CN206646417U - 一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，包括支撑子系统(1)顶升子系统(2)和安保及辅助子系统(3)，该系统的稳定性、适应性、经济性和操作性较好，抬高能力大，能有效而安全地对简支梁桥进行大高度整体同步顶升。本实用新型适用于多跨混凝土简支桥梁整体顶升及支座更换施工，特别适应于双柱式带盖梁的多跨混凝土简支梁的大高度整体顶升。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统。
背景技术
随着经济社会的高速发展，一些在用桥梁因桥下净空较低而不能满足使用的要求，有必要进行顶升改造。被改造桥梁顶升高度较小的一般可采用传统的顶升技术实现，而较大的高度的顶升施工法目前较为少见，对于现有的顶升方法大都是逐跨进行，施工过程繁琐，周期长，费用高。若对简支梁桥进行整体同步顶升则会大大降低成本和周期。如何实现对梁体大高度的顶升，如何控制整体顶升过程中的同步性及施工过程中的安全性是亟待解决的关键问题。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，该系统的稳定性、适应性、经济性和操作性较好，抬高能力大，能有效而安全地对简支梁桥进行大高度整体同步顶升。本发明适用于多跨混凝土简支桥梁整体顶升及支座更换施工，特别适应于双柱式带盖梁的多跨混凝土简支梁的大高度整体顶升。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，包括支撑子系统和顶升子系统，所述支撑子系统为顶升子系统提供支持，包括设于桥墩两侧的支撑基础，多根钢管立柱，分配梁，垫梁和托梁；所述多根钢管立柱作为承重结构，分别布置于墩柱的四个角点上；分配梁用于集中钢管立柱的支撑反力，位于盖梁下方两侧，横桥向安装于钢管立柱上方；钢管立柱的顶部通过法兰盘及植入分配梁的螺栓与分配梁固定连接，钢管立柱的底部通过法兰盘及植入支撑基础的螺栓与支撑基础固定连接；所述垫梁沿纵桥向横置于两分配梁上，所述托梁位于垫梁上方，托梁的顶面垂直托于盖梁底；
所述顶升子系统包括若干液压千斤顶，液压泵站，同步顶升控制系统；所述若干液压千斤顶间隔设置与垫梁与托梁之间；液压千斤顶通过进油和出油液压油管与液压泵站连接，液压泵站受同步顶升控制系统控制。
作为优选，该系统还包括安保及辅助子系统，所述安保及辅助子系统包括液压阀，临时支撑设备和盖梁限位装置；所述液压阀设置于液压油管上，用于当压液泵站出现问题或突然断电时自动关闭液控单向阀，保持液压千斤顶的顶升力不变；
所述临时支撑设备设置于液压千斤顶之间，用于液压千斤顶形成交替时提供临时支撑；
所述盖梁限位装置用于对盖梁进行竖向和横向限位，包括竖向限位螺杆和横向限位钢板；竖向限位螺杆两端穿过托梁顶板与横向限位钢板上的螺栓孔，并通过两端的螺母连接托梁的顶板与横向限位钢板；横向限位钢板为一带螺杆孔的矩形钢板，其一端垂直固定盖梁侧面上的固定钢板，固定钢板通过植筋固定在盖梁侧面，横向限位钢板与固定钢板间设有加劲板，加劲板、横向限位钢板、固定钢板形成三角结构，用于为横向限位钢板提供支撑力。
作为优选，相邻的所述钢管立柱之间设置有横撑与斜撑用于增加钢管立柱的稳定性。
作为优选，所述垫梁采用工字钢双拼而成，两工字钢分开一定间距通过加劲板连接而成，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板；所述托梁采用两型钢以一定间距双拼而成，型钢梁上下固定有顶板钢板与底板钢板，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板。
作为优选，所述垫梁采用工字钢双拼而成，两工字钢分开一定间距通过加劲板连接而成，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板；所述托梁采用两型钢以一定间距双拼而成，型钢梁上下固定有顶板钢板与底板钢板，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板。
作为优选，所述顶升子系统还包括与同步顶升控制系统电连接的位移传感器和压力传感器；所述位移传感器设置于垫梁与托梁梁端之间，每组垫梁与托梁之间均设有两位移传感器，压力传感器设置在液压千斤顶内；位移传感器和压力传感器的信息传输给同步顶升控制系统，然后同步顶升控制系统根据信息控制每台液压泵站，每台液压泵站则根据指令分别控制相应的顶升油缸，然后位移传感器和压力传感器再次获取信息，再次反馈，通过这种循环的方式来对梁体顶升进行控制，实现梁体的整体同步逐级顶升。
