CN116180621A - 一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置及其施工方法，包括盖梁、墩柱、左侧梁板和右侧梁板，盖梁安装在墩柱的上端外表面，还包括安装于盖梁上端外表面上的纠偏装置，纠偏装置分别对应左侧梁板和右侧梁板设置；纠偏装置包括左右两个钢滑块、置于两个钢滑块之间的顶推千斤顶；钢滑块安装在盖梁的上端外表面上，钢滑块的上表面或下表面为滑动面、且两个钢滑块的滑动面上下错开，顶推千斤顶的两端分别抵住两个钢滑块，利用钢滑块上下两端摩擦力的巨大差异，实现墩柱偏移。本发明不会对墩身产生附加水平力，也不会影响到其他桥墩结构，不用在梁底安装锚栓，避免了对梁体的破坏，确保了施工过程中墩身及桥梁结构整体的安全。

Description

一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置及其施工 方法

技术领域

本发明涉及公路桥梁桥墩纠偏施工领域，更具体的是涉及一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置及其施工方法。

背景技术

桥墩是桥梁结构中的重要组成结构之一，其支撑桥梁上部结构，并将上部结构荷载传递给基础和地基，桥墩的安全与否直接影响桥梁的正常使用和道路通行安全。我国幅员辽阔，公路里程长，跨越深沟、峡谷的情况多，在进行此类桥梁墩柱设计时，为满足变形需要，一般会选择柔性桥墩。柔性墩指的是墩身较细长，墩顶可以随着上部结构顺桥向方位移动而相应变位的桥墩，是一种纵向刚度很小的桥墩。因为柔性墩台充分的考虑到了墩台所能承受的水平力和水平位移，所以为桥梁的下部构造节约了大量的钢筋混凝土，从而降低全桥的造价。但是由于弯道受力条件复杂、稳定性易受影响以及异常天气等多方面因素，大大增大了墩柱偏位的发生频率。

为了保证桥梁使用的安全，发生倾斜的桥墩应该通过纠偏措施回到正确的位置，桥墩纠偏的方法有很多，其中一种是直接顶推法，即直接利用桥梁自身结构传递顶推力，即反力作用于桥墩柱来进行纠偏，这种方法适用于桥墩刚度大、直线桥、一次纠偏梁跨数较少或长度较短的情况，并不适用于柔性墩的纠偏。主要原因在顶推过程中会导致桥墩底部产生环向裂缝，进而形成塑性铰，进一步可能导致墩柱的加剧损坏甚至出现落梁、倒塌的风险。为了克服柔性墩的纠偏难题，本发明提出了一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置及其施工方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，包括盖梁、墩柱、左侧梁板和右侧梁板，所述盖梁安装在墩柱的上端外表面，还包括安装于所述盖梁上端外表面上的纠偏装置，所述纠偏装置设置有两组，并分别对应所述左侧梁板和右侧梁板设置；

所述纠偏装置包括左右两个钢滑块、置于两个钢滑块之间的顶推千斤顶；

所述钢滑块安装在所述盖梁的上端外表面上，所述钢滑块的上表面或下表面为滑动面、且两个钢滑块的滑动面上下错开，所述顶推千斤顶的两端分别抵住两个钢滑块，使顶推力直接作用于钢滑块上，利用钢滑块上下两端摩擦力的巨大差异，实现墩柱偏移。

进一步地，所述钢滑块由聚乙烯四氟板镶嵌在钢板内加工而成，所述钢板的表面中间设置为凹槽，在所述凹槽内安装聚乙烯四氟板以形成所述滑动面，所述聚乙烯四氟板中部为凸出曲面，四周与钢板平齐。

