地铁桥梁支座病害处理过程中梁体顶升技术研究

北京工业大学工程硕士专业学位论文摘要PAGEIIPAGEI摘要PAGEI摘要目前，随着北京轨道运营线路规模迅速扩大，各部件使用时间的增长，轨道线路运营与维护的工作量大大增加。现有桥梁支座大量存在各种形式的病害，支座产生的病害会对桥梁结构及轨道交通运营安全产生隐患。目前绝大部分出现的支座病害均可通过维修解决。支座病害处理过程中，一般需顶升病害支座位置上部梁板，为支座病害处理提供施工空间。目前桥梁顶升技术多用在公路桥梁的维护上。在地铁桥梁中，由于铁路轨道对施工精度及施工时间的要求比公路桥梁高，以往使用在公路桥梁的梁体顶升方式在精度和同步能力上无法达到轨道桥梁的相关要求。因此，拟通过计算对顶升梁体的方式进行优化，同时参考现有的轨道桥梁防护方案，最终达到在满足轨道桥梁施工精度要求下，通过梁体顶升方式处理支座病害的目的。并通过优化去探索一种对结构影响小、施工统筹简单、施工成本较低的顶升方式。本文以北京地铁某3跨连续梁桥病害支座处理为例，结合设计和施工全过程，对计算机控制同步顶升桥梁在地铁轨道项目中的应用进行介绍，通过对梁体及桥梁上部设施进行有限元计算确定顶升方案，通过对梁体及桥梁上部设施进行有限元计算确定顶升方案，施工过程中通过对顶升过程中梁体实时监测对施工全过程进行控制，以达到控制风险，提高施工效率，满足轨道交通桥梁对精度和施工时间的需求，最终确保轨道交通的正常，安全运营。通过对梁体及桥梁上部设施进行有限元计算确定顶升方案，通过通过该课题的研究，能对地铁轨道桥梁支座病害处理过程中顶升技术的应用起到一定的推动作用，为我国轨道桥梁养护工作做出贡献。通过关键词：支座；桥梁顶升；防护；监测；AbstractAtpresent,withtherapidexpansionofthescaleofBeijingrailoperationlinesandtheincreaseoftheservicetimeofvariouscomponents,theworkloadofoperationandmaintenanceofraillineshasgreatlyincreased.Therearemanykindsofdefectsintheexistingbridgebearings,whichwillcausehiddendangerstothebridgestructureandrailtransitoperationsafety.Atpresent,mostofthebearingdiseasescanbesolvedbymaintenance.Duringthetreatmentofbearingdiseases,itisgenerallynecessarytojackuptheupperbeamandslabofthedamagedbearingtoprovideconstructionspaceforthetreatmentofbearingdiseases.Atpresent,thejackingtechnologyofbridgegirderismostlyusedinthemaintenanceofhighwaybridges.Inthesubwaybridge,becausetherequirementsofrailwaytrackforconstructionaccuracyandconstructiontimearehigherthanthatofhighwaybridge,thebeamjackingmethodusedinhighwaybridgeinthepastcannotmeettherelevantrequirementsofrailwaybridgeinaccuracyandsynchronizationability.Therefore,itisproposedtooptimizethewayofliftingthebeamthroughcalculation,combinedwiththerelevantprotectivemeasuresofthetrackbridge,andfinallyachievethepurposeoftreatingthebearingdiseasesthroughthewayofliftingthebeamundertherequirementsoftheconstructionaccuracyofthetrackbridge.Byoptimizingtheinternalforcetoexploreasmallimpactonthestructure,theconstructionofasimpleoverallplanning,lowconstructioncostjackingway.Thispaperintroducestheapplicationofcomputer-controlledsynchronousjackingbridgeinmetrotrackprojectbytakingthereplacementofthesupportofa3-spancontinuousbeambridgeinBeijingsubwayasanexample,andthefiniteelementcalculationofthebeambodyandtheupperfacilitiesofthebridgeiscarriedout.Afterthejackingschemeisdetermined,thewholeconstructionprocessiscontrolledbythereal-timemonitoringofthebeambodyduringthejackingprocessTocontrolrisks,improveconstructionefficiency,meettherequirementsofrailtransitbridgesforaccuracyandconstructiontime,andfinallyensurethenormalandsafeoperationofrailtransit.Throughtheresearchofthispaper,itcanplayacertainroleinpromotingtheapplicationofjackingtechnologyintheprocessofsubwaytrackbridgebearingdiseasetreatment,andcontributetothetrackbridgemaintenanceworkinChina.Keywords：Bearingdiseases;beamjacking;real-timemonitoring;protection;目录PAGEIIPAGEIII目录目录摘要 IAbstract II第1章 绪论 11.1 引言 11.2 桥梁橡胶支座病害及分析 21.2.1 