作为优选，所述临时支撑设备包括标准钢垫板和标准钢垫盒。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
适用性好：适用于高速公路及城市公路上简支梁的整体顶升工程；既适用于混凝简支梁桥的顶升，也适合简支刚桁架桥的顶升。
安全可控：①本实用新型所涉及的整体顶升施工工艺明确，受力简单，可控性强。②采用带自锁功能的千斤顶系统，采用PLC控制，提高了顶升过程的同步性，有效提高了安全度；③通过安全辅助系统提高了施工过程中的安全储备，保证顶升梁体结构的安全；④支撑系统，采用的均为技术成熟的钢管、桁架、型钢、钢板、钢绞线、高强螺杆、螺母、等标准材料加工形成，结构简单，连接明确，无需特殊工艺，均可现场加工制作安装检验，主要受力结构可实现安全可控。
操作性好：①所用到的顶升系统、合点系统及安保系统等结构轻巧，连接简单，配合小型的吊装设施，可实现人工搬运、安装与拆除；②顶升过程操作人员在支架系统和桥面上有足够的作业空间，提高了操作性；③采用带自锁功能的顶升油缸和计算机同步顶升控制系统，可实现全自动操作逐级顶升，配合必要的人工监测，提供了很好的施工可行性。
经济性好：①所用到的支撑系统、安保辅助系统等是采用普通加工工艺及普通材料加工制作而成，组装简单，施工直接工程成本较低；②由于采用顶升能力大的液压千斤顶进行整体顶升，大大减少了施工时间，有效减少投入，降低顶升成本。
应用前景好：随着经济社会的高速发展，许多在用桥梁因桥下净空较低而不能满足使用的要求，有必要进行顶升改造。本发明提出的多跨混凝土简支梁桥断柱整体顶升方法，具有很好的工程适应性，可大大降低了该类工程的技术风险，提高了经济性，具有非常好的应用前景和推广价值。
附图说明
图1多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统总体立面图
图2多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统A-A断面图
图3多跨混凝土简支梁桥整体顶升支撑系统里面图
图4多跨混凝土简支梁桥整体顶升顶升系统布置图
图5多跨混凝土简支梁桥整体顶升安保及辅助系统布置图
图6盖梁限位装置立面图
具体实施方式
为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
如图1所示，本实用新型的一个实施例中提供的一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统主要由支撑子系统1、顶升子系统2和安保及辅助子系统3构成。
如图2、3所示，支撑子系统为顶升液压千斤顶提供支撑平台系统，其主要包括设于桥墩两侧的支撑基础1.1，多根钢管立柱1.2，分配梁1.3，垫梁1.4，托梁1.5，横撑1.2.1和斜撑1.2.2。支撑子系统的支撑基础可跟据实际情况设于桥墩两侧或利用现有承台，支撑基础1.1形式结合具体情况而定。钢管立柱1.2为主要的承重结构，采用钢管或其他能够保证稳定性的型材钢管，分组布置于墩柱四个角点上，每组立柱上下均设有法兰盘，钢管立柱1.2底部的法兰盘与植入支撑基础1.1的螺栓栓接。钢管立柱1.2的钢管间设置横撑1.2.1及斜撑1.2.2，主要对支顶升架起稳定作用，其根据钢管立柱1.2钢管的间距及顶升工况设定。分配梁1.3主要用来集中钢管立柱1.2的支撑反力，位于盖梁下方两侧，横桥向安置于钢管立柱1.2上方，其采用加劲的工字钢紧靠双拼而成，固定连接在钢管立柱1.2的顶部的法兰盘上。垫梁1.4主要用来放置顶升液压千斤顶为其提供支持，每个盖梁下方垫梁1.4不少于两组，垫梁1.4沿纵桥向横置于两分配梁1.3上，其采用工字钢双拼而成，两工字钢分开一定间距通过加劲板连接而成，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板。托梁1.5通过千斤顶的顶升对盖梁直接提供顶升支撑力，其采用两型钢以一定间距双拼而成，型钢梁上下固定有顶板钢板与底板钢板，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板。托梁1.5安置位置与垫梁对应，其顶面垂直托于盖梁底，底面则支撑在液压千斤顶上，托梁1.5顶板与盖梁间设有橡胶垫块起到调高及保护盖梁的作用。
