專利名稱：一種拱橋頂升的施工方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁的維修與加固技術，尤其涉及拱橋頂升的施工方法。
背景技術：
在河道、公路、鐵路改造時，橋梁常常因凈空不足而需要對其整體進行頂升，拱橋因受力較為復雜，其頂升更是橋梁頂升中的難點問題。橋梁頂升施工必須保證原橋結構的整體性、安全性、可靠性，必須避免頂升過程中極易發生的水平偏位、扭曲、振動、沖擊等狀況的發生，確保新結構安全可靠不低于原結構，因此頂升位移的同步性和受力均衡是施工控制的關鍵。拱橋頂升施工的關鍵在于抵消拱橋頂升過程中的水平推力，實際應用中常常采取以三種施工方案(I)在拱墩內側開內大外小錨槽，將預應力筋通過錨具和混凝土錨 固在錨槽內，張拉預應力筋，然后將拱墩與基礎切開；(2)在拱墩后切縫，然后在拱墩中鉆水平孔，貫通拱墩，張拉預應力筋，預應力筋錨固在拱墩后部；(3)在拱墩后切垂直縫，安裝滑動裝置，頂升時依靠滑動裝置減小阻力，同時提供水平推力。上述三種方案都存在一些缺點。方案I錨固強度不足，張拉預應力風險高，中部需要附加錨固。方案2拱墩后需切割出足夠張拉空間，切割面積大，費用高。而且方案I和方案2中，預應力鋼筋標高在橋下現有路面以下，需局部破壞路面。方案3對拱墩后豎縫切割精度要求很高，存在誤差時可能卡死，風險較高。

發明內容
本發明的目的在于提供一種操作簡單、安全性高的拱橋頂升施工方法。本發明的技術方案具體內容為一種拱橋頂升的施工方法，包括以下步驟
(I)澆筑頂升底座和限位柱將拱橋基礎部位開挖至混凝土基礎頂面，然后澆筑混凝土對原拱墩進行縱向擴展處理，擴展后的新拱墩長度大于第一拱肋外側到第二拱肋內側的距離，擴展部位與原基礎、原拱墩之間應鑿毛，凹凸深度不小于6mm，擴展處理后的新拱墩作為頂升底座，頂升底座是拱橋頂升的反力基礎；限位柱與頂升底座整體澆筑，限位柱為垂直于頂升底座上表面的長方體狀的混凝土柱，限位柱柱面垂直偏差不大于千分之一柱高，限位柱的長、寬具體尺寸要依據對頂升橋梁的受力分析計算來確定。限位柱可抵消拱橋頂升過程中的水平推力，同時還可防止拱橋頂升過程中發生橫向、縱向偏移。(2)澆筑托盤梁在拱墩上方澆筑托盤梁，托盤梁為長方體狀的混凝土平臺，其外端端點在第一拱肋外側，其內端端點在同一水平面的主拱的內側，其寬度大于拱肋的寬度；拱橋頂升總高度、托盤梁高度和托盤梁與頂升底座之間的間隙高度三者之和等于限位柱的高度；托盤梁與頂升底座之間的間隙高度等于吊頂鋼板厚度、千斤頂高度、工具式墊塊厚度和預留的操作空間高度四者之和；托盤梁內部設有限位孔，限位孔的數量、尺寸、位置分布與限位柱的數量、尺寸、位置分布相匹配。托盤梁與頂升底座之間的間隙是用來安放千斤頂的，因此其高度主要取決于所采用的千斤頂的高度，若所使用的千斤頂高度為40cm，則所述的預留的操作空間高度一般為2-5cm。
(3)整體頂升
a.清理伸縮縫后，在頂升底座上布置、安裝若干個千斤頂和支撐鋼管，在橋臺支座處布置、安裝若干個千斤頂，所需千斤頂和支撐鋼管的數目主要依據頂升橋梁的重量來確定。b.待所有準備工作完成后，對千斤頂進行沖壓60%，使其初步受力，然后利用繩鋸對錨固點和橋拱與拱墩之間的連接進行切割分離，使其全部脫開，切割標高在頂升平臺與頂升底座之間部位。c.檢驗頂升系統的可靠性，包括檢驗元件的可靠性、系統的可靠性、液壓油的清潔度、力閉環的穩定性、位置閉環的穩定性等。d.