桥梁橡胶支座的使用及病害 21.2.2 橡胶支座病害产生因素 31.3 顶升技术介绍 41.3.1 桥梁顶升系统 41.3.2 桥梁顶升工法介绍 41.3.3 桥梁顶升过程概述 61.3.4 轨道桥梁梁体顶升中存在的问题 61.4 国内外对桥梁顶升技术研究与使用 61.4.1 国外的研究与使用 61.4.2 国内的研究与使用 71.5 课题研究目的和意义 81.6 主要研究内容 8第2章 轨道桥梁梁体顶升技术的研究 102.1 工程概况 102.2 桥梁顶升对梁体及轨道的影响 132.2.1 顶升对轨道的影响分析 132.2.2 顶升对梁体的影响分析 132.2.3 轨道桥梁顶升的控制因素 142.3 梁体顶升对梁上钢轨的影响 142.3.1 钢轨温度力的计算 142.3.2 解除约束后的钢轨温度力 152.3.3 顶升期间钢轨的弯曲应力 162.3.4 顶升对梁上钢轨的影响汇总 162.4 顶升对梁体的影响计算 172.4.1 建立梁体模型 172.4.2 梁体荷载及限制条件 182.4.3 模拟计算 182.4.4 两种顶升方案的梁单元应力图 192.4.5 计算结果分析 262.5 本章小节 26第3章 对顶升施工、防护及监测等方面的研究 273.1 顶升及落梁步序 273.2 顶升系统的设计 273.3 桥面轨道防护 293.3.1 轨道预防性措施 293.3.2 轨道施工要点 293.3.3 桥面设施调整方案 303.3.4 接触轨调整方案 303.4 应急处理措施： 303.5 施工监测 323.5.1 梁体监测 323.5.2 轨道监测 323.5.3 接触轨、感应板监测 333.5.4 顶升时间安排。 333.6 支座病害处理施工要点 343.6.1 支座拆除 343.6.2 既有支座钢板调平及涂粘结胶 353.6.3 支座安装 353.7 顶升施工要点 353.7.1 顶升与落梁 353.7.2 顶升控制 363.8 施工组织 363.9 现场施工 393.10 本章小结 45第4章 结论 474.1 主要结论 474.2 展望 47参考文献 49致谢 52第1章绪论-PAGE6--PAGE6-第1章绪论-PAGEI-绪论引言自上世纪90年代至今，我国城市公交系统在运营车辆数量和运营线路长度上均出现了大幅增长的态势。随着公交运营车辆的增加，公交运营速度也一直在下降，下降的运营速度抵消了新增运力的运行效率。从中被分流出的乘客将被迫寻找其他的出行方式［1］。轨道交通具有运送量大，运行效率高，安全准时，低成本，低能耗，方便快捷，并有效解决地面交通拥堵问题并有利于环境保护等优点，常被称为“绿色交通”［2］。目前，城郊铁路单程高峰时段的运输能力可达6万至8万次每小时；城内地铁也已经达到3万至6万人次每小时［3］。截至2017年底，已有34个城市建成轨道交通设施并投入运营，总线路长度约为5021.7公里［4］。伴随着轨道交通规模的扩大，各部件使用时间的增长，轨道线路运营与维护的工作量大大增加［5］。目前北京地铁运营线路中桥梁部分总里程已达到近120公里，现有桥梁结构养护的工作量越来越大。相关单位调查发现，现有桥梁存在的病害中桥梁支座产生的病害从数量及严重程度上均比较突出，严重影响桥梁自身结构安全，进而影响桥上轨道交通运营效率［6］。多数支座病害均可通过对支座进行维修的方式解决。维修支座过程中，通常需要对支座处桥梁梁体进行顶升，为更换或维修支座提供足够的操作空间，之后对病害支座进行修理。目前，地铁已经成为北京市居民的主要出行方式之一，地铁运营情况与居民作息生活息息相关，以至于无法通过中断地铁运营的方式为地铁桥梁的维护争取施工时间。因此，北京地铁桥梁维护施工一般仅能在晚间停运期间进行。同时因为地铁桥梁上有轨道、通信、电力、信号等其他专业的设施设备，施工过程中需考虑梁体出现的位移对桥上轨道及各类设施产生的影响。施工完成后还需考虑对桥上在施工前拆除的各类设施设备进行恢复，而且施工全过程不得影响轨道交通的正常运营。因此，采用适用于公路桥梁的桥梁顶升方法将难以满足地铁轨道桥梁维护过程中对施工时限及施工精度的要求。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。桥梁橡胶支座病害及分析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。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。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。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。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。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。端部整体顶升法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。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：中文：后面的西文符号全部改成中文符号。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，自由度较低中文：后面的西文符号全部改成中文符号。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。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。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。桥梁顶升过程概述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：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；梁体顶升全过程中梁上轨道设备的影响及防护研究。。。国内外对桥梁顶升技术研究与使用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：。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，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，此系统属于超高液压动力桥面平推系统，具有全自动智能化控制功能，在此系统作用下，可以对总重为的钢结构桥面进行平移，从而完成桥面结构的架设［13］。国内的研究与使用自二十世纪中期以后，我国开始将顶升技术应用于铁路桥梁的移位、架设以及落梁等方面；二十世纪八十年代末期，应用于公路建设领域中的桥梁同步顶升技术开始飞速发展［14］。