[发明专利]基于桥梁液压顶升系统的大跨径系杆拱桥改造方法

摘要

本发明公开了一种基于桥梁液压顶升系统的大跨径系杆拱桥改造方法，所改造桥梁包括主桥和两个引桥；对所改造桥梁进行改造时，包括步骤：步骤一、桥梁顶升及新建引桥施工：采用桥梁液压顶升系统对所改造桥梁的待顶升桥梁上部结构和两个所述引桥的待顶升引桥主梁1进行顶升施工；步骤二、后续施工。本发明方法设计合理、施工简便且使用效果好，对主桥和两个引桥分别进行顶升，并对所采用的引桥顶升系统和主桥顶升系统的结构和布设位置进行具体限定，能简便、快速完成大跨度拱桥顶升施工过程，并且顶升过程安全、可靠；另外，对原有桥梁上部结构进行顶升的同时，新建前后两个引桥，能有效减小回填工作量，节约施工工期。

主权项

1.一种基于桥梁液压顶升系统的大跨径系杆拱桥改造方法，其特征在于：所改造桥梁为大跨径钢管砼系杆拱桥，所述大跨径钢管砼系杆拱桥包括主桥和两个分别连接于所述主桥前后两侧的引桥，两个所述引桥的结构相同；两个所述引桥分别为位于所述主桥前侧的前引桥和位于所述主桥后侧的后引桥，所述主桥与两个所述引桥均布设于同一竖直面上；所述主桥包括待顶升桥梁上部结构和对待顶升桥梁上部结构进行支撑的桥梁下部支撑结构；待顶升桥梁上部结构包括左右两幅对称布设的拱桥上部结构(63)，两幅所述拱桥上部结构(63)均呈竖直向布设二者沿纵桥向布设；每幅所述拱桥上部结构(63)均包括左右两个呈对称布设的拱桥组合结构和多个由前至后连接于两个所述拱桥组合结构之间的横梁(66)，多个所述横梁(66)均呈水平布设且其均沿横桥向布设，多个所述横梁(66)均位于同一水平面上；每个所述拱桥组合结构均为钢管砼系杆拱且其包括一个呈水平布设的主梁(64)和一个架设于主梁(64)正上方且呈竖直向布设的拱肋(25)，所述拱肋(25)为钢管混凝土拱肋，所述主梁(64)和横梁(66)均为钢筋混凝土梁；每幅所述拱桥上部结构(63)中两个所述主梁(64)均通过多个所述横梁(66)紧固连接为一体并形成一个组装式梁体；所述桥梁下部支撑结构包括两个分别对待顶升桥梁上部结构的前后两端进行支撑的支撑桥墩(67)，两个所述支撑桥墩(67)呈对称布设且二者分别支撑于待顶升桥梁上部结构的前后两端下方；每个所述支撑桥墩(67)均包括桥墩基础、多个均布设于所述桥墩基础上的竖向墩柱(67‑1)和一个支撑于多个所述竖向墩柱(67‑1)上的水平盖梁(67‑2)，所述桥墩基础、竖向墩柱(67‑1)和水平盖梁(67‑2)均为钢筋混凝土结构；所述桥梁下部支撑结构中两个所述水平盖梁(67‑2)分别为支撑于待顶升桥梁上部结构前端下方的前端盖梁和支撑于待顶升桥梁上部结构后端下方的后端盖梁；每个所述引桥均包括待顶升引桥主梁(1)和对待顶升引桥主梁(1)进行支持的引桥下部结构，所述待顶升引桥主梁(1)呈水平布设且其包括左右两幅对称布设的纵向主梁(1‑1)，两幅所述纵向主梁(1‑1)均沿纵桥向布设；所述引桥下部结构包括左右两个对称布设的引桥下部支撑结构，每幅所述纵向主梁(1‑1)均支撑于一个所述引桥下部支撑结构上；每个所述引桥下部支撑结构均包括一个桥台(18)，所述纵向主梁(1‑1)的一端为支撑于桥台(18)上的待接续端，所述纵向主梁(1‑1)的另一端为支撑于支撑桥墩(67)上的连接端；对所改造桥梁进行改造施工时，包括以下步骤：步骤一、桥梁顶升及新建引桥施工：采用桥梁液压顶升系统对所改造桥梁的待顶升桥梁上部结构和两个所述引桥的待顶升引桥主梁(1)进