进一步地，两个所述钢滑块为一组，分别为第一钢滑块与第二钢滑块，所述第一钢滑块的上表面为滑动面，所述第二钢滑块的下表面为滑动面，应按照以下要求进行摆放，钢滑块的一端为弧形端，放置时需保证弧形端均位于外侧，第一钢滑块的滑动面在上，第二钢滑块滑动面在下，此时钢滑块侧面的箭头方向即为墩柱的纠偏移动方向。若需改变纠偏方向，则仅需将两个钢滑块沿中心旋转，箭头方向始终为墩柱的纠偏方向。

更进一步地，还包括液压同步控制系统，所述液压同步控制系统与所述顶推千斤顶通讯连接，用于监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移并控制各个所述顶推千斤顶的同步工作。

更进一步地，还包括纠偏数据监测装置，所述纠偏数据监测装置包括应变片、全站仪；

所述应变片安装在所述墩柱的底部顶推施工受压侧，用于实时检测顶推过程中应变变化；

所述全站仪用于在顶推过程中上下反复测量所述墩柱的垂直度。

进一步地，还包括两组防回弹反力装置，防回弹反力装置锚固在所述盖梁上表面，所述防回弹反力装置包括限制回弹的反力支架、横隔板，所述反力支架设置在所述左侧梁板、右侧梁板的端头位置，反力支架抵住主梁横隔板，在反力支架与横隔板之间可设置橡胶垫块减少磨损。

本发明的另一目的在于，提供一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置的施工方法，具体步骤如下：

步骤1、准备工作：在开始进行维修加固前，对需要纠偏的桥墩的纵向偏移量进行测量，确定施工前桥墩的准确偏移量值，从而确定桥墩的纠偏量值；

步骤2、吊架安装：提前制作并安装用作顶升和顶推工作平台的吊架；

步骤3、梁板顶升：安装竖向千斤顶，每个墩柱采用的千斤顶台数及型号依据现场实际情况选择，同时控制所有竖向千斤顶，将梁板顶起5-8mm；

步骤4、安装纠偏装置：拆除原来支座，更换安装纠偏装置的钢滑块，每个钢滑块均有一面设置为滑动面，放置时保证第一钢滑块的滑动面在上，第二钢滑块滑动面在下，同时用钢板填塞左侧梁板和右侧梁板梁端各伸缩缝间隙，防止出现纵向滑动，利用梁板作为支撑传力构件，达到墩柱滑移的目的；

步骤5、在钢滑块之间安装顶推千斤顶，每台顶推千斤顶额定顶推力为F，顶推千斤顶两端分别抵住两个钢滑块，使顶推力直接作用于钢滑块上，控制竖向千斤顶回油将梁板缓慢落至钢滑块上，调试顶推千斤顶并进行试顶，即每个顶推千斤顶加荷0.1F，以此来检查各系统和构件的运行情况，确认无误后，正式开始顶推；

步骤6、采用分级顶推，在顶推过程中，将每个顶推千斤顶以每级0.1F的荷载逐级同步加荷，顶推过程需通过全站仪同步监测墩顶位移，保证每级不超过0.05％H(H为墩高)，单次纠偏完成后需要将竖向千斤顶对梁体重新进行顶升，调整复位钢滑块及滑动面，然后梁体重新回落至滑动面上再进行下一级的纠偏施工，直至纠偏达到设计要求。

进一步地，还包括：

步骤7、纠偏数据实时监测：实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，若顶推力突然发生变化，应立即停止顶推，查找事故原因，排除安全隐患，并且需要保证顶推位移不超过0.05％H；单次纠偏完成后，需对墩身垂直度进行监测，确保正常后进行下一次顶推；

步骤8、安装防回弹反力装置：墩柱纠偏完成后，在梁板端头设置限制回弹反力支架，反力支架利用型钢及钢板制作，锚固在盖梁上，反力支架与横隔板之间设置橡胶垫块，等桥墩稳定后再拆除防回弹反力装置；