随着科学技术的不断发展，目前我国的桥梁顶升技术已获得较大进步。以下将具体对我国近年来具有典型范例的桥梁顶升工程进行介绍。在1994年时，谢叠大桥正式通车。该大桥是采用带挂梁的T型刚构桥，其挂梁共包含10片的T梁，桥梁的长度、宽度分别为。同时，该桥使用了简支空心板梁。在谢叠大桥通车后不久，T构的牛腿位置出现了下挠问题。为了将该桥恢复原状，不仅对T构进行了加固，技术人员还将挂梁提升到桥面位置，从而确保铺装层厚度符合设计要求。在施工过程中，利用牛腿位置设计了人工作业平台，并利用千斤顶对挂梁进行顶升，从而完成桥梁改造操作。结合实际操作效果可知，以整体顶升桥梁的方式具备多种优势，如节省施工成本、缩短实施工作等。此外，在利用该方法改造交通量较大的旧桥梁，其产生的经济效益较高［15］。在2003年时，浙江省建设的湖州岂风大桥正式通行［16］。岂风大桥共13跨，全长共229.3m。其中主跨度为73.3m，引桥采用7跨13m空心板梁，主桥部分采用系杆拱桥［17］。为了符合航道升级改造要求，必须将原先4.5m通航净空提升为7m,因此必须将该桥梁提升2.5m。在此次顶升工程中，采用了液压同步顶升系统，并且要求顶升同步误差不得大于。在2006年5月时，该顶升工程正式完工［18］。近年来，桥梁顶升技术在国内桥梁工程中的应用越来越普遍，大量结构复杂桥梁的改造中都使用了桥梁顶升技术［19］。该技术不仅能节省施工成本、缩短工期，还能有效降低对交通的影响。然而，该技术中仍有许多理论不够完善，需要进一步研究。课题研究目的和意义受到运营时长、自身结构及环境因素的影响，桥梁有可能出现多种问题。由国内外的桥梁检测数据可知，在所有出现问题的桥梁中，多数桥梁上部结构发生的病害是由支座位置的病害引起的［20］。因此，在桥梁工程中，对支座病害处理工法的优化具有重要意义。在桥梁改造中，如何降低对交通的影响及桥梁维修成本，并利用有限资金去实现更大利益是桥梁维护和建设研究中的一个主要问题。在此背景下，在桥梁支座进行维修的过程中采用桥梁顶升技术可以有效减少施工时长，进而降低施工对交通产生的影响，间接降低了施工成本。所以说，在支座病害处理施工中引入桥梁顶升技术可以达到降低现有桥梁维护成本，利用有限资金实现更大利益的目的。在公路桥梁中，现今常用的桥梁顶升工法已得到广泛使用。但是，该工法存在顶升精度不高，顶升工序复杂，施工周期长，施工成本高等缺点。轨道桥梁由于其特殊性，很难提供较长的连续施工时间，且由于轨道交通对钢轨误差要求较高，传统的施工方式在施工时间不充分的前提下很容易出现落梁后误差无法满足要求的情况。针对以上情况，寻找出一种施工精度较高，工序简洁，施工周期较短，施工成本较低的方法对于轨道桥梁的维修具有十分重要的意义。主要研究内容本文以北京地铁某桥梁支座病害处理工程为研究对象，主要研究从梁体受力、施工步骤、施工时间、轨道防护等方面研究轨道桥梁支座病害处理过程中的桥梁顶升部分工作，主要研究内容如下：(1)通过有限元法针对同一桥梁的两个不同顶升施工方案删除进行仿真模拟计算，通过对比得到对该桥相对优化的顶升方式。删除(2)通过对施工过程中各步骤，研究桥梁顶升过程中对梁上轨道的影响，并初步探讨轨道及其他桥上设施的防护措施。(3)对轨道桥梁顶升过程中对施工时间、施工质量和过程监测的控制及要求进行探索。第2章轨道桥梁梁体顶升技术的研究-轨道桥梁梁体顶升技术的研究桥梁结构比较复杂，梁体的顶升将会使桥梁整体的受力状态发生变化。所以，在使用该技术时必须确保施工全过程中桥梁整体受力状态的安全。因此，虽然桥梁顶升技术的方法非常简单，不过对装置和技术的要求却非常高，施工过程中的每个步骤都极为重要：在施工前需根据实际情况，结合施工需求，根据相关理论对桥梁结构进行整体分析。经过计算确定梁体的顶升位置，各位置的顶升高度，顶升步序及各步序的分步位移。之后根据桥梁各个支点的受力情况确定各拟顶升位置所需的顶力，以此为依据确定顶升位置各支点布置千斤顶的数量和位置。然后，为了确保桥梁在施工的全过程满足结构安全的要求，需根据影响顶升效果的控制变量设置必要的监控系统。最后，施工中通过控制系统控制提升速度，保持上部结构安全地升高到所需高度而不“变形”。确保梁体可以按既定方案匀速，稳定地顶升。最终上部结构达到设计位移，从而完成梁体的顶升。为了了解顶升过程中梁体受力状态的变化对梁体的影响，本章拟以北京地铁某桥梁支座病害处理工程为研究对象，初步探寻桥梁顶升对梁体及梁上轨道的影响。工程概况该桥为北京地铁某运营线路桥梁中的一座3x30m连续梁桥，桥梁上部为3x30m预应力钢筋混凝土连续箱梁。上部箱梁为单箱单室结构，顶宽8.6m，底宽3.6m，高1.7m，箱梁在桥墩处设置横梁，其中中横梁宽2m、端横梁宽1.5m。主梁采用C50混凝土现浇而成，梁体预应力钢筋采用8束11xΦs15.2mm高强度低松弛预应力钢束,两端张拉，张拉控制应力：1302Mpa。桥梁下部采用钢筋砼花瓶式桥墩，墩身尺寸为2.2mx1.6m，墩顶尺寸为3.6x1.6m，基础采用钻孔灌注桩基础。桥梁位于直线上，桥面纵坡为5‰。该桥梁设计使用年限为100年。现场照片及桥型总体布置图如图2-1，2-2所示。图2-1现场照片Figure2-1sitephotos图2-2桥型总体布置图Figure2-2generallayoutofbridge支座类型：该桥175号墩设置两个盆式固定支座（型号5000-GD），176号墩设置两个板式橡胶支座（型号：BTBZ2400）。桥面设施：桥上轨道采用60kg/m无缝线路钢轨，整体道床，DTⅦ2型扣件、强电电缆、行车感应板、钢筋混凝土护栏等设施。如图2-3所示。图2-3：桥梁断面图Figure2-3：bridgesection支座病害：176-2号支座橡胶板与限位装置未接触，剪切变形已接近AA级剪切病害标准。橡胶板移位、开裂、锚固螺栓剪坏，上下钢板完好，考虑到温度下降及行车荷载的影响，其剪切变形可能进一步增加使病害提级。由于该支座病害主要是橡胶板移位、开裂、锚固螺栓剪坏，支座上下钢板完好，所以采用更换现状损坏橡胶板并修补破损螺栓的处理方案。为了为更换橡胶板提供施工空间，需对病害支座位置处梁体顶升10mm。该桥梁病害支座处理设计参考以下规范：《地铁设计规范》(GB50157--2013)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2013)《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10091-2013)《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10093-2013)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2005）《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(TB10002.4--2005)《铁路桥梁钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3--2005)桥梁顶升对梁体及轨道的影响桥上无缝钢轨除了受到列车动荷载、列车制动力、温度变化的作用，还会受到因桥梁顶升过程中的变形而产生额外附加力［21］。