CN102733316B - 一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，包括以下步骤：将钢管立柱布置于承台上并构成管桩结构；在中间墩梁底设置纵向分配梁，在边墩梁底设置横向分配梁；将千斤顶倒置安装于分配梁和钢管立柱之间；在桥梁的高端桥头安装纵向限位装置和横向限位装置；在桥梁的低端桥头安装横向限位装置，根据小半径平曲线桥旋转顶升计算的横向位移值在限位装置与梁体间预留变位空间；布设液压顶升系统、顶升控制系统以及应力监测系统；试顶升合格方可进行正式顶升。本发明首次指出小半径平曲线桥整体同步旋转顶升过程中结构线形变化原理，利用落梁间隙调整最终施工精度，确保了复杂的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的成功实施。

Description

一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁整体顶升施工，具体说是一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法。

背景技术

随着我国交通基础设施建设的迅速发展，有众多的既有桥梁因道路或河道升级等诸多原因需要整体升降以调整线形标高。综合考虑桥梁的实际状况，采用液压设备整体升降桥梁已成为当今工程改造领域的新趋势。

现有的工程升降案例大多针对平曲线为直线的简支梁或连续梁桥的整体同步顶升，对大跨度、大吨位、大高度的小半径平曲线连续梁桥进行整体同步旋转顶升在国内尚无工程先例，其顶升线形变化规律目前也无文献资料可供参考。

由于小半径平曲线桥线形上具有平弯加竖弯的几何特性，整体同步旋转顶升过程异常复杂。例如：厦门市湖滨东路立交是一座4×35m的预应力混凝土小半径平曲线桥，平曲线半径600m，竖曲线半径2500m，重8500t，根据改造要求，一端抬高3.615m，另一端降低0.141m，是目前国内同类桥梁顶升中重量和规模最大的一座。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，通过对小半径平曲线桥整体同步旋转顶升过程中结构线形变化的研究，首次指出其结构线形变化原理，采用相应的顶升控制技术，并利用落梁间隙调整最终施工精度，保证了小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的成功实施。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）改造原桥的承台作为顶升基础：根据承台承载力计算的结果，确定是否对原桥的承台进行加固改造，当原桥的承台承载力计算无法满足顶升强度要求，采用植筋并新浇混凝土对承台进行扩大和加厚改造；

步骤（2）将钢管立柱4布置于承台上并构成管桩结构：钢管立柱4与承台间通过螺栓进行有效连接，所述钢管立柱4通过抱柱箍、剪刀撑连成整体构成管桩结构；

步骤（3）根据各墩位处主梁构造特点及施工空间，在中间墩梁底设置纵向分配梁2，在边墩梁底设置横向分配梁3；

步骤（4）将千斤顶1倒置安装于纵向分配梁2和钢管立柱4之间以及横向分配梁3和钢管立柱4之间，且当千斤顶1倒置固定在纵向分配梁2上时，将千斤顶1的千斤顶吊顶钢板11与纵向分配梁2间用楔形钢板垫实，保证千斤顶的轴线垂直，以免安装倾斜顶升时产生水平分力；

步骤（5）在桥梁的高端桥头安装纵向限位装置和横向限位装置，纵向限位装置约束双向，横向限位装置限位卡紧；

在桥梁的低端桥头安装横向限位装置，根据小半径平曲线桥旋转顶升计算的横向位移值在限位装置与梁体间预留变位空间，允许发生纵向位移和竖向位移；

步骤（6）布设液压顶升系统、顶升控制系统以及应力监测系统，并对顶升控制系统进行控制区位划分，进行控制区位划分时，将每个桥墩单侧的千斤顶作为一组进行控制，使液压顶升系统能做到对桥梁整体、单边以及单点的控制；

步骤（7）对顶升控制系统的可靠性、稳定性以及液压顶升系统结构进行检查：所述检查为顶升控制系统和该系统中的位移监测元件的线路连通性检查，以及液压顶升系统的结构外观检查，为试顶升做准备；

