本文以北京某地铁连续梁桥支座病害处理为例，归纳了在轨道桥梁顶升过程中的各类影响因素，研究了桥梁顶升过程中对梁体及轨道等构件影响较小的顶升方法，总结了在顶升施工中一些提高施工效率，降低施工风险的措施，最终汇总出一种在保证轨道交通的正常运营的前提下桥梁顶升技术在轨道桥梁上的应用方式。
1.2 桥梁橡胶支座病害及分析
1.2.1 桥梁橡胶支座的使用及病害
北京轨道交通中，大多数现有桥梁均有使用橡胶支座。目前在中国，与金属或混凝土支座相比而言，橡胶支座结构简单，加工容易，成本低，建筑高度低，安装方便。它具有减震，隔振，大变形等一系列优点，广泛应用于桥梁工程中［7］。自20世纪60年代首次在中国使用板式橡胶支座以来，在20世纪70年代后期，发展为PTFE板式橡胶支座和盆式橡胶支座。在20世纪80年代末研制成球冠支座［8］。虽然桥梁支座在整个桥梁结构中相当不起眼，但是它们在桥墩的受力和限制梁体的转角及位移中起着重要作用，对桥梁结构的安全性和耐久性有很大影响［9］。
随着中国国民经济的快速发展，公共交通效率及交通量的不断上升，我国在桥梁设计，施工，管理等方面的问题逐渐显现了出来［10］。桥梁支座由于在自身质量和设计施工中存在的问题，导致一些支座投入使用不久便出现了变形超标、支座脱空、钢板破坏、转角超限等形式的病害。部分病害严重的支座只能经过整修或更换之后才能投入正常使用［11］。由于桥梁支座问题造成桥梁出现严重病害，不得不大规模返修的工程实例并不少见，例如：2001年的广东新北河大桥，该桥的橡胶支座在桥梁使用三年后出现了大规模的病害，严重影响桥梁使用安全。2000年刚投入使用的京沪高速新祈河大桥，仅一年的使用时间，该桥无法修复的病害支座达到全桥支座数量的75%；吉林省某高速公路大桥的支座经过七年使用后，大量支座出现严重损坏现象，最终不得不重新更换支座；福建省某高速公路大桥投入使用仅6个月，其桥上的橡胶支座就出现了大范围的病害，最终只能对病害支座进行更换处理。
-6-
通过总结近年的桥梁检测记录，发现橡胶支座上出现的主要病害为：承压不均，橡胶老化、转角超限，钢板发生剪切破坏等等。这些病害的发展会使病害支座无法达到使用要求，导致桥梁其他构件出现病害，最终影响该桥交通的运营。 1.2.2 橡胶支座病害产生因素
根据历年桥检报告总结分析，目前北京轨道交通中桥梁使用的橡胶支座致病原因主要有以下几个方面：
（1）设计不规范
桥梁支座设计不规范主要表现在两方面：一方面是选择支座厚度设计不足，另一方面是支座承载力设计不足，支座承载力设计不足会造成支座在使用中发生压缩破坏，支座厚度设计不足则会造成支座变形量无法满足要求，使支座产生巨大的剪切变形，甚至导致支座开裂。 （2）支座品质差
橡胶支座的质量也是影响其使用寿命的重要因素。品质好的橡胶支座其各个构件均可达到较高的标准要求，对延长橡胶支座的使用周期具有重要的作用。
（3）对支座施工控制不到位
在支座及垫石的施工过程中，由于垫石施工不满足要求导致支座在使用中受力不均匀，从而引发支座偏压，转角超限等病害；支座安装时温度不满足相关规定，则会导致支座剪切变形过大。严格控制支座垫石施工及支座安装过程中的施工质量可有效延长橡胶支座的使用寿命，减少发生病害的概率。
（4）养护管理不到位
许多内外部因素都会对桥梁支座造成损坏。比如桥梁由于伸缩缝损坏导致端部漏水，使橡胶老化进程加快。所以，相关单位在支座投入使用后对桥梁进行检查、及时处理桥梁病害，可有效减少桥梁支座发生病害的因素，达到延长支座使用寿命的目的。 （5）支座老化
由于支座所处的环境的不同，在荷载，环境因素的综合作用下，橡胶支座在
-7-
使用过程中会发生橡胶物性退化现象，引发支座硬化，出现龟裂，最终导致支座性能劣化并最终丧失使用功能。
1.3 顶升技术介绍
桥梁顶升技术是一种采用以顶升设备，控制设备及辅助设备组成的顶升系统，在确保构件安全的前提下，将桥梁梁体从原始标高提升到设计标高而不改变原桥形态的新技术。该技术在支座病害处理过程中可以改变支座与梁体间的相对位置，从而达到制造施工空间，满足施工需求的目的。 1.3.1 桥梁顶升系统
桥梁顶升系统由顶升设备，支撑设施和监控系统几部分组成。