行顶升施工；同时，在所述前引桥的前侧施工一个前侧新建引桥，并在所述后引桥的后侧施工一个后侧新建引桥，所述前侧新建引桥和所述后侧新建引桥均与所述主桥布设于同一竖直面上；所述前侧新建引桥和所述后侧新建引桥的结构相同且二者均包括左右两个对称布设的新建主梁(30)，每个所述新建主梁(30)下方均由前至后布设有多个竖向支撑墩(31)，所述新建主梁(30)为混凝土梁或组合梁，所述竖向支撑墩(31)为钢筋混凝土桥墩；所述待顶升引桥主梁(1)中每幅所述纵向主梁(1‑1)的待接续端均与一个所述新建主梁(30)连接，每个所述新建主梁(30)与其所连接的纵向主梁(1‑1)布设于同一竖直面上；所述桥梁液压顶升系统包括一个对所述主桥进行顶升的主桥顶升系统和两个对所述引桥进行顶升的引桥顶升系统，所述主桥顶升系统安装在所述主桥上，每个所述引桥上均安装有一个所述引桥顶升系统，两个所述引桥顶升系统的结构相同；所述引桥顶升系统包括左右两个对称布设且对待顶升引桥主梁(1)进行竖向顶升的引桥主梁顶升装置，每个所述引桥主梁顶升装置均支撑于一幅所述纵向主梁(1‑1)的正下方，每个所述引桥主梁顶升装置均包括一个桥台侧液压顶升装置(19)和一个桥墩侧液压顶升装置(20)，所述桥台侧液压顶升装置(19)和桥墩侧液压顶升装置(20)的结构相同且二者均为引桥梁端顶升装置；所述引桥中每个所述桥台(18)上均设置有一个对纵向主梁(1‑1)进行竖向顶升的桥台侧液压顶升装置(19)，每个所述支撑桥墩(67)上均设置有一个对纵向主梁(1‑1)进行竖向顶升的桥墩侧液压顶升装置(20)；每个所述桥台侧液压顶升装置(19)均支撑于一个所述纵向主梁(1‑1)的所述待接续端下方，每个所述桥墩侧液压顶升装置(20)均支撑于一个所述纵向主梁(1‑1)的所述连接端下方；每个所述桥台侧液压顶升装置(19)均支撑于一个所述桥台(18)的桥台基础上，每个所述桥墩侧液压顶升装置(20)均支撑于一个所述支撑桥墩(67)的桥墩基础上或均支撑于一个水平混凝土基础(21)上，所述水平混凝土基础(21)位于所述桥墩基础一侧且其与所述桥墩基础浇筑为一体；所述桥台基础和所述桥墩基础均为呈水平布设的钢筋混凝土基础；所述桥台基础、所述桥墩基础和所述水平混凝土基础(21)均为反力基础；每个所述引桥梁端顶升装置均包括一道支撑于纵向主梁(1‑1)底部的横向分配梁(22)、多个沿横桥向由左至右布设的引桥竖向顶升装置(11)和多个沿横桥向由左至右布设的引桥辅助支撑结构(12)，所述引桥竖向顶升装置(11)和引桥辅助支撑结构(12)均呈竖直向布设且二者的数量均相同，所述引桥竖向顶升装置(11)和引桥辅助支撑结构(12)均支撑于横向分配梁(22)的正下方，所述横向分配梁(22)沿横桥向布设且其与所支撑纵向主梁(1‑1)的底面呈平行布设；每个所述引桥梁端顶升装置中多个引桥竖向顶升装置(11)和多个所述引桥辅助支撑结构(12)均布设于待顶升引桥主梁(1)的同一个横断面上，每个所述引桥梁端顶升装置中所述引桥竖向顶升装置(11)和引桥辅助支撑结构(12)呈交错布设；所述引桥竖向顶升装置(11)包括引桥顶升千斤顶(2)和布设于引桥顶升千斤顶(2)正下方的竖向临时支顶机构，所述引桥辅助支撑结构(12)包括引桥随动千斤顶(16)和布设于引桥随动千斤顶(16)正下方的竖向临时支撑结构，所述竖向临时支顶机构和所述竖向临时支撑结构均为临时支撑结构；所述引桥顶升千斤顶(2)和引桥随动千斤顶(16)均为呈竖直向布设