步骤（8）检查主梁边界确保结构独立：首先拆除桥面的伸缩缝，解除梁体通过支座与桥墩的连接，清除顶升主梁与相邻桥跨缝隙间的渣滓，确保桥梁成为独立结构方可进行顶升施工；

主梁边界独立后进行试顶升，试顶升合格方可进行正式顶升；

步骤（9）主梁正式顶升，在中间墩和边墩的顶部设置临时支撑5，临时支撑5用于当顶升施工中千斤顶收缸泄压时承担梁体自重，主梁顶升时通过将主梁的支撑点在钢管立柱4和临时支撑5间循环倒换实现抬升标高的目的；

步骤（10）在主梁整体旋转顶升到位后、桥墩切割顶升前，将支座放置在墩顶垫石上，所述支座包括支座顶面钢板10，待桥墩顶升到位接高完成且全桥落梁成功后，再将支座与上下垫石钢板焊接；

步骤（11）施工桥墩顶面上支座下垫石，然后将支座安放在下垫石上，支座安放好后再将桥墩切断顶升接高，主梁高端桥头切除墩顶降低标高；

步骤（12）考虑顶升后主梁线形误差以及桥墩标高误差，以控制梁底支座垫石钢板9到支座顶面钢板10的间隙来实现落梁目标。

在上述技术方案的基础上，步骤（2）中进一步采用有限元软件建立钢管立柱群体模型，验算钢管立柱群体的整体性与稳定性。

在上述技术方案的基础上，步骤（3）中的纵向分配梁2纵桥向布置，纵向分配梁2呈扁担形态，且纵向分配梁2仅在主梁横隔板宽度范围内填充分配梁填充灌浆料8；

步骤（3）中的横向分配梁3横桥向布置，且横向分配梁3仅在主梁横隔板宽度范围内填充分配梁填充灌浆料8；

纵向分配梁2和横向分配梁3与主梁的接触点应做承压面计算，且纵向分配梁2和横向分配梁3应具有足够的强度，避免挠曲变形造成混凝土局部压溃。

在上述技术方案的基础上，步骤（8）中所述的试顶升的具体过程如下：试顶升高度10mm，首先加载至理论顶升力的80％，再缓慢加载顶升至达到10mm垂直位移，停机持荷10分钟后检查桥梁各支顶部位和顶升支架有无变形、加载点有无局压破坏。

在上述技术方案的基础上，步骤（9）中所述的主梁顶升的具体步骤为：

步骤（91）结合小半径平曲线桥旋转顶升结构线形变化规律计算各顶升控制点分步顶升指令位移；

步骤（92）为整体旋转顶升的控制系统设定同步误差容许值1mm；

步骤（93）将计算出的与各顶升点对应的分步顶升指令位移输入到控制系统中，注意平曲线内外侧位移值的不同；

步骤（94）分步顶升时全程严密监控各位移测点和应力增量测点的偏差；

步骤（95）每个顶升行程结束后，将各顶升控制点的标高与理论值对比，做出全部顶升控制点的标高对比表；

步骤（96）主梁顶升到位后，施工梁底支座垫石，并安装梁底支座垫石钢板9。

在上述技术方案的基础上，小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的结构线形变化规律为：

在保证梁体刚性转动、结构受力安全的前提下，小半径平曲线桥整体同步旋转顶升时，因顶升点绕着旋转轴线发生转角而产生纵向位移，垂直于桥轴线不同顶升点因到旋转轴线的距离不同而产生位移差值，梁体整体同步顶升后因相对于平曲面圆心发生转角而产生横桥向位移。

在上述技术方案的基础上，梁体在顶升的过程中会产生水平位移，并使坡度变小，由此会使千斤顶偏心受力，并与支撑之间会出现一定的间隙，采取在千斤顶吊顶钢板11上开长圆孔调整水平位移，避免千斤顶偏心受力，采取在千斤顶与支撑之间填补楔块抵消坡度减小对千斤顶垂直度的影响。

在上述技术方案的基础上，在步骤（10）中，梁体在顶升过程中会产生一定的水平位移，墩柱顶升到位后，支座安装时，原梁底预埋钢板的螺栓孔会与墩柱螺栓孔出现错孔的现象，同时在此处梁体内部有预应力钢筋存在，需要在原梁底预埋钢板下焊接一块钢板，再与新装支座顶板相焊接。

