CN101503911A - 多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整施工工艺及系统 - Google Patents
多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整施工工艺及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种连续多跨简支桥梁大高度整体顶升、纵坡调整工程的施工工艺及系统。其采用特制顶升装置、支撑装置、液压千斤顶、水平限位装置等机械设备，在大高度整体顶升过程中运用顶升装置及支撑装置的“循环、交替工作法”及“硬币理论”来实现单墩顶升，并运用逐墩切割、逐墩(盖梁)顶升、循环顶升、逐墩到位的“逐墩、循环顶升法”来实现桥梁纵坡调整。本发明能够保证多跨简支桥梁顶升工程的安全性和稳定性，并可大大提高施工、劳动效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁加高和纵坡调整技术，尤其是涉及一种多跨简支桥梁的大高度整体顶升及纵坡调整施工工艺，以及实现该工艺相应的系统。
背景技术
目前，由于城市规划和发展的需要，许多建筑需要改建，但是其中不乏很多仍然具有很高使用价值的建筑物，如果按照传统的方法拆了重建的话将耗费大量人力和财力。因此，在建筑行业中各种顶升技术，移位技术和重点加固技术迅速发展起来，成为利用建筑物，保护建筑物的最科学最先进的方法。当然，在桥梁施工改建方面也同样运用到了上述技术。
桥梁顶升技术的应用对于在保持桥梁上部结构的完整性的同时，抬升桥梁来满足通航要求，有着非常重要的意义。它既节省了投资的成本，又缩短了施工工期，对交通的压力影响较小。传统的桥梁顶升技术是根据事先的测量和规划先确定各个桥墩盖梁需要顶升的高度，然后对各需要顶升的桥墩进行切割后，再同时进行桥墩盖梁的顶升。该方法在实际运用过程中存在着以下诸多严重的问题：
第一、对各个桥墩盖梁同时进行顶升的施工难度较大，因为桥梁顶升是一项精确度要求很高的工程，对桥墩盖梁同时顶升的时候其整体的协调性很难把握，若其中某处出现问题，必然影响到整个顶升工程的质量，严重的还会发生施工事故。
第二、顶升过程中缺少一标准化的加高方法，缺乏科学性和实用性，因此也不利于提高施工的安全性和施工效率。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，以解决在多跨简支桥梁顶升过程中安全性和施工效率不高的缺陷。
本发明的另一目的在于提供一种多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，以解决在多跨简支桥梁顶升过程中安全性和施工效率不高的缺陷。
本发明的再一目的在于提供一种多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整的系统，以解决在多跨简支桥梁顶升过程中安全性和施工效率不高的缺陷。
本发明提出一种多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，包括以下步骤：
(1)对要求改造的桥梁的桥墩处地面线以下的地基土进行加固，作为顶升荷载作用的基础；
(2)在要求改造的桥梁的桥墩周围安装同步顶升的机械设备，包括顶升设备及支撑钢管，其中顶升设备又包括顶升钢管、扁担梁、抱柱箍及液压千斤顶，将扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，将液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；对应的，在扁担梁与支撑钢管连接处也设置一扁担梁支撑垫块，并与扁担梁焊接固定，而与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接；
(3)根据桥梁设计图纸、梁端与盖梁间空隙实际宽度确定盖梁单次顶升高度H0；
(4)对指定部位处的桥墩立柱进行切割，以实现需顶升部分结构与下部结构的分离；
(5)进行单墩的循环、交替顶升。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，可以设定编号为n的桥墩的设计顶升高度Hn由多个盖梁单次顶升高度H0及盖梁顶升余量HR构成，而盖梁单次顶升高度H0由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1构成，盖梁顶升余量HR由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR2构成，其中盖梁顶升余量HR小于盖梁单次顶升高度H0，液压千斤顶顶升余量hR1、hR2均小于液压千斤顶单次顶升高度h0，用公式表达如下：
Hn＝n1×H0+HR
H0＝n2×h0+hR1
HR＝n3×h0+hR2
HR<H0
hR1<h0
hR2<h0
其中：n为桥墩编号，n1、n2、n3为自然数，其步骤(5)进一步包括：
(51)开始顶升前，首先将所述扁担梁支撑垫块与其下支撑钢管或垫块间的螺栓去除，然后将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间用螺栓连接；