钢轨及道床将附加力传递至梁体，在梁体上产生反作用力。因此，需要考虑在桥梁顶升的过程中桥上构件和梁体相互作用产生的影响［22］。所以，有必要对顶升时轨道的受力状况及对梁体的影响进行计算分析。顶升对轨道的影响分析本工程需要对顶升桥梁位置的梁下支座进行维修，因此在本次施工大体上分为以下几步工序：第一步：松开轨道扣件；第二步：顶升对应梁体；第三步：病害支座维修；第四步：回落顶升梁体；第五步：紧固轨道扣件。顶升梁体过程中，由于无缝线路钢轨不能人为断开，由此会在钢轨中产生一个弯曲应力［23］。整体施工过程中，操作轨道时的轨道温度与锁定轨道时的轨道温度存在差值，会导致轨道生产伸缩力，从而产生钢轨温度力。综上所述，梁体的顶升对桥上无缝线路的影响因素为：由于顶升产生的钢轨弯曲应力及温差产生钢轨温度力。控制好这些参数，就可以保证桥上无缝线路的安全。顶升对梁体的影响分析连续梁属于外部超静定结构，支座病害导致的不均匀位移会引起梁体内力发生变化，由此产生的梁体内附加应力严重时可导致梁体的开裂和破坏。由于顶升就是在梁体的某个支点产生竖向位移。因此，当连续梁的支点发生位移以后，梁体必定会产生内力。所以，对顶升力及顶升位移的控制是顶升施工中相当重要的内容。因此，对连续梁顶升位移的精确把握和控制至关重要［24］。同时由于在处理支座病害时需接触支座对梁体的约束，梁体可能因约束被解除而发生变形，梁体的变形影响到梁上钢轨，对梁上轨道在施工后的使用造成不利影响。因此，需对顶升过程中梁体产生的变形进行计算分析。因此，顶升方案中应根据施工所需的梁体顶升高度及初步确定的顶升系统布置方案对千斤顶的顶力、连续梁梁体整体及局部的受力状况以及各截面应变进行计算。轨道桥梁顶升的控制因素对轨道桥梁的顶升会影响梁体及桥上轨道的受力状态。为确保在顶升过程中桥梁结构和无缝轨道不出现问题，需要在设计、施工和监测等环节对梁体的顶力，位移及应变，钢轨温度力及钢轨弯曲应力进行计算并实施有效控制。综合前面的分析，对于三跨连续梁顶梁支座顶升过程中的控制参数进行汇总，如表2-1所示。表2-1顶升控制参数表Table2-1Tableofjackingcontrolparameters控制参数控制内容位移梁体受力顶力梁体受力梁体应变控制梁体应力钢轨温度应力控制钢轨应力，避免钢轨断裂钢轨弯曲应力控制钢轨应力，避免钢轨断裂梁体顶升对梁上钢轨的影响桥梁顶升对桥上无缝线路的影响因素为：温差产生钢轨温度力及由于顶升产生的钢轨弯曲应力。下面对这两方面影响因素进行研究。钢轨温度力的计算无缝线路，即是将钢轨通过焊接形成的长轨条，其包含以下特点：钢轨是连续的、长度极长，当轨道温度数值发生变化以后，钢轨必然会伸缩［25］。不过，在扣件的约束下，钢轨无法自由伸缩。此时，钢轨内部会生成轴向温度力［26］。该指标数据为：（3-1）在上述公式中，代表的是弹性模量，其数值为；代表的是线膨胀系数，其数值为代表的是温度变化。那么，一个钢轨所需要承受的温度力为：（3-2）Pt代表钢轨所需要承受的温度力，单位：N；A代表截面面积，单位：mm2。因此，对于60kg/m的钢轨，轨温变化1时，产生的温度力为：19.2kN/。解除约束后的钢轨温度力由以上计算分析可知，当轨道约束解除后，钢轨所需要承受的温度力只与有关，也就是说，约束解除后钢轨所需要承受的温度力的大小取决于施工期间钢轨温度与锁定轨温之差。结合的要求，当现场轨温高于锁定轨温5℃以上时，禁止桥梁的一切作业；当现场轨温低于锁定轨温5℃以下时，禁止桥梁缓冲区和伸缩区的作业。当现场轨温在锁定轨温－10℃～＋5℃之间时，可进行桥梁及轨道的作业。经查相关设计资料，该桥轨道的锁定轨道温度为21.5～23.5°C，本次梁体顶升过程中要求施工期间现场温度需在锁定轨温的-5℃到+5℃范围内，即施工期间桥上轨温需控制在16.5°C～28.5°C范围内。根据以上条件对施工期间钢轨中的温度力进行计算，计算结果见表2-2。表2-2钢轨温度力计算表Table2-2Calculationtableofrailtemperatureforce锁定轨温（℃）现场轨温（℃）温差（℃）钢轨温度力（kN）钢轨温度应力（MPa）23.516.5-7-134.4-17.423.528.559612.421.516.5-5-96-12.421.528.57134.417.4注：正、负分别表示压应力、拉应力顶升期间钢轨的弯曲应力在顶升操作期间，钢轨受到梁体作用会向上运动，从而生成了钢轨内力。由于轨道扣件对钢轨产生纵向和竖向约束，因此可以认为钢轨属于外部超静定结构［27］。顶升施工过程中，需解除顶升梁体两侧10m范围内轨道的约束，解而未松开的扣件依然会对钢轨产生约束。60kg/m钢轨参数如下：钢轨横截面积7.75x103mm2，竖向惯性矩3.2x10-5m4，竖向刚度13.5kN/mm，水平惯性矩5.2x10-6m4，弹性模量E=2.1x105MPa，轨道纵向阻力7N/mm。对轨道与梁体之间的相互作用采用有限元软件进行模拟计算，钢轨弯曲应力和剪切应力的计算结果见表3-2。表2-3顶升时钢轨弯曲应力计算结果Table3-2Calculationresultsofrailbendingstressduringjacking项目弯矩(kN.m)剪力（kN）弯曲应力（MPa）剪切应力（MPa）A-A断面钢轨力-14.754.77-45.50.65B-B断面钢轨力13.444.7739.10.65注：弯曲应力钢轨上下缘最大应力。应力以拉为负，以压为正。由计算结果可知，当顶升位移、轨道约束解除等条件一致时，受到顶升作用的钢轨所产生的应力也几乎相同［28］。由此可以看出，钢轨内力与顶升最终高度有关，与顶升方案关系不大。顶升对梁上钢轨的影响汇总通过以上计算分析，我们得到了顶升期间的轨道温度应力和轨道的弯曲应力，按最不利情况进行组合后进行验算，计算结果如表3-3所示表3-3顶升期间钢轨应力计算表Table3-3Calculationtableofrailstressduringjacking钢轨最大拉应力（MPa）钢轨最大压应力（MPa）钢轨允许应力（MPa）62.956.5670.00119.4<670.00通过以上计算分析可以得出，在满足施工条件的前提下对该连续梁进行顶升，梁上钢轨应力在顶升过程均在钢轨允许应力范围内，可确保轨道安全。顶升对梁体的影响计算建立梁体模型为了得到拟顶升梁体的支座反力及应力状态的情况，需对梁体进行建模，进行模拟计算。在建模操作时，利用有限元软件建立模型，模型中心线根据桥梁所处线形按直线建立，用91个节点将3x30m连续梁顺桥向划分为90个单元，所有单元均为梁单元。