在上述技术方案的基础上，在步骤（11）中，在承台顶面以上适宜高度用绳锯将墩柱切断并进行顶升，顶升行程以对应位置处主梁顶升高度为准，到位后进行墩柱接高。

在上述技术方案的基础上，在步骤（12）中，桥墩顶升前，墩顶支座垫石和支座已安装到位，桥墩顶升到位后，桥墩接高高度也已确定，此后，能够改变落梁结果的只有梁底支座垫石高度或者落梁高度，而梁体支座垫石需在主梁下落前施工完成的，考虑顶升后桥梁现有姿态等各种因素，以控制梁底支座垫石钢板9到支座顶面钢板10的间隙来实现落梁的目标，这样可以将主梁的顶升标高误差、桥墩顶升标高误差、下垫石施工误差以及支座安装偏差统统处理在梁底支座垫石的高度里，只控制考虑各项误差后的落梁间隙，保证主梁下落到设计要求的标高处。

本发明所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，通过对小半径平曲线桥整体同步旋转顶升过程中结构线形变化的研究，首次指出其结构线形变化原理，采用相应的顶升控制技术，并利用落梁间隙调整最终施工精度，保证了小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的成功实施。

本发明之小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法具有以下有益效果：

1、明确了小半径平曲线桥整体同步旋转顶升过程中结构线形变位的原理，形成了一套小半径平曲线桥整体同步旋转顶升控制技术。

2、桥梁经过竖向顶升、纵向旋转、轴线扭转、整体落梁，能够有效控制梁体内的残余应力，使之均小于规范容许值，保证施工安全。

3、利用控制梁底支座垫石钢板到支座顶面钢板的间隙来控制并调整顶升施工偏差的方法，能减小施工难度，加快施工进度，并显著提升桥梁顶升的施工精度。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明实施案例的整体顶升纵向分配梁系统正视图；

图2为本发明实施案例的整体顶升纵向分配梁系统侧视图；

图3为本发明实施案例的整体顶升横向分配梁系统正视图；

图4为本发明实施案例的整体顶升横向分配梁系统侧视图；

图5为本发明千斤顶与吊顶钢板和分配梁连接关系侧视图；

图6为本发明示意一跨小半径平曲线桥的侧视图；

图7为本发明示意一跨小半径平曲线桥的俯视图；

图8为本发明实施案例的整体顶升系统俯视图；

图9为本发明实施案例的桥墩顶升系统正视图；

图10为本发明实施案例的桥墩主筋接长正视图；

图11为本发明实施案例的桥墩混凝土接高正视图；

图12为本发明梁底垫石钢板到支座顶面钢板控制间隙侧视图。

附图标记：

1为千斤顶，2为纵向分配梁，3为横向分配梁，4为钢管立柱，5为临时支撑，6为钢筋连接套筒，7为墩柱接高混凝土，8为分配梁填充灌浆料，9为梁底支座垫石钢板，10为支座顶面钢板，11为千斤顶吊顶钢板。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。

本发明针对小半径平曲线桥，其主梁在整体同步旋转顶升过程中水平投影会伸长，表现为主梁端头向桥外移动，同时还伴有横桥向位移发生，更关键的是主梁在旋转顶升过程中横桥向的顶升位移并不一致。顶升过程既要控制小半径平曲线桥沿着主梁中轴线的旋转（横桥向顶升位移差异），同时还要关注主梁的纵向滑移和横向摆动，防止梁体倾覆开裂，顶升施工步步关键，需要做全程控制。

如图1至图12所示，本发明所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，包括以下施工步骤：

步骤（1）改造原桥的承台作为顶升基础：根据承台承载力计算的结果，确定是否对原桥的承台进行加固改造，当原桥的承台承载力计算无法满足顶升强度要求，采用植筋并新浇混凝土对承台进行扩大和加厚改造；