(52)液压千斤顶开始工作，将桥墩切缝以上部分顶起，顶升高度为液压千斤顶单次顶升高度h0，顶升就位后用垫块或钢板抄垫支撑钢管；
(53)将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的螺栓去除，液压千斤顶卸去压力，并将活塞回归原位；
(54)在扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的空隙处用垫块或钢板抄垫；
(55)重复步骤(51)～(54)的工作，共计n2次作业，完成顶升高度为n2×h0；
(56)重复步骤(51)～(54)的工作，但顶升高度为液压千斤顶顶升余量hR1，共计1次作业，完成总顶升高度为n2×h0+hR1＝H0，即一个盖梁单次顶升高度H0。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，其将长度为1000mm的标准节组成支撑钢管和顶升钢管，相邻标准节间用螺栓固定连接，垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，其在进行步骤(5)之前还包括如下一步骤：在要求改造的桥梁的桥墩周围设置一平面限位装置以限制被顶升部分的平面内位移，该平面限位装置由内套筒、外套筒及限位钢管构成，将内套筒和盖梁固定连接，并将外套筒和下部的限位钢管固定连接，外套筒可以套设在内套筒之外。
本发明还提出一种多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，包括如下步骤：
(1)对要求改造的桥梁的桥墩处地面线以下的地基土进行加固，作为顶升荷载作用的基础；
(2)在要求改造的桥梁的桥墩周围安装同步顶升的机械设备，包括顶升设备及支撑钢管，其中顶升设备又包括顶升钢管、扁担梁、抱柱箍及液压千斤顶，将扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，将液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；对应的，在扁担梁与支撑钢管连接处也设置一扁担梁支撑垫块，并与扁担梁焊接固定，而与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接；
(3)根据桥梁设计图纸、梁端与盖梁间空隙实际宽度确定盖梁单次顶升高度H0及桥墩数n，各桥墩的编号依次为1～n，对应的各桥墩的顶升高度由低到高依次为H1～Hn，则编号为i(i＝1-n)的桥墩盖梁单次顶升次数
Ni＝[Hi/H0]
盖梁顶升余量HR1
HRi＝Hi—Ni×H0
(4)按照下述规律进行循环逐墩顶升：
1号墩
2号墩-1号墩
3号墩-2号墩-1号墩
4号墩-3号墩-2号墩-1号墩
5号墩-4号墩-3号墩-2号墩-1号墩
……
在上述规律中，当前面低号位桥墩顶升完毕后，就在上述顶升顺序中将其除去，以次类推，直至每个桥墩顶升到位，其中每次顶升都采用单墩的循环、交替顶升。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，可以设定编号为n的桥墩的设计顶升高度Hn由多个盖梁单次顶升高度H0及盖梁顶升余量HR构成，而盖梁单次顶升高度H0由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1构成，盖梁顶升余量HR由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR2构成，其中盖梁顶升余量HR小于盖梁单次顶升高度H0，液压千斤顶顶升余量hR1、hR2均小于液压千斤顶单次顶升高度h0，用公式表达如下：
Hn＝n1×H0+HR
H0＝n2×h0+hR1
HR＝n3×h0+hR2
HR<H0
hR1<h0
hR2<h0
其中：n为桥墩编号，n1、n2、n3为自然数，其步骤(4)进一步包括：
(41)开始顶升前，首先将所述扁担梁支撑垫块与其下支撑钢管或垫块间的螺栓去除，然后将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间用螺栓连接；
(42)液压千斤顶开始工作，将桥墩切缝以上部分顶起，顶升高度为液压千斤顶单次顶升高度h0，顶升就位后用垫块或钢板抄垫支撑钢管；
(43)将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的螺栓去除，液压千斤顶卸去压力，并将活塞回归原位；
(44)在扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的空隙处用垫块或钢板抄垫；
(45)重复步骤(41)～(44)的工作，共计n2次作业，完成顶升高度为n2×h0；
