航道桥梁整体同步顶升技术指南

1航道桥梁整体同步顶升技术指南前言浙江地区持续稳定的经济发展日渐给该地区的交通运输行业带来了压力与挑战。目前，长三角地区航道已成为国家内河航道规划“一纵两横两网”的重要组成部分。利用良好的天然航道，发展内河运输以缓解该地区交通压力已成为社会共识的重要课题之一。为解决浙江地区内河航道宽度窄、水深较浅以及弯道急等不利因素以适应该地区日益繁忙的水运需求，大量内河航道升级、改造任务迫在眉睫。然而，随着内河航道等级的提高，通航孔的高度与宽度也随即增大。与此同时，相当一部分航道桥梁因桥下净空不足而成为制约升级后航道正常运营的关键因素。整体同步顶升技术是高效、经济解决航道桥梁桥下净空不足的重要技术手段之一。与其他净空改造方案相比，整体同步顶升具有改造成本低、施工周期短、资源利用率高等优点，具有良好的社会和经济效益。目前浙江地区已利用该技术完成了湖州岂风大桥、湖州南林大桥以及上海吴淞江大桥北引桥等航道桥梁的桥下净空改造，取得了一系列阶段性研究成果，并初步掌握了航道桥梁整体同步顶升的关键技术。本指南便是依据浙江省港航管理局、湖州市港航管理局、河海大学的研究成果《航道桥梁整体同步顶升关键技术研究报告》编制而成。本指南的主要内容包括：总则、术语、基本规定、航道桥梁顶升检测与鉴定、顶升施工前准备工作、反力－临时支撑及限位体系的设计与施工、墩（柱）的截断及接高、顶升施力系统、桥梁顶升以及航道桥梁顶升施工监测、质量控制、质量检测和验收。为全面、系统地规范内河航道桥梁的整体同步顶升施工，建议在本指南的基础上，今后密切结合航道桥梁整体同步顶升施工工程，进行更为深入的理论、试验研究以及工程实际验证，对本指南作进一步完善、补充。21总则1.0.1为满足航道桥梁顶升改造工程的需要，确保顶升工程质量，并符合国家相关的技术经济政策，特制定本指南。1.0.2本指南适用于浙江省内航道桥梁顶升工程，其他省份可参照执行。1.0.3航道桥梁顶升施工应积极推广使用成熟的并经主管部门鉴定或批准的新技术、新工艺、新材料、新设备，以加速实现航道桥梁施工现代化。1.0.4航道桥梁顶升工程的检测鉴定、设计、施工、质量检测与验收，除执行本指南外，尚应符合现行国家有关标准规定。32术语2.0.1桥梁顶升工程[1]bridgeliftingengineering将桥梁从原位置升高到新位置的工程，包括整体顶升、分段顶升、调坡等。2.0.2顶升底盘结构体系[1]liftingchassisstructuresystem顶升施工过程中，用于承受桥梁顶升时的荷载，并将该荷载传递到基础的结构体系。2.0.3顶升托盘结构体系[1]liftingpalletstructuresystem顶升施工过程中，用于托住上部被顶升结构并与其一同升高的结构体系。2.0.4临时支撑体系[1]temporarysupportingsystem桥梁顶升过程中，用于联系顶升托盘结构体系（或桥跨上部结构）和顶升底盘结构体系的所有临时施工构件的总称。2.0.5限位结构体系[1]displacement-restrictionstructuresystem限制桥梁在顶升过程中发生偏移的临时结构体系。2.0.6顶升施力系统[1]linftingforceapplicationsystem桥梁顶升过程中，为桥梁提供顶升动力的设备的总称。2.0.7顶升高度限值[1]liftingheightlimit桥梁顶升过程中，各阶段顶升高度的最大控制值。2.0.8不均匀位移[1]unevendisplacement桥梁顶升过程中，不同顶升位置产生的相对位移值。43基本规定3.0.1在航道规划、改造、升级过程中，针对航道桥梁改造应同时进行技术和经济可行性分析及论证。对于具有顶升价值和条件的桥梁，应尽可能采用桥梁顶升方案，确保工程具有良好的社会和经济效益。3.0.2航道桥梁顶升后，应保证桥梁在预期的设计使用年限内，满足《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283）规定的可靠度。