当原桥的承台承载力计算满足顶升强度要求，则不需改造直接转步骤（2）；

步骤（2）将钢管立柱4布置于承台（满足顶升强度要求的承台）上并构成管桩结构：钢管立柱4与承台间通过螺栓进行有效连接，所述钢管立柱4通过抱柱箍、剪刀撑连成整体构成管桩结构；

采用有限元软件建立钢管立柱群体模型，验算钢管立柱群体的整体性与稳定性；

步骤（3）根据各墩位处主梁构造特点及施工空间，在中间墩梁底设置纵向分配梁2（见图1、2），在边墩梁底设置横向分配梁3（见图3、4）；

由于梁体中间墩处横隔板跨度小于桥墩纵桥向宽度，故纵向分配梁2纵桥向布置，纵向分配梁2呈扁担形态，且纵向分配梁2仅在主梁横隔板宽度范围内填充分配梁填充灌浆料8，纵向分配梁2将顶升力传递到主梁的横隔板上（见图2）；

主梁桥头处实体段横隔板对应顶升反力设施有充足的顶升施工空间，故横向分配梁3横桥向布置（见图4），且横向分配梁3仅在主梁横隔板宽度范围内填充灌浆料8，横向分配梁3将顶升力传递到主梁的横隔板上（见图4）；

纵向分配梁2和横向分配梁3与主梁的接触点应做承压面计算，且纵向分配梁2和横向分配梁3应具有足够的强度，避免挠曲变形造成混凝土局部压溃；

步骤（4）将千斤顶1倒置安装于纵向分配梁2和钢管立柱4之间以及横向分配梁3和钢管立柱4之间，且当千斤顶1倒置固定在纵向分配梁2上时，将千斤顶1的千斤顶吊顶钢板11（见图5）与纵向分配梁2间用楔形钢板垫实，保证千斤顶的轴线垂直，以免安装倾斜顶升时产生水平分力；

所述钢管立柱4、纵向分配梁2、横向分配梁3、千斤顶1均作为反力设施；其中，所述分配梁（包括纵向分配梁2、横向分配梁3）均用于传递并扩撒千斤顶1施加的顶升集中力；

步骤（5）在桥梁的高端桥头安装纵向限位装置和横向限位装置，纵向限位装置约束双向，横向限位装置限位卡紧；

在桥梁的低端桥头安装横向限位装置，根据小半径平曲线桥旋转顶升计算的横向位移值在限位装置与梁体间预留变位空间，允许发生纵向位移和竖向位移；

步骤（6）布设液压顶升系统、顶升控制系统以及应力监测系统，并对顶升控制系统进行控制区位划分，进行控制区位划分时，将每个桥墩单侧的千斤顶作为一组进行控制，使液压顶升系统能做到对桥梁整体、单边以及单点的控制；

所述液压顶升系统包括：液压泵站、液压油管及千斤顶；

所述顶升控制系统包括：顶升控制软件、位移监测元件；

所述应力监测系统包括：应力测试仪和应力监测元件；

步骤（7）对顶升控制系统（尤其是该系统中的位移监测元件）的可靠性、稳定性以及液压顶升系统结构进行检查：所述检查为顶升控制系统和该系统中的位移监测元件的线路连通性检查，以及液压顶升系统的结构外观检查，为试顶升做准备；

步骤（8）检查主梁边界确保结构独立：首先拆除桥面的伸缩缝，解除梁体通过支座与桥墩的连接，清除顶升主梁与相邻桥跨缝隙间的渣滓，确保桥梁成为独立结构方可进行顶升施工；

主梁边界独立后进行试顶升，试顶升合格方可进行正式顶升；所述试顶升的具体过程如下：试顶升高度10mm，首先加载至理论顶升力的80％，再缓慢加载顶升至达到10mm垂直位移，停机持荷10分钟后检查桥梁各支顶部位和顶升支架有无变形、加载点有无局压破坏；

步骤（9）主梁正式顶升，在中间墩和边墩的顶部设置临时支撑5，参见图8，临时支撑5用于当顶升施工中千斤顶收缸泄压时承担梁体自重，主梁顶升时通过将主梁的支撑点在钢管立柱4和临时支撑5间循环倒换实现抬升标高的目的；