(46)重复步骤(41)～(44)的工作，但顶升高度为液压千斤顶顶升余量hR1，共计1次作业，完成总顶升高度为n2×h0+hR1＝H0，即一个盖梁单次顶升高度H0。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，其将长度为1000mm的标准节组成所述支撑钢管和所述顶升钢管，相邻标准节间用螺栓进行固定连接，其垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，在进行步骤(4)之前还包括如下一步骤：在要求改造的桥梁的桥墩周围设置一平面限位装置以限制被顶升部分的平面内位移，该平面限位装置由内套筒、外套筒及限位钢管构成，将内套筒和盖梁固定连接，并将外套筒和下部的限位钢管固定连接，且外套筒可以套设在内套筒之外。
本发明又提出一种多跨简支桥梁单墩顶升及纵坡调整的系统，包括顶升装置、支撑装置及水平限位装置，顶升装置又包括若干顶升钢管、若干扁担梁、若干抱柱箍及若干液压千斤顶，支撑装置为若干支撑钢管，水平限位装置包括若干限位钢管、若干内套筒及若干外套筒。顶升装置、支撑装置及水平限位装置设置在需要顶升的桥墩周围，其中，
扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，共同分担顶升重量；
液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；
支撑钢管和扁担梁通过一扁担梁支撑垫块相连接，该扁担梁支撑垫块与扁担梁焊接固定，并与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接；
平面限位装置的内套筒和盖梁固定连接，外套筒和下部的限位钢管固定连接，外套筒可以套设在内套筒之外。
依照本发明较佳实施例所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整的系统，其支撑钢管、顶升钢管及限位钢管由长度为1000mm的标准节组成，相邻准节间用螺栓固定连接，其垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块。
本发明在对多跨简支桥梁大高度整体顶升的时候采用了循环、交替的工作方法，将一次盖梁单次顶升高度H0分成若干次千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1，且通过支撑钢管和顶升钢管循环交替支撑顶升重量来保证顶升的安全性和稳定性。另外本发明在纵坡调整的时候不仅用到了单墩“循环、交替”的顶升方法，更运用了“逐墩、循环顶升”的方法，由于该方法具有单次顶升高度小、顶升期间邻墩(跨)间高差小等特点，因此大大分解和降低了施工风险和施工难度。再加上在施工过程中加入了标准化的标准节和垫片，从而使本发明具有明显的科学性和实用性，可大大提高施工安全性，并可提高施工、劳动效率。
附图说明
图1为本发明一实施例的整体顶升系统正视图；
图2为本发明一实施例的整体顶升系统俯视图；
图3为本发明一实施例的整体顶升系统侧视图；
图4为本发明一实施例的垫块及标准节的结构示意图；
图5为本发明一实施例的水平限位装置的侧示图；
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本发明。
本发明的核心在于：利用循环、交替的工作方法对多跨简支桥梁进行大高度的整体顶升，并结合逐墩、循环顶升的方法对多跨简支桥梁进行纵坡调整。
请参见图1至图3，其为本发明一实施例的整体顶升系统的三视图。该桥墩具有2个立柱100，整体顶升系统对称分布在立柱100四周。该整体顶升系统包括顶升装置、支撑装置、水平限位装置及垫块，其中顶升装置又包括若干顶升钢管201、若干扁担梁202、及若干液压千斤顶203，支撑装置为若干支撑钢管301，水平限位装置包括若干限位钢管401、若干内套筒402及若干外套筒403。请参见图4，其为本发明一实施例的垫块及标准节的结构示意图。该支撑钢管301、顶升钢管201及限位钢管401是由长度为1000mm的标准节组成，相邻标准节间用螺栓进行固定连接，且支撑钢管301、顶升钢管201及限位钢管401之间通过缀板、角钢进行横向联结，以形成空间钢架。本实施例中所采用的垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块，它的材质、外径、壁厚、法兰与标准节，可以和支撑钢管301、顶升钢管201及限位钢管401通用，主要是用作顶升过程中的临时抄垫。由图4可知，各个垫块及标准节间都是通过法兰进行相连的。
扁担梁202与桥梁盖梁500底面砼固定连接来共同分担顶升重量，每个立柱的扁担梁202之间用抱柱箍固定连接，抱柱箍与桥墩的表面紧密贴靠，以确保顶升机械设备与被顶升的桥梁上部结构固定连接。
液压千斤顶203的顶升端竖直朝下，其基座端则与扁担梁202通过螺栓等固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定，在本实施例中，该扁担梁顶升垫块选用了II型垫块，通过在液压千斤顶203的顶升端固定一II型垫块，使其可以通过螺栓和顶升钢管201或顶升钢管上的垫块进行可拆卸的连接。该垫块在整个顶升期间与盖梁500、扁担梁202及液压千斤顶203共同上升。
支撑钢管301和扁担梁202通过一扁担梁支撑垫块相连接，在本实施例中该扁担梁支撑垫块选用了II型垫块，其一端与扁担梁202焊接固定，另一端则与其下的支撑钢管301或垫块通过螺栓进行可拆卸的连接。该垫块在整个顶升期间与盖梁500、扁担梁202及液压千斤顶203共同上升。