步骤9、支座更换、伸缩缝施工：纠偏工作完成后，启动竖向千斤顶顶起主梁，取出顶推千斤顶及钢滑块，同时安装永久支座，然后控制竖向千斤顶缓慢回油落至永久支座，最后更换桥梁伸缩缝。

进一步地，所述钢滑块的侧面设置有箭头，所述箭头的方向即为墩柱的纠偏移动方向，若需改变纠偏方向，则仅需将两个钢滑块沿中心旋转，箭头方向始终为墩柱的纠偏方向。

进一步地，步骤6中当墩柱开始滑动后应立即稳定顶推千斤顶油压，保持顶推力不再增大，顶推过程中每级荷载持荷15分钟，并在持荷时间内进行监控检查，如出现异常情况，立即停止加荷并分析原因；

同时采用液压同步控制系统，实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，通过力与位移的同步控制方法来进行纠偏控制。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1、本发明方法主要利用顶推千斤顶顶推两个不同滑动面的钢滑块，其中上表面为滑动面的第一钢滑块底部与盖梁的摩擦力较大，可视为与桥墩盖梁固定连接，下表面为滑动面的钢滑块其顶部与梁板的摩擦力较大，可视为与主梁固定连接，而主梁各梁段已成为一个整体，可视为固定不动，因此第一钢滑块借千斤顶推力，依靠与盖梁间的摩擦力，带动桥墩，进而完成桥墩纠偏工作；本发明的施工装置及施工方法不会对墩身产生附加水平力，也不会影响到其他桥墩结构，不用在梁底安装锚栓，避免了对梁体的破坏，确保了在步履式顶推施工过程中墩身及桥梁结构整体的安全。

2、由于本方法在每个墩台上、每片梁板底下均可布置顶推千斤顶，且顶推方向与桥梁平曲线相吻合，这就保证了桥墩的纠偏方向始终沿着桥梁平曲线方向，因此在理论上消除了桥墩横向偏移的可能性，故无需横向纠偏，大大简化了纠偏流程。

3、节省施工成本，具有良好的经济效益，本发明的钢滑块可重复利用；构件表面的使用标识能准确显示当前纠偏方向，有效降低使用难度，易于工人理解与操作，实用高效。

附图说明

图1为本发明施工装置布置图；

图2为本发明中钢滑块示意图；

图3为本发明中防回弹反力装置图；

附图标记：1—墩柱；2—盖梁；3—顶推千斤顶；4—钢滑块；5—滑动面；6—右侧梁体；7—左侧梁体；8—伸缩缝；9—液压同步控制系统；10—横隔板；11—防回弹反力装置；12—吊架；13—应变片；14—全站仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

如图1-3所示，一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，包括盖梁2、墩柱1、左侧梁板7和右侧梁板6，所述盖梁2安装在墩柱1的上端外表面，还包括安装于所述盖梁2上端外表面上的纠偏装置，所述纠偏装置设置有两组，并分别对应所述左侧梁板7和右侧梁板6设置；

所述纠偏装置包括左右两个钢滑块4、置于两个钢滑块之间的顶推千斤顶3；

所述钢滑块4安装在所述盖梁2的上端外表面上，所述钢滑块4的上表面或下表面为滑动面5、且两个钢滑块4的滑动面上下错开，所述顶推千斤顶3的两端分别抵住两个钢滑块4，使顶推力直接作用于钢滑块4上，利用钢滑块4上下两端摩擦力的巨大差异，实现墩柱偏移。

如图2所示，所述钢滑块由聚乙烯四氟板镶嵌在钢板内加工而成，所述钢板的表面中间设置为凹槽，在所述凹槽内安装聚乙烯四氟板以形成所述滑动面，所述聚乙烯四氟板中部为凸出曲面，四周与钢板平齐。具体实际使用时，所述钢滑块由2mm聚乙烯四氟板镶嵌在30mm厚钢板内加工而成。

