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【摘 要】 桥梁顶升技术在国内外应用已有一段时期，实践证明，桥梁顶升技术是一项具有广泛应用前景的新型加固纠偏技术。本文从桥梁顶升技术的理论和技术问题入手，分析了桥梁顶升技术的作业程序及注意事项，对桥梁支座更换做了相关探究。旨在为以后桥梁顶升技术在工程建设中的进一步普及和发展提供有效的帮助，并为以后类似桥梁改造工程提供借鉴。
【关键词】 桥梁升顶；升顶技术；问题分析
引言：
近年来，随着我国交通事业的迅速发展，改造利用旧桥也显得越发重要。顶升技术的应用已经有很长一段时间了，但只局限于房屋建筑方面，真正开始应用于桥梁顶升方面的时间还是比较短，因此在这一方面的研究还是比较有限。桥梁顶升技术除了可应用于旧桥顶升复位外，还可以应用于其他方面，是一种值得我们去深入研究的新技术。
1 桥梁顶升关键技术
在桥梁顶升施工前，应对桥梁主要构件进行验算，制订同步顶升方案。必须有效控制梁体空间姿态并保持平稳。
根据各顶升点的计算顶升力和顶升位移量选择相匹配的千斤顶。计算顶升力应控制在千斤顶公称顶升力的80%以内，顶升位移量应控制在千斤顶公称位移量的60%以内。
梁体宜采用整联跨同步顶升，横桥向多个排列构件的顶升位移须严格同步。施工前应验算顶升要求位移量和相邻墩台处顶升可能产生的位移差考虑该位移差对桥体结构的不利影响，优化顶升高度。由于匝道桥纵向坡度较大，顶升点的位移不同步将会导致结构附加内力的产生，严重时（如各顶升点的位移差超过设计允许值）将导致结构性裂缝病害。因此，同步顶升方案设计时必须考虑结构特点，制定安全控制指标，包括各顶升点竖向位移差允许值、关键点的应力允许值、平面侧移位允许值等。
整联跨同步顶升作业时，应采用可编程液压系统（同步液压顶升控制系统），该系统具有多个液压千斤顶，可对各部件同时顶升并同步控制位移和顶升力，确保达到控制顶升位移整体同步性的目的。同步液压顶升控制系统的主要配置有控制单元、顶升单元以及测量单元。控制单元由可编程逻辑控制主站和分站组成。可编程逻辑控制主站负责整体状态监测计算并发出控制指令。分站由可编程控制系统下位机和液压工作站组成，分站根据主站的指令控制液压工作站和电液伺服阀工作，实现千斤顶的升降动作。分站的布置根据顶升工程的实际情况决定，本工程采用前置分布布置模式，将分站就近布置在各顶升点附近。这种前置布置模式可大大缩短高压油管的长度，有效减少管路损耗，提高管路的安全性能。主站与各分站之间采用485串行通信电缆实现通信。
顶升执行单元及测量单元由千斤顶、压力传感器、位移传感器及临时支撑组成。顶升用的千斤顶及油压表或压力传感器在使用前必须逐个进行标定和保压试验，其示值误差不得超过2%。应采用0.4级标准油压表，分辨率不得低于0.1MPa。保压试验的试验压力应维持在千斤顶公称量程的70%，保压时间不低于120s。顶升千斤顶应有自锁装置，防止顶升时发生意外回落。顶升系统须配备的位移传感器也应在使用前全数进行计量标定，其示值误差不得超过2%，分辨率应不低于0.05mm。为保证千斤顶顶升的同步性和分级落梁的平稳性，千斤顶在安装时就应格外仔细。在安装时，顶升千斤顶的上、下面应根据接触局部承压验算结果配置钢垫板，并进行纵、横坡调平处理，使整体平整度控制在±1mm以内。对纵、横坡较大的桥梁，顶升千斤顶应设置横向限位装置。千斤顶及油管应在施工前仔细检查，确保千斤顶正常工作，控制阀及油管接头不出现漏油情况。
2 桥梁顶升技术的作业程序注意事项
1）通过现场勘察资料，顶升前必须进行力学模型计算，确定桥梁的安全性等级：桥梁总吨位、绝对重量系数、加千斤顶安全保险系数等，必要时需对桥梁先进行加固。2）桥梁顶升施工时的全面监控一定要做好，确保顶升位移达到设计要求，小心观察施工中是否有超过规范要求的裂缝出现，如有则一定要停止施工，马上进行加固处理后，才可继续下一步顶升，以确保桥梁、施工人员的安全。3）一定要解除梁体顶升断面中附属物（如桥面连续钢筋、防震锚栓、防震挡块、护栏扶手、管线的型钢托架、电缆钢套管、梁端异物等）的竖向约束力，确保梁体在顶升时外阻力（除梁体自重、湿接缝、桥面系自重除外）最小。对于要进行此类施工的桥梁，需要从安全性、经济性、工序合理性以及施工周期长短的相对性等方面综合考虑，并结合以上两种方案的优点进行组合，就可以达到较好的施工效果。