请参见图5，其为本发明一实施例的水平限位装置的侧示图。该平面限位装置是用以限制顶升过程中盖梁及其上部结构发生水平面的位移而设置的，其内套筒402和盖梁500固定连接，并随着盖梁500的顶升而上升，其外套筒403和下部的限位钢管401固定连接，其随着顶升过程的进行而一起加高，外套筒403恰好可以套设在内套筒401之外。为了加强刚度，限位钢管401和顶升钢管201及支撑钢管301间可以进行横向连接。
基于上述系统的多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，包括如下步骤：
S100：对要求改造的桥梁的桥墩处地面线以下的地基土进行加固，作为顶升荷载作用的基础，一般可以利用既有桥台作为顶升基础，不过需要桥台承载力验算，如果验算不能通过，则需要进行承台扩建及再验算。
S200：在要求改造的桥梁的桥墩周围安装同步顶升的机械设备，包括顶升设备及支撑钢管，其中顶升设备又包括顶升钢管、扁担梁、抱柱箍及液压千斤顶，将扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，将液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；对应的，在扁担梁与支撑钢管连接处也设置一扁担梁支撑垫块，并与扁担梁焊接固定，而与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接。
由于本发明同步工作的液压千斤顶数量较多、同步顶升控制精度的要求很高，因此安装专门的同步顶升控制设备，本实施例中选用PLC液压同步顶升控制系统。该系统能够提供一种力和位移综合控制的顶升方法，这种力和位移综合控制方法是建立在力和位移双闭环的控制基础上的。由液压千斤顶精确地按照顶升物体地实际荷重，平稳地顶举建筑物，使顶升过程中顶升物体受到的附加应力降到最低，同时液压千斤顶根据分布位置分成组，与相应的位移传感器组成位置闭环，以便控制建筑物顶升的位移和姿态，同步精度可以达到±1.0mm，这样就可以很好的保证顶升过程的同步性，确保顶升时盖梁及其上部结构的安全。
S300：根据桥梁设计图纸、梁端与盖梁间空隙实际宽度确定盖梁单次顶升高度H0，盖梁单次顶升高度H0的确定应以每次顶升过程中不发生梁体与盖梁发生碰触为前提，同时在满足工期的条件下，盖梁单次顶升高度H0宜小不宜大，以确保施工安全。
S400：对指定部位处的桥墩立柱进行切割，以实现需顶升部分结构与下部结构的分离。另外在进行正式顶升前，为了为将桥墩切割后盖梁及其上部结构的重量传递至顶升钢架、支撑钢架，需操作液压千斤顶对盖梁及其上部结构进行预先顶升。
S500：进行单墩的循环、交替顶升。为了限制升过程中被顶升部分在平面内发生位移，在顶升前可以在要求改造的桥梁的桥墩周围设置一平面限位装置，该平面限位装置由内套筒、外套筒及限位钢管构成，将内套筒和盖梁固定连接，并将外套筒和下部的限位钢管固定连接，且外套筒可以套设在内套筒之外。接下来进行各墩的顶升工作。
在本实施例中发明人设定编号为n的桥墩的设计顶升高度Hn由多个盖梁单次顶升高度H0及盖梁顶升余量HR构成，而盖梁单次顶升高度H0由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1构成，盖梁顶升余量HR由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR2构成，其中盖梁顶升余量HR小于盖梁单次顶升高度H0，液压千斤顶顶升余量hR1、hR2均小于液压千斤顶单次顶升高度h0，用公式表达如下：
Hn＝n1×H0+HR
H0＝n2×h0+hR1
HR＝n3×h0+hR2
HR<H0
hR1<h0
hR2<h0
其中：n为桥墩编号，n1、n2、n3为自然数，其步骤(S500)进一步包括：
(S501)开始顶升前，首先将所述扁担梁支撑垫块与其下支撑钢管或垫块间的螺栓去除，然后将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间用螺栓连接；
(S502)液压千斤顶开始工作，将桥墩切缝以上部分顶起，顶升高度为液压千斤顶单次顶升高度h0，顶升就位后用垫块或钢板抄垫支撑钢管；
(S503)将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的螺栓去除，液压千斤顶卸去压力，并将活塞回归原位；
(S504)在扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的空隙处用垫块或钢板抄垫；
(S505)重复步骤(S501)～(S504)的工作，共计n2次作业，完成顶升高度为n2×h0；
(S506)重复步骤(S501)～(S504)的工作，但顶升高度为液压千斤顶顶升余量hR1，共计1次作业，完成总顶升高度为n2×h0+hR1＝H0，即一个盖梁单次顶升高度H0。
当上述步骤中对于小于1m的任何千斤顶单次顶升高度h0都可以用三种类型的垫块及钢板组合而成，具有很高的科学性，比如顶升高度为320mm，则由1个I型垫块、1个II型垫块、1个20mm厚钢板实现抄垫；若顶升高度为770mm，则由1个III型垫块、1个II型垫块、3个20mm厚钢板、1个10mm厚钢板实现抄垫。
