论文部分内容阅读
摘要：桥梁同步顶升技术具有投资少、工期短、对交通和周围环境影响小等诸多优点，一经引入即迅速成为桥梁技术升级改造的重要技术手段。本文主要介绍了桥梁同步顶升技术的原理及桥梁同步顶升系统的施工工艺。希望对该项技术在桥梁工程中的应用能够起到一定的指引作用。
关键词：桥梁；整体同步顶升；施工技术；应用分析
前言
因某些桥梁使用功能不满足航道、道路等通行要求，拆除重建或单片梁分离改造，导致加固处理工程量增加，费用更高。采用桥梁整体顶升施工，不但保留桥梁主体结构，节省资金，同时也绿色环保，避免产生大量建筑垃圾，而且还能加快工程的施工进度，减少对通行道路交通的影响。
1、桥梁同步顶升技术原理
桥梁同步顶升技术是在保证桥梁结构（尤其是超静定结构）整体性和使用功能的前提下，采用刚性立柱支撑梁体、传感器提供反馈、计算机控制液压系统同步及液压干斤顶集群实现顶升。该项技术可以控制梁体在顶升过程中的姿态，实现多点同步、同比例和反坡顶升，也可以实现梁体在空中长期滞留以及梁体姿态的微调。
桥梁同步顶升一般采用力和位移双控的闭环控制，通过压力传感器对梁体称重后，由千斤顶集群顶升桥梁。此外，多组千斤顶与临近的位移传感器（光栅尺）形成位移闭环，控制桥梁顶升过程中各顶升点位移以及梁体的整体姿态，确保顶升时盖梁和梁体的结构安全。桥梁同步顶升技术的核心是液压同步顶升系统，它由液压系统（高压泵站、千斤顶集群和传感器）和计算机控制系统（人机交互界面和编程控制器）组成。
2、桥梁整体顶升施工工艺
2.1顶升工艺流程
施工准备（水中施工平台搭设→桥面梁板与台背两端伸缩缝凿除→桥面标高和中线观测点布置）→顶升千斤顶选用和安装→顶升系统→监测设备的调试安装→试顶升→正式顶升→同实施监控→临时支撑垫块的放置→落梁→台帽→盖梁接高→桥面恢复。
2.2 操作要点
2.2.1施工准备工作
2.2.1.1水中施工平台搭设
顶升承重性桥台脚手架和梁体观测架的搭设，除考虑到脚手架上承重人体操作活荷载外，还要承受千斤顶支垫钢板转移，临时支撑钢板转移、千斤顶油管重量等。经过受力计算，采用承重性桥台钢管脚手架的方式，竖杆间距0.5m，横向间距0.5m。两个桥台各满搭脚手架，脚手架上满铺跳板，并用铁丝固定牢靠，架管四周搭设安全网，并布设安全标志。
2.2.1.2桥面梁板与台背两端伸缩缝凿除
顶升前需对桥梁伸缩缝进行切割分离。施工时先用路面切割机，对桥面铺装进行切割2 道缝，以使凿除面切口平直。采用风镐进行凿除，然后采用人工钎子进行板梁端头与台身之间垃圾的清除，让梁板端头与台背彻底分离，并用空压机！电吹风将灰尘清理干净。同时对桥台台帽排钻式凿毛，并凿除安放千斤顶的梁底，台帽顶面混凝土表面的油污、松散层，并用空压机吹风吹净，凿除高度满足超薄千斤顶的安装高度需求即可，顶升到位后对台帽进行修复。
2.2.2 顶升千斤顶选用和安装
顶升千斤顶选用：千斤顶均配有液压锁，无论什么形式的负压都能够防止，以保证负载的有效支撑。顶身顶部配有螺旋装置，顶升到位后，拧紧螺帽，可以实现长期负荷，便于后序工作。
利用帽（盖）梁作为反力基础，对帽梁顶面进行找平后，千斤顶布置在帽梁上，距离台帽边缘距离应大于10cm，布置在相邻两片板的肋板位置处形成帽梁--梁底的顶升托换体系，千斤顶与梁板下设置钢垫板；板梁底部进行找平，安装钢分配垫板形成托架。
2.2.3顶升系统监测设备的调试安装
顶升系统的顶升控制依据是位移和顶升压力的双控，以位移电子传感器作为位移采集，压力传感器作为压力采集。顶升前应单一和统一调试各控制系统的正常运行性，以保证顶升过程中的正常进行。
2.2.4 试顶升
