工程实例4：大型桥梁整体顶升平移关键技术
4.1 断柱顶升、直接顶升
桥梁顶升当中主要有两种应用形式：直接顶升法和断柱顶升法，见图1。每一个具体的工程应用如图2所示。
图1 桥梁顶升的应用形式
（a）上、下抱柱梁式 （b）下抱柱——盖梁式
（c）承台——盖梁式 （d）承台——抱柱梁式
（e）直接顶升式 （f）牛腿式
（g）分配梁式 （h）托架系统
图2 桥梁顶升的工程应用
4.2 整体同步顶升分步到位、整体比例顶升同步到位
整体同步顶升、分步到位，一般运用在简支梁顶升上。对顶升段采取整体同步顶升的步骤为，每一次对顶升桥梁整体顶升10cm，逐步依次顶升10cm，直到先到位的部分可以不需顶升，而对未到位的部分依次顶升。上海南浦大桥东主引桥整体顶升工程采用整体同步顶升、分步到位技术。
整体比例顶升同步到位，一般运用于连续梁上。根据桥梁首尾顶升高度的不同，按照线性比例的关系通过PLC同步控制液压系统编程设置千斤顶的顶升速度，对既有桥梁整体比例顶升，同步到位。此方法可以减小既有桥梁内部产生次应力，防止产生结构性裂缝，有助于桥梁结构安全。
4.3 桥梁顶升系统构成
顶升系统大致由4部分组成：千斤顶和随动支撑系统、托架系统、顶升限位系统、顶升监测系统。
4.3.1 液压千斤顶和随动支撑系统
液压千斤顶，用于对桥梁物进行顶升；跟随支撑装置，设置在液压千斤顶旁，用于液压千斤顶意外失效时临时支撑住桥梁以确保顶升安全，其跟随着千斤顶的伸长，停止、收缩而自动跟随。在桥梁顶升的方案设计中，需考虑千斤顶和跟随支撑装置布置对原桥梁的影响，千斤顶和跟随支撑装置的个数需考虑一定的安全系数，位置应考虑将来立柱连接时模板安装所需的施工空间，同时考虑顶升时千斤顶的受力状况。上海南浦大桥东主引桥整体顶升工程在每片盖梁下使用了8台千斤顶和8台随动支撑。
4.3.2 托架系统
托架体系一般由分配梁或抱柱箍、专用临时钢垫块、支撑钢管、抱柱梁等组成。
顶升专用临时钢垫块分别用在千斤顶下和临时支撑下。临时钢垫块与顶升托架体系的钢管支撑相对应，即采用φ500×12钢管支撑，两端焊接厚为12mm的法兰。钢垫块共有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型，为适应千斤顶的顶升行程，钢垫块的高度分别为100、200mm。
当垫块高度到达1.0m时，增加一节钢管支撑用以替换临时垫块，以增强支撑稳定性。同时将墩柱钢管支撑通过斜缀条连接形成为格构柱形式。通过以上措施保证支撑结构有良好的整体性，防止因顶升可能发生的滑移造成支撑体系的失稳破坏。
4.3.3 限位装置
为避免顶升过程中桥梁产生横、纵向偏移，设立钢结构限位装置。限位支架应有足够的强度，并应在限位方向有足够的刚度。
限位装置分为两部分：墩柱横向限位见图3和桥面纵向限位见图4。墩柱横向限位采用在墩柱的四个角处安装分肢角钢，分肢角钢作为格构柱的缀条，构成格构柱来限制墩柱横桥向和纵桥向的位移。对于高度较小的墩柱，采用双层格构柱原理来限位，里层格构柱和外层格构柱分别与梁体和承台固定在一起，这样当千斤顶将桥梁顶升时，格构柱只允许墩柱在格构柱里面上升，很好地限制墩柱的横向位移。
图3 墩柱横向限位 图4 桥面牵拉限位
桥面纵向限位分为两种类型：螺栓桥面牵拉限位装置和螺旋千斤顶桥面牵拉限位装置。螺栓桥面牵拉限位装置可以很好地在坡度方向不变的条件下改变梁体水平方向投影长度大小，在桥梁顶升时，可以有效减小多跨梁体水平投影的长度。
螺旋千斤顶桥面牵拉限位装置：在桥梁反坡顶升过程（即原来为下坡变为上坡或者原来为上坡变为下坡）中，可以将螺旋千斤顶放置于顶板和另外一侧反力支架之间，通过伸长螺旋千斤顶来缩短顶板和反力支架之间的距离。拉动反力支架来限制桥梁的位移，缩小梁体之间的缝隙。
4.4 大型桥梁平移