稱重先要進行保壓試驗，安裝完畢油缸、油管、泵站操縱臺、監測儀并檢查無誤，按計算荷載的70% 90%加壓，進行油缸的保壓試驗，檢查整個系統的工作情況，油路情況；頂升前應測定每個頂升點處的實際荷載依據計算頂升荷載，采用逐級加載的方式進行，在一定的頂升高度內(riOmm),通過反復調整各組的油壓，可以設定一組頂升油壓值，使每個頂點的頂升壓力與其上部荷載基本平衡，將每點的實測值與理論計算值比較，計算其差異量，由液壓工程師和結構工程師共同分析原因，最終由領導組確定該點實測值能否作為頂升時的基準值，如差異較大，將作相應調整。e.確定交驗點。f.試頂升為了觀察和考核整個頂升施工系統的工作狀態以及對稱重結果的校核，在正式頂升之前，應進行試頂升，試頂升結束后，提供整體姿態、結構位移等情況，為正式頂升提供依據。d.正式頂升。 (4)接高施工，即橋梁頂升完成后進行橋臺支座接高澆筑，新拱墩接高澆筑。(5)支座安裝混凝土接高部分施工完成，混凝土養護達到設計強度后，安裝支座，進行落梁。支座安裝后，接下來就進行橋梁復核就位、恢復橋面連接、拆除頂升臨時結構等操作，這些都是橋梁頂升的常規工序，這里就不贅述了。其中步驟(I)和步驟(2)的先后次序可互換，也就是說托盤梁也可以在澆筑頂升底座和限位柱之前澆筑。進一步地，所述限位柱內側設有鋼板，相應地，所述托盤梁限位孔的內側也設有鋼板，兩塊鋼板的接觸面上涂有潤滑油，這樣可以減小限位柱與托盤梁間的滑動摩擦，方便拱橋頂升的進行。拱橋頂升過程中，限位柱與托盤梁間的滑動摩擦力主要來自限位柱內側面與托盤梁限位孔的內側面的摩擦。不設鋼板的話，托盤梁與限位柱間摩擦接觸實際上就是混凝土面與混凝土面之間的摩擦接觸，摩擦阻力顯然要遠大于鋼板間的摩擦接觸。進一步地，所述限位柱前后兩側設有鋼板，相應地，所述托盤梁限位孔的前后兩偵他設有鋼板，這樣也是為了減小限位柱與托盤梁間的滑動摩擦。進一步地，所述托盤梁限位孔和所述限位柱摩擦接觸的面上設有聚四氟乙烯滑動裝置，即接觸面上設有鑲嵌有聚四氟乙烯板的鋼板，聚四氟乙烯板凸出于鋼板表面。這樣，拱橋頂升過程中，托盤梁與限位柱間摩擦接觸實際上就成了聚四氟乙烯板之間或者聚四氟乙烯板與鋼板之間的摩擦接觸。本發明的優點在于操作簡單，安全性高，傳力明確；雖頂升后拱跨略有減小，但頂升就位后橋墩基礎整體性好，總體安全度比原設計更高；且施工期間無需張拉預應力筋，省去了張拉作業面的切割；不用封路，不影響公路正常運行。


圖I為實施例的原拱橋結構示意 圖2為實施例的施工方法流程 圖3為實施例的拱橋建模受力分析 圖4為實施例的頂升前立面 圖5為實施例的頂升前剖面 圖6為實施例的千斤頂位置布置平面圖； 圖7為實施例的千斤頂位置布置側面 圖8為實施例的托盤梁平面圖；
圖9為實施例的頂升后立面圖。圖中標記說明1 一主拱，21—第一拱肋，22—第二拱肋，3—頂升底座，31—原拱墩,32一擴展部位,4一橋臺，41一橋臺支座，5一基礎頂面,6—限位柱,61—限位柱前后側面鋼板，62—限位柱內側面鋼板，7—托盤梁，71—限位孔前后側面鋼板，72—限位孔內側面鋼板，73—限位孔，8—千斤頂，9一支撐鋼管，10—拱墩接高部分，11 一橋臺接高部分。
具體實施例方式下面結合具體實施例和說明書附圖，對本發明進行進一步說明。待頂升的拱橋為某高速公路的上跨人行天橋，其結構為上承式拱橋。橋梁全長49. 59米，主跨為36. 6米，橋梁寬5. 5米，荷載等級為公路-II級。上部結構采有C40鋼筋砼，支架現澆，橋臺兩側設漿砌片石溜槽。現由于凈空不足，需對其整體進行頂升，頂升高度為I. 4米。如圖I所示，在拱橋頂升之前先要進行施工方案設計和論證以及進行一些施工準備。一、施工方案設計和論證 水平力大小