具体地，两个所述钢滑块为一组，分别为第一钢滑块与第二钢滑块，所述第一钢滑块的上表面为滑动面，所述第二钢滑块的下表面为滑动面，应按照以下要求进行摆放，钢滑块的一端为弧形端，放置时需保证弧形端均位于外侧，第一钢滑块的滑动面在上，第二钢滑块滑动面在下，此时钢滑块侧面的箭头方向即为墩柱的纠偏移动方向。若需改变纠偏方向，则仅需将两个钢滑块沿中心旋转，箭头方向始终为墩柱的纠偏方向。

在发明一具体实施方式中：

所述步履式顶推施工装置还包括液压同步控制系统9，所述液压同步控制系统9与所述顶推千斤顶3通讯连接，用于监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移并控制各个所述顶推千斤顶的同步工作。

在发明一具体实施方式中：

还包括纠偏数据监测装置，所述纠偏数据监测装置包括应变片、全站仪；

所述应变片13安装在所述墩柱的底部顶推施工受压侧，用于实时检测顶推过程中应变变化；

所述全站仪14用于在顶推过程中上下反复测量所述墩柱的垂直度。

在发明一具体实施方式中：

还包括两组防回弹反力装置11，防回弹反力装置锚固在所述盖梁2上表面，所述防回弹反力装置包括限制回弹的反力支架、横隔板10，所述反力支架设置在所述左侧梁板7、右侧梁板6的端头位置，反力支架抵住主梁横隔板10，在反力支架与横隔板之间可设置橡胶垫块减少磨损。

实施例2

结合图1所示的步履式顶推纠偏装置，本内容以简支梁桥为例对发明专利的内容进行详细说明，方便本领域技术人员可以参照说明文进行实施。

在进行墩柱纠偏工作时，应提前制作并安装用作顶升和顶推工作平台的吊架。先利用桥检车在盖梁上安装吊架外框架；再在桥面上把吊架内框架拼装好，用钢管进行内支撑，以提高吊架内框架刚度；然后用一台吊车将内框架整体从桥面吊放至桥下地面，再用两台吊车从桥梁两侧把吊架内框架从同步地面吊升至盖梁位置，工人将吊架与盖梁上的外框架固定，最后安装爬梯。该吊架可以作为后期监测的工作平台。

吊架安装完成后，在盖梁处首先安装竖向千斤顶，千斤顶的数量及额定顶推力应按照实际梁段的重量进行选择，将梁顶起5～8mm。梁体顶起后，要进行纠偏装置的安装工作，具体步骤如下：

步骤1、将桥梁原有支座拆除。

步骤2、沿纵桥向放置本装置的两个钢滑块，每个钢滑块均有一面设置为滑动面，放置时需按照钢滑块表面标识进行，钢滑块纵向排列，具体地，钢滑块的一端为弧形端，放置时需保证弧形端均位于外侧，第一钢滑块的滑动面在上，第二钢滑块滑动面在下，此时钢滑块侧面的箭头方向即为墩柱的纠偏移动方向，若需改变纠偏方向，则仅需将两个钢滑块沿中心旋转，箭头方向始终为墩柱的纠偏方向。同时用钢板填塞左侧梁板和右侧梁板梁端各伸缩缝间隙，防止出现纵向滑动，利用梁板作为支撑传力构件，达到墩柱滑移的目的。

步骤3、在两个钢滑块之间布置顶推千斤顶。每台顶推千斤顶额定顶推力为F，顶推千斤顶两端分别抵住两个钢滑块，使顶推力直接作用于钢滑块上，控制竖向千斤顶回油将梁板缓慢落至钢滑块上，调试顶推千斤顶并进行试顶，即每个顶推千斤顶加荷0.1F，以此来检查各系统和构件的运行情况，确认无误后，正式开始顶推。