主梁顶升的具体步骤为：

步骤（91）结合小半径平曲线桥旋转顶升结构线形变化规律计算各顶升控制点分步顶升指令位移；

步骤（92）为整体旋转顶升的控制系统设定同步误差容许值1mm；

步骤（93）将计算出的与各顶升点对应的分步顶升指令位移输入到控制系统中，注意平曲线内外侧位移值的不同；

步骤（94）分步顶升时全程严密监控各位移测点和应力增量测点的偏差；

步骤（95）每个顶升行程结束后，将各顶升控制点的标高与理论值对比，做出全部顶升控制点的标高对比表；

步骤（96）主梁顶升到位后，施工梁底支座垫石，并安装梁底支座垫石钢板9；

步骤（10）在主梁整体旋转顶升到位后、桥墩切割顶升前，将支座放置在墩顶垫石上，所述支座包括支座顶面钢板10，待桥墩顶升到位接高完成且全桥落梁成功后，再将支座与上下垫石钢板焊接；

支座放置于上垫石钢板和下垫石钢板之间，上垫石钢板与下垫石钢板之间无连接，支座自身顶、底两面各有一块钢板，分别与上垫石钢板和下垫石钢板进行焊接，支座顶面钢板10实际是支座的一部分，为说明支座与上下垫石钢板的连接关系，特意进行标示，参见图12；

步骤（11）施工桥墩顶面上支座下垫石，然后将支座安放在下垫石上，支座安放好后再将桥墩切断顶升接高，主梁高端桥头切除墩顶降低标高；

步骤（12）考虑顶升后主梁线形误差以及桥墩标高误差，以控制梁底支座垫石钢板9到支座顶面钢板10的间隙来实现落梁目标。

在上述技术方案的基础上，小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的结构线形变化规律为：

在保证梁体刚性转动、结构受力安全的前提下，小半径平曲线桥整体同步旋转顶升时，因顶升点绕着旋转轴线发生转角而产生纵向位移，垂直于桥轴线不同顶升点因到旋转轴线的距离不同而产生位移差值，梁体整体同步顶升后因相对于平曲面圆心发生转角而产生横桥向位移。

在知晓上述规律后，正式顶升前应首先研究并掌握其几何变形原理，并计算出各顶升点的位移允许误差控制值，方可确保顶升作业有的放矢（本段是对该原理的总结性描述，下面的内容即是对该原理的细节披露，并均给出了计算公式，对于本专业技术人员，可以据此掌握并进行实施作业。）。

现以一跨小半径平曲线桥为例，阐明小半径曲线桥整体同步旋转顶升过程中的结构线形变化规律，包括：纵桥向位移、横桥向位移、同截面横桥向位移不一致的原理和计算方法；多跨桥梁仅增加顶升控制点，规律相同。

在上述技术方案的基础上，如图6、7所示，设：

ABCD为一跨的外轮廓，O点为桥梁平曲线圆点，ABO示意平弯加竖弯的梁体曲面，距离均为直线连接间距,该桥绕OB轴整体同步旋转顶升，旋转的角度为α；

纵桥向位移：顶升控制点到旋转轴的物理距离AE、DF是一常量，主梁绕OB轴旋转完成后梁体曲面与水平面的夹角减小α，则与水平面的夹角余弦值变大，各点的距离常量与变大的余弦值相乘得到变大的梁体水平投影长度，增量即为纵桥向位移，表现为顶升抬高端向桥外伸长；

横桥向位移：主梁绕OB轴整体同步旋转顶升，旋转的角度为α，则OA也相应转动，设旋转角度为β，OA作为物理距离是一常量，旋转β角后OA与水平面的夹角增大β，则与水平面的夹角余弦值变小，各点的距离常量与变小的余弦值相乘得到梁体横桥向摆动后的长度，长度缩小值即为横桥向位移；