桥梁模型的各项参数均与拟顶升梁体相同，采用刚性连接模拟桥梁各支座。混凝土材料根据桥梁的实际使用时间考虑收缩徐变作用。根据梁体施工阶段及使用情况，拟分3个阶段对模型进行计算分析，第一阶段：时长30天，工作内容为现浇梁体，完成预应力钢筋的张拉。第二阶段：时长20天，工作内容为桥面设施（桥面铺装、轨道等）的施工。第三阶段：时长730天，工作内容为投入运营后，混凝土随时间变化产生的收缩与徐变。建立的有限元仿真模型如图2-4、2-5所示。图2-4模型平面图Figure2-4modelplan图2-5模型剖面图Figure2-5modelsection梁体荷载及限制条件恒载：包含梁体自重及桥面设施恒载，桥面恒载包括无缝钢轨、道床及扣件、其他设备、各类电缆、轨道挡板、其他专业设备等梁上设施。桥面恒载由相关专业提供，大小为36kN/每延米.每线。温度荷载：《铁路桥涵设计基本规范》中规定。北京地区最热月平均温度26℃，最冷月平均温度-6℃。考虑到构件的截面内，外面及不同侧面的温度梯度产生的应力。混凝土梁的温差按+5℃～－10℃考虑。考虑到本工程施工在晚间进行，考虑结构按温升+25℃，温降-30℃进行计算。基础沉降：指相邻基础的不均匀沉降值，《地铁设计规范》（GB50157-2013）中规定：跨径不足40m的连续梁，相邻桥墩沉降量差值应小于10mm。计算时考虑理论上最不利状况，按相邻桥墩已发生10mm不均匀沉降的工况进行验算。采用支座沉降组对桥梁顶升过程中各千斤顶位置梁体的位移变化进行模拟，计算各步序梁体的应力及内力［29］。在施工中，顶升桥梁梁端顶部为了保证梁上各构件的安全，需将顶升梁两端伸缩缝外侧的轨道扣件拆除，同时解除梁体其他附属构件在伸缩缝处的连接，解除桥梁与上部构件之间的约束。因此，计算时忽略扣件对梁体产生的约束；假设顶升过程中梁体不受上部构件约束的影响［30］。施工限制条件：由于地铁轨道交通无法中断运营，运营期间亦禁止施工。因此本次施工需在晚间非运营时间段（0：00-凌晨4：00）内进行，每日施工时间约4小时。由于本桥施工在晚间非运营时间内进行，施工期间桥上没有车辆通过，因此计算中不考虑车辆活载的作用。模拟计算本次计算拟通过比较分析不同方案下的梁单元应力的变化情况，以确定最优的单步顶升位移和最优的顶升方案。考虑到本工程实际情况，拟采用单墩同步顶升法为基础的多墩逐步顶升方式对连续梁进行顶升。该方法即使在计算分析的基础上，对连续梁梁体的多个支点进行顶升，个支点顶升高度通过计算确定，该方法工程规模较全桥整体顶升要小，顶升精度控制难度较低，施工时间和施工成本均有优势。同时相对单墩顶升法而言，该顶升方式对梁体受力影响较小，可确保梁体安全。［31］由于连续梁为超静定结构，当梁体因顶升而产生位移时，该变化会在连续梁内产生内力，因此，需通过对顶升方案的合理优化，减少顶升对梁体产生的内力，从而降低顶升过程对梁体影响，保证梁体的安全。采用有限元软件对桥梁结构进行计算分析，采用以下工况：1、根据规范，连续梁桥基础的沉降值按相邻墩间不应大于10mm，本次顶升计算时按邻墩间已发生10mm沉降进行对梁体进行验算。假设最不利情况下相邻墩间已发生10mm沉降差，则对梁体一端顶升5mm时，相邻墩间位移差值将达到15mm。为确保该情况下梁体在顶升过程中的安全，需先对此情况进行验算，具体工况如下：工况1：恒载+预应力+收缩徐变+整体升温+176号墩产生-15mm位移工况2：恒载+预应力+收缩徐变+整体降温+176号墩产生-15mm位移2、采用两墩顶升方案对梁体进行顶升，按176号墩顶升10mm，175号墩顶升5mm进行验算，具体工况如下：工况3：恒载+预应力+收缩徐变+整体升温+176号墩产生10mm位移+175号墩产生5mm位移工况4：恒载+预应力+收缩徐变+整体降温+176号墩产生10mm位移+175号墩产生5mm位移6、采用三墩方案对梁体进行顶升，按176号墩顶升10mm，175号墩顶升7mm，174号墩顶升4mm进行验算，具体工况如下：：工况5：恒载+预应力+收缩徐变+整体升温+176号墩产生10mm位移+175号墩产生6mm位移+174号墩顶升2mm工况6：恒载+预应力+收缩徐变+整体降温+176号墩产生10mm位移+175号墩产生6mm位移+174号墩顶升2mm两种顶升方案的梁单元应力图采用有限元软件对各工况进行计算分析，得出不同工况下梁单元上下缘的应力值，以下分别列出各工况下梁单元上下缘的应力图，如图2-6～2-27所示。图2-5图2-6图2-7图2-8图2-9图2-10图2-11图2-12图2-13图2-14图2-15图2-16图2-17图2-18图2-19图2-21工况1～6梁单元主压应力包络图(单位：MPa)Figure2-21Workingcondition1～6beamelementprincipalmainpressurestressenvelopediagram(unit：MPa)图2-22176号墩产生-15mm位移梁单元上缘应力图(单位：MPa)Figure2-22-15mmdisplacementofpier176theupperflangeofthebeamelementstressmap(unit：MPa)图2-23176号墩产生-15mm位移梁单元下缘应力图(单位：MPa)Figure2-23-15mmdisplacementofpier176thelowerflangeofthebeamelementstressmap(unit：MPa)图2-24两墩顶升方案梁单元上缘应力图(单位：MPa)Figure2-24Stressdiagramofupperedgeofbeamelementintwopierjackingscheme(unit：MPa)图2-25两墩顶升方案梁单元下缘应力图(单位：MPa)Figure2-25Stressdiagramofloweredgeofbeamunitintwopierjackingscheme(unit：MPa)图2-26三墩顶升方案梁单元上缘应力图(单位：MPa)Figure2-26Stressdiagramofupperedgeofbeamelementinthreepierjackingscheme(unit：MPa)图2-27三墩顶升方案梁单元下缘应力图(单位：MPa)Figure2-27Stressdiagramofloweredgeofbeamunitinthreepierjackingscheme(unit：MPa)第3章顶升对钢轨影响的计算分析计算结果分析对计算结果进行汇总，两种顶升方案所涉及的各工况中，主梁截面最大拉应力为0.7MPa，小于0.7fct=2.17MPa，最大压应力为3.3MPa，小于0.5fc=16.55MPa，主梁拉应力与压应力均满足规范要求。因此可以证明，该梁体在顶升各工况下主梁截面应力均满足规范要求，梁体在顶升过程中不会开裂。根据目前本桥的状况及相关单位桥梁检测报告结论，本桥目前的承载能力可满足地铁正常运营需求。