斜拉橋整體同步頂升技術從0到1的突破

文/圖 上海先為土木工程有限公司

吳淞江大橋正立面

隨著我國經濟的發展，交通運輸壓力日益增大，而內河水運具有成本低、效能高、運量大、污染輕等優點，因而利用良好的天然航道，發展內河運輸是緩解交通壓力的重要方案。為了適應日益繁忙的水運需求，大量內河航道升級、改造任務迫在眉睫。與此同時，相當一部分航道橋梁因橋下凈空不足而成為制約升級后航道正常運營的關鍵因素。

目前，由于大多數現役橋梁建造時間不長，仍能使用，只是高度已經不能滿足現實情況的需要，必須對橋梁加以改造。拆除重建不僅成本過高，造成較大的資源浪費，而且對環境也有污染，不利于可持續發展。在不拆除橋梁情況下，為了再利用在役橋梁，使其高度滿足規劃要求，橋梁頂升技術在我國開始被應用。如何通過對既有橋梁進行頂升、下降和平移，合理改造并加以再利用，是今后橋梁工程建設的一項重要課題。基于此，該項目依托工程——昆山江浦路吳淞江大橋為塔梁墩固結體系斜拉橋，僅橋下凈高不滿足通航要求，采用橋梁頂升技術使其滿足通航標準，符合我國建設資源節約型和環境友好型社會的要求。

思路：技術問題和解決方案有五個方面

吳淞江大橋為塔梁墩固結體系斜拉橋，橋下凈高不能滿足通航要求，需采用橋梁頂升技術使其滿足凈高通航標準。針對該項目的特點和難點，主要需研究的技術問題、解決方案可概況為五方面。

一是施工塔墩型鋼混凝土抬梁，傳力途徑為下部支撐于承臺，頂升系統直接作用于抬梁底部，解決了塔梁墩固結體系斜拉橋頂升傳力結構如何布置的難題。

二是利用首創的塔墩型鋼混凝土抬梁法對橋梁結構進行安全可靠的托換，并建模分析型鋼混凝土抬梁頂升各階段受力情況；為解決現場抬梁的順利托換，提出了大噸位抬梁的成套鉆孔、運輸及安裝技術。

三是利用midas civil建模計算分析主橋改造前后上部結構的受力狀態，并結合“活載等效替換法”確定主橋同步頂升內力和位移的雙控誤差限值，研究結論將是主橋成功完成整體同步頂升的決定性因素。

四是研制的500噸液壓自鎖千斤頂解決了主橋單墩承載的上部結構較重且抬梁底部安裝千斤頂的位置有限的難題，同時研制的千斤頂缸徑外增設自鎖螺紋和自鎖螺母裝置在油缸伸進狀態下均能實現自鎖工程，保證了橋梁頂升的安全可靠。

五是研制的500噸機械跟隨保護千斤頂克服液壓頂升技術中存在的不足，解決了液壓自鎖千斤頂突然失效時仍可有效支撐上部橋梁的難題。

成果：豐富了國內外斜拉橋整體頂升施工技術

該項目與國內外同類技術相比，成果全面、創造性強、技術水平先進、科技成果轉化成功、應用推廣范圍廣、市場競爭力強，對科技進步和行業發展有重大推動。

抬梁正在運輸及安裝

橋梁正在抬梁吊裝

縱觀國內外橋梁整體同步頂升技術，主要應用在簡支梁和連續梁方面，尚無斜拉橋整體同步頂升技術。該項目依托工程整體一次性頂升重量約2.3萬噸，單墩重約1.8萬噸，頂升高度約1.87米，主橋跨徑為（101+101）米，上述兩項頂升重量均遠大于國內外的頂升規模，如2010年完成的世界最大跨徑、最長聯、最重的橋梁頂升工程——國道010同三線跨橫潦涇大橋頂升改造工程，主橋總重1.04萬噸，主墩重4200噸。

目前，國內外主要是對上部結構直接頂升或采用抱柱法等進行托換頂升，但該項目依托工程為固結體系斜拉橋且墩柱自重大，采用直接頂升或抱柱法等受力均無法滿足頂升要求，研究團隊創造性地完成國際首例將塔墩型鋼混凝土抬梁托換技術應用于橋梁頂升的工程。

因此，該項目研究成果和工程實踐經驗豐富了國內外斜拉橋整體頂升施工技術，對今后同工況橋梁整體頂升施工提供了強有力的技術保證，對推廣大噸位及大跨徑斜拉橋整體頂升，甚至其他結構形式（裝配式結構等）橋梁整體頂升的應用具有重要的現實意義和理論價值。

國內外橋梁頂升技術主要指標對比一覽表

國內外橋梁頂升技術主要指標對比一覽表

應用：我國數千座橋梁可采用該技術

該項目提出的“塔梁墩固結體系斜拉橋整體頂升關鍵技術”及研制的“大噸位（500噸級）液壓頂升千斤頂及機械跟隨千斤頂”已在全國多個項目中推廣應用。其中，近兩年，主要推廣應用于內河航道整治工程（如昆山江浦路吳淞江大橋、南河特大橋頂升改造工程、通揚線九圩港船閘及通江連接線段調坡頂升工程TYS-SG-QL1標段）、城市高架橋因規劃改造采取的整體調坡頂升工程（如江蘇省道231線泰州市海姜大道至啟揚高速公路）、快速化改造東環高架橋箱梁頂升工程、鹽城市亭湖區青年路高架橋頂升工程、運河南北路快速化改造一期工程先導段頂升改造工程等項目中。

此外，截至目前我國已建成的橋梁有100余萬座，其中，涉及航道改造和市政改造的橋梁中，至少有幾千座可以采用該項技術。

項目研究成果推廣應用一覽表

項目研究成果推廣應用一覽表