁固定在型钢支撑架顶部，利用木材的局部压缩变形对板底高差进行调整，使桥面各块板受力大致均匀，为实施整体顶升工程提供便利。
3.2整体顶升施工工艺
顶升采用位移控制与力控制双阶段双控制工艺，可对整体顶升技术的同步性提供有效保障。
3.2.1力控制阶段
为避免过快加荷，导致桥板与桥墩突然脱离而产生过大形变，对桥板重量进行计算，进行分级加力。整个工程分有三级加力过程，为保持各板顶升点加力保持一致，在第三级中采用逐渐缓慢加力的方法，直至千斤顶完全承担板的自重。 3.2.2位移控制阶段
千斤顶完全承担板荷载后，开始进行位移控制阶段。运用预设的位移计，对每次加力顶升过程中各点顶升量进行监测，保持各块板顶升量基本相同，以避免顶升差异现象的出现，导致板开裂。
4.整体同步高效顶升技术
4.1主要技术内容
该技术在原有桥梁顶升的基础上采用红外线测距仪和激光传感器观测监控位移变化，并利用磁通量的变化进行无损检测，将现代先进的光纤和数字监控传输、液压传动控制、计算机信号处理技术整合，并将机械设备系统与传统的桥梁结构分析和养护技术相互结合，解决了桥梁梁体顶、落过程中位移同步难题，对桥梁的整体顶升起到了关键性作用。
4.2技术优点
本技术利用计算机程序控制桥梁整体顶升系统来解决桥梁梁体顶、落过程中位移同步难题，将现代先进的光纤和数字监控传输、液压传动控制、计算机信号处理技术整合，并将机械设备系统与传统的桥梁结构分析和养护技术相互结合。利用激光传感器+红外线测距仪观测监控位移变化，对顶升过程中的垂直和水平位移双向控制。原有的顶升设备中只有激光传感器只能检测顶升高度，不能检测在顶升过程中桥跨净距离的细微变化，引入红外线测距仪对桥跨净距离进行精测从而达到顶升过程中对墩柱的质量控制。
5.桥梁整体顶升施工注意事项
（1）为保证成功实施整体顶升，应使位于反力支撑架基础下的地基持力层满足变形要求和承载力要求，以保障位移控制阶段的监测控制和支架稳定。
（2）应选用额定吨位为计算顶升力的2倍以上的千斤顶。在施工前，应对千斤顶进行调试，以保证顶升过程中行程一致。同时要配备多台千斤顶为备用，以确保顶升施工的可靠性和连续性。
（3）顶升过程中，应派专人监控桥板结构以及桥面的状况，应注意统一协调，对于可能出现的异常情况要进行预演，进行防范。
6.结论
综上所述，顶升技术在桥梁改造中的应用，比拆除重建能够节约大量的资金，极大地缩短施工周期，又在能保证桥梁上部结构完整性的同时，能够通过抬升桥梁来满足高度的要求，对交通的影响较小。所以在对待解决桥梁净空不足问题上，采用桥梁整体顶升为最佳选择，在桥梁改造中具有重要的推广价值。
参考文献：
[1]桥梁施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社.
[2]席超波.桥梁橡胶支座常见病害分析及双控整体顶升更换支座方法.中外建筑.2003（5），88-89
[Abstract]the bridge integral lifting technology， fine tune the jacking technology is the key to ensure the integrity of the lifting of upper structure， the method is economical， safe and convenient construction， and fine tune the lift does not affect the bridge traffic， the paper mainly introduces the rise of technology related situation of bridge on the top， and the whole bridge jacking construction matters needing attention to explore.
[关键词]桥梁加固；整体顶升；经济安全
[Keyword]bridge strengthening； lifting； economic security
1.引言
受传统施工作业技术、设备和经济发展等方面的影响和局限，加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥加固技术的创新和改进显得非常迫切。通过对现有桥梁的维修、养护、加固与改造，使其恢复设计承载能力或提高荷载标准，延长桥梁的使用年限、保障公路建设的可持续发展。对于现有桥梁的加固改造费用只是新建的10%～20%，而且在加固过程中，除少量重车短期绕行之外，勿须全部中断交通，其经济效益和社会效益显著。桥梁顶升技术在上世纪50年代开始用于铁路桥梁架设、位移，60年代液压顶升技术开始用于整体同步顶升。
2.概述
2.1桥梁整体顶升优点
桥梁整体顶升的重点在于保持桥梁上部结构的完整性，其方法就是保持桥梁上部结构在现有状况下同步顶升。天桥整体顶升是解决净空不足最简单、最直接、最节省、最有效的好方法。一方面，该法不会损坏现有桥梁整体结构，实现整体升高；另一方面，顶升过程中，尽可能减少中断交通的时间或不中断交通。该技术的应用，不仅能确保桥梁上部结构的完整性，天桥抬升满足通车要求，而且节省工程投资，又缩短施工工期，对高速公路交通的压力影响小，施工操作简便、易行，技术可靠，具有广泛的应用前景。