为了在两种顶升方案中找到优化的顶升方案，对两种顶升方案梁单元应力数据进行比较，结果如表2-4所示。表2-4不同顶升方式下梁单元应力极值汇总表Table2-4Summaryofstressextremesofbeamelementsunderdifferentjackingmodes顶升方案最大拉应力所处位置最大压应力所处位置结论两墩顶升0.5176墩-0.8176墩推荐三墩顶升0.7176墩-1.2176墩不推荐通过对以上结果的对比分析可得到如下结论：1.两种桥梁顶升方案最不利状态下桥梁最大应力均满足相关规范要求。两种顶升方案均可保证梁体安全。2.相对于三墩顶升方案（176号墩顶升10mm，175号墩顶升7mm，174号墩顶升4mm），采用两墩顶升方案（176号墩产生10mm位移+175号墩产生5mm位移）梁体应力较小，对梁体保护较好。本章小节1．由于桥梁顶升对桥梁结构和桥上轨道的影响会持续到整个施工过程以及施工后续的地铁运营。因此，在设计过程中应计算分析梁体顶升对桥梁结构和桥上轨道两方面的影响，以保证桥梁在顶升施工及后续使用期间的安全性。2．不同的顶升方案对梁体附加应力状况影响情况区别较大。在确保梁体安全的前提下，通过优化顶升方案可有效减小梁体的附加应力，一般对三跨连续梁边墩支座进行病害处理时，两墩顶升方案相对于三墩顶升方案对桥梁附加应力较小，为优化方案。这一段主要写这章做了什么工作，通过什么方法、得到了什么结论。再修改一下。这一段主要写这章做了什么工作，通过什么方法、得到了什么结论。再修改一下。第3章对顶升施工、防护及监测等方面的研究对顶升施工、防护及监测等方面的研究以该桥176号墩支座病害处理的实际施工过程为例，对桥梁顶升过程中的施工、桥上设施的防护以及施工中实时监测进行研究。顶升系统的设计顶升及落梁步序本次连续梁顶升采用两墩顶升方案，即对176号墩位置顶升10mm，对175号墩位置顶升5mm。本次桥梁顶升采用三步顶升方案。3x30m连续梁顶升分三步，落梁分二步。顶升步序为：第一步先176号墩顶升4mm,后175号墩顶升3mm；第二步先176号墩顶升4mm,后175号墩顶升2mm；第三步176号墩顶升2mm，顶升完成。顶升后176号墩共顶升10mm，175号墩共顶升5mm。落梁步序为：先176号墩落下5mm，再175号墩和176号墩同时落下5mm。这一节内容太少，把这部分放到顶升系统设计这一节里。这一节内容太少，把这部分放到顶升系统设计这一节里。千斤顶布置方案在顶升位置及顶升方案确定之后，应计算各顶升位置的墩顶反力，该反力即该顶升位置千斤顶所需的总顶力。通过有限元计算，个顶升位置千斤顶总顶力为：176号墩反力为；175号墩反力为kN；以计算得到墩顶反力为依据，可以对各顶升位置千斤顶的数量，布置形式及各千斤顶的顶力进行设计，为防止梁体被千斤顶破坏，还需对千斤顶布置位置处的梁体强度进行验算，之后即可确定千斤顶的布置方案。最终千斤顶布置方案如图3-1～3-3所示。图3-1千斤顶布置方案Figure3-1Liftingjacklayoutplan图3-2顶升系统立面图Figure3-2Elevationofjackingsystem图3-3顶升系统平面图Figure3-3Planofjackingsystem本桥主梁边支点总支反力2952KN，中支点总支反力7044KN。考虑到在桥梁顶升期间，受到多种因素的影响，各个千斤顶都有可能出现顶力不均的问题。因此，考虑增加千斤顶数量，以分摊桥梁局部受到的压强。结合各点的受力状况，在中墩位置对称安装6个千斤顶。单个千斤顶所提供的顶力为。在边墩位置安装4个千斤顶。单个千斤顶所提供的顶力为。参考其他工程经验，采用千金顶的最大顶力一般需大于1.5倍该位置千斤顶的平均顶力［32］。因此，实际176号墩顶采用最大顶力1500kN的千斤顶，175号墩顶采用最大顶力2000kN的千斤顶。顶升时，尽量控制每个千斤顶的顶力相等，单个千斤顶的顶力：176号墩不超过780KN，175号墩不超过1300KN。为了保证顶升位移的精确性，利用计算机同步控制液压顶升系统完成同步顶升操作［33］。该系统包含多个部分：第一部分为液压泵；第二部分为计算机控制台；第三部分为传感器；第四部分为液压缸。计算机控制台可显示各千斤顶位置处的梁体位移及各千斤顶的顶力，并可将顶升位移精度及各千斤顶同步位移差控制在0.5mm以内。通过该系统，最终可将顶升位移精度控制在1mm以内，以满足准确控制顶升位移的要求［34］。桥面轨道防护轨道预防性措施在桥梁顶升施工前，对防护设计范围内的轨道结构采取如下预防性措施：对施工梁体两侧各50m范围的道床、轨道（含钢轨焊接接头）、扣件等构件进行全面检查调整，确保调整后的轨道状态必须符合《北京市地铁运营有限公司企业标准技术标准工务维修规则》中“计划维修”标准的要求。对距离梁缝10m近以内的焊接接头均采用臌包鱼尾板进行加固。轨道施工要点本工程无缝线路钢轨实际锁定轨温为21.5～23.5°C，最佳施工作业轨温为16.5°C～28.5°C；尽量在轨温11.5°～28.5°C以内进行作业；禁止在0°C以下和27.5°C以上进行轨道作业。受到桥梁顶升的影响，钢轨形状会发生变化。为了确保钢轨具备安全性，在桥梁顶升过程中，将被顶升梁端部的相邻梁上距梁缝两端不小于10m范围内的扣件弹条完全松开，松开前等间隔设3根轨距拉杆。在施工后恢复轨道，为确保线路状态，待轨道恢复作业完成后，需轨道车压道2遍。待支座修复完毕、桥梁落梁工程全部完成后才可重新扣紧扣件弹条［35］。待轨道扣件拧紧复位后，根据现场钢轨的实际爬行量，按《北京地铁工务维修规则》中第4.3.16条的规定相关要求对轨道进行调整，必要时可在锁定轨温范围内对轨道进行应力放散。待支座处理完毕、梁体落梁工序全部结束后，需全面检查梁缝两侧扣件是否出现空吊现象［36］。若扣件出现空吊现象，则需要根据实际情况在空吊位置垫入调高垫板［37］。调高后轨道顺坡率按1‰控制，顺坡长度根据顺坡率现场实际确定。顶升施工前及施工结束后，需对桥梁两端前后各10m范围内的轨面标高进行监测。若施工完成后的轨面标高不满足地铁轨道交通设施养护维修技术规范中的相关要求，应进行调整。桥面设施调整方案施工期间拆除设计范围内的接触轨防护罩。桥梁恢复原位后，将顶梁前调松的固定接触轨扣板的长头螺栓重新栓紧，接触轨防护罩复原［38］。在被顶升梁端部前后各12m范围内，调松固定接触轨扣板的螺栓，保证接触轨顶面抬高量在10mm以上。针对两侧栏板、电缆槽、接触轨、感应板感应板和波导管的特殊性，制定好专项应对措施。接触轨调整方案待梁体落梁工序全部结束后，检查接触轨与走行轨的相对位置变化是否满足要求［39］。地铁轨道交通设施养护维修技术规范中规定接触轨顶面至走行轨顶面的垂直距离为140mm，误差不高于5mm［40］。若接触轨与走行轨相对位置不满足规范要求，可在接触轨下垫入调高垫板并加长固定接触轨扣板的螺栓，以满足规范要求。应急处理措施删除删除桥梁同步顶升技术含量高，有一定的风险，顶升过程中有一定的不确定性。