3.0.3航道桥梁的可靠性包括其安全性、耐久性、适用性。3.0.4在航道桥梁顶升工程设计前，应进行现场调查，收集相关资料，必要时对地基和结构补充进行勘察和检测。3.0.5对航道桥梁顶升工程设计前，应根据本指南和现行有关标准对结构可靠性进行鉴定。对具有抗震设防要求的桥梁，尚应进行抗震能力鉴定。3.0.6实施航道桥梁顶升工程，应符合满足规划、消防、环保、资源利用等有关标准的要求。3.0.7航道桥梁顶升过程中应控制过量沉降和不均匀沉降，控制标准应符合本指南和相关标准的规定。3.0.8对航道桥梁的顶升施工，应由具有相应特种专业工程资质的单位承担。3.0.9航道桥梁顶升工程的报批、开工应执行国家和地方的有关规定。3.0.10航道桥梁顶升工程的施工全过程，应按本指南的有关规定进行施工监测。3.0.11航道桥梁顶升工程施工期和竣工后，应按本指南和有关标准的规定进行质量检验和验收。3.0.12航道桥梁顶升一般宜采用PLC液压整体同步控制系统实施顶升，特殊情况可采用机械千斤顶人工控制顶升。3.0.13航道桥梁顶升施工应严格控制对原结构的损伤。54航道桥梁顶升检测与鉴定4.1一般规定4.1.1航道桥梁的顶升工程开始前，应先对原桥进行现状调查和可靠性鉴定，对于有抗震设防要求的桥梁，尚应进行地震能力的鉴定。可靠性及抗震鉴定内容应满足设计要求。4.1.2检测鉴定前应先进行现场调查，收集勘察报告、设计图、竣工图、使用情况与环境条件等相关资料。4.2航道桥梁顶升检测4.2.1航道桥梁的顶升工程的检测项目应符合表4.2.1的规定。表4.2.1航道桥梁顶升工程检测项目检测项目检测级别桥梁实际作用荷载√地基基础场地类别和地基土状况○地基稳定性○地基承载力（原位或土工试验）○基础、桩、承台的工作状况Δ地基变形及上部结构反应Δ墩（柱）及盖梁工作状况Δ上部结构桥梁使用状况核查√主要构件材料强度√结构裂损√构造和连接√结构整体性√注：√表示应做项目，Δ表示选做项目，○表示待检测项目。4.2.2当原桥的工程图纸资料不全时，应对原桥的结构布置、构件尺寸等进行6测绘，并绘制工程现状图。4.2.3对跨径较大或结构复杂的桥梁，必要时应进行荷载试验1荷载试验分静力荷载试验与动力荷载试验；2静力荷载试验主要针对桥梁的控制截面，检验原桥结构的强度和刚度是否满足设计和规范要求；3动力荷载试验测定原桥结构的自振特性以及在试验荷载作用下的的动态响应，以评估实际结构的动力性能。4.3航道桥梁顶升鉴定4.3.1航道桥梁的可靠性鉴定和抗震鉴定，应依据现状检测结果（基础承台和结构体系整体性、构件承载力、构造措施和结构缺陷等）进行，鉴定内容包括结构安全性、耐久性、适应性等，鉴定依据现行国家有关标准。4.3.2航道桥梁承载力验算应符合下列规定：1计算模型应符合桥梁受力和构造的实际情况；2调查或检查核实作用在桥梁上的荷载，所采用的荷载效应组合与荷载分项系数应符合现行国家标准的规定；3结构或构件的材料强度、几何参数可采用原设计值。当检测结果不符合设计规定时，应按实际检测结果取值。依据《公路桥梁承载能力试验与检测方法》、《公路旧桥承载能力鉴定方法》进行验算。4.3.3基础承台承载力和变形特性应根据勘察资料，结合工程现状实测资料确定。4.3.4按国家现行有关标准进行鉴定后，应给出桥梁现状的鉴定结论，提出航道桥梁顶升工程中需要进行结构补强加固的具体措施和建议。75航道桥梁顶升施工前准备工作5.1施工准备5.1.1在施工前，应对顶升桥梁的技术状况进行复查，并将复查结果通知有关单位。在桥梁顶升施工过程中，应加强观测与检查，及时反馈信息，指导施工。5.1.2材料检验[2]桥梁顶升施工使用的主要材料，应具有国家相关部门认定的产品性能检测报告和产品合格证，其物理力学性能指标应满足设计要求。5.1.3仪器标定、设备校验用于桥梁试验与检测的各类仪器应进行标定，对桥梁加固设备应按要求检验。标定和校验应由经相关主管部门认定的具有相应认证资质的计量机构进行。5.1.4施工单位必须建立健全质量保证体系。