同时，在抄垫过程中采用了“积小换大、就大不就小”的原则更换垫块，即当抄垫总高度超过某型垫块的高度，则用该型垫块代替之前积累抄垫的垫块，使垫块数量保持最少。比如当已有1个I型垫块，新的顶升高度又超过100mm时，则不再用加1个I型垫块外加钢板的方法进行抄垫，而用去除既有的1个I型垫块，更换为1个II型垫块外加钢板的方法抄垫标准节以上的总的顶升高度；再如当已有2个II型垫块，新的顶升高度又超过100mm时，则不再用加1个I型垫块外加钢板的方法进行抄垫，而用去除既有的2个I型垫块，更换为1个II型垫块外加钢板的方法抄垫标准节以上的总的顶升高度。
如此一来，对于1.0m以下的顶升高度，抄垫的构件从上到下依次为钢板、I型垫块、II型垫块、III型垫块。当然，当抄垫高度超过1m时，即可用标准节替换下抄垫的垫块，此即单墩顶升的垫块、标准节“硬币理论”。
需要特别指出的是，盖梁单次顶升高度H0、千斤顶单次顶升高度h0均设置为1.0cm或10.0cm的整数倍，以利于抄垫钢板的制作，并可以节省抄垫时间。对于千斤顶顶升余量hR1、hR2中的可能出现的毫米级的顶升高度，一般特制对应的总高度不超过40mm的毫米级的抄垫钢板，在最后一次顶升中抄垫，以实现总顶升高度等于设计顶升高度。
基于上述多跨简支桥梁大高度整体顶升系统及施工工艺，本发明还提出一种多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，包括如下步骤：
S1000：对要求改造的桥梁的桥墩处地面线以下的地基土进行加固，作为顶升荷载作用的基础，一般可以利用既有桥台作为顶升基础，不过需要桥台承载力验算，如果验算不能通过，则需要进行承台扩建及再验算。
S2000：在要求改造的桥梁的桥墩周围安装同步顶升的机械设备，包括顶升设备及支撑钢管，其中顶升设备又包括顶升钢管、扁担梁、抱柱箍及液压千斤顶，将扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，将液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；对应的，在扁担梁与支撑钢管连接处也设置一扁担梁支撑垫块，并与扁担梁焊接固定，而与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接。
由于本发明同步工作的液压千斤顶数量较多、同步顶升控制精度的要求很高，因此安装专门的同步顶升控制设备，本实施例中选用PLC液压同步顶升控制系统。该系统能够提供一种力和位移综合控制的顶升方法，这种力和位移综合控制方法是建立在力和位移双闭环的控制基础上的。由液压千斤顶精确地按照顶升物体地实际荷重，平稳地顶举建筑物，使顶升过程中顶升物体受到的附加应力降到最低，同时液压千斤顶根据分布位置分成组，与相应的位移传感器组成位置闭环，以便控制建筑物顶升的位移和姿态，同步精度可以达到±1.0mm，这样就可以很好的保证顶升过程的同步性，确保顶升时盖梁及其上部结构的安全。
S3000：根据桥梁设计图纸、梁端与盖梁间空隙实际宽度确定盖梁单次顶升高度H0及桥墩数n，各桥墩的编号依次为1～n，对应的各桥墩的顶升高度由低到高依次为H1～Hn，则编号为i(i＝1-n)的桥墩盖梁单次顶升次数
Ni＝[Hi/H0]
盖梁顶升余量HRi
HRi＝Hi—Ni×H0
这里需要特别指出的是，当盖梁顶升余量HRi的值较小的时候，可以将其并入上一次盖梁单次顶升高度H0中，以简化操作。
S4000：为了限制升过程中被顶升部分在平面内发生位移，在顶升前可以在要求改造的桥梁的桥墩周围设置一平面限位装置，该平面限位装置由内套筒、外套筒及限位钢管构成，将内套筒和盖梁固定连接，并将外套筒和下部的限位钢管固定连接，且外套筒可以套设在内套筒之外。接下来进行各墩的顶升工作。
在施工中，按照下述规律进行循环逐墩顶升：
1号墩
2号墩-1号墩
3号墩-2号墩-1号墩
4号墩-3号墩-2号墩-1号墩
5号墩-4号墩-3号墩-2号墩-1号墩
……
在上述规律中，当前面低号位桥墩顶升完毕后，就在上述顶升顺序中将其除去，以次类推，直至每个桥墩顶升到位，其中每次顶升都采用单墩的循环、交替顶升。
我们可以设定编号为n的桥墩的设计顶升高度Hn由多个盖梁单次顶升高度H0及盖梁顶升余量HR构成，而盖梁单次顶升高度H0由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1构成，盖梁顶升余量HR由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR2构成，其中盖梁顶升余量HR小于盖梁单次顶升高度H0，液压千斤顶顶升余量hR1、hR2均小于液压千斤顶单次顶升高度h0，用公式表达如下：
Hn＝n1×H0+HR
H0＝n2×h0+hR1
HR＝n3×h0+hR2
HR<H0
hR1<h0
hR2<h0
其中：n为桥墩编号，n1、n2、n3为自然数，其步骤(S4000)进一步包括：
(S4001)开始顶升前，首先将所述扁担梁支撑垫块与其下支撑钢管或垫块间的螺栓去除，然后将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间用螺栓连接；