因此针对顶升过程中的关键环节，施工前通过分析，对顶升过程中可能发生的某种意外情况并制定相应的应对措施，以便在紧急情况下及时正确的处理问题。制定应急处理措施可以有效减小施工中出现的意外对施工产生的影响，间接确保了对施工时间的控制。以下为假意外情况发生时相应的应对措施：电脑控制故障处理措施：如果该故障是由外力撞击而产生的，如死机、重启等，则必须将系统设置为：首先，在没有电脑信号时，系统必须为保压状态，发出警报声，并且将千斤顶锁死。其次，为电脑设置专门的空间；再次，只允许技术人员或必要人员进入电脑操作间，并做好数据备份工作。在操作界面设置应急操作按钮，可通过按下该按钮来应对紧急情况，确保程序进入设定的闭锁状态。在完成系统故障处理工作以后，由总工程师决定开工时间。液压设备故障处理措施：如果该故障是由断电等造成的，如无法提供动力等。由于千斤顶具备自锁功能，因而在关闭截止阀以后，可利用千斤顶来支撑系统。针对千斤顶无法提供压力问题，事先必须多准备千斤顶及垫块，紧急情况下可以利用垫块支撑系统，然后由专业人员更换千斤顶。针对千斤顶压力异常问题，可由专人看守液压系统的压力部分，在发现问题以后，则立即向主控室报告，由主控室决定是否关闭截止阀。如果问题过于严重，则必须停止整个系统。当解决所有问题以后，才能进行开机调试操作。如果在顶升完成后落梁过程中千斤顶卡死，采取打开阀门，千斤顶活塞就会自动回落，将其取出［41］。恶劣气候处理措施：遭遇大风、暴雨或者雷电，立即停止施工。由应急小组作出临时加固措施，将千斤顶锁死。梁体不能复位处理措施：应密切检查梁体顶升过程中，梁体发生移动与另一片梁体接接触上发生梁体落不下来情况，（此情况多为温度最高时，而预留梁体间隙小时），应及时处理梁端间隙，让其间隙大于1cm以上。施工中紧急情况处理措施：当顶升力达到设计标准的1.1倍时，如果桥梁未被顶升，则必须立即停止操作，并深入分析、调查其原因［42］。如果是支座销棒不活动造成的顶升问题，则可以将销棒锯断，在完成落梁操作后，再补齐销棒。如果在顶升期间出现了箱梁开裂问题，则表明开裂位置受到的应力超出了容许值，此时必须立即停止操作，并分析问题原因［43］。如果落梁位置不对且轨道车占道，那么必须将钢板设置到支座上，确保桥梁处于稳定状态。施工监测梁体监测对于梁体，主要监测内容为梁体的位移及应力，具体监测内容如下：梁体位移监测：在顶升过程中，检测连续梁发生的位移变化，即横向、竖向位移。在布置监测点时，必须优先设计在梁底板位置，并且监测点不少于两点。梁的横向位移不超过2mm［44］。主梁应力监测：针对主梁产生的纵向应力进行监测。在布置监测点时，必须优先设计在梁底板位置，并且监测点不少于两点。同时，监测位置应设置在主梁支点两侧处或第一跨跨中处。其中，支点两侧的应力应确保为。第一跨跨中处应力控制值为0.8MPa。主梁中支点两侧3m处应力，监测梁端、中横梁处应变，监测点布置在梁底板中心处，监测点不少于两个点。中横梁应力控制值为5MPa。端横梁应力控制值为1.5MPa［45］。轨道监测（1）施工过程中，桥梁的顶起高度须严格控制在10mm以内，对轨道防护范围内的轨道高程变化进行实时监测［46］。在顶升前后分别对轨道防护范围内的多种轨道数据进行静态监测，如轨道结构的规矩、高低、线路偏差以及方向变化等［47］。在完成施工操作以后，轨面状态必须符合《北京市地铁运营有限公司企业标准技术标准工务维修规则》中的要求。若作业后的轨面几何状态不满足要求，则必须对轨道标高进行调整。（2）对轨面扣件进行松开及拧紧操作时，应监测并记录轨温及轨道爬行［48］。轨温监测点布置在顶升桥梁的位置（每股轨道处设1个监测点）。（3）对轨面扣件进行松开及拧紧操作时，应监测并记录轨道爬行［49］。轨道爬行监测点布置方式为：每股道在桥梁顶升处布置1监测个点，在距顶升处两侧7.5m及15m处各布置1个监测点（即每股轨道单个顶升处共布置5个监测点），轨道爬行监测的控制值为2mm。（4）梁体顶升及落梁过程中，对轨道应力进行实时监测［50］。监测点建议设置在桥梁顶升处及顶升处两端各5m及10m位置（即每股钢轨共设测点3处）。应力监测的预警值为3.5MPa，报警值为4.0MPa，控制值为5.0MPa。接触轨、感应板监测根据以往经验，对拟处理支座位置梁体两端前后各50m范围的接触轨道及其轨道构件的位移进行实时监测［51］。处理前后监测位置的差值不可大于±5mm。监测位置感应板顶部至列车走行轨顶部的距离差值不可大于+1～-2mm。除此以外，还需监测接触轨顶部至走行轨顶部垂直距离的差值以及绝缘子在施工过程中有无损坏。顶升时间安排。病害支座处理的施工顺序如下：现场施工准备（包括工作平台支搭、顶升系统安装调试）—拆除病害支座限位装置—同步顶升病害位置梁体—拆除病害支座位置旧橡胶板—钢板调平、垫石整修—下钢板涂粘结胶、安装新橡胶板→落梁→轨道车压道、回库→限位装置恢复。由于施工期间施工现场的地铁线路需正常运营，无法因施工而中断。因此支座处理工作必须在每日列车停止运营后才可开工，业主要求0：00前各系统的安装及调试准备完成，凌晨4：00前完成所有工作。每日可施工时间约4个小时。因此，顶梁的所有操作环节花费的总时间不得超出3小时15分钟，如扣件放松、顶梁、落梁以及验收等环节。施工时间计划如表3-1所示：表3-1施工时间计划表Table3-1Constructionschedule序号作业项目计划持续时间计划时间最迟时间开始结束开始结束1搭工作平台安装千斤顶顶升开始前1-2天完成2轨道断电00：0400：153轨道扣件放松20分钟00：1500：3500：2000：404顶梁、处理支座、落梁115分钟00：3502：3000：4003：205固定轨道扣件，施工完成后对各个部件的检查20分钟02：3002：5003：2003：406轨道车压道20分钟02：5003：1003：4004：007支座限位安装检查施工完毕后第1天夜间进行顶升至落梁总计时间为2小时55分钟。关于桥梁同步顶升操作，其具备较高的技术含量，并且具有高风险性。同时，在顶升期间，也存在许多不确定因素。结合施工中收集到的数据可知，针对顶升操作的关键环节，在紧急情况下按照预案及时正确的处理突发事件。可以有效提高施工效率，降低作业时间，达到在有限的施工时长内完成施工的目标。支座病害处理施工要点支座拆除由于支座拆除过程中可能出现各种计划外的问题，对施工时长产生严重影响，因此，原有支座的取出是病害处理施工中的重要的一步，为确保病害支座能够顺利取出，施工中一般采用工具（如铁钩，铁链）或依靠人力将待处理支座拉出。如果支座出现了变形等状况，使得其与支座钢板紧密结合在一起，那么可以使用铁锤敲击等方式取出支座。在取出旧支座以前，必须对其拍照，记录支座的损坏状况。此外，利用钢丝刷清洁支座表面，如存在铁锈，则必须进行除锈操作。既有支座钢板调平及涂粘结胶结合设计图纸，在支座钢板上标出支座的中心线，以及标出橡胶支座的十字交叉中心线。在支座钢板上新橡胶板底涂支座专用粘结胶。支座安装施工单位在施工前需对现有病害支座的型号，质量进行检查。