同截面横桥向位移不一致：主梁绕OB轴旋转时，对于远端的A点和B点来说，旋转角度α是相同的，梁体视作一个曲面绕OB轴旋转，但两点到旋转轴OB的距离不同，差值为图中示意的AG段，A点绕OB旋转α角度后顶升高度为AEsinα，B点为DFsinα，设两点的顶升高差为△，则△=AEsinα-DFsinα=EGsinα；相较于桥梁中轴线的H点，曲线外侧的A点高△/2，而内侧的B点则低△/2；且随着旋转顶升，梁体标高不断抬升，即使中轴线处主梁的顶升行程是一定值且顶升控制截面到旋转轴的距离也没有改变，不同顶升行程中同一截面横桥向理论位移值却仍然存在偏差，这是由于相同的中轴线行程在不同标高处对应的梁体旋转角度不断改变的。

正式顶升前，精确计算出小半径平曲线桥各控制点的分步顶升指令位移是顶升成功实施的基本前提，根据上述研究成果，先手算出分步指令位移后，再在结构模型中输入强迫位移来验算结构受力安全，方可确保小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的成功顺利实施。

桥梁整体同步旋转顶升施工需要保证主梁是以刚体姿态发生位移，即主梁不因发生位移而产生附加应力。多点顶升的桥梁总会有位移不同步的情况出现，相应也就会有顶升附加应力。计算分析过程就是找出附加应力控制值相对应的位移偏差，在实桥顶升时通过控制顶升位移偏差来保证梁体安全，同时测试梁体的应力变化值，对位移和应力进行双控。采用空间有限元软件建立结构模型，以设计名义拉应力的50%作为附加应力的控制值，对各顶升控制点施加强迫位移，经多工况优化计算，得出顶升控制点的位移偏差允许限制。

在上述技术方案的基础上，梁体在顶升的过程中会产生水平位移，并使坡度变小，由此会使千斤顶偏心受力，并与支撑之间会出现一定的间隙，采取在千斤顶吊顶钢板11上开长圆孔调整水平位移，避免千斤顶偏心受力，采取在千斤顶与支撑之间填补楔块抵消坡度减小对千斤顶垂直度的影响。

桥梁顶升是一个动态过程，在实际顶升过程中并不会完全按照理论状态顺利进行，有些行程会因为不可预见的原因出现偏差，这时在顶升过程中需要对梁体进行实时监控及时调整，决不可将偏差累计到影响顶升施工安全的程度。

在上述技术方案的基础上，在步骤（10）中，梁体在顶升过程中会产生一定的水平位移(纵、横两个方向)，墩柱顶升到位后，支座安装时，原梁底预埋钢板的螺栓孔会与墩柱螺栓孔出现错孔的现象，同时在此处梁体内部有预应力钢筋存在，不宜使用钻孔的方法进行螺栓套筒的重新预埋，需要在原梁底预埋钢板下焊接一块钢板，再与新装支座顶板相焊接。

支座在主梁整体顶升到位后、桥墩切割顶升前放置在垫石上，先不进行焊接，此时桥墩处于原位，墩顶与梁底距离较远，作业空间较大，便于人员操作和支座吊装；

支座安装就位后，切割墩柱并予以顶升，并在桥墩顶升到位时调整支座标高和平整度，使之满足支座施工容许偏差，接高墩柱并落梁成功后，将支座与上下垫石钢板焊接，完成支座安装。

在上述技术方案的基础上，在步骤（11）中，在承台顶面以上适宜高度用绳锯将墩柱切断并进行顶升（见图9），顶升行程以对应位置处主梁顶升高度为准，到位后进行墩柱接高。实施桥墩接高前应将新老混凝土结合面进行凿毛处理，以利于新老混凝土的连接。混凝土凿除后须用水清洗，不得留有灰尘和杂物。桥墩接高部分采用与原设计同规格等数量的竖向主筋和箍筋，竖向主筋采用钢筋连接套筒6（见图10）连接，墩柱接高混凝土7（见图11）采用缓凝、微膨胀混凝土，浇筑过程中确保混凝土振捣密实。需要降低处理的高墩，测量放线后用绳锯切割墩顶并移除，然后浇筑新的墩顶和垫石混凝土。

