砼连续箱梁调坡顶升工程设计要点

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摘要：随着桥梁顶升技术的不断完善成熟，桥梁调坡顶升以其造价节省、废弃工程少、社会负面影响小、环境效益好等显著优势，愈发成为桥梁改造的趋势。本文以某高架桥梁调坡顶升工程为例，重点介绍了调坡顶升在设计环节需要注意的要点、难点。

关键词：桥梁调坡顶升；环境影响；社会影响；设计要点

引言

随着城市化进程的进一步加快加深，为了满足不断增长的交通需求，高架桥梁的建设已遍布于市政、公路和航运交通等各个领域，原有路网系统需随着城市区域不断扩大而向外延伸，存在较多的高架桥需继续延伸，需要对原有落地桥梁或净空不足桥梁进行抬升改造，以达到提高桥下净空和调整桥梁线型的目的。此类桥梁的抬升改造工程，常常采用拆除新建的方式，但拆除新建方案一方面存在着重复建设、增大投资、资源浪费、破坏环境的问题，另一方面考虑到部分桥梁投入使用时间较短，运营状况良好，拆除造成了较大的社会负面影响及舆论压力。随着工艺的日趋成熟，采用PLC液压千斤顶顶升系统对桥梁进行整体利用、调坡顶升，愈发成为桥梁改造的趋势。本文以某工程中预应力砼现浇箱梁的调坡顶升为例，重点介绍该类工程在设计过程中的要点。

一、工程概况

某工程调坡顶升主体为某高架的落地段桥梁，上部结构为两联预应力砼现浇箱梁，桥梁跨径布设为3×30m+4×30m，桥梁全宽18m；下部结构为花瓶型桥墩，桩基接承台基础。设计标准采用公路-I级，设计速度80km/h。该段桥梁投入运营时间不足5年，使用运行状况良好，根据地方政府意见，应尽量利用既有桥梁结构。为实现高架延伸，需通过桥梁顶升工艺，将现状桥梁由4%下坡，调整为0.3%的上坡，桥台位置桥梁顶升高度达8.915m。

二、桥梁调坡顶升设计

1．顶升方案确顶前的准备工作

（1）收集现状桥梁资料。向管养单位及原设计单位收集桥梁结构竣工图和设计图，重点了解现状桥梁设计标准是否满足现行标准，对于不满足现行设计标准的桥梁，根据对具体桥梁的建模分析结果，视承载能力、应力等指标的富余度，酌情考虑是否采用“老桥老标准、新桥新标准”的利用原则；向规划部门收集现状桥梁规划，重点了解现状桥梁近远期规划是否需要拓宽或改建需求，对有改扩建需求的桥梁，视其拼宽方案是否对既有结构的影响程度，以确定对老桥采用顶升利用或拆除新建、一部到位的改造方式；向管养单位了解现状桥梁管养过程中存在的问题，重点了解结构裂缝、结构病害、有无结构加固情况，对于结构存在较多病害，有重复加固情况的桥梁应根据病害程度，桥梁质量检测评定等级，酌情考虑是否继续利用该桥梁进行顶升，并提前做好桥梁顶升到位后的加固维修方案，确保结构安全。（2）进行桥梁结构检测。对现状桥梁在收集上述资料的情况下，应进行桥梁检测，检测内容应包括桥梁桥梁外观检测、典型桥梁动静载荷载试验、混凝土强度、裂缝宽度、深度观察，应对桥梁进行评定。评定结果需检测单位出具有效的评估报告，作为桥梁顶升方案的重要考量依据。（3）现状建设条件分析。重点分析是否具有顶升施工场地条件，是否有重要控制因素如地基条件，有无重要管线等，顶升交通组织是否满足要求等。

2．桥梁顶升方案比选应考虑的关键因素

（1）现状桥梁结构安全性。现状桥梁结构是否满足使用要求，有无重要结构缺陷或裂缝是桥梁是否能顶升的重要前提条件。（2）交通组织因素。桥梁改建对交通组织影响及改建时间对交通通行的影响程度是桥梁是否采用顶升的重要控制因素。（3）工期要素。工期因素是方案选择要考虑的因素。（4）绿色环保交通理念。建设资源综合利用、节能环保型交通理念是新形势下交通建设要贯彻落实的重要理念。（5）社会影响。相对于桥梁顶升的方案就是拆除重建，因此对重要桥梁、重要区域桥梁抬升改建社会影响是必须要考虑的重要因素。（6）工程造价。相对于拆除重建桥梁顶升工程投资将大幅下降，工程造价是应该考虑的重要因素。

