山东省交通规划设计院 山东济南 250031
摘要：本文以滨莱高速公路改扩建工程中扣家大桥为工程实例，通过对桥梁改扩建设计方案进行比选，确定采用整体顶升加宽的设计方案；结合工程实际，阐述了高速公路简支板梁桥采用PLC液压同步顶升的施工方案及安保措施。
关键词：高速公路改扩建工程；简支板梁桥；PLC液压同步顶升
高速公路改扩建工程不仅需要对原道路进行加宽，而且需要对部分路段纵断面指标进行改善，纵断面抬高路段桥梁既要进行加宽也要实施抬高。
1 工程背景
既有滨莱高速公路于2002年建成通车，双向四车道，设计速度100公里/小时，路基宽度26m。桥梁为双幅桥，桥长133.82m，桥宽26m，上部为（6×20）m装配式预应力混凝土简支空心板。桥面铺装在墩顶处连续，两桥台处设置D80型伸缩缝。下部桥墩为柱接盖梁，单幅3根墩柱，柱径1.3m。桥台为U台，基础为扩大基础。设计荷载等级为汽车-超20，挂车-120。
改扩建工程采用《公路工程技术标准》（JTG B01―2014）规定的高速公路标准建设，双向八车道。桥位处路线纵断面抬高2.749～2.202m，路基宽度加宽至42m。原桥需进行顶升抬高至改扩建后设计高程。改扩建后桥宽40.5m，切除原桥边板悬臂后，两侧拼宽桥梁宽均为7.625m，两侧拼宽。设计荷载为公路-Ⅰ级。
2 设计方案
根据既有桥梁检测情况，运营情况良好，可原位利用。根据滨莱改扩建纵断面优化调整情况，本桥抬高2.749～2.202m，两侧各拼宽7.625m，下部拼宽桥墩采用双柱式桥墩，桥台采用U台。为更好的改造利用既有桥梁，对不同的桥梁抬高方案进行比较分析。
方案一：上部简支板吊离，下部接高后重新吊装；本方案首先拆除原桥沥青铺装层、整体化调平层混凝土；其次凿除铰缝混凝土、截断铰缝钢筋，将空心板横向分离；最后将上部空心板吊离后妥善保存；待上部空心板全部拆除后，拆除原桥墩盖梁。按照设计标高施工下部墩台接高；待墩台施工完毕并达到设计强度后，重新吊装原桥简支板。本方案优点是安全风险因素容易控制，对施工技术要求不高。缺点是施工过程复杂，施工工期较长。凿除过程中容易造成空心板顶板、腹板损伤，从而造成空心板拆除后不能再进行利用。
方案二：截断墩柱，直接整体顶升；本方案需解除桥面整体化铺装及伸缩缝。桥下浇筑墩柱上下抱柱梁，搭设顶升钢管支撑，布设顶升千斤顶，另外在上抱柱梁预留空洞内搭设纵横向限位装置。截断墩柱，整体顶升。待顶升到设计高程，加粗并接高墩柱、桥台台帽及前墙侧墙。待墩台接高部分达到设计强度后，将桥梁上部结构放置到接高后下部墩台上，完成整体顶升。本方案优点是能保持原桥上部的整体性，避免上部结构在拆装过程中产生的损伤及废板的可能性；施工工期短。缺点是整体顶升对施工技术要求较高，需由专业的桥梁顶升施工队伍进行施工并设置必要的安保措施。
综合考虑既有空心板现状、拆除难度及施工工期，确定采用截断墩柱，整体顶升设计方案。
3 顶升施工方案
根据既有桥梁上部结构形式、下部桥墩墩柱高度，结合工程实际，本工程采用断柱顶升法。桥台采用扩基顶浇筑混凝土立柱—分配梁顶升体系；在扩基顶浇筑混凝土立柱作为顶升的支撑。顶升过程中采用钢支撑体系进行加高，并保证支撑体系的稳定性。桥墩采用上下抱柱梁顶升体系；在原桥墩柱四周浇筑上下抱柱梁，抱柱梁与墩柱之间通过新旧混凝土的粘结、咬合及摩擦传递剪力。在同一桥墩内的三个墩柱用抱柱梁连成一个抱柱梁系。在上下抱柱梁之间安装顶升千斤顶及钢支撑并对墩柱切割。