大型桥梁平移，见图5，在移梁方向上一定宽度范围内安装具有足够强度、拆卸方便的临时垫块，使其顶面行程一个具有一定平整度（高差≤2mm）的平面，其上安装滑道钢板（采用2cm厚钢板制作而成），滑动钢板铺设1cm厚的聚四氟乙烯板。所有千斤顶均采用膨胀螺丝吊装在梁底，千斤顶下安装滑撬，滑撬底面粘贴不锈钢板，不锈钢板与滑道钢板上的聚四氟乙烯形成滑动面。利用提前在临时墩上梁端预制好的钢筋混凝土后背作为平移的反力基础，通过千斤顶的横向顶推实现梁体的平移。
图5 5000t系杆拱梁平移过程
4.5 PLC 液压同步控制系统
图6 液压同步控制系统电气控制系统原理
桥梁整体顶升平移技术在桥梁改造与利用中逐渐起到举足轻重的作用，并且为改造工程节约大量的资金，大大缩短了工程工期，降低了环境污染。就目前的整体顶升平移技术而言，对我国的现有桥梁都可进行顶升，无论桥梁的大小，结构的复杂程度如何。顶升这一高新技术将会得到更充足的发挥空间，为国家带来更多的经济利益和社会效益。
工程实例5：顶升技术在桥梁加固改造中的应用
5.1 工程概况
该桥为昌九高速公路支线上跨桥，横向坡为2%，纵向坡为2%，两跨16m 空心板梁，每跨9片。其现状是桥面铺装完好，经测量需要调整的高差如表1所示。
根据对设计施工图受力分析，确定荷载大致分布，计算千斤顶的理论负载油压，设置千斤顶的油压。为了在顶升后便于安装和调整桥梁支座，顶升高度最小为30cm。
桥梁下交通繁忙且桥下道路允许通车，顶升施工时须在桥下围蔽，原道路预留4m 宽道路以利单向通车；桥下围蔽两端设交通防护安全锥及警示牌。
表1 高差调整表（m）
5.2 施工流程
5.2.1 桥面连续凿除
凿除桥面连续工作量大，是控制工期的关键。必须同时解除一孔上两端的桥面连续，之前需要完成桥下支架搭设。在梁板下，设置吊篮工作台，挂好施工安全网，然后，采用锯缝机锯开桥面连续，每条桥面连续配备1台12m3空压机，2条风镐，将桥面连续混凝土凿除，解除桥面连续钢筋。
5.2.2 地基处理
为确保沥青路面完好，设一层密铺枕木（顺桥向布置）。顶梁支架T型杆件落点处必须有枕木。顶梁支架如图7所示。
根据梁重为450t/孔，顶梁采用3套一组50t卧式液压千斤顶，共用两组顶升设备，另一套备用。
5.2.3 顶升
在梁体连续段完全凿除、顶升设备进行调试检查后，即可开始顶升工作。顶升高度每次15cm，然后用临时木井架固定（作为保险支墩），如此两个循环，总顶程30cm，两组顶升设备同步顶升。为控制每个支点顶升高度，在油压千斤顶前，安装电磁阀，对支点顶程进行控制，顶升到位后，在T型搭架上用相应高度顶铁垫好，等新支座垫石安装更换完后，方可落梁，拆除保险墩。
保险墩布置于千斤顶两侧，与下垫I30工字梁采用螺栓连接稳定，在顶升过程中准备短方木，随时在帽梁两侧边塞垫，防止回油。对由于T梁或I字梁组成简支梁顶升可在梁体下放垫块直接用千斤顶顶升的方法进行，但顶升板梁或箱梁时，必须注意到顶升用的上部横向托梁不能直接与大梁紧贴在一起，因为此类桥梁梁体底部结构比较薄弱，易损坏，所以要在梁下两边肋下放上两块50mm厚垫块如图7。
5.2.4 支座垫石的预制和安装
支座垫石的预制和安装由于工期短，支座垫石必须先进行预制，预制好的垫石达到强度后，在梁顶升到位、做好保险支墩后，由起重机转运，卷扬机提升到盖梁上进行安装。先将原支座垫石处的面刷干净、在放支座垫石，支座垫石放平后，用抄垫钢板将橡胶支座与垫石之间空隙垫好。上述工作完成后整孔梁同步降至橡胶支座上。
5.2.5 桥面恢复
所有梁体顶升完成后，对原桥面凿除部位，清洗干净，绑扎和焊接钢筋，并用聚炳烯混凝土恢复桥面。
桥梁改造中主要有直接顶升法和断柱顶升法，这个有以承台为反力基础；以自然地面为反力基础；以盖梁为反力基础。断柱法有：承台、盖梁顶升力系，上下抱柱力系，下抱住盖梁顶升力系。
因上跨桥横穿高速公路，所以采用的是以自然地面为反力基础；而主线桥下面都是深水采用以自然地面为反力基础很困难，所以采用以盖梁为反力基础，用吊篮做为工作平台，主线只需要微调更换支座，所以桥面上面可以正常通车，只是受力分析时考虑到车辆荷载，在桥梁顶升时，首先要将墩台帽及盖梁清理干净，然后安装布设千斤顶，顶升时及时用临时木井架固定，防止回落。
图9 化学锚栓支承顶升
校审：王涛
编辑：孙辅南、沙安