的倒置千斤顶，所述倒置千斤顶为底座朝上且刚性顶举件朝下的液压千斤顶；每个所述倒置千斤顶的底座均水平固定在位于其正上方的横向分配梁(22)底部，每个所述倒置千斤顶的刚性顶举件均支顶在位于其正下方的所述临时支撑结构上；每个所述临时支撑结构均支撑于位于其下方的所述反力基础上，每个所述临时支撑结构均由多个从下至上布设的临时支撑件拼接而成，多个所述临时支撑件的结构均相同且其均为呈水平布设的钢管支撑结构(3)；所述钢管支撑结构(3)为圆柱形，所述临时支撑结构中所有钢管支撑结构(3)的直径均相同且其均呈同轴布设；每个所述钢管支撑结构(3)均包括竖向支撑钢管(3‑1)、一个同轴固定于竖向支撑钢管(3‑1)上部的上连接环(3‑2)和一个同轴固定于竖向支撑钢管(3‑1)底部的下连接环(3‑3)，所述上连接环(3‑2)和下连接环(3‑3)均为水平圆环形钢板且二者均固定在竖向支撑钢管(3‑1)的外侧壁上，所述上连接环(3‑2)和下连接环(3‑3)的结构和尺寸均相同；所述上连接环(3‑2)的上表面与竖向支撑钢管(3‑1)的上表面相平齐，下连接环(3‑3)的底面与竖向支撑钢管(3‑1)的底面相平齐；所述上连接环(3‑2)和下连接环(3‑3)上均开有多个沿圆周方向均匀布设的螺栓安装孔；所述临时支撑结构中上下相邻两个所述钢管支撑结构(3)组成一个钢管支撑组合，所述钢管支撑组合中位于上方的钢管支撑结构(3)为上钢管支撑结构，所述钢管支撑组合中位于下方的钢管支撑结构(3)为下钢管支撑结构，所述钢管支撑组合中所述上钢管支撑结构的下连接环(3‑3)与所述下钢管支撑结构的上连接环(3‑2)通过多个连接螺栓(4)紧固连接为一体，通过多个所述连接螺栓(4)紧固连接为一体的下连接环(3‑3)与上连接环(3‑2)组成一个加固环；所述连接螺栓(4)呈竖直向布设，每个所述连接螺栓(4)均安装于所述加固环中上下连通的两个所述螺栓安装孔内；所述主桥顶升系统包括左右两个对称布设且对待顶升桥梁上部结构进行竖向顶升的主桥顶升装置，每幅所述拱桥上部结构(63)的正下方均设置有一个所述主桥顶升装置，每个所述主桥顶升装置均包括左右两个对称布设的主桥液压顶升装置，每个所述拱桥组合结构中主梁(64)的正下方均设置有一个所述主桥液压顶升装置；每个所述主桥液压顶升装置均包括两个对称布设于一个所述主梁(64)前后两端底部的主桥液压顶升机构，一个所述主桥液压顶升机构支撑于所述前端盖梁上，另一个所述主桥液压顶升机构支撑于所述后端盖梁上，所述前端盖梁和所述后端盖梁均为反力基础；每个所述主桥液压顶升机构均包括支撑于主梁(64)与所述反力基础之间的竖向液压顶升机构，所述竖向液压顶升机构包括主桥竖向顶升装置(70)和主桥辅助支撑结构(71)；所述主桥竖向顶升装置(70)包括主桥顶升千斤顶(62)和布设于主桥顶升千斤顶(62)正下方的竖向支顶机构；所述主桥辅助支撑结构(71)为拼装式支撑结构或随动支撑结构，所述随动支撑结构由主桥随动千斤顶(48)和布设于主桥随动千斤顶(48)正下方的竖向支撑结构组成；所述竖向支顶机构、所述拼装式支撑结构和所述竖向支撑结构均为永久支撑结构；所述主桥顶升千斤顶(62)和主桥随动千斤顶(48)均为呈竖直向布设的倒置千斤顶，所述倒置千斤顶为底座朝上且刚性顶举件朝下的液压千斤顶；每个所述倒置千斤顶的底座均水平固定在位于其正上方的主梁(64)底部，每个所述倒置千斤顶的刚性顶举件均支顶在位于其正下方的所述永久支撑结构上；每个所述永久支撑结构均支撑