Fx =1766kiV，方案中采用新澆限位柱，承擔水平力。I、縱筋計算
M = Fl= lr66xlAkN-m = 423SkN-m，每根限位柱M=2119kN m 按構造在受壓邊配3C20
權利要求
1.一種拱橋頂升的施工方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)澆筑頂升底座和限位柱將拱橋基礎部位開挖至混凝土基礎頂面，然后澆筑混凝土對原拱墩向橋梁內側進行縱向擴展處理，擴展后的新拱墩長度大于第一拱肋外側到第二拱肋內側的距離，擴展部位與原基礎、原拱墩之間應鑿毛，凹凸深度不小于6mm，擴展處理后的新拱墩作為頂升底座；限位柱與頂升底座整體澆筑，限位柱為垂直于頂升底座上表面的長方體狀的混凝土柱，限位柱柱面垂直偏差不大于千分之一柱高； (2)澆筑托盤梁在拱墩上方澆筑托盤梁，托盤梁為長方體狀的混凝土平臺，其外端端點在第一拱肋外側，其內端端點在同一水平面的主拱的內側，其寬度大于拱肋的寬度；拱橋頂升總高度、托盤梁高度和托盤梁與頂升底 座之間的間隙高度三者之和等于限位柱的高度；托盤梁與頂升底座之間的間隙高度等于吊頂鋼板厚度、千斤頂高度、工具式墊塊厚度和預留的操作空間高度四者之和；托盤梁內部設有限位孔，限位孔的數量、尺寸、位置分布與限位柱的數量、尺寸、位置分布相匹配； (3)整體頂升 a.清理伸縮縫后，在頂升底座上布置、安裝若干個千斤頂和支撐鋼管，在橋臺支座處布置、安裝若干個千斤頂； b.待所有準備工作完成后，對千斤頂進行沖壓60%，使其初步受力，然后利用繩鋸對錨固點和橋拱與拱墩之間的連接進行切割分離，使其全部脫開，切割標高在頂升平臺與頂升底座之間部位； c.檢驗頂升系統的可靠性； d.稱重； e.確定交驗點； f.試頂升； d.正式頂升； (4)接高施工，即橋梁頂升完成后，進行橋臺支座接高澆筑、新拱墩接高澆筑； (5)支座安裝混凝土接高部分施工完成，混凝土養護達到設計強度后，安裝支座，進行落梁； 其中步驟(I)和步驟(2)的先后次序可互換。
2.如權利要求I所述的一種拱橋頂升的施工方法，其特征在于，所述限位柱內側表面設有鋼板，相應地，所述托盤梁限位孔的內側表面也設有鋼板，兩塊鋼板的接觸面上涂有潤滑油。
3.如權利要求I所述的一種拱橋頂升的施工方法，其特征在于，所述限位柱前后兩側表面設有鋼板，相應地，所述托盤梁限位孔的前后兩側表面也設有鋼板。
4.如權利要求I所述的一種拱橋頂升的施工方法，其特征在于，所述托盤梁限位孔和所述限位柱摩擦接觸的面上設有聚四氟乙烯滑動裝置，即接觸面上設有鑲嵌有聚四氟乙烯板的鋼板，聚四氟乙烯板凸出于鋼板表面。
全文摘要
本發明涉及一種橋梁的維修與加固技術，尤其涉及拱橋頂升的施工方法，其特征在于，包括以下步驟(1)澆筑頂升底座和限位柱；(2)澆筑托盤梁；(3)整體頂升；(4)接高施工；(5)支座安裝，其中步驟(1)和步驟(2)的先后次序可互換。本發明的優點在于操作簡單，安全性高，傳力明確；雖頂升后拱跨略有減小，但頂升就位后橋墩基礎整體性好，總體安全度比原設計更高；且施工期間無需張拉預應力筋，省去了張拉作業面的切割；不用封路，不影響公路正常運行。
文檔編號E01D22/00GK102704413SQ20121020972
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優先權日2012年6月25日
發明者張凱, 王海, 王海洋, 茍金成, 趙殿峰 申請人:上海同罡建筑工程有限公司