【摘要】某市政桥梁上跨铁路站场，因站场扩建增加股道，需要对既有桥梁进行延长，在保证桥梁结构稳定性和施工安全性的条件下，采用一些特殊的处理措施，将已建成的桩柱式桥台改造为桥墩结构，最大限度减少对既有桥梁结构和桥下铁路营业线的影响，降低工程造价。
【关键词】桥台改造 连续梁顶升 桥梁设计
1 工程概况
合作化路是合肥市“六横六纵”快速路网体系中“中纵”的一部分，也是联系合肥市主城区、经开区以及滨湖新区的重要交通走廊。
合作化路上跨合肥南动车所大桥，与铁路站场（一场）同步建设，桥梁上部采用4×35m先简支后连续小箱梁结构，下部采用桩柱式墩台、钻孔灌注桩基础，桥梁分两幅，每幅桥梁宽度20m，横向设7片预制小箱梁，既有桥梁孔跨布置见图1。
因铁路站场（二场）扩建，新增铁路线路下穿合作化路，既有桥梁需向北侧延长。如采用“新建桥梁+桥头路基段+既有桥梁”的道路型式，则桥头处路基填土高出站内场平约10m，既不满足站内列车瞭望条件，也不利于场内建筑物布置。因此，较为可行的设计为：将既有桩柱式桥台改造为桥墩结构，在既有桥梁北侧新增桥梁跨径布置为5×35m。
桥台改造设计思路为：①拆除桥台耳墙，将台后填土卸载至场平标高→②在既有桥台两
侧新建钻孔桩及承台，作为改造后桥墩的受力基础→③在新建承台上架设钢支撑，顶升第一跨箱梁的梁端→④拆除既有桥台及外露桩基，浇筑新建桥墩及盖梁→⑤落梁，桥台改造完成。
2 设计要点
2.1 基础设计
既有桥台桩基采用3-φ1.3m钻孔桩，桩长38m，如将台后填土开挖至新建承台基底标高，剩余桩基长度25m：
剩余桩基容许承载力[P]=5276KN；
桥面系、桥台及外露桩基恒载Fmax=4739KN；
新建桥墩桩基设计最大承载力Pmax=8653KN；
由Pmax ＞[P] ＞Fmax可知，既有桩基承载能力不满足改造后桥梁荷载要求，需新设桩基础；改造时台后填土开挖对既有桥梁稳定无影响。
根据桥梁桩基构造要求及顶升支架的布置需要，新建桩基及承台设计见图2。
新建桩基直径1.0m，纵横向间距6.0m，新老桩基间距3.10~4.47m。下承台尺寸为20m×8m×2m，由于既有桩基与新建墩身部门重叠，考虑墩柱钢筋锚固需要，柱底设置4m×3m×2m上承台。基础施工具体步骤为：①浇筑下承台、预埋上承台钢筋→②在下承台上搭设钢管支架、顶升箱梁→③凿除既有桩基至下承台顶面→④浇筑上承台、预埋墩柱钢筋。
2.2 梁体顶升
既有桥梁上部为4×35m先简支后连续小箱梁（四跨一联），桥梁第二孔内有运营铁路线路，如采用全桥整体顶升方案，则施工将对铁路运营安全产生较大影响。为此，设计提出保证桥梁上部结构在允许变形范围内，顶升第一跨箱梁梁端的设计方案。在已施工完成的承台上搭设钢管支架，采用PLC同步顶升系统对箱梁一端进行整体抬升。
PLC同步顶升控制系统以计算机为控制中枢，由数据总线连接液压系统及各控制子站，通过位移和压力传感器采集状态数据，电磁阀在总控台的指令下对千斤顶进行供油和回油，从而使梁体同步上升至设计高度。既有桥梁上部设7片箱梁，每片箱梁在自重条件下，传至千斤顶支点的荷载为912~1248KN，考虑1.5的安全系数，每片梁底各设一个200t千斤顶，顶升过程中，计算与实际顶力见表1。
PLC同步顶升系统采用位移和压力双控，系统设定的各千斤顶最大位移差为±0.5mm。顶升及落梁等施工全过程，在0#台、1#墩处箱梁的梁底、腹板及顶板处设置应力片及光栅尺，对箱梁的应力应变及高程位移等进行实时监测。监测点具体布置见图3。
顶升过程分试顶和正式顶升，总时长约30s，每5s采集一次监测数据，监测点最大位移差位于0#台处，各监测点位移差见表2。
由上表可知，各千斤顶同步精度达到0.17mm，既在系统误差设定范围内（0.5mm），也能满足混凝土裂缝控制要求（0.2mm），保证了桥梁结构安全。
2.3箱梁受力分析
采用midas Civil软件对上部箱梁进行整体建模，验算在不同顶升支点、不同顶升高度等工况下，箱梁的内力状态。建模时，0#台不加约束为悬臂端，1#墩、2#墩为固定铰支，假定箱梁不发生预应力损失，假设各节点为理想连接条件。为分析0#台处的最大顶升高度，在第一跨梁端整体顶升过程中，以1#墩顶处的支点位移和是否出现拉应力为主要控制标准。软件分析结果见表3。
经分析检算，当0#台顶升高度由8mm增加至9mm过程中，1#墩处梁底混凝土从压应力变为拉应力，第一跨跨中应力也明显增加。考虑落梁前，垫石浇筑、支座安装需要，本次设计最大顶升高度定为8mm。
由于承重支架布设型式不尽相同，千斤顶与梁端距离也不完全一致，顶升后箱梁可简化为悬臂结构，最大悬臂长度的确定是顶升系统设计的前置因素。经检算，对于35m跨径小箱梁结构，当梁端悬臂长度为4.2m时，支点处梁顶弯矩为428KN·M，在自重荷载工况情况下，箱梁顶板达到最大承载条件。本次设计千斤顶距离梁端2.9m，满足梁端最大悬臂长度3.6m的设置要求。
3 结语
同步顶升系统在简支桥梁更换支座的项目中应用较多，工艺较为成熟，在连续梁桥顶升施工时，需着重分析顶升对梁体结构的影响，就类似小箱梁桥而言：
1、顶升高度限值，H/L宜控制在1/30以内。
2、顶升时悬臂端最大长度，L1/L宜控制在1/10~1/12以内。
3、梁体顶升最大位移差为0.17mm，需满足系统误差及混凝土裂缝控制的要求。
近年来，一大批公路改扩建、铁路增建复线项目加快建设，出现了很多跨线桥延长改造的工程实例，本