在支座钢板上安装橡胶支座的过程中，并保证支座中心线与墩台的中心线重合在一起。在支座橡胶板安装以后，必须严格检测，确保修复后的支座符合设计要求。地铁5号线高架桥梁所有板式支座增设防滑移限位装置，施工单位分别根据支座发生的偏移情况分别进行了加设装置施工，限位装置与原支座共同作用，有效限制了支座橡胶板的滑移。顶升施工要点顶升与落梁桥梁顶升及落梁施工期间，各方需密切关注各顶升位置位移的实时变化，各项位移偏差应与满足设计要求。如出现超出设计要求的情况，应立刻调整。除此之外还需保证相同墩/台位置的各千斤顶应保持同步顶升，即同一顶升位置各千斤顶的顶升位移值应保持一致，若施工期间顶升位移差值超出允许范围，必须根据监测数据及时对各千斤顶位置的顶升位移进行调校［52］。在桥梁回落的过程中，应采用单次1mm步距的方式完成最后3-4mm的位移［53］。该落梁方式可以有效控制顶升施工前后梁体高程差，减小顶升施工对梁体的影响。落梁前应再次检查修复后支座垫石的高度，若不满足要求需立即整改。当梁体到达指定位置，落梁结束以后，必须仔细检查支座钢板与梁底、垫石间的贴合情况，最大程度保证支座上、下面的密封性。如果支座出现了支撑受力不均匀、偏心受压以及脱空等问题，那么必须对梁体重新进行顶升，并在支座钢板下添加薄钢板，以此进行调整，直到支座上、下面达到密封要求。顶升控制根据本工程特点，选用计算机同步顶升系统进行顶升，顶升系统由PLC智能控制系统、油泵、相关油管及信号线组成［54］。系统通过对压力及位移的可视控制实现对梁体的精确顶升，各点顶升误差控制在0.5mm内。顶升液压顶、油泵、油表、油管、分配器、发电机等设备进行调试，发现问题及时修理或者更换。施工组织整个桥梁施工过程中，在施工现场成立由业主、设计单位、施工单位、监理单位、实时监测单位、相关专业专家等部门组成的指挥部，用以及时处置施工过程中发生的不可测事态，指挥部设一位总指挥以协调各方在施工中配合，并对施工中的每一步序进行发令。构建以指挥部为控制核心，第三方实时监测数据为依据，施工现场的网络为通道，施工单位现场落实的施工系统，实现对施工各个阶段的实时控制：施工前，各监测单位监测现场条件，各单位确认施工准备情况，反馈指挥部，由指挥部确认当天现场条件能否施工，若当日条件无法满足施工需求，则停止该日施工准备，由业主组织改日再行施工。若当日条件满足施工需求，则各部门进行施工前的准备及各系统的调试以保证施工全过程实时可控。施工准备完成后，监测单位依靠已构建的网络渠道，按施工方案规定时间将第三方监测的数据实时发送到指挥现场。指挥部以接收到的现场数据为依据，经会商后对施工现场下达施工指令，在每一施工步序完成后，指挥部人员对该阶段各监测数据进行分析。如指挥部认为该阶段实时监测数据满足顶升设计的要求，可以进行下一步施工时，则由总指挥下达继续施工的命令，施工单位待收到指令后方可按指令进行下一步操作，如发现位移或应力监测数据出现瞬时大量变化或指挥部分析认为监测数据无法满足顶升设计的要求时，则下令暂停施工，施工单位应及时停机，停工过程中指挥部根据实时监控数据发现施工中存在的问题，及时制定相应合理的应急方案并向施工单位下达指令，施工单位收到指令后按指挥部命令进行施工。待施工各捕序完成后，监测单位打印监测结果，经指挥部签字后存档。对全施工过程进行整理，总结，归纳，本工程施工流程图如图3-4所示：监测单位监测现场条件，各单位确认施工准备情况，反馈指挥部监测单位监测现场条件，各单位确认施工准备情况，反馈指挥部停止施工，择日再行施工指挥部下令，开始分步顶升指挥部下令停止施工确认现场条件能否施工顶升过程

是否正常开始顶升施工，监测单位实时监测并反馈指挥部施工单位立即停止施工指挥部制定应急方案后，向施工单位下达顶升命令施工单位按应急方案顶升，监测单位实时监测并反馈指挥部顶升完成，监测单位打印监测结果，经指挥部签字后存档施工单位进行支座病害处理施工。病害处理完毕后，施工单位报告指挥部。指挥部下令，

开始分步落梁落梁过程

是否正常是否其他各专业轨面施工，压道车压道施工完成指挥部下令停止施工施工单位立即停止施工指挥部制定应急方案后，向施工单位下达顶升命令施工单位按应急方案顶升，监测单位实时监测并反馈指挥部顶升完成，监测单位打印监测结果，经指挥部签字后存档是否是否图3-4轨道桥梁病害处理施工流程图Figure3-4Jackingconstructionflowchart现场施工2015年10月，该桥进行了顶升梁体，支座病害处理的施工。由于施工准备充足，各单位协同配合，施工进行十分顺利，仅用2小时40分便完成了所有施工内容。图3-5桥梁施工现场照片Figure3-4Jackingconstructionflowchart监测单位对施工全过程梁体及轨道的各控制因素进行了实时监测，各阶段测得梁体及轨道各控制参数情况如表3-2～3-7所示：表3-2顶升前梁体监测实时监测表Table3-2Realtimemonitoringofbeambeforejacking项目名称测点编号变化值差值控制值差值单位顶升位移41410.0042-41=0.010.5mm顶升位移42420.01mm顶升位移43430.0144-43=0.000.5mm顶升位移44440.01mm顶升位移45450.0146-45=0.000.5mm顶升位移46460.01mm顶升位移47470.0248-47=0.000.5mm顶升位移48480.02mm横向位移61610.00mm纵向位移62620.01mm横向位移63630.00mm纵向位移64640.01mm横向位移65650.00mm纵向位移66660.00mm轨道应力30.94Mpa梁体应力420.00Mpa梁体裂缝710.10mm轨道温度W319.30ºC工况预顶完毕表3-3顶升第一阶段梁体监测实时监测表Table3-3Realtimemonitoringofbeambodyinthefirststageofjacking项目名称测点编号变化值差值控制值差值单位顶升位移41415.3442-41=-0.100.5mm顶升位移42425.24mm顶升位移43433.5844-43=-0.350.5mm顶升位移44443.23mm顶升位移45451.3646-45=-0.250.5mm顶升位移46461.11mm顶升位移47470.0348-47=-0.010.5mm顶升位移48480.02mm横向位移6161-0.43mm纵向位移62620.43mm横向位移63630.13mm纵向位移64640.43mm横向位移6565-0.07mm纵向位移66660.40mm轨道应力30.94Mpa梁体应力420.00Mpa梁体裂缝710.10mm轨道温度W319.40ºC工况顶升第一阶段表3-4顶升第二阶段梁体监测实时监测表Table3-4Realtimemonitoringofbeambodyinthesecondstageofjacking项目名称测点编号变化值差值控制值差值单位顶升位移41418.004