要考核顶升系统的状态，在正式顶升之前，应进行试顶升，试顶升高度5mm-10mm。预顶升主要目的是检验顶升系统的可靠性及桥梁整体顶升的安全性，以消除顶升系统可能出现的问题，如油路接头漏油！油泵压力不够等，同时消除顶升过程中可能出现的非弹性变形。
预顶升以千斤顶顶至设计荷载为控制荷载，为避免加荷过快导致梁突然脱离桥台而产生过大变形，根据计算的桥梁重量，缓慢分级加力，使各顶升点加力基本一致，直至将桥梁的自重转移到千斤顶上。要确保在顶升中梁体同步被顶起，并应持荷5min以上卸载。卸载后应认真检查系统的各自控制系统及表观现象，如存在异常现象，应认真查出原因后方可正式顶升，严禁情况未明时继续顶升。
2.2.5 正式顶升
按预设荷载进行加载和顶升，在开始顶升过程中，所有超薄千斤顶均在PLC系统的同步控制下，并配合精加工钢垫块，故可以克服因千斤顶行程短而需多次托垫存在的风险。
顶升后，梁体坡度发生变化，为避免顶升过程中桥梁产生水平位移，设置限位装置。限位分纵，横向限位。限位装置为三角形牛腿的形式，通过植筋的方法植入台身正面和两侧挡块的位置。
全桥同时顶升到位。施工中由于受千斤顶行程限制，一般分多次顶升完成到位，如每顶一次上升 15cm，然后均在靠千斤顶外及时塞入钢板和预制垫块防止回落，再倒一次千斤顶后进行第二次的循环，如此多次往复将梁体顶升到位。最大顶升速度10mm/min。
2.2.6落梁
全桥顶升到位后，再超顶5cm-10cm，将支座垫石位置处，凿除干净，铺设一定厚度的水泥砂浆，置入按设计要求预制的钢筋混凝土垫石，一般每片梁下1-2 块。落梁程序与顶升程序相反，应严格执行其程序，做好落梁前各种准备：支座垫石调平、达到设计强度要求、安装新支座等，确认所有临时支撑已拆除，支座安放准确，核实各顶升参数。落至支点承载以后应注意位移和压力传感器所示数据，各台减速是否一致，位移变化是否一致，相差过大时应找出原因处理后重新落梁。
2.2.7 台帽接高
落梁到位后，进行台帽接高段钢筋绑扎，模板支立和混凝土的浇筑，利用钢筋网片将垫石与原台帽连接成整体，接高前对原盖梁顶面进行凿毛处理，以便新老混凝土的连接。
3、顶升质量保证措施
①在正式顶升前应测定每个顶升点处实际荷载，并与理论计算值比较，确定顶升时的基准值。千斤顶的安放一定要竖直，不能倾斜。所采用千斤顶的额定吨位宜为计算顶升力的 2倍以上，在施工前千斤顶应进行调试，以保证顶升时行程一致。同时要配备足够的备用千斤顶，以确保顶升施工的连续性和可靠性。
②顶升过程要做到协调统一，派专人监控桥面以及桥梁结构的状况，出现异常情况及时进行调控。
③为保证桥梁顶升的准确性和安全性，需在纵横向进行限位控制。桥台横向利用原有的耳墙，纵向利用台背与上部结构的台缝位置安装限位装置。限位装置应有足够的强度和刚度，防止在顶升过程中可能会出现的微小位移。
④顶升过程中，做好桥梁特征点标高的监控和结构内力监测，用于光栅尺位移的同步复核测量以及合理评价顶升过程中结构内力变化，设定必要的预警值和极限值，及时反馈检测结果，保证桥梁的整体结构的安全。
结束语
桥梁顶升施工充分地保证了桥梁在顶升过程中的整体受力，对应梁体不存在任何的损坏，使整个顶升过程在结构安全和操作安全上得到了更充分的保障。桥梁整体顶升相对于拆除重建新桥更经济！快速！安全可靠，对航道和公路运输影响小，对环境的污染少。本文介绍的同步顶升技术在桥梁顶升工程的施工实践，可为今后类似的工程施工提供借鉴。
参考文献：
[1]桂学.桥梁顶升技术研究[D].西安：长安 大学，2005.
[2]韩振勇，张振学，张玉明等，桥梁改造工程 中同步顶升技术的应用Ul.中国市政工程，2007（1）：24-25
[3]任大林.液压同步控制系统控制方法及应用研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2009.