3 支座更换
支座是桥梁结构的一种特殊而重要的部分，是连接桥梁上、下部结构的重要构件，其作用是将上部结构的作用力和变形（位移和转角）安全可靠地传递到下部结构中，同时保证上部结构在活载、温度变形，混凝土收缩、徐变等因素作用下的自由变形，保护梁端、墩台帽梁不受损伤。桥梁支座更换，除了要可靠、有效之外，还要满足交通运输的需要，在不中断或尽量缩短中断交通的时间中完成，因此对桥梁支座更换提出了更高的要求。桥梁支座更换是一项十分繁琐复杂的工程，在分析支座病害及产生原因之后，还需经过工程模拟分析、理论计算之后再确定施工方案。目前主要的方法有逐墩更换施工法、挂篮施工法和桥梁顶升施工法几种。
桥梁顶升施工法能够对顶升力和顶升位移进行有效控制，而同时各墩能够按照一定顺序起顶进行支座更换，在施工过程中结合工程的实际情况进行顶升力的计算。该种方法在桥梁底面和桥墩之间进行施工，可减少交通中断时间，因此得到越来越广泛的应用。顶升方案更换支座效果较好，资金投入也较少，但是施工过程较复杂，要求也较高，并存在一定的危险性。顶升前，应做好以下几项工作：首先要进行理论计算，主要包括各墩的支座反力大小及分配比例，这样在进行施工安排显得比较合理和可靠；其次封闭交通，搭设好工作平臺和支架；对盖梁、墩柱、连续梁等外观质量容易受损的部位采取措施进行有效保护；准备好临时支撑用的钢垫板、钢垫块若干，千斤顶、临时支撑、位移计（百分表）等等。其中，应特别注意的是，在每个支座处需安装好一个自锁千斤顶（含压力表）、一个百分表，用于控制各千斤顶的顶升力和顶升量。 每一支座处的千斤顶和临时支撑应该交叉布置，保证帽梁的受力，还应在墩顶、主梁各控制截面安装好应变片，以对整个顶升过程全方位进行监测。在正式顶升前，需封闭交通，禁止无关车辆、行人通行，并进行模拟顶升操作训练，确定顶升步骤。桥梁顶升更换支座的关键就是：把由理论计算出的各支墩反力值作为顶升力控制阶段的依据，分级顶升，直到将梁的自重转移到千斤顶和临时支承上，在此过程中应做好同步监测，使各墩基本保持一致。当梁体自重全部转移到千斤顶上时，进入顶升量控制阶段，该阶段顶力不再增加，改用每次的顶升量来控制，以避免某墩顶升太多而造成梁体开裂。每次顶升2～4mm，直到可将原支座顺利取出为止。
当把原支座取出后，应该检查安放支座处的帽梁或墩顶支座墊块和板梁底面，当没有严重的混凝土破损、脱落时，可以用环氧树脂砂浆将支座垫块找平。当支座位置处理完以后，放好新支座位置，清理表面杂物。然后就可以进行落梁就位工作，在此过程中，要保持千斤顶的一次回落量，直到落实为止。最后，再检查新支座与梁底是否完全接触，否则，要重新起顶，直到符合要求。在以前，桥梁顶升更换支座，大多采用手动操作、人工现场监测、总指挥协调的工作方式，既费神又不安全；现在，已经出现了一种建筑物动力系统来实施顶升过程，并已经成功应用于天津市慈海桥、宾水西道立交桥支座更换工程中，是一种机器操作为主，人工辅助为辅的新型的顶升方法，既减小了工人的劳动强度，又缩短了支座更换时间，且能对桥梁顶升过程中各顶升点的力、位移、应力进行实时监控。
参考文献：
[1]周明华，张蓓.橡胶支座的应用前景与质量忧患[J].公路，2003（4）：5-7.
[2]周明华，葛宝翔.公路桥梁橡胶支座的使用寿命与应用对策[J].土木工程学报，2005（6）：92-96.
[3]周明华，翟瑞兴.公路桥梁橡胶支座更换技术的探讨[J].现代交通技术，2005（3）：52-54.
[4]江苏省交通运输厅工程质量监督局，东南大学，江苏交通控股有限公司.DB32/T2173—2012公路桥梁橡胶支座更换技术规程[S].南京，2012.
