专利名称：整体顶托公路桥梁上部结构施工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种整体顶升或托降公路桥梁上部结构的专用施工设备。
背景技术：
目前，公路桥梁在拓宽、架高和维护的施工时，因整个桥跨上部结构的自重过大，使导梁和龙门吊等原吊装设备不能再用，须把桥面铺装和桥面系的人行道、栏杆、照明等全部拆除，再把上部结构梁或板之间的纵向湿接缝凿开，用吊车逐片把梁或板吊出。待桥墩台的加高和更换支座等维护施工后，再逐片把梁或板吊回，重筑上部结构的纵向湿接缝、桥面铺装和桥面系，使其恢复原状。由于梁或板间的湿接缝是钢筋砼结构，凿开时难以避免地会让梁或板受损伤，又拆除、凿开、吊装及重筑时需花大量的时间、材料和人力，这种风险大、费用高、收效慢的施工方法迫切需求改善。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，实现整个桥跨上部结构的机械化吊装，大量节省人力、物力、财力，工效大大提高。
本实用新型的技术方案如下本发明是一种整体顶升或托降公路桥梁上部结构的专用施工设备，包括顶托梁、支撑柱、反力架、千斤顶、吊架、锚架、横向连杆和底座。其特征在于拆除被顶托桥跨与边界的伸缩缝、桥面连续等所有连接后，将顶托设备分组布置在被顶托桥跨上部结构的两端。若上部结构由五片钢筋砼T型梁(或槽型梁等)组成，每片梁的梁端各布置1台顶托设备，即桥跨每端布置5台，共10台设备顶托施工；若上部结构由十二块钢筋砼板组成，因板的自重较轻，每两块板的板端各布置1台顶托设备，即桥跨每端布置6台，共12台设备顶托施工。每台顶托设备锚固于相邻桥跨的上部结构上，为了使受力匀称，要求顶托设备与相邻桥跨梁或板的中心线在同一铅垂面上。在相邻桥跨上部结构每片梁板端的两个原吊孔位置钻出直径为100毫米的锚孔，以便安装锚架。用一组两根以上的锚杆穿入该孔，将置于底座的上外伸锚梁与兜在相邻桥跨梁板底部的下外伸锚梁栓接，把顶托设备的底座锚在相邻桥跨梁板上；在被顶托桥跨上部结构每片梁板的两个原吊孔位置钻出直径为100毫米的吊孔，以便安装吊架。用一组数根的吊绳穿入该孔，将置于顶托梁吊点端的上外伸吊梁与兜在被顶托桥跨梁板底部的下外伸吊梁系住；在对称于每片梁板中心线的桥跨间连接缝的位置上，钻出直径为120毫米的两个支撑孔，以便安装支撑柱。支撑柱的支撑柱座上有支承顶托梁的销轴座和转动螺杆能调节支撑柱高度的螺杆座，螺杆的下端插在钢管内，钢管穿入支撑孔支撑于放置在桥墩台顶面的垫块上。反力架置于底座后端的锚架部位，其上横梁的中部置有固定千斤顶的单耳环型座，上横梁的两端与立柱上端栓接，立柱的下端栓接于底座。顶托梁的中部支撑在支撑柱上，其吊点端吊住被顶托梁板，动力端连接千斤顶。启动千斤顶，即可顶升或托降被顶托桥跨的整个上部结构。横向连杆与底座栓接，把桥跨端一组数台顶托设备联成整体。同时，每台顶托设备配备一个高精度大量程的位移传感器对顶托量实时跟踪，经位移处理器与千斤顶控制柜联接进行自动同步顶托控制。当相邻桥跨的重量不足以满足被顶托桥跨的顶托力时，可在相邻桥跨上堆配重。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的顶托梁为大刚度箱形梁，其吊点端有可调节位置并能固定吊架的栓孔垫板，动力端有与千斤顶连接的单耳环型座，中间部位的两侧有支撑在支撑柱顶部的销轴，顶托梁能绕该轴转动。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的支撑柱位于顶托梁两侧，其中心线保持铅直。每根支撑柱包括支撑柱座、螺杆、钢管和垫块。支撑柱座栓接于底座，其上部的销轴座支承顶托梁的销轴，下部的螺杆座内有螺杆以调节支撑高度和便于安装，螺杆的下部圆柱插入钢管的上端，钢管的下端穿入桥跨连接缝处的支撑孔套在垫块上，垫块放置于桥墩台的顶面。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的反力架为门形刚架，包括上横梁、立柱、滑轨和牛腿。上横梁的中间置有固定千斤顶的单耳环型座，其两端栓接固定在立柱的上端。立柱上有限制顶托梁侧向移动的滑轨和能调节位置临时支承顶托梁替千斤顶受力的牛腿，其下部栓接固定于底座。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的千斤顶为双作用单杆液压缸，两端均为单耳环型的安装方式，液压缸缸筒端与反力架上横梁的单耳环型座连接，活塞杆端与顶托梁动力端的单耳环型座连接。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的吊架包括上外伸吊梁、下外伸吊梁、吊环和两组吊绳。上外伸吊梁根据被顶托桥跨梁板吊孔位置栓接于顶托梁的吊点端上，吊环能在上外伸吊梁上作向两侧的位置调整，下外伸吊梁兜在被顶托桥跨梁板的底部。吊绳系于上外伸吊梁的吊环上，穿入被顶托桥跨梁板两个原吊孔位置钻出的吊孔，垂直系于下外伸吊梁的吊环。