4 千斤顶的选用及布置
5 顶升安保措施
（1）顶升限位装置
为避免桥梁整体顶升发生倾覆或者较大的平、纵向位移，必须设置有效的顶升限位装置。根据本工程桥梁结构特点和顶升方案，设计采用钢筋混凝土框架限位结构。在上抱柱梁内预留限位孔，混凝土框架限位结构穿过限位孔，浇筑于下抱柱梁上。混凝土框架柱与上抱柱梁侧面之间预留10mm间距。在整个顶升过程中，时刻监测限位框架与上抱柱梁间的间距，确保整个顶升过程中桥梁结构的安全。
（2）顶升千斤顶安全措施
①液压千斤顶
液压千斤顶自身带有多重安全保护装置，主要是液压平衡阀和机械螺纹自锁装置。增加了千斤顶顶升过程中的安全可靠性。平衡保护均载阀有四个主要功能：第一是平衡千斤顶的负荷压力，使带载下降的顶升千斤顶不至失压下滑，即使在油管破裂时也不会让工件跌落；第二是保护千斤顶不发生过载，当千斤顶内的压力超过调定压力时，均载阀能自动开启，卸掉过高的油压，使各千斤顶载荷均衡；第三是进油调速功能，避免系统在同步顶升和同步降落时切换液压波动过大对负载造成的重大影响；第四是当多个带平衡阀的千斤顶同时支撑一重载时，当同步下降时，载荷较大的千斤顶会先打开，确保了系统可靠的同步降落功能。机械自锁螺纹装置在随动千斤顶支撑结构进行高度调整时打开并旋紧，保证了更换跟随顶垫块时的绝对安全。
②跟随千斤顶
跟随千斤顶是由计算自动控制油压即时旋转跟进的一种机械千斤顶。在桥梁整个顶升过程中，液压千斤顶进行顶升，随动千斤顶即时跟进。在液压千斤顶更换下部支撑垫块时，支撑整个桥梁上部结构，保证了液压千斤顶更换垫块时的绝对安全；在液压千斤顶发生意外内泄、油管爆管等因素，使油压突然消失时，随动千斤顶即时支撑桥梁整个上部结构，保证桥梁在整个顶升过程中万无一失。
6 PLC液压同步顶升控制系统
PLC液压同步顶升控制系统是利用计算机技术，通过计算工控软件来控制液压泵站及其配置的液压元件，通过计算机指令来控制液压千斤顶，然后通过位移及力传感器把液压千斤顶压力变化及顶升的距离反馈至计算机屏幕，然后操作人员根据有关情况及时作出调整。
7 结 语
通过对简支板梁桥抬高设计方案进行比选，确定采用上部结构整体顶升的设计方案。简支板梁桥整体顶升是高速公路改扩建工程领域中的新兴技术，可避免原桥上部结构拆除吊离后重新吊装过程中对简支板产生的不必要的损伤及废板的可能性，从而进一步发挥原桥空心板的利用价值，符合交通部倡导的绿色公路集约节省资源的理念。
参考文献（References）：
[1]袁臻，朱文霞，肖汉.PLC同步顶升系统在高速公路桥梁改造中的应用[J]中外公路，2013（10）170-173.
[2]罗小宝，王同卫，王燕华.PLC液压同步顶升技术在高速路天桥改造中的应用[J]山东交通科技，2014（3）28-30.
[3]马海君.顶升更换支座施工技术在既有高速公路桥梁改造中的应用[J]城市道桥与防洪，2011（9）134-136.
[4]倪寅，蒋涛.高速公路桥梁改造中PLC同步顶升系统的应用[J]企业技术开发，2014（6）43-44.
[5]章柏林.连续梁桥超高调坡顶升关键技术[J]施工技术，2014（9）106-108.
论文作者:王同卫,姜美文
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：千斤顶论文; 桥梁论文; 液压论文; 桥墩论文; 结构论文; 桥台论文; 高速公路论文; 《基层建设》2017年第21期论文;