2.2桥梁整体顶升基本施工流程
2.3整体顶升关键技术分析
2.3.1顶升前的桥梁状态检测及荷载试验
由于旧桥已使用了几十年，其自身结构能否经得起顶升技术的应用过程。其中存在不确定因素很多，所以在顶升前及顶升后必须进行一项非常重要的工作，即桥梁状态检查和荷载试验。桥梁状态检查包括：
（1）外观检查，需仔细检查主体结构伸缩缝的工作状态、裂缝的分布情况以及钢筋外露部分的锈蚀状况等。
（2）混凝土炭化深度、混凝土强度测量，是指通过对旧桥的混凝土炭化深度、混凝土强度的详细测量，继而对混凝土桥梁结构的耐久性进行评定。
荷载试验包括：
（1）动力荷载试验的目的是对桥梁结构的动力性能进行充分了解，最终确定结构的动力系数。对桥梁的结构状态是否在桥梁顶升前、后出现变化，做到真实客观的反应。
（2）静力荷载试验，针对的主要是桥梁的控制截面，即最大负弯矩截面和最大正弯矩。对受测桥梁结构加载等效弯矩，测试控制截面的挠度和应力，从而对桥梁的承载能力进行评定；
2.3.2桥梁同步顶升的液压控制系统
液压系统由计算机控制，可以全自动完成同步移位，实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。
所有油缸既可同时操作，也可单独操作；同步控制点数量可根据需要设置，适用于大体积桥梁或构件的同步移位。操纵台实现对整个操纵系统的控制，由计算机控制整个操作台，通过工业总线，实时直观地掌握施工过程中的载荷、位移等信息，使整个操作过程清晰明了。各种施工中的信息也在计算机中实时记录，并长期储存。由于实时监控的实现，工程的可靠性和安全性得到保证，也大大改善了施工的条件。
2.3.3桥梁顶升过程的同步监测
桥梁的同步顶升是分步骤完成，因此对整个桥梁的整体姿态、结构应力、运动轨迹等的监测，是保障桥梁结构安全的至关重要的步骤。整个同步监测包括临时支撑放置、分级顶升、支承垫石施工、落梁等过程。主要监测内容包括桥梁的整体姿态监测、结构应力监测、位移监测等。桥梁顶升过程的实质，就是对桥梁姿态进行控制的过程。在桥梁上布置多个特征点，实时监测各特征点预期位置与实际到达的位置的靠近程度，可以判断和掌控顶升过程。
3.整体顶升装置及施工工艺
3.1整体顶升装置
顶升装置由组合基础、千斤顶、组合型钢支撑架及方木托梁等组成，如图2所示。若原桥板底面凹凸不平，不在同一水平面上，直接采用型钢支撑架，会使得某块板局部受压，从而导致混凝土被破坏。因此，采用方木托梁固定在型钢支撑架顶部，利用木材的局部压缩变形对板底高差进行调整，使桥面各块板受力大致均匀，为实施整体顶升工程提供便利。
3.2整体顶升施工工艺
顶升采用位移控制与力控制双阶段双控制工艺，可对整体顶升技术的同步性提供有效保障。
3.2.1力控制阶段
为避免过快加荷，导致桥板与桥墩突然脱离而产生过大形变，对桥板重量进行计算，进行分级加力。整个工程分有三级加力过程，为保持各板顶升点加力保持一致，在第三级中采用逐渐缓慢加力的方法，直至千斤顶完全承担板的自重。 3.2.2位移控制阶段
千斤顶完全承担板荷载后，开始进行位移控制阶段。运用预设的位移计，对每次加力顶升过程中各点顶升量进行监测，保持各块板顶升量基本相同，以避免顶升差异现象的出现，导致板开裂。
4.整体同步高效顶升技术
4.1主要技术内容
该技术在原有桥梁顶升的基础上采用红外线测距仪和激光传感器观测监控位移变化，并利用磁通量的变化进行无损检测，将现代先进的光纤和数字监控传输、液压传动控制、计算机信号处理技术整合，并将机械设备系统与传统的桥梁结构分析和养护技术相互结合，解决了桥梁梁体顶、落过程中位移同步难题，对桥梁的整体顶升起到了关键性作用。
4.2技术优点
本技术利用计算机程序控制桥梁整体顶升系统来解决桥梁梁体顶、落过程中位移同步难题，将现代先进的光纤和数字监控传输、液压传动控制、计算机信号处理技术整合，并将机械设备系统与传统的桥梁结构分析和养护技术相互结合。利用激光传感器+红外线测距仪观测监控位移变化，对顶升过程中的垂直和水平位移双向控制。原有的顶升设备中只有激光传感器只能检测顶升高度，不能检测在顶升过程中桥跨净距离的细微变化，引入红外线测距仪对桥跨净距离进行精测从而达到顶升过程中对墩柱的质量控制。
5.桥梁整体顶升施工注意事项
（1）为保证成功实施整体顶升，应使位于反力支撑架基础下的地基持力层满足变形要求和承载力要求，以保障位移控制阶段的监测控制和支架稳定。
（2）应选用额定吨位为计算顶升力的2倍以上的千斤顶。在施工前，应对千斤顶进行调试，以保证顶升过程中行程一致。同时要配备多台千斤顶为备用，以确保顶升施工的可靠性和连续性。
（3）顶升过程中，应派专人监控桥板结构以及桥面的状况，应注意统一协调，对于可能出现的异常情况要进行预演，进行防范。
6.结论
综上所述，顶升技术在桥梁改造中的应用，比拆除重建能够节约大量的资金，极大地缩短施工周期，又在能保证桥梁上部结构完整性的同时，能够通过抬升桥梁来满足高度的要求，对交通的影响较小。所以在对待解决桥梁净空不足问题上，采用桥梁整体顶升为最佳选择，在桥梁改造中具有重要的推广价值。
参考文献：
[1]桥梁施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社.
[2]席超波.桥梁橡胶支座常见病害分析及双控整体顶升更换支座方法.中外建筑.2003（5），88-89