作为一种常用的顶升设备，千斤顶具备结构简单、起重高度小的特点。千斤顶主要有两种形式，一种是机械式，另一种是液压式。千斤顶系统的类型非常多，在液压千斤顶系统中，目前比较先进的顶升系统有两种，一是PLC液压整体同步顶升系统，二是大型部件液压同步顶升系统。
支撑设施是指为千斤顶提供设置空间并在顶升时承载千斤顶压力的结构物。作为传递千斤顶压力到基础的部件，各顶升位置的支撑结构需要根据该顶升处千斤顶反力的情况单独设计，以保证其强度满足顶升过程中的安全需求。
在顶升过程中，桥梁的受力状态也会随着顶升的各个阶段不断发生变化。因此有必要设置监控系统对顶升过程中梁体的应力大小、位移变化等进行监测。对于轨道交通桥梁，该系统不仅需要对桥梁结构进行监测，同时也需要对施工过程中设置的支撑结构和桥上轨道及其他设施进行监测。 1.3.2 桥梁顶升工法介绍
目前，桥梁顶升的工法有很多种，由于处理桥梁上部结构、支座病害方法与难易度不同，因此应结合实际情况采取有效方法进行解决。以下介绍一些普及的桥梁方法。
（1） 端部整体顶升法
-8-
端部整体顶升法就是以地面为基础，在拟顶升位置所处梁体范围内设置可靠的钢结构顶升平台，在顶升平台上布置千斤顶，在顶升桥梁的施工中，全部使用的电动千斤顶都保持着相同的顶升速度、梁体抬升高度与汽缸输出量，以保持梁端同步整体顶升。
优点：该方法在顶升过程中不会对梁体产生过大的附加内力，对桥梁上部结构的应力状态影响较小，构件顶升高度可根据施工需求在施工现场进行较为灵活的控制，安全性较高。对交通影响较小，施工过程中一般不需要断交。
缺点：需在地面搭建大量顶升平台，因此对现场地基的承载力有要求，需额外搭建拆除顶升平台，施工时间及施工成本较高。
适用范围：适用于大部分桥梁，尤其适用于单跨桥梁内多个支座受损的情况。 （2） 单墩同步顶升法
相对于整体顶升法而言，单墩同步顶升法只在拟顶升位置墩台处设置顶升平台，对需顶升位置的部分梁体进行顶升。
优点：相对端部整体顶升法，单墩同步顶升法顶升平台数量较少，所需施工时间及施工成本较整体顶升法有较大下降。
缺点：对于连续梁结构，该顶升法会对梁体受力状态有较大影响，顶升过程中连续梁梁体内会产生较大的附加应力，顶升高度及顶升步序需在施工前进行计算并在施工中严格实施，自由度较低。
适用范围：适用于简支梁桥的顶升或对桥梁个别位置需要单独处理时的顶升。
（3） 鞍型支架法
鞍型支架法是直接将桥梁墩台盖梁作为基础，以盖梁鞍型支架作为顶升平台，在鞍型支架上布置千斤顶对梁体进行顶升。
优点： 无需考虑钢结构顶升平台的搭设问题，对施工场地需求较小。 缺点：要求墩顶到梁底要有足够的施工空间，鞍型支架也有较高的质量要求。 适用范围：适用桥下环境较差或桥下施工空间不足时桥梁的顶升。
-9-
（4） 枕木满布式支架法
于拟顶升位置桥下设置枕木作为基础，之后在枕木上搭设延至梁体的支架，并在支架顶端对应位置设置千斤顶，最后将梁体顶起对支座进行更换。
优点： 操作便捷、简单易行。
缺点：施工时间及成本均较高，墩台高度较大时无法使用。
适用范围：适用于墩台高度较低，对施工时间要求不高时桥梁顶升。 1.3.3 桥梁顶升过程概述
1.3.4 轨道桥梁梁体顶升中存在的问题
目前对于地铁轨道桥梁的顶升尚有很多问题尚需完善研究，目前地铁轨道桥梁顶升施工中存在的缺陷主要有如下方面：
（1） 梁体顶升各阶段对梁体的力学及状态分析和研究尚有不足； （2） 梁体顶升全过程中梁上轨道设备的影响及防护研究。
1.4 国内外对桥梁顶升技术研究与使用
1.4.1 国外的研究与使用
很早以前，桥梁的顶升技术在国外的工程建设中就开始得到研究和应用。随着科学技术的不断进步，目前该技术在国外得到了进一步优化与普及。
美国金门大桥在1989年的地震中遭到破坏。在金门大桥进行修复并进行抗震改造的过程中，美国应用了在当时比较复杂的液压控制同步顶升系统。该工程的桥梁顶升部分的工作内容有：建立临时支撑塔柱对梁体进行同步顶升，顶升高度：5mm。该桥的抗震改造是通过液压控制的同步顶升系统进行的，不会中断交通。经改造桥梁有了抵御8.3级的大地震的能力［12］。
2004年底，法国米劳大桥建成，米劳大桥共8跨，全长2460rn，该桥在施工设计过程遇到了诸多问题，比如如何在此高度的桥梁上的架设桥面。对此问题，来自美国的专家们在设计过程中研制出了一套完善的液压同步顶升系统，此系统
-10-
地铁桥梁支座病害处理过程中梁体顶升技术研究