如图4所示，顶升子系统2主要由液压千斤顶2.1、液压泵站2.2、同步顶升控制系统2.3、位移传感器、压力传感器及其他辅助件构成。液压千斤顶2.1应能提供大吨位顶升力，若干液压千斤顶2.1以一定间距设于垫梁1.4与托梁1.5之间，液压千斤顶2.1与垫梁1.4及托梁1.5之间均设有钢垫板。液压千斤顶2.1通过进油与出油液压油管液压泵站2.2相连，液压泵站2.2为输出可调节源动力的配套设施，液压泵站2.2受地面上的PLC控制室里的计算机同步顶升控制系统控制2.3。位移传感器设置于垫梁1.4与托梁1.5梁端之间，每组垫梁1.4与托梁1.5之间均设有两位移传感器，每个液压千斤顶2.1内都安装有压力传感器。整个系统的运作是：位移传感器和压力传感器的信息传输给同步顶升控制系统2.3，然后同步顶升控制系统2.3根据信息控制每台液压泵站2.2，每台液压泵站2.2则根据指令分别控制相应的顶升油缸，然后位移传感器和压力传感器再次获取信息，再次反馈，通过这种循环的方式来对梁体顶升进行控制，实现梁体的整体同步逐级顶升。
如图5图6所示，安保及辅助子系统3为保障顶升梁体安全的设备及措施。主要由液压阀、临时支撑设备3.2、盖梁限位装置3.3构成。液压阀设置在液压千斤顶2.1的进油管路上，使得液压千斤顶具有自锁功能，当液压泵站2.2出现问题或突然断电时可以自动关闭液控单向阀，液压千斤顶2.1的顶升力保持不变。临时支撑设备3.2主要为液压千斤顶2.1行程交替时为结构提供足够临时支撑以及对液压千斤顶2.1进行加高的结构，其主要由标准钢垫板3.2.1和标准钢垫盒3.2.2构成。临时支撑设备3.2设置于液压千斤顶2.1之间，以及对液压千斤顶加高时，设于液压千斤顶2.1上下，以达到对梁体的大高度顶升。每级行程内顶升转换采用标准钢垫板和标准钢垫盒。标准钢垫盒分为两种，钢垫盒1：为千斤顶上下支垫体；钢垫盒2：为转换垫体。本部分研发了2类标准钢垫盒，一类为钢管段内灌注混凝土或灌浆料实现的“桥梁顶升加高专用支座垫块”(专利号：ZL201220439680.3)，适应于较小顶升高度；另一类为等高型钢段为骨架的栓接式结构实现的，实现的“桥梁顶升标准钢支垫结构”(专利号：ZL201320407412.8)，适应于较大顶升高度。该类标准钢垫盒是一种以2段与千斤顶设计行程等高的型钢段为骨架，2块连接板和4块加劲板为辅件，共同焊接而成的轻便标准钢结构。多个钢支垫可通过叠合及组合方式应用于桥梁大高度顶升工程，各钢支垫之间的上下连接及水平连接采用带孔的连接板和螺栓共同实现。该标准化的桥梁顶升钢支垫可提高顶升的同步性，减少临时支垫接高过程中的误差和非弹性压缩量，确保顶升安全，适应较大高度的桥梁顶升工程。桥梁顶升标准钢支垫的使用方法为：①将底层钢支垫的底面焊垫一块分力钢板，并固定于垫梁上；②将顶层钢支垫的顶部放垫一块顶部分力钢板，并作用于托梁上；底层钢支垫和顶层钢支垫之间叠合适量的其他钢支垫，以适应顶升前的初始顶升状态，各钢支垫之间采用高强螺栓两两连接；③当桥梁顶升一个行程时，抽取顶层钢支垫顶部分力钢板，加高一个标准钢支垫后再放回顶部分力钢板，并继续顶升；④按③的步骤重复操作，从而完成梁体的大高度顶升支垫；⑤当单个钢支垫承压能力不满足顶升要求时，可合理加厚连接板和加劲板，或者通过连接板(两端对称布置有螺栓孔)及螺栓固定，单层由2个或4个钢支垫组合成整体来提高承压能力。在两千斤顶之间通过标准钢垫合。盖梁限位装置3.3为对盖梁进行竖向和横向限位的装置，其主要由竖向限位螺杆3.3.1和横向限位钢板3.3.2构成。竖向限位螺杆3.3.1两端穿过托梁1.4顶板与横向限位钢板3.3.2上的螺栓孔，并通过两端的螺母连接托梁1.4顶板与横向限位钢板3.3.2。横向限位钢板3.3.2为一带螺杆孔的矩形钢板，其一端垂直焊接在固定于盖梁侧面上的固定钢板3.3.3上，固定钢板3.3.3通过植筋固定在盖梁侧面，横向限位钢板3.3.2与固定钢板间3.3.3设有加劲板3.3.4，加劲板、横向限位钢板、固定钢板三者形成三角结构，用于为横向限位钢板提供支撑力。
说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，本领域技术人员对于本实用新型所做的等价置换等修改均认为是落入该实用新型权利要求书所保护范围内。
Claims (7)
1.一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，包括支撑子系统(1)和顶升子系统(2)，其特征在于：