(S4002)液压千斤顶开始工作，将桥墩切缝以上部分顶起，顶升高度为液压千斤顶单次顶升高度h0，顶升就位后用垫块或钢板抄垫支撑钢管；
(S4003)将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的螺栓去除，液压千斤顶卸去压力，并将活塞回归原位；
(S4004)在扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的空隙处用垫块或钢板抄垫；
(S4005)重复步骤(S4001)～(S4004)的工作，共计n2次作业，完成顶升高度为n2×h0；
(S4006)重复步骤(S4001)～(S4004)的工作，但顶升高度为液压千斤顶顶升余量hR1，共计1次作业，完成总顶升高度为n2×h0+hR1＝H0，即一个盖梁单次顶升高度H0。
在上述步骤S4000中对于小于1m的任何液压千斤顶单次顶升高度h0都可以用三种类型的垫块及钢板组合而成，具有很高的科学性，比如顶升高度为320mm，则由1个I型垫块、1个II型垫块、1个20mm厚钢板实现抄垫；若顶升高度为770mm，则由1个III型垫块、1个II型垫块、3个20mm厚钢板、1个10mm厚钢板实现抄垫。
同时，在抄垫过程中采用了“积小换大、就大不就小”的原则更换垫块，即当抄垫总高度超过某型垫块的高度，则用该型垫块代替之前积累抄垫的垫块，使垫块数量保持最少。比如当已有1个I型垫块，新的顶升高度又超过100mm时，则不再用加1个I型垫块外加钢板的方法进行抄垫，而用去除既有的1个I型垫块，更换为1个II型垫块外加钢板的方法抄垫标准节以上的总的顶升高度；再如当已有2个II型垫块，新的顶升高度又超过100mm时，则不再用加1个I型垫块外加钢板的方法进行抄垫，而用去除既有的2个I型垫块，更换为1个II型垫块外加钢板的方法抄垫标准节以上的总的顶升高度。
如此一来，对于1.0m以下的顶升高度，抄垫的构件从上到下依次为钢板、I型垫块、II型垫块、III型垫块。当然，当抄垫高度超过1m时，即可用标准节替换下抄垫的垫块，此即单墩顶升的垫块、标准节“硬币理论”。
需要特别指出的是，盖梁单次顶升高度H0、千斤顶单次顶升高度h0均设置为1.0cm或10.0cm的整数倍，以利于抄垫钢板的制作，并可以节省抄垫时间。对于千斤顶顶升余量hR1、hR2中的可能出现的毫米级的顶升高度，一般特制对应的总高度不超过40mm的毫米级的抄垫钢板，在最后一次顶升中抄垫，以实现总顶升高度等于设计顶升高度。
对于上述多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整的施工工艺，特举一实施例如下：假设一跨黄浦江某大桥浦东主引桥需要顶升，根据桥梁设计图纸和实际需要，其15号～21号桥墩需要顶升，各桥墩顶升高度依次为698mm、1222mm、1919mm、2730mm、3642mm、4588mm、5782mm，而单次顶升高度H0为400mm，根据上述公式计算，其各桥墩的顶升次数分别为2次、3次、5次、7次、9次、12次、15次。现对其顶升流程作如下介绍：
1)对15号桥墩基地土进行加固，并在其周围安装顶升机械设备，然后对15号桥墩立柱进行切割，接着依照前述步骤S500对15号桥墩进行顶升一个盖梁单次顶升高度H0，即400mm；
2)对16号桥墩基地土进行加固，并在其周围安装顶升机械设备，然后对16号桥墩立柱进行切割，并将其顶升400mm，然后继续顶升15号桥墩，顶升高度为盖梁顶升余量HR，即298mm，此时15号桥墩顶升完毕，可以对立柱加高的部分进行浇筑；
3)对17号桥墩基地土进行加固，并在其周围安装顶升机械设备，然后对17号桥墩立柱进行切割，并将其顶升400mm，然后继续顶升16号桥墩400mm；
4)对18号桥墩基地土进行加固，并在其周围安装顶升机械设备，然后对18号桥墩立柱进行切割，并将其顶升400mm，然后顶升17号桥墩400mm，再顶升16号桥墩422mm(由于盖梁顶升余量较少所以可以合并顶升，依具体情况而定)，此时16号桥墩顶升完毕，对其立柱加高部分进行浇筑；
5)依照上述规律对各个桥墩进行逐墩循环顶升，各桥墩的具体顶升顺序及顶升高度请参见表一。
黄浦江某大桥浦东主引桥桥墩顶升顺序表(单位：mm)
表一
本发明在对单墩顶升的时候采用了循环、交替的工作方法，将一次盖梁单次顶升高度H0分成若干次千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1，且通过支撑钢管和顶升钢管循环交替支撑顶升重量来保证顶升的安全性和稳定性。另外本发明在纵坡调整的时候不仅用到了单墩“循环、交替”的顶升方法，更运用了“逐墩、循环顶升”的方法，由于该方法具有单次顶升高度小、顶升期间邻墩(跨)间高差小等特点，因此大大分解和降低了施工风险和施工难度。再加上在施工过程中加入了标准化的标准节和垫片，从而使本发明具有明显的科学性和实用性，可大大提高施工安全性，并可提高施工、劳动效率。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1、一种多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对要求改造的桥梁的桥墩处地面线以下的地基土进行加固，作为顶升荷载作用的基础；