在上述技术方案的基础上，落梁确定顶升施工完成后桥梁在长期运营过程中的受力和线形，落梁的好坏直接影响到梁体的安全性。因此，在步骤（12）中，桥墩顶升前，墩顶支座垫石和支座已安装到位，桥墩顶升到位后，桥墩接高高度也已确定，此后，能够改变落梁结果的只有梁底支座垫石高度或者落梁高度，而梁体支座垫石需在主梁下落前施工完成的，考虑顶升后桥梁现有姿态等各种因素，以控制梁底支座垫石钢板9到支座顶面钢板10（见图12）的间隙来实现落梁的目标，这样可以将主梁的顶升标高误差、桥墩顶升标高误差、下垫石施工误差以及支座安装偏差统统处理在梁底支座垫石的高度里，只控制考虑各项误差后的落梁间隙，保证主梁下落到设计要求的标高处。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）改造原桥的承台作为顶升基础：根据承台承载力计算的结果，确定是否对原桥的承台进行加固改造，当原桥的承台承载力计算无法满足顶升强度要求，采用植筋并新浇混凝土对承台进行扩大和加厚改造；

步骤（2）将钢管立柱（4）布置于承台上并构成管桩结构：钢管立柱（4）与承台间通过螺栓进行有效连接，所述钢管立柱（4）通过抱柱箍、剪刀撑连成整体构成管桩结构；

步骤（3）根据各墩位处主梁构造特点及施工空间，在中间墩梁底设置纵向分配梁（2），在边墩梁底设置横向分配梁（3）；

步骤（4）将千斤顶（1）倒置安装于纵向分配梁（2）和钢管立柱（4）之间以及横向分配梁（3）和钢管立柱（4）之间，且千斤顶（1）倒置固定在纵向分配梁（2）上，千斤顶（1）的千斤顶吊顶钢板（11）与纵向分配梁（2）间用楔形钢板垫实，保证千斤顶的轴线垂直，以免安装倾斜顶升时产生水平分力；

步骤（5）在桥梁的高端桥头安装纵向限位装置和横向限位装置，纵向限位装置约束双向，横向限位装置限位卡紧；

在桥梁的低端桥头安装横向限位装置，根据小半径平曲线桥旋转顶升计算的横向位移值在限位装置与梁体间预留变位空间，允许发生纵向位移和竖向位移；

步骤（6）布设液压顶升系统、顶升控制系统以及应力监测系统，并对顶升控制系统进行控制区位划分，进行控制区位划分时，将每个桥墩单侧的千斤顶作为一组进行控制，使液压顶升系统能做到对桥梁整体、单边以及单点的控制；

步骤（7）对顶升控制系统的可靠性、稳定性以及液压顶升系统结构进行检查：所述检查为顶升控制系统和该系统中的位移监测元件的线路连通性检查，以及液压顶升系统的结构外观检查，为试顶升做准备；

步骤（8）检查主梁边界确保结构独立：首先拆除桥面的伸缩缝，解除梁体通过支座与桥墩的连接，清除顶升主梁与相邻桥跨缝隙间的渣滓，确保桥梁成为独立结构方可进行顶升施工；

主梁边界独立后进行试顶升，试顶升合格方可进行正式顶升；

步骤（9）主梁正式顶升，在中间墩和边墩的顶部设置临时支撑（5），临时支撑（5）用于当顶升施工中千斤顶收缸泄压时承担梁体自重，主梁顶升时通过将主梁的支撑点在钢管立柱（4）和临时支撑（5）间循环倒换实现抬升标高的目的；

步骤（10）在主梁整体旋转顶升到位后、桥墩切割顶升前，将支座放置在墩顶垫石上，所述支座包括支座顶面钢板（10），待桥墩顶升到位接高完成且全桥落梁成功后，再将支座与上下垫石钢板焊接；

步骤（11）施工桥墩顶面上支座下垫石，然后将支座安放在下垫石上，支座安放好后再将桥墩切断顶升接高，主梁高端桥头切除墩顶降低标高；

步骤（12）考虑顶升后主梁线形误差以及桥墩标高误差，以控制梁底支座垫石钢板（9）到支座顶面钢板（10）的间隙来实现落梁目标。

2.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：步骤（2）中进一步采用有限元软件建立钢管立柱群体模型，验算钢管立柱群体的整体性与稳定性。