所述支撑子系统(1)为顶升子系统(2)提供支持，包括设于桥墩两侧的支撑基础(1.1)，多根钢管立柱(1.2)，分配梁(1.3)，垫梁(1.4)和托梁(1.5)；所述多根钢管立柱(1.2)作为承重结构，分别布置于墩柱的四个角点上；分配梁用于集中钢管立柱(1.2)的支撑反力，位于盖梁下方两侧，横桥向安装于钢管立柱(1.2)上方；钢管立柱(1.2)的顶部通过法兰盘(1.6)及植入分配梁(1.3)的螺栓与分配梁(1.3)固定连接，钢管立柱(1.2)的底部通过法兰盘(1.6)及植入支撑基础(1.1)的螺栓与支撑基础(1.1)固定连接；所述垫梁(1.4)沿纵桥向横置于两分配梁(1.3)上，所述托梁(1.5)位于垫梁(1.4)上方，托梁的顶面垂直托于盖梁底；
所述顶升子系统(2)包括若干液压千斤顶(2.1)，液压泵站(2.2)，同步顶升控制系统(2.3)；所述若干液压千斤顶(2.1)间隔设置与垫梁(1.4)与托梁(1.5)之间；液压千斤顶(2.1)通过进油和出油液压油管与液压泵站(2.2)连接，液压泵站(2.2)受同步顶升控制系统(2.3)控制。
2.根据权利要求1所述一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，其特征在于：
该系统还包括安保及辅助子系统(3)，所述安保及辅助子系统(3)包括液压阀，临时支撑设备(3.2)和盖梁限位装置(3.3)；
所述液压阀设置于液压千斤顶(2.1)的进油管路上，用于当压液泵站(2.2)出现问题或突然断电时自动关闭液控单向阀，保持液压千斤顶(2.1)的顶升力不变；
所述临时支撑设备(3.2)设置于液压千斤顶(2.1)之间，用于液压千斤顶(2.1)形成交替时提供临时支撑；
所述盖梁限位装置(3.3)用于对盖梁进行竖向和横向限位，包括竖向限位螺杆(3.3.1)和横向限位钢板(3.3.2)；竖向限位螺杆(3.3.1)两端穿过托梁顶板与横向限位钢板(3.3.2)上的螺栓孔，并通过两端的螺母分别连接托梁(1.5)的顶板与横向限位钢板(3.3.2)；横向限位钢板(3.3.2)为一带螺杆孔的矩形钢板，其一端垂直焊接在固定于盖梁侧面上的固定钢板，固定钢板通过植筋固定在盖梁侧面。
3.根据权利要求2所述一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，其特征在于：
相邻的所述钢管立柱(1.2)之间设置有横撑(1.2.1)与斜撑(1.2.2)用于增加钢管立柱(1.2)的稳定性。
4.根据权利要求3所述一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，其特征在于：
所述垫梁(1.4)采用工字钢双拼而成，两工字钢分开一定间距通过加劲板连接而成，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板；所述托梁(1.5)采用两型钢以一定间距双拼而成，型钢梁上下固定有顶板钢板与底板钢板，两端用封口钢板连接，侧向设置加劲板。
5.根据权利要求2至4任一权利要求所述一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，其特征在于：所述顶升子系统(2)还包括与同步顶升控制系统(2.3)电连接的位移传感器和压力传感器；所述位移传感器设置于垫梁(1.4)与托梁(1.5)梁端之间，每组垫梁(1.4)与托梁(1.5)之间均设有两位移传感器，压力传感器设置在液压千斤顶内；位移传感器和压力传感器的信息传输给同步顶升控制系统(2.3)，然后同步顶升控制系统(2.3)根据信息控制每台液压泵站(2.2)，每台液压泵站(2.2)则根据指令分别控制相应的顶升油缸，然后位移传感器和压力传感器再次获取信息，再次反馈，通过这种循环的方式来对梁体顶升进行控制，实现梁体的整体同步逐级顶升。
6.根据权利要求5所述一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，其特征在于：
所述临时支撑设备(3.2)包括标准钢垫板(3.2.1)和标准钢垫盒(3.2.2)，设置于液压千斤之间，或者对液压千斤顶加高时，设于液压千斤顶上下，分别用于液压千斤顶行程交替时为结构提供足够临时支撑以及对液压千斤顶进行加高。
7.根据权利要求2所述一种多跨混凝土简支梁桥整体顶升系统，其特征在于：
所述横向限位钢板(3.3.2)与固定钢板(3.3.3)之间倾斜设置有加劲板(3.3.4)，加劲板与横向限位钢板、固定钢板形成三角结构，用于为横向限位钢板(3.3.2)提供支撑力。
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