砼連續箱梁調坡頂升工程設計要點

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摘要：隨著橋梁頂升技術的不斷完善成熟，橋梁調坡頂升以其造價節省、廢棄工程少、社會負面影響小、環境效益好等顯著優勢，愈發成為橋梁改造的趨勢。本文以某高架橋梁調坡頂升工程為例，重點介紹了調坡頂升在設計環節需要注意的要點、難點。

關鍵詞：橋梁調坡頂升；環境影響；社會影響；設計要點

引言

隨著城市化進程的進一步加快加深，為了滿足不斷增長的交通需求，高架橋梁的建設已遍布于市政、公路和航運交通等各個領域，原有路網系統需隨著城市區域不斷擴大而向外延伸，存在較多的高架橋需繼續延伸，需要對原有落地橋梁或凈空不足橋梁進行抬升改造，以達到提高橋下凈空和調整橋梁線型的目的。此類橋梁的抬升改造工程，常常采用拆除新建的方式，但拆除新建方案一方面存在著重復建設、增大投資、資源浪費、破壞環境的問題，另一方面考慮到部分橋梁投入使用時間較短，運營狀況良好，拆除造成了較大的社會負面影響及輿論壓力。隨著工藝的日趨成熟，采用PLC液壓千斤頂頂升系統對橋梁進行整體利用、調坡頂升，愈發成為橋梁改造的趨勢。本文以某工程中預應力砼現澆箱梁的調坡頂升為例，重點介紹該類工程在設計過程中的要點。

一、工程概況

某工程調坡頂升主體為某高架的落地段橋梁，上部結構為兩聯預應力砼現澆箱梁，橋梁跨徑布設為3×30m+4×30m，橋梁全寬18m；下部結構為花瓶型橋墩，樁基接承臺基礎。設計標準采用公路-I級，設計速度80km/h。該段橋梁投入運營時間不足5年，使用運行狀況良好，根據地方政府意見，應盡量利用既有橋梁結構。為實現高架延伸，需通過橋梁頂升工藝，將現狀橋梁由4%下坡，調整為0.3%的上坡，橋臺位置橋梁頂升高度達8.915m。

二、橋梁調坡頂升設計

1．頂升方案確頂前的準備工作

（1）收集現狀橋梁資料。向管養單位及原設計單位收集橋梁結構竣工圖和設計圖，重點了解現狀橋梁設計標準是否滿足現行標準，對于不滿足現行設計標準的橋梁，根據對具體橋梁的建模分析結果，視承載能力、應力等指標的富余度，酌情考慮是否采用“老橋老標準、新橋新標準”的利用原則；向規劃部門收集現狀橋梁規劃，重點了解現狀橋梁近遠期規劃是否需要拓寬或改建需求，對有改擴建需求的橋梁，視其拼寬方案是否對既有結構的影響程度，以確定對老橋采用頂升利用或拆除新建、一部到位的改造方式；向管養單位了解現狀橋梁管養過程中存在的問題，重點了解結構裂縫、結構病害、有無結構加固情況，對于結構存在較多病害，有重復加固情況的橋梁應根據病害程度，橋梁質量檢測評定等級，酌情考慮是否繼續利用該橋梁進行頂升，并提前做好橋梁頂升到位后的加固維修方案，確保結構安全。（2）進行橋梁結構檢測。對現狀橋梁在收集上述資料的情況下，應進行橋梁檢測，檢測內容應包括橋梁橋梁外觀檢測、典型橋梁動靜載荷載試驗、混凝土強度、裂縫寬度、深度觀察，應對橋梁進行評定。評定結果需檢測單位出具有效的評估報告，作為橋梁頂升方案的重要考量依據。（3）現狀建設條件分析。重點分析是否具有頂升施工場地條件，是否有重要控制因素如地基條件，有無重要管線等，頂升交通組織是否滿足要求等。

2．橋梁頂升方案比選應考慮的關鍵因素

（1）現狀橋梁結構安全性。現狀橋梁結構是否滿足使用要求，有無重要結構缺陷或裂縫是橋梁是否能頂升的重要前提條件。（2）交通組織因素。橋梁改建對交通組織影響及改建時間對交通通行的影響程度是橋梁是否采用頂升的重要控制因素。（3）工期要素。工期因素是方案選擇要考慮的因素。（4）綠色環保交通理念。建設資源綜合利用、節能環保型交通理念是新形勢下交通建設要貫徹落實的重要理念。（5）社會影響。相對于橋梁頂升的方案就是拆除重建，因此對重要橋梁、重要區域橋梁抬升改建社會影響是必須要考慮的重要因素。（6）工程造價。相對于拆除重建橋梁頂升工程投資將大幅下降，工程造價是應該考慮的重要因素。