于位于其下方的所述反力基础上；每个所述永久支撑结构均由多个从下至上布设的钢箱支撑垫块(50)拼接而成，多个所述钢箱支撑垫块(50)的结构均相同且其均呈水平布设，多个所述钢箱支撑垫块(50)的横截面结构和尺寸均相同且其均布设在同一竖直线上；所述钢箱支撑垫块(50)包括上部开口的外侧钢箱体、布设于所述外侧钢箱体内的钢筋骨架和由填充于所述外侧钢箱体内的混凝土浇筑成型的箱内混凝土填充结构，所述钢筋骨架浇筑于所述箱内混凝土填充结构内；采用桥梁液压顶升系统对所改造桥梁的待顶升桥梁上部结构和两个所述引桥的待顶升引桥主梁(1)进行顶升施工时，过程如下：包括以下步骤：步骤101、顶升前准备工作：将两个所述引桥中所有纵向主梁(1‑1)的连接端均与所述组装式梁体分离，并将所述组装式梁体与两个所述支撑桥墩(67)均分离，同时将每个所述引桥中所有纵向主梁(1‑1)均与所支撑的引桥下部支撑结构和支撑桥墩(67)均分离；步骤102、顶升：对所顶升桥梁进行顶升施工时，对所述主桥和两个所述引桥分别进行顶升，两个所述引桥的顶升方法相同；对任一个所述引桥进行顶升时，采用引桥顶升系统对该引桥的待顶升引桥主梁(1)进行顶升；采用引桥顶升系统对待顶升引桥主梁(1)进行顶升，过程如下：步骤S1、顶升装置安装：对所述引桥顶升系统的两个所述引桥主梁顶升装置分别进行安装，并将两个所述引桥主梁顶升装置对称布设于待顶升引桥主梁(1)的左右两幅纵向主梁(1‑1)正下方；步骤S2、顶升：采用步骤S1中两个所述引桥主梁顶升装置对待顶升引桥主梁(1)的左右两幅纵向主梁(1‑1)同步进行竖向顶升，直至将左右两幅纵向主梁(1‑1)均顶升到位；步骤S3、引桥下部结构接高：对位于左右两幅纵向主梁(1‑1)下方的所述引桥下部支撑结构分别进行接高，并使步骤S2中顶升到位的每幅所述纵向主梁(1‑1)均支撑于一个接高后的所述引桥下部支撑结构上；步骤S4、顶升装置拆除：对步骤S1中两个所述引桥主梁顶升装置分别进行拆除，完成待顶升引桥主梁(1)的顶升过程；对所述主桥进行顶升时，采用主桥顶升系统对待顶升桥梁上部结构进行顶升；采用主桥顶升系统对待顶升桥梁上部结构进行顶升时，过程如下：步骤K1、顶升装置安装：对所述主桥顶升系统的两个所述主桥顶升装置分别进行安装，并将两个所述主桥顶升装置对称布设于待顶升桥梁上部结构的左右两幅所述拱桥上部结构(63)正下方；步骤K2、顶升：采用两个所述主桥顶升装置对待顶升桥梁上部结构的左右两幅所述拱桥上部结构(63)同步进行竖向顶升，直至将左右两幅所述拱桥上部结构(63)均顶升到位；步骤K3、顶升装置拆除：将两个所述主桥顶升装置中的各倒置千斤顶均替换为对拱桥上部结构(63)进行支撑的桥梁支座(76)；步骤103、主桥下部结构接高：待所顶升桥梁的所述待顶升桥梁上部结构和两个所述待顶升引桥主梁(1)均顶升到位后，对所述前端盖梁和所述后端盖梁分别进行接高并获得接高后盖梁，使步骤K2中顶升到位的每幅所述拱桥上部结构(63)的前后两端均支撑于一个所述接高后盖梁上，同时将两个所述主桥顶升装置中的各永久支撑结构均浇筑于所述接高后盖梁内；同时，使步骤S2中顶升到位的每幅所述纵向主梁(1‑1)的连接端均支撑于所述接高后盖梁上；步骤二、后续施工：将步骤S2中顶升到位的每幅所述纵向主梁(1‑1)的连接端均与步骤K2中顶升到位的拱桥上部结构(63)连接，同时将每幅所述纵向主梁(1‑1)的待接续端均与一个新建主梁(30)连接，完成所改造桥梁的改造施工过程。