[4]冯满耀.济南燕山立交桥PLC控制液压同步顶升的施工技术[D].济南：山东大学，2011.
关键词：桥梁；整体同步顶升；施工技术；应用分析
前言
因某些桥梁使用功能不满足航道、道路等通行要求，拆除重建或单片梁分离改造，导致加固处理工程量增加，费用更高。采用桥梁整体顶升施工，不但保留桥梁主体结构，节省资金，同时也绿色环保，避免产生大量建筑垃圾，而且还能加快工程的施工进度，减少对通行道路交通的影响。
1、桥梁同步顶升技术原理
桥梁同步顶升技术是在保证桥梁结构（尤其是超静定结构）整体性和使用功能的前提下，采用刚性立柱支撑梁体、传感器提供反馈、计算机控制液压系统同步及液压干斤顶集群实现顶升。该项技术可以控制梁体在顶升过程中的姿态，实现多点同步、同比例和反坡顶升，也可以实现梁体在空中长期滞留以及梁体姿态的微调。
桥梁同步顶升一般采用力和位移双控的闭环控制，通过压力传感器对梁体称重后，由千斤顶集群顶升桥梁。此外，多组千斤顶与临近的位移传感器（光栅尺）形成位移闭环，控制桥梁顶升过程中各顶升点位移以及梁体的整体姿态，确保顶升时盖梁和梁体的结构安全。桥梁同步顶升技术的核心是液压同步顶升系统，它由液压系统（高压泵站、千斤顶集群和传感器）和计算机控制系统（人机交互界面和编程控制器）组成。
2、桥梁整体顶升施工工艺
2.1顶升工艺流程
施工准备（水中施工平台搭设→桥面梁板与台背两端伸缩缝凿除→桥面标高和中线观测点布置）→顶升千斤顶选用和安装→顶升系统→监测设备的调试安装→试顶升→正式顶升→同实施监控→临时支撑垫块的放置→落梁→台帽→盖梁接高→桥面恢复。
2.2 操作要点
2.2.1施工准备工作
2.2.1.1水中施工平台搭设
顶升承重性桥台脚手架和梁体观测架的搭设，除考虑到脚手架上承重人体操作活荷载外，还要承受千斤顶支垫钢板转移，临时支撑钢板转移、千斤顶油管重量等。经过受力计算，采用承重性桥台钢管脚手架的方式，竖杆间距0.5m，横向间距0.5m。两个桥台各满搭脚手架，脚手架上满铺跳板，并用铁丝固定牢靠，架管四周搭设安全网，并布设安全标志。
2.2.1.2桥面梁板与台背两端伸缩缝凿除
顶升前需对桥梁伸缩缝进行切割分离。施工时先用路面切割机，对桥面铺装进行切割2 道缝，以使凿除面切口平直。采用风镐进行凿除，然后采用人工钎子进行板梁端头与台身之间垃圾的清除，让梁板端头与台背彻底分离，并用空压机！电吹风将灰尘清理干净。同时对桥台台帽排钻式凿毛，并凿除安放千斤顶的梁底，台帽顶面混凝土表面的油污、松散层，并用空压机吹风吹净，凿除高度满足超薄千斤顶的安装高度需求即可，顶升到位后对台帽进行修复。
2.2.2 顶升千斤顶选用和安装
顶升千斤顶选用：千斤顶均配有液压锁，无论什么形式的负压都能够防止，以保证负载的有效支撑。顶身顶部配有螺旋装置，顶升到位后，拧紧螺帽，可以实现长期负荷，便于后序工作。
利用帽（盖）梁作为反力基础，对帽梁顶面进行找平后，千斤顶布置在帽梁上，距离台帽边缘距离应大于10cm，布置在相邻两片板的肋板位置处形成帽梁--梁底的顶升托换体系，千斤顶与梁板下设置钢垫板；板梁底部进行找平，安装钢分配垫板形成托架。
2.2.3顶升系统监测设备的调试安装
顶升系统的顶升控制依据是位移和顶升压力的双控，以位移电子传感器作为位移采集，压力传感器作为压力采集。顶升前应单一和统一调试各控制系统的正常运行性，以保证顶升过程中的正常进行。
2.2.4 试顶升
要考核顶升系统的状态，在正式顶升之前，应进行试顶升，试顶升高度5mm-10mm。预顶升主要目的是检验顶升系统的可靠性及桥梁整体顶升的安全性，以消除顶升系统可能出现的问题，如油路接头漏油！油泵压力不够等，同时消除顶升过程中可能出现的非弹性变形。