主要内容为：质量方针、质量目标、质量保证机构、质量保证程序、质量保证措施。5.2施工组织设计5.2.1应根据招、投标文件，施工合同，设计文件及有关技术规范要求编制施工组织设计。5.2.2航道桥梁顶升施工组织设计应包括以下内容：编制说明、被顶升桥梁概况（含技术状况评定结果）、施工准备及施工总体策划、施工组织机构、顶升施工方案、顶升监测方案、交通组织方案（包括桥上交通、航道交通）、资金计划、施工进度计划及进度图、质量管理和质量保证体系、安全生产、环境保护、职业健康等。5.2.3航道桥梁顶升施工前应进行施工技术交底。5.3施工安全及环境保护5.3.1航道桥梁顶升施工，必须严格遵守安全操作规程，建立健全安全生产管理制度。85.3.2必须加强施工人员安全意识教育，提高安全警惕，防事故于未然。5.3.3采用化学材料施工时，应符合以下规定：1配置化学浆液的易燃原料应密封保存，远离火源；2配置及使用场地必须通风良好，操作人员防护应符合有关劳动保护规定；3工作场地严禁吸烟、明火取暖，并配备相关的消防设施；4施工完成后，现场及结构不应遗留有害化学物质。5.3.4桥梁顶升施工应最大程度地减少对交通的影响：1施工前，与公路及交通相关管理部门联系办理有关手续，按批准的时间、范围进行施工；2严格按现行《公路养护安全作业规程》(JTGH30)设置施工标志、限速标志、反光锥形交通路标和其它安全措施；3航道桥梁顶升时应在桥下布置航行标志和警示灯。5.3.5航道桥梁顶升施工宜在晴天和白天进行。必须在不良天气或夜间施工时，应有相应的施工保障措施。5.3.6航道桥梁顶升施工，应采取必要的措施，保护生态环境及周围居民的正常的生活。96反力、临时支撑及限位体系的设计与施工6.1顶升反力体系6.1.1顶升反力体系应该满足强度、刚度、稳定性及局部承压的要求。6.1.2顶升反力体系分为顶升底盘结构体系及顶升托盘结构体系两部分，两者组成一对上下结构的传力体系。6.1.3顶升反力体系包括：系梁，上抱柱梁，下抱柱梁如图6.1.3所示。(a)(b)图6.1.3顶升反力体系示意图6.1.4顶升反力体系应对称布置。6.2顶升底盘、托盘结构体系设计6.2.1顶升底盘结构的设计荷载应由顶升时荷载的最不利组合确定。6.2.2荷载取值1永久作用、可变作用、偶然作用值按现行国家标准《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）取用或按实际荷载取值；2桥梁顶升过程中基本风压按10年一遇取值；3顶升过程中可不考虑地震力作用。系梁上抱柱梁顶升底盘结构体系（下抱柱梁）临时支撑千斤顶顶升托盘结构体系桥墩桥墩系梁顶升托盘结构体系（盖梁）顶升底盘结构体系（下抱柱梁）106.2.3托盘设计时，应考虑上部结构顶升过程中水平和竖向荷载的分布和传递，根据顶升时的最不利组合，进行强度、刚度和稳定性设计。6.2.4顶升底盘结构主要有承台、抱柱梁、钢牛腿、盖梁等四种类型[1]1一般情况下，应首选承台作为顶升底盘；2没有承台、深埋式承台或深水承台，可采用抱柱梁作为顶升底盘；3顶升重量较小时，可选用钢牛腿作为顶升底盘；4顶升高度较小时，可采用盖梁作为顶升底盘。6.2.5桥梁顶升常用的托盘结构主要有盖梁、抱柱梁、钢牛腿。复杂桥梁的顶升，宜根据实际情况，必要时，可考虑以上几种方法综合组合。6.2.6若采用混凝土抱柱梁，其抗剪性能及承载能力设计可采用下式计算：0.24cdVfA（6.2.6）式中V—截面受剪承载力；cdf—新旧混凝土轴心抗压强度设计值较低者；A—接触界面面积。6.2.7混凝土抱柱梁强度不宜低于C40[3]。6.3顶升底盘、托盘结构体系施工6.3.1施工前应设置桥梁标高标志线。6.3.2在墩（梁）原址施工顶升底盘结构时，必须考虑开挖、托换、桩基施工等因素对原桥造成的不利影响，并进行相应处理。6.3.3顶升底盘结构的表面应平整、光滑，允许偏差不宜大于±2mm。6.3.4混凝土抱柱梁体系施工时，原结构与托盘结构体系相连的截面应表面凿毛、清理干净，并涂界面处