(2)在要求改造的桥梁的桥墩周围安装同步顶升的机械设备，包括顶升设备及支撑钢管，其中顶升设备又包括顶升钢管、扁担梁、抱柱箍及液压千斤顶，将所述扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，将所述液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；对应的，在扁担梁与支撑钢管连接处也设置一扁担梁支撑垫块，并与扁担梁焊接固定，而与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接；
(3)根据桥梁设计图纸、梁端与盖梁间空隙实际宽度确定盖梁单次顶升高度H0；
(4)对指定部位处的桥墩立柱进行切割，以实现需顶升部分结构与下部结构的分离；
(5)进行单墩的循环、交替顶升。
2、如权利要求1所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，其特征在于，设定编号为n的桥墩的设计顶升高度Hn由多个盖梁单次顶升高度H0及盖梁顶升余量HR构成，而盖梁单次顶升高度H0由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1构成，盖梁顶升余量HR由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR2构成，其中盖梁顶升余量HR小于盖梁单次顶升高度H0，液压千斤顶顶升余量hR1、hR2均小于液压千斤顶单次顶升高度h0，用公式表达如下：
Hn＝n1×H0+HR
H0＝n2×h0+hR1
HR＝n3×h0+hR2
HR<H0
hR1<h0
hR2<h0
其中：n为桥墩编号，n1、n2、n3为自然数，其步骤(5)进一步包括：
(51)开始顶升前，首先将所述扁担梁支撑垫块与其下支撑钢管或垫块间的螺栓去除，然后将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间用螺栓连接；
(52)液压千斤顶开始工作，将桥墩切缝以上部分顶起，顶升高度为液压千斤顶单次顶升高度h0，顶升就位后用垫块或钢板抄垫支撑钢管；
(53)将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的螺栓去除，液压千斤顶卸去压力，并将活塞回归原位；
(54)在扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的空隙处用垫块或钢板抄垫；
(55)重复步骤(51)～(54)的工作，共计n2次作业，完成顶升高度为n2×h0；
(56)重复步骤(51)～(54)的工作，但顶升高度为液压千斤顶顶升余量hR1，共计1次作业，完成总顶升高度为n2×h0+hR1＝H0，即一个盖梁单次顶升高度H0。
3、如权利要求2所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升的施工工艺，其特征在于，将长度为1000mm的标准节组成所述支撑钢管和所述顶升钢管，相邻标准节间用螺栓固定连接，所述垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块。
4、如权利要求1所述的多跨简支桥梁单大高度整体顶升的施工工艺，其特征在于，在进行步骤(5)之前还包括如下一步骤：在要求改造的桥梁的桥墩周围设置一平面限位装置以限制被顶升部分的平面内位移，所述平面限位装置由内套筒、外套筒及限位钢管构成，将所述内套筒和盖梁固定连接，并将所述外套筒和下部的限位钢管固定连接，所述外套筒可以套设在内套筒之外。
5、一种多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对要求改造的桥梁的桥墩处地面线以下的地基土进行加固，作为顶升荷载作用的基础；
(2)在要求改造的桥梁的桥墩周围安装同步顶升的机械设备，包括顶升设备及支撑钢管，其中顶升设备又包括顶升钢管、扁担梁、抱柱箍及液压千斤顶，将所述扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，将所述液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；对应的，在扁担梁与支撑钢管连接处也设置一扁担梁支撑垫块，并与扁担梁焊接固定，而与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接；
(3)根据桥梁设计图纸、梁端与盖梁间空隙实际宽度确定盖梁单次顶升高度H0及桥墩数n，各桥墩的编号依次为1～n，对应的各桥墩的顶升高度由低到高依次为H1～Hn，则编号为i(i＝1-n)的桥墩盖梁单次顶升次数
Ni＝[Hi/H0]
盖梁顶升余量HRi
HRi＝Hi-Ni×H0
(4)按照下述规律进行循环逐墩顶升：
1号墩
2号墩-1号墩
3号墩-2号墩-1号墩
4号墩-3号墩-2号墩-1号墩
5号墩-4号墩-3号墩-2号墩-1号墩
.......