步骤4、释放竖向千斤顶，将梁板落至所安装的钢滑块上。

采用分级顶推，在顶推过程中，将每个千斤顶以每级0.1F的荷载逐级同步加荷，当墩柱开始滑动后应立即稳定千斤顶油压，保持顶推力不再增大，并持荷15分钟，顶推过程需通过全站仪同步监测墩顶位移，保证每级不超过0.05％H(H为墩高)，同时采用计算机液压同步控制系统，实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，通过力与位移的同步控制方法来进行纠偏控制。顶推过程中每级荷载持荷15分钟，并在持荷时间内进行监控检查，如出现异常情况，立即停止加荷并分析原因。单次纠偏完成后需要将竖向千斤顶对梁体重新进行顶升，调整复位钢滑块及滑动面，然后梁体重新回落至滑动面上再进行下一级的纠偏施工，直至纠偏达到设计要求。

步骤5、纠偏数据实时监测：在整个顶推过程中，实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，若顶推力突然发生变化，应立即停止顶推，查找事故原因，排除安全隐患，并且需要保证顶推位移不超过0.05％H；单次纠偏完成后，需对墩身垂直度进行监测，确保正常后进行下一次顶推；

步骤6、安装防回弹反力装置：墩柱纠偏完成后，在梁板端头设置限制回弹反力支架，反力支架利用型钢及钢板制作，锚固在盖梁上，反力支架与横隔板之间设置橡胶垫块，等桥墩稳定后再拆除防回弹反力装置；

步骤7、支座更换、伸缩缝施工：纠偏工作完成后，启动竖向千斤顶顶起主梁，取出顶推千斤顶及钢滑块，同时安装永久支座，然后控制竖向千斤顶缓慢回油落至永久支座，最后更换桥梁伸缩缝。

同时采用液压同步控制系统，实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，通过力与位移的同步控制方法来进行纠偏控制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及优点，尽管本发明专利的实施方案已公开如上，但其并不仅仅局限于说明书和实施方式中所列的应用，它可适用于本发明专利所适用的多个领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此，在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明专利并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，包括盖梁、墩柱、左侧梁板和右侧梁板，所述盖梁安装在墩柱的上端外表面，其特征在于，还包括安装于所述盖梁上端外表面上的纠偏装置，所述纠偏装置设置有两组，并分别对应所述左侧梁板和右侧梁板设置；

所述纠偏装置包括左右两个钢滑块、置于两个钢滑块之间的顶推千斤顶；

所述钢滑块安装在所述盖梁的上端外表面上，所述钢滑块的上表面或下表面为滑动面、且两个钢滑块的滑动面上下错开，所述顶推千斤顶的两端分别抵住两个钢滑块，使顶推力直接作用于钢滑块上，利用钢滑块上下两端摩擦力的巨大差异，实现墩柱偏移。

2.根据权利要求1所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，其特征在于，所述钢滑块由聚乙烯四氟板镶嵌在钢板内加工而成，所述钢板的表面中间设置为凹槽，在所述凹槽内安装聚乙烯四氟板以形成所述滑动面，所述聚乙烯四氟板中部为凸出曲面，四周与钢板平齐。

3.根据权利要求1所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，其特征在于，两个所述钢滑块为一组，分别为第一钢滑块与第二钢滑块，所述第一钢滑块的上表面为滑动面，所述第二钢滑块的下表面为滑动面。

4.根据权利要求1所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，其特征在于，还包括液压同步控制系统，所述液压同步控制系统与所述顶推千斤顶通讯连接，用于监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移并控制各个所述顶推千斤顶的同步工作。

5.根据权利要求1所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，其特征在于，还包括纠偏数据监测装置，所述纠偏数据监测装置包括应变片、全站仪；

所述应变片安装在所述墩柱的底部顶推施工受压侧，用于实时检测顶推过程中应变变化；

所述全站仪用于在顶推过程中上下反复测量所述墩柱的垂直度。

6.根据权利要求1所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置，其特征在于，还包括两组防回弹反力装置，防回弹反力装置锚固在所述盖梁上表面，所述防回弹反力装置包括限制回弹的反力支架、横隔板，所述反力支架设置在所述左侧梁板、右侧梁板的端头位置，反力支架抵住主梁横隔板，在反力支架与横隔板之间设置橡胶垫块。