3．设计要点

（1）桥梁结构验算根据检测报告，重点对现状桥梁结构进行验算。建议分别采用原设计荷载标准和新建桥梁设计标准，对结构安全性进行验算。对于调坡顶升，由于箱梁角度的改变引发了投影面的变化，梁长增加，而支点位置不变，会涉及到桥梁跨径较原设计变化，应增加该变化带来的结构验算内容。（2）总体设计1）现状桥梁荷载标准由于顶升技术的应用是对既有结构的利用，建议在桥梁荷载标准的取用上原则采用老桥老标准、新桥新标准的原则，对利用结构按原设计荷载进行验算。2）桥梁平、纵设计平面设计：对于调坡顶升，在平面设计时需考虑桥梁由于坡度变化，引起的投影面长度变化，分析研究其对平面设计相关内容的影响。纵面设计：调坡顶升后，顶升桥梁与老桥之间会形成折点，纵断面的设计将直接影响铺装调整厚度，而铺装恒载的增加又影响整体桥梁结构承载力安全度。因此，在纵断面设计时需综合分析桥梁线型、纵向排水、加铺厚度等因素。（3）关键节点设计1）支撑系统设计合理设计顶升支撑系统，确保桥梁在顶升过程中不倾覆、不滑移。支撑点宜设置在桥梁支点附近，尽量减少对纵梁整体受力体系的改变。2）墩柱接高设计墩柱接高设计应结合顶升桥梁既有墩柱结构类型以及梁底至墩顶的施工作业空间等因素，综合考虑。对盖梁、系梁、花瓶墩墩顶曲线段等结构尽量进行利用，通过墩柱切割，将切割线以上部分进行顶升利用。3）桥台改桥墩设计对于落地桥梁的顶升，需对既有桥梁的桥台进行特殊设计，完成桥台改桥墩的转换，以达到桥梁延伸的目的。由于桥梁落地，桥下作业空间较小；且桥台构造往往有别于桥墩构造，为满足顶升后新建桥墩的施做，通常无法完全利用既有桥台的下部结构及基础，需要在桥梁投影面下进行新建桩基、新建承台。桥台的设计因充分考虑结构受力需求、顶升与新建结构的施工时序等等问题。4）桥面铺装设计对于调坡顶升后，顶升桥梁与老桥之间会形成折点，需通过铺装调整桥面线型，而铺装恒载的增加又影响整体桥梁结构承载力安全度。桥梁铺装的设计应在满足结构受力安全的基础上，保证桥面线型顺畅，不影响行车舒适度。5）桥梁护栏设计由于调坡段桥梁铺装的加厚，会造成既有桥梁护栏顶部距离桥面的高度变小，无法满足规范要求的情况。因此，顶升后桥梁护栏需结合调坡段铺装加厚实际情况，进行加高设计。6）现状桥梁裂缝处理顶升前，应根据桥梁检测报告，梳理既有桥梁裂缝发展情况，对于影响结构安全的超限裂缝在顶升过程中应重点观察。在顶升完成后，采用合理方式对裂缝进行封闭处理。（4）其他细部设计1）梁端处理若多两联及以上桥梁进行调坡顶升，由于坡度变化造成的桥梁投影面伸长，会造成联与联之间的梁端间隙变小，甚至发生梁端接触。为避免梁体在顶升过程中或后期温度变化过程中发生挤压破坏，可于顶升前在不对梁端预应力封锚及钢筋造成影响的前提下，对梁端进行适当切割，减少整体梁长。2）支座及垫石处理顶升桥梁的施工工序有别于常规桥梁的自下而上，在施工桥墩及墩顶支座时，桥梁上部结构已就位于设计位置，制约了支座及垫石的施工空间。为了尽量减少梁体回落，保证结构稳定、安全，支座垫石的施工需确保与上部梁底及墩柱顶部紧密结合。

三、结语

桥梁顶升作为一种特殊的桥梁改造手段，可以达到节省工程造价、减少废弃工程、降低社会负面影响、避免环境破坏等目的。桥梁调坡顶升的设计，应遵循方案比选和确立→平纵设计→关键节点设计的技术路线，做好桥梁在千斤顶支撑系统顶升作用下，完成姿态变化的全过程的细节设计。本文依托某工程顶升实例，对桥梁调坡顶升的设计流程、设计要点进行了梳理分析，望对其他类似工程相关设计起到一定借鉴意义。

参考文献

[1]董亚辉.桥梁顶升技术研究现状与应用前景[J].筑路机械与施工机械化，2011，06.

[2]古锐，郑华奇.成都市二环路羊西立交顶升调坡改造关键技术[J].城市道桥与防洪，2013，11.

[3]韩振勇，张振学.同步顶升技术在旧桥改造工程中的应用[A].第十七届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C]；2006年.

作者：祁恺飞 单位：杭州市交通规划设计研究院