3．設計要點

（1）橋梁結構驗算根據檢測報告，重點對現狀橋梁結構進行驗算。建議分別采用原設計荷載標準和新建橋梁設計標準，對結構安全性進行驗算。對于調坡頂升，由于箱梁角度的改變引發了投影面的變化，梁長增加，而支點位置不變，會涉及到橋梁跨徑較原設計變化，應增加該變化帶來的結構驗算內容。（2）總體設計1）現狀橋梁荷載標準由于頂升技術的應用是對既有結構的利用，建議在橋梁荷載標準的取用上原則采用老橋老標準、新橋新標準的原則，對利用結構按原設計荷載進行驗算。2）橋梁平、縱設計平面設計：對于調坡頂升，在平面設計時需考慮橋梁由于坡度變化，引起的投影面長度變化，分析研究其對平面設計相關內容的影響。縱面設計：調坡頂升后，頂升橋梁與老橋之間會形成折點，縱斷面的設計將直接影響鋪裝調整厚度，而鋪裝恒載的增加又影響整體橋梁結構承載力安全度。因此，在縱斷面設計時需綜合分析橋梁線型、縱向排水、加鋪厚度等因素。（3）關鍵節點設計1）支撐系統設計合理設計頂升支撐系統，確保橋梁在頂升過程中不傾覆、不滑移。支撐點宜設置在橋梁支點附近，盡量減少對縱梁整體受力體系的改變。2）墩柱接高設計墩柱接高設計應結合頂升橋梁既有墩柱結構類型以及梁底至墩頂的施工作業空間等因素，綜合考慮。對蓋梁、系梁、花瓶墩墩頂曲線段等結構盡量進行利用，通過墩柱切割，將切割線以上部分進行頂升利用。3）橋臺改橋墩設計對于落地橋梁的頂升，需對既有橋梁的橋臺進行特殊設計，完成橋臺改橋墩的轉換，以達到橋梁延伸的目的。由于橋梁落地，橋下作業空間較小；且橋臺構造往往有別于橋墩構造，為滿足頂升后新建橋墩的施做，通常無法完全利用既有橋臺的下部結構及基礎，需要在橋梁投影面下進行新建樁基、新建承臺。橋臺的設計因充分考慮結構受力需求、頂升與新建結構的施工時序等等問題。4）橋面鋪裝設計對于調坡頂升后，頂升橋梁與老橋之間會形成折點，需通過鋪裝調整橋面線型，而鋪裝恒載的增加又影響整體橋梁結構承載力安全度。橋梁鋪裝的設計應在滿足結構受力安全的基礎上，保證橋面線型順暢，不影響行車舒適度。5）橋梁護欄設計由于調坡段橋梁鋪裝的加厚，會造成既有橋梁護欄頂部距離橋面的高度變小，無法滿足規范要求的情況。因此，頂升后橋梁護欄需結合調坡段鋪裝加厚實際情況，進行加高設計。6）現狀橋梁裂縫處理頂升前，應根據橋梁檢測報告，梳理既有橋梁裂縫發展情況，對于影響結構安全的超限裂縫在頂升過程中應重點觀察。在頂升完成后，采用合理方式對裂縫進行封閉處理。（4）其他細部設計1）梁端處理若多兩聯及以上橋梁進行調坡頂升，由于坡度變化造成的橋梁投影面伸長，會造成聯與聯之間的梁端間隙變小，甚至發生梁端接觸。為避免梁體在頂升過程中或后期溫度變化過程中發生擠壓破壞，可于頂升前在不對梁端預應力封錨及鋼筋造成影響的前提下，對梁端進行適當切割，減少整體梁長。2）支座及墊石處理頂升橋梁的施工工序有別于常規橋梁的自下而上，在施工橋墩及墩頂支座時，橋梁上部結構已就位于設計位置，制約了支座及墊石的施工空間。為了盡量減少梁體回落，保證結構穩定、安全，支座墊石的施工需確保與上部梁底及墩柱頂部緊密結合。

三、結語

橋梁頂升作為一種特殊的橋梁改造手段，可以達到節省工程造價、減少廢棄工程、降低社會負面影響、避免環境破壞等目的。橋梁調坡頂升的設計，應遵循方案比選和確立→平縱設計→關鍵節點設計的技術路線，做好橋梁在千斤頂支撐系統頂升作用下，完成姿態變化的全過程的細節設計。本文依托某工程頂升實例，對橋梁調坡頂升的設計流程、設計要點進行了梳理分析，望對其他類似工程相關設計起到一定借鑒意義。

參考文獻

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作者：祁愷飛 單位：杭州市交通規劃設計研究院