7.一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、准备工作：在开始进行维修加固前，对需要纠偏的桥墩的纵向偏移量进行测量，确定施工前桥墩的准确偏移量值，从而确定桥墩的纠偏量值；

步骤2、吊架安装：提前制作并安装用作顶升和顶推工作平台的吊架；

步骤3、梁板顶升：安装竖向千斤顶，每个墩柱采用的千斤顶台数及型号依据现场实际情况选择，同时控制所有竖向千斤顶，将梁板顶起5-8mm；

步骤4、安装纠偏装置：拆除原来支座，更换安装纠偏装置的钢滑块，每个钢滑块均有一面设置为滑动面，放置时保证第一钢滑块的滑动面在上，第二钢滑块滑动面在下，同时用钢板填塞左侧梁板和右侧梁板梁端各伸缩缝间隙，防止出现纵向滑动，利用梁板作为支撑传力构件，达到墩柱滑移的目的；

步骤5、在钢滑块之间安装顶推千斤顶，每台顶推千斤顶额定顶推力为F，顶推千斤顶两端分别抵住两个钢滑块，使顶推力直接作用于钢滑块上，控制竖向千斤顶回油将梁板缓慢落至钢滑块上，调试顶推千斤顶并进行试顶，即每个顶推千斤顶加荷0.1F，以此来检查各系统和构件的运行情况，确认无误后，正式开始顶推；

步骤6、采用分级顶推，在顶推过程中，将每个顶推千斤顶以每级0.1F的荷载逐级同步加荷，顶推过程需通过全站仪同步监测墩顶位移，保证每级不超过0.05％H(H为墩高)，单次纠偏完成后需要将竖向千斤顶对梁体重新进行顶升，调整复位钢滑块及滑动面，然后梁体重新回落至滑动面上再进行下一级的纠偏施工，直至纠偏达到设计要求。

8.根据权利要求7所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置的施工方法，其特征在于，还包括：

步骤7、纠偏数据实时监测：实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，若顶推力突然发生变化，应立即停止顶推，查找事故原因，排除安全隐患，并且需要保证顶推位移不超过0.05％H；单次纠偏完成后，需对墩身垂直度进行监测，确保正常后进行下一次顶推；

步骤8、安装防回弹反力装置：墩柱纠偏完成后，在梁板端头设置限制回弹反力支架，反力支架利用型钢及钢板制作，锚固在盖梁上，反力支架与横隔板之间设置橡胶垫块，等桥墩稳定后再拆除防回弹反力装置；

步骤9、支座更换、伸缩缝施工：纠偏工作完成后，启动竖向千斤顶顶起主梁，取出顶推千斤顶及钢滑块，同时安装永久支座，然后控制竖向千斤顶缓慢回油落至永久支座，最后更换桥梁伸缩缝。

9.根据权利要求7所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置的施工方法，其特征在于，所述钢滑块的侧面设置有箭头，所述箭头的方向即为桥墩的纠偏移动方向，若需改变纠偏方向，则仅需将两个钢滑块沿中心旋转，箭头方向始终为桥墩的纠偏方向。

10.根据权利要求7所述的一种适用于柔性桥墩纠偏的步履式顶推施工装置的施工方法，其特征在于，步骤6中当墩柱开始滑动后应立即稳定顶推千斤顶油压，保持顶推力不再增大，顶推过程中每级荷载持荷15分钟，并在持荷时间内进行监控检查，如出现异常情况，立即停止加荷并分析原因；

同时采用液压同步控制系统，实时监测顶推千斤顶的顶推力及顶推位移，通过力与位移的同步控制方法来进行纠偏控制。

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