预顶升以千斤顶顶至设计荷载为控制荷载，为避免加荷过快导致梁突然脱离桥台而产生过大变形，根据计算的桥梁重量，缓慢分级加力，使各顶升点加力基本一致，直至将桥梁的自重转移到千斤顶上。要确保在顶升中梁体同步被顶起，并应持荷5min以上卸载。卸载后应认真检查系统的各自控制系统及表观现象，如存在异常现象，应认真查出原因后方可正式顶升，严禁情况未明时继续顶升。
2.2.5 正式顶升
按预设荷载进行加载和顶升，在开始顶升过程中，所有超薄千斤顶均在PLC系统的同步控制下，并配合精加工钢垫块，故可以克服因千斤顶行程短而需多次托垫存在的风险。
顶升后，梁体坡度发生变化，为避免顶升过程中桥梁产生水平位移，设置限位装置。限位分纵，横向限位。限位装置为三角形牛腿的形式，通过植筋的方法植入台身正面和两侧挡块的位置。
全桥同时顶升到位。施工中由于受千斤顶行程限制，一般分多次顶升完成到位，如每顶一次上升 15cm，然后均在靠千斤顶外及时塞入钢板和预制垫块防止回落，再倒一次千斤顶后进行第二次的循环，如此多次往复将梁体顶升到位。最大顶升速度10mm/min。
2.2.6落梁
全桥顶升到位后，再超顶5cm-10cm，将支座垫石位置处，凿除干净，铺设一定厚度的水泥砂浆，置入按设计要求预制的钢筋混凝土垫石，一般每片梁下1-2 块。落梁程序与顶升程序相反，应严格执行其程序，做好落梁前各种准备：支座垫石调平、达到设计强度要求、安装新支座等，确认所有临时支撑已拆除，支座安放准确，核实各顶升参数。落至支点承载以后应注意位移和压力传感器所示数据，各台减速是否一致，位移变化是否一致，相差过大时应找出原因处理后重新落梁。
2.2.7 台帽接高
落梁到位后，进行台帽接高段钢筋绑扎，模板支立和混凝土的浇筑，利用钢筋网片将垫石与原台帽连接成整体，接高前对原盖梁顶面进行凿毛处理，以便新老混凝土的连接。
3、顶升质量保证措施
①在正式顶升前应测定每个顶升点处实际荷载，并与理论计算值比较，确定顶升时的基准值。千斤顶的安放一定要竖直，不能倾斜。所采用千斤顶的额定吨位宜为计算顶升力的 2倍以上，在施工前千斤顶应进行调试，以保证顶升时行程一致。同时要配备足够的备用千斤顶，以确保顶升施工的连续性和可靠性。
②顶升过程要做到协调统一，派专人监控桥面以及桥梁结构的状况，出现异常情况及时进行调控。
③为保证桥梁顶升的准确性和安全性，需在纵横向进行限位控制。桥台横向利用原有的耳墙，纵向利用台背与上部结构的台缝位置安装限位装置。限位装置应有足够的强度和刚度，防止在顶升过程中可能会出现的微小位移。
④顶升过程中，做好桥梁特征点标高的监控和结构内力监测，用于光栅尺位移的同步复核测量以及合理评价顶升过程中结构内力变化，设定必要的预警值和极限值，及时反馈检测结果，保证桥梁的整体结构的安全。
结束语
桥梁顶升施工充分地保证了桥梁在顶升过程中的整体受力，对应梁体不存在任何的损坏，使整个顶升过程在结构安全和操作安全上得到了更充分的保障。桥梁整体顶升相对于拆除重建新桥更经济！快速！安全可靠，对航道和公路运输影响小，对环境的污染少。本文介绍的同步顶升技术在桥梁顶升工程的施工实践，可为今后类似的工程施工提供借鉴。
参考文献：
[1]桂学.桥梁顶升技术研究[D].西安：长安 大学，2005.
[2]韩振勇，张振学，张玉明等，桥梁改造工程 中同步顶升技术的应用Ul.中国市政工程，2007（1）：24-25
[3]任大林.液压同步控制系统控制方法及应用研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2009.
[4]冯满耀.济南燕山立交桥PLC控制液压同步顶升的施工技术[D].济南：山东大学，2011.