3.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：步骤（3）中的纵向分配梁（2）纵桥向布置，纵向分配梁（2）呈扁担形态，且纵向分配梁（2）仅在主梁横隔板宽度范围内填充分配梁填充灌浆料（8）；

步骤（3）中的横向分配梁（3）横桥向布置，且横向分配梁（3）仅在主梁横隔板宽度范围内填充分配梁填充灌浆料（8）；

纵向分配梁（2）和横向分配梁（3）与主梁的接触点应做承压面计算，且纵向分配梁（2）和横向分配梁（3）应具有足够的强度，避免挠曲变形造成混凝土局部压溃。

4.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：步骤（8）中所述的试顶升的具体过程如下：试顶升高度10mm，首先加载至理论顶升力的80％，再缓慢加载顶升至达到10mm垂直位移，停机持荷10分钟后检查桥梁各支顶部位和顶升支架有无变形、加载点有无局压破坏。

5.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：步骤（9）中所述的主梁顶升的具体步骤为：

步骤（91）结合小半径平曲线桥旋转顶升结构线形变化规律计算各顶升控制点分步顶升指令位移；

步骤（92）为整体旋转顶升的控制系统设定同步误差容许值1mm；

步骤（93）将计算出的与各顶升点对应的分步顶升指令位移输入到控制系统中，注意平曲线内外侧位移值的不同；

步骤（94）分步顶升时全程严密监控各位移测点和应力增量测点的偏差；

步骤（95）每个顶升行程结束后，将各顶升控制点的标高与理论值对比，做出全部顶升控制点的标高对比表；

步骤（96）主梁顶升到位后，施工梁底支座垫石，并安装梁底支座垫石钢板（9）。

6.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：小半径平曲线桥整体同步旋转顶升的结构线形变化规律为：

在保证梁体刚性转动、结构受力安全的前提下，小半径平曲线桥整体同步旋转顶升时，因顶升点绕着旋转轴线发生转角而产生纵向位移，垂直于桥轴线不同顶升点因到旋转轴线的距离不同而产生位移差值，梁体整体同步顶升后因相对于平曲面圆心发生转角而产生横桥向位移。

7.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：梁体在顶升的过程中会产生水平位移，并使坡度变小，由此会使千斤顶偏心受力，并与支撑之间会出现一定的间隙，采取在千斤顶吊顶钢板（11）上开长圆孔调整水平位移，避免千斤顶偏心受力，采取在千斤顶与支撑之间填补楔块抵消坡度减小对千斤顶垂直度的影响。

8.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：在步骤（10）中，梁体在顶升过程中会产生一定的水平位移，墩柱顶升到位后，支座安装时，原梁底预埋钢板的螺栓孔会与墩柱螺栓孔出现错孔的现象，同时在此处梁体内部有预应力钢筋存在，需要在原梁底预埋钢板下焊接一块钢板，再与新装支座顶板相焊接。

9.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：在步骤（11）中，在承台顶面以上适宜高度用绳锯将墩柱切断并进行顶升，顶升行程以对应位置处主梁顶升高度为准，到位后进行墩柱接高。

10.如权利要求1所述的小半径平曲线桥整体同步旋转顶升施工方法，其特征在于：在步骤（12）中，桥墩顶升前，墩顶支座垫石和支座已安装到位，桥墩顶升到位后，桥墩接高高度也已确定，此后，能够改变落梁结果的只有梁底支座垫石高度或者落梁高度，而梁体支座垫石需在主梁下落前施工完成的，考虑顶升后桥梁现有姿态等各种因素，以控制梁底支座垫石钢板（9）到支座顶面钢板（10）的间隙来实现落梁的目标，这样可以将主梁的顶升标高误差、桥墩顶升标高误差、下垫石施工误差以及支座安装偏差统统处理在梁底支座垫石的高度里，只控制考虑各项误差后的落梁间隙，保证主梁下落到设计要求的标高处。