在上述规律中，当前面低号位桥墩顶升完毕后，就在上述顶升顺序中将其除去，以次类推，直至每个桥墩顶升到位，其中每次顶升都采用单墩的循环、交替顶升。
6、如权利要求5所述的多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，其特征在于，设定编号为n的桥墩的设计顶升高度Hn由多个盖梁单次顶升高度H0及盖梁顶升余量HR构成，而盖梁单次顶升高度H0由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR1构成，盖梁顶升余量HR由多个液压千斤顶单次顶升高度h0及液压千斤顶顶升余量hR2构成，其中盖梁顶升余量HR小于盖梁单次顶升高度H0，液压千斤顶顶升余量hR1、hR2均小于液压千斤顶单次顶升高度h0，用公式表达如下：
Hn＝n1×H0+HR
H0＝n2×h0+hR1
HR＝n3×h0+hR2
HR<H0
hR1<h0
hR2<h0
其中：n为桥墩编号，n1、n2、n3为自然数，其步骤(4)的单墩的循环、交替顶升进一步包括：
(41)开始顶升前，首先将所述扁担梁支撑垫块与其下支撑钢管或垫块间的螺栓去除，然后将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间用螺栓连接；
(42)液压千斤顶开始工作，将桥墩切缝以上部分顶起，顶升高度为液压千斤顶单次顶升高度h0，顶升就位后用垫块或钢板抄垫支撑钢管；
(43)将扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的螺栓去除，液压千斤顶卸去压力，并将活塞回归原位；
(44)在扁担梁顶升垫块与其下顶升钢管或垫块间的空隙处用垫块或钢板抄垫；
(45)重复步骤(41)～(44)的工作，共计n2次作业，完成顶升高度为n2×h0；
(46)重复步骤(41)～(44)的工作，但顶升高度为液压千斤顶顶升余量hR1，共计1次作业，完成总顶升高度为n2×h0+hR1＝H0，即一个盖梁单次顶升高度H0。
7、如权利要求5所述的多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，其特征在于，将长度为1000mm的标准节组成所述支撑钢管和所述顶升钢管，相邻标准节间用螺栓进行固定连接，所述垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块。
8、如权利要求5所述的多跨简支桥梁纵坡调整的施工工艺，其特征在于，在进行步骤(4)之前还包括如下一步骤：在要求改造的桥梁的桥墩周围设置一平面限位装置以限制被顶升部分的平面内位移，所述平面限位装置由内套筒、外套筒及限位钢管构成，将所述内套筒和盖梁固定连接，并将所述外套筒和下部的限位钢管固定连接，所述外套筒可以套设在内套筒之外。
9、一种多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整的系统，包括顶升装置、支撑装置及水平限位装置，所述顶升装置又包括若干顶升钢管、若干扁担梁、若干抱柱箍及若干液压千斤顶，所述支撑装置为若干支撑钢管，所述水平限位装置包括若干限位钢管、若干内套筒及若干外套筒，其特征在于，所述顶升装置、支撑装置及水平限位装置设置在需要顶升的桥墩周围，其中，
所述扁担梁与桥梁盖梁底面砼固定连接，共同分担顶升重量；
所述液压千斤顶的顶升端竖直朝下，并将其基座端与所述扁担梁固定连接，同时液压千斤顶的顶升端与一扁担梁顶升垫块焊接固定并可以通过螺栓和顶升钢管或顶升钢管上的垫块相连；
所述支撑钢管和扁担梁通过一扁担梁支撑垫块相连接，该扁担梁支撑垫块与扁担梁焊接固定，并与其下的支撑钢管或垫块通过螺栓连接；
所述平面限位装置的内套筒和盖梁固定连接，所述外套筒和下部的限位钢管固定连接，所述外套筒可以套设在内套筒之外。
10、如权利要求9所述的多跨简支桥梁大高度整体顶升及纵坡调整的系统，其特征在于，所述支撑钢管、顶升钢管及限位钢管由长度为1000mm的标准节组成，相邻标准节间用螺栓固定连接，所述垫块分为100mm、200mm、500mm三种类型，并依次命名为I型垫块、II型垫块、III型垫块。
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