[5]黄跃平，周明华，胥明，等.预应力连续箱梁弯桥整体同步顶升纠扭与加固[J].施工技术，2008，37（4）：27-28，30.
作者简介：
杜方，西安工业大学，建筑工程学院
马建勋，西安交通大学，人居学院院长，教授
【关键词】 桥梁升顶；升顶技术；问题分析
引言：
近年来，随着我国交通事业的迅速发展，改造利用旧桥也显得越发重要。顶升技术的应用已经有很长一段时间了，但只局限于房屋建筑方面，真正开始应用于桥梁顶升方面的时间还是比较短，因此在这一方面的研究还是比较有限。桥梁顶升技术除了可应用于旧桥顶升复位外，还可以应用于其他方面，是一种值得我们去深入研究的新技术。
1 桥梁顶升关键技术
在桥梁顶升施工前，应对桥梁主要构件进行验算，制订同步顶升方案。必须有效控制梁体空间姿态并保持平稳。
根据各顶升点的计算顶升力和顶升位移量选择相匹配的千斤顶。计算顶升力应控制在千斤顶公称顶升力的80%以内，顶升位移量应控制在千斤顶公称位移量的60%以内。
梁体宜采用整联跨同步顶升，横桥向多个排列构件的顶升位移须严格同步。施工前应验算顶升要求位移量和相邻墩台处顶升可能产生的位移差考虑该位移差对桥体结构的不利影响，优化顶升高度。由于匝道桥纵向坡度较大，顶升点的位移不同步将会导致结构附加内力的产生，严重时（如各顶升点的位移差超过设计允许值）将导致结构性裂缝病害。因此，同步顶升方案设计时必须考虑结构特点，制定安全控制指标，包括各顶升点竖向位移差允许值、关键点的应力允许值、平面侧移位允许值等。
整联跨同步顶升作业时，应采用可编程液压系统（同步液压顶升控制系统），该系统具有多个液压千斤顶，可对各部件同时顶升并同步控制位移和顶升力，确保达到控制顶升位移整体同步性的目的。同步液压顶升控制系统的主要配置有控制单元、顶升单元以及测量单元。控制单元由可编程逻辑控制主站和分站组成。可编程逻辑控制主站负责整体状态监测计算并发出控制指令。分站由可编程控制系统下位机和液压工作站组成，分站根据主站的指令控制液压工作站和电液伺服阀工作，实现千斤顶的升降动作。分站的布置根据顶升工程的实际情况决定，本工程采用前置分布布置模式，将分站就近布置在各顶升点附近。这种前置布置模式可大大缩短高压油管的长度，有效减少管路损耗，提高管路的安全性能。主站与各分站之间采用485串行通信电缆实现通信。
顶升执行单元及测量单元由千斤顶、压力传感器、位移传感器及临时支撑组成。顶升用的千斤顶及油压表或压力传感器在使用前必须逐个进行标定和保压试验，其示值误差不得超过2%。应采用0.4级标准油压表，分辨率不得低于0.1MPa。保压试验的试验压力应维持在千斤顶公称量程的70%，保压时间不低于120s。顶升千斤顶应有自锁装置，防止顶升时发生意外回落。顶升系统须配备的位移传感器也应在使用前全数进行计量标定，其示值误差不得超过2%，分辨率应不低于0.05mm。为保证千斤顶顶升的同步性和分级落梁的平稳性，千斤顶在安装时就应格外仔细。在安装时，顶升千斤顶的上、下面应根据接触局部承压验算结果配置钢垫板，并进行纵、横坡调平处理，使整体平整度控制在±1mm以内。对纵、横坡较大的桥梁，顶升千斤顶应设置横向限位装置。千斤顶及油管应在施工前仔细检查，确保千斤顶正常工作，控制阀及油管接头不出现漏油情况。
2 桥梁顶升技术的作业程序注意事项
1）通过现场勘察资料，顶升前必须进行力学模型计算，确定桥梁的安全性等级：桥梁总吨位、绝对重量系数、加千斤顶安全保险系数等，必要时需对桥梁先进行加固。2）桥梁顶升施工时的全面监控一定要做好，确保顶升位移达到设计要求，小心观察施工中是否有超过规范要求的裂缝出现，如有则一定要停止施工，马上进行加固处理后，才可继续下一步顶升，以确保桥梁、施工人员的安全。3）一定要解除梁体顶升断面中附属物（如桥面连续钢筋、防震锚栓、防震挡块、护栏扶手、管线的型钢托架、电缆钢套管、梁端异物等）的竖向约束力，确保梁体在顶升时外阻力（除梁体自重、湿接缝、桥面系自重除外）最小。对于要进行此类施工的桥梁，需要从安全性、经济性、工序合理性以及施工周期长短的相对性等方面综合考虑，并结合以上两种方案的优点进行组合，就可以达到较好的施工效果。
3 支座更换
支座是桥梁结构的一种特殊而重要的部分，是连接桥梁上、下部结构的重要构件，其作用是将上部结构的作用力和变形（位移和转角）安全可靠地传递到下部结构中，同时保证上部结构在活载、温度变形，混凝土收缩、徐变等因素作用下的自由变形，保护梁端、墩台帽梁不受损伤。桥梁支座更换，除了要可靠、有效之外，还要满足交通运输的需要，在不中断或尽量缩短中断交通的时间中完成，因此对桥梁支座更换提出了更高的要求。桥梁支座更换是一项十分繁琐复杂的工程，在分析支座病害及产生原因之后，还需经过工程模拟分析、理论计算之后再确定施工方案。目前主要的方法有逐墩更换施工法、挂篮施工法和桥梁顶升施工法几种。
桥梁顶升施工法能够对顶升力和顶升位移进行有效控制，而同时各墩能够按照一定顺序起顶进行支座更换，在施工过程中结合工程的实际情况进行顶升力的计算。该种方法在桥梁底面和桥墩之间进行施工，可减少交通中断时间，因此得到越来越广泛的应用。顶升方案更换支座效果较好，资金投入也较少，但是施工过程较复杂，要求也较高，并存在一定的危险性。顶升前，应做好以下几项工作：首先要进行理论计算，主要包括各墩的支座反力大小及分配比例，这样在进行施工安排显得比较合理和可靠；其次封闭交通，搭设好工作平臺和支架；对盖梁、墩柱、连续梁等外观质量容易受损的部位采取措施进行有效保护；准备好临时支撑用的钢垫板、钢垫块若干，千斤顶、临时支撑、位移计（百分表）等等。其中，应特别注意的是，在每个支座处需安装好一个自锁千斤顶（含压力表）、一个百分表，用于控制各千斤顶的顶升力和顶升量。 每一支座处的千斤顶和临时支撑应该交叉布置，保证帽梁的受力，还应在墩顶、主梁各控制截面安装好应变片，以对整个顶升过程全方位进行监测。在正式顶升前，需封闭交通，禁止无关车辆、行人通行，并进行模拟顶升操作训练，确定顶升步骤。桥梁顶升更换支座的关键就是：把由理论计算出的各支墩反力值作为顶升力控制阶段的依据，分级顶升，直到将梁的自重转移到千斤顶和临时支承上，在此过程中应做好同步监测，使各墩基本保持一致。当梁体自重全部转移到千斤顶上时，进入顶升量控制阶段，该阶段顶力不再增加，改用每次的顶升量来控制，以避免某墩顶升太多而造成梁体开裂。每次顶升2～4mm，直到可将原支座顺利取出为止。
当把原支座取出后，应该检查安放支座处的帽梁或墩顶支座墊块和板梁底面，当没有严重的混凝土破损、脱落时，可以用环氧树脂砂浆将支座垫块找平。当支座位置处理完以后，放好新支座位置，清理表面杂物。然后就可以进行落梁就位工作，在此过程中，要保持千斤顶的一次回落量，直到落实为止。最后，再检查新支座与梁底是否完全接触，否则，要重新起顶，直到符合要求。在以前，桥梁顶升更换支座，大多采用手动操作、人工现场监测、总指挥协调的工作方式，既费神又不安全；现在，已经出现了一种建筑物动力系统来实施顶升过程，并已经成功应用于天津市慈海桥、宾水西道立交桥支座更换工程中，是一种机器操作为主，人工辅助为辅的新型的顶升方法，既减小了工人的劳动强度，又缩短了支座更换时间，且能对桥梁顶升过程中各顶升点的力、位移、应力进行实时监控。
参考文献：
[1]周明华，张蓓.橡胶支座的应用前景与质量忧患[J].公路，2003（4）：5-7.
[2]周明华，葛宝翔.公路桥梁橡胶支座的使用寿命与应用对策[J].土木工程学报，2005（6）：92-96.
[3]周明华，翟瑞兴.公路桥梁橡胶支座更换技术的探讨[J].现代交通技术，2005（3）：52-54.
[4]江苏省交通运输厅工程质量监督局，东南大学，江苏交通控股有限公司.DB32/T2173—2012公路桥梁橡胶支座更换技术规程[S].南京，2012.
[5]黄跃平，周明华，胥明，等.预应力连续箱梁弯桥整体同步顶升纠扭与加固[J].施工技术，2008，37（4）：27-28，30.
作者简介：
杜方，西安工业大学，建筑工程学院
马建勋，西安交通大学，人居学院院长，教授