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的锚架包括上外伸锚架、下外伸锚架、栓垫板和两组锚杆。上外伸锚梁栓接于反力架部位的底座，下外伸锚梁兜在相邻桥跨梁板的底部，锚杆穿入相邻桥跨上部结构梁板两个原吊孔位置钻出的锚孔，把上外伸锚梁和下外伸锚梁的栓垫板栓接，将底座锚于相邻桥跨的梁板上。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的底座为长方形，前端栓接固定支撑柱的支撑柱座，后端栓接固定反力架的立柱和锚架的上外伸锚梁，以及两侧栓接固定横向连杆。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的横向连杆将安装就位后的顶托设备的底座栓接，外侧的顶托设备另设置斜撑，把桥跨端所有的顶托设备横向联成整体。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的顶托梁、反力架的滑轨和牛腿为钢板焊制，所述的反力架的立柱和上横梁、吊架和锚架的上下外伸梁、横向连杆和底座为型钢栓接而成，所述的吊绳为钢丝绳，所述的锚杆为精轧螺纹钢筋，所述的支撑柱的支撑柱座和垫块、锚架的栓垫板为铸铁。
所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的配重堆置在相邻桥跨的上部结构上。
本发明的原理为了平稳、快速、安全地将数十或数百吨的桥跨上部结构整体顶升或托降，进行下部结构桥墩台拓宽、加高或维护的施工。在被顶托桥跨上部结构的两端各安装一组数台顶托设备来分散顶托力。顶托设备的底座由锚架固定于相邻桥跨的上部结构上，利用相邻桥跨的重量来顶托被顶托桥跨。支撑柱穿入桥跨连接缝处的钻孔，支撑在桥墩台顶面的中心线上，尽可能的减小荷载的偏心。顶托梁的动力端与安装在反力架上的千斤顶连接，吊点端由吊架吊住被顶托桥跨上部结构的梁板，中间支承于支撑柱上。利用杠杆原理，以支撑柱为中间支点，顶托梁动力端的千斤顶为动力，顶托梁吊点端的吊架将被顶托的梁板顶升或托降。
由于是两组数台顶托设备共同工作，为了避免各顶托设备的顶托量不一致，引起桥跨上部结构因受力不均匀或变形过大而横向开裂，每台顶托设备配备一个高精度大量程的位移传感器，该传感器固定于顶托设备所在位置的被顶托梁板的端部，实时跟踪检测顶托量。所有位移传感器经位移处理器与千斤顶控制柜联接，对每台顶托设备的千斤顶作同步控制。当其中任一台顶托设备顶托过量时，位移传感器测出该微量变化，位移处理器立即把信号输入给控制柜，由控制柜及时控制相应顶托设备千斤顶油管上的电磁阀，待其余顶托设备的顶托量跟上，达到同步整体顶托桥跨上部结构的目的。
本发明的效果本发明是在不破坏桥梁结构、不改变桥梁结构受力条件、不用在桥下搭建脚手架、不受地基、河水及被交道限制的前提下，同步、平稳、快速、安全地整体顶升或托降公路桥梁的上部结构，进行桥梁下部结构拓宽、加高或维护的施工。大大地节省了时间、材料、人力及费用，让工程早日发挥效益。同时，该顶托设备体积小，重量轻，便于运输和安装，能重复使用，适用于不同跨度、不同梁板结构和不同吨位的公路桥梁的施工。
图1本发明的正视结构示意图。
图2本发明的俯视结构示意图。
图3本发明的顶托梁正视图。
图4本发明的顶托梁俯视图。
图5本发明的支撑柱侧视结构示意图。
图6本发明的吊架侧视结构示意图。
图7本发明的反力架和锚架的侧视结构示意图。
具体实施例方式
参见图1-10。一种整体顶托公路桥梁上部结构的施工设备，包括顶托梁1、支撑柱4、反力架11、千斤顶16、吊架17、锚架22、底座27、横向连杆28。清理桥墩32顶面后，在桥墩32顶面上放置垫块10，把钢管9穿入支撑孔33套在垫块10上。所有顶托设备的位置测量放样后就位，用扳手旋转支撑柱座5下部螺杆座7内的螺杆8，把螺杆8下端的圆柱插入钢管9的上端，旋至底座27微微顶起，与桥面约有1厘米的间隙。在锚孔34位置的底座27上栓接锚架22的上外伸锚梁23，锚杆26从锚孔34中穿入，通过上外伸锚梁23的栓垫板25与兜在相邻桥跨梁板30底部下外伸锚梁24的栓垫板25用锚杆26栓接，将底座27锚于相邻桥跨梁板30上。用横梁连杆28把所有顶托设备的底座27横向联接成整体。在顶托设备后侧的相邻桥跨30的桥面上适量堆沙袋配重，以增加相邻桥跨30的重量。在吊孔35位置的顶托梁1吊点端上栓接上外伸吊梁18，吊绳21从吊孔35中穿入，将上外伸吊梁18的吊环20与兜在被顶托桥跨梁板29底部下外伸吊梁19的吊环20系住。启动千斤顶16吊起顶托梁1，当下外伸吊梁19紧贴被顶托梁板29底部后，让反力架11上的牛腿15支承顶托梁1，暂时代替千斤顶16受力。所有被顶托梁板29的端部各安装一个位移传感器，其位移处理器与千斤顶控制柜联接进行自动同步顶托控制。所有顶托施工准备就绪后，再启动千斤顶16，撤下牛腿15，进行整体顶托桥梁的上部结构。当桥梁上部结构整体顶升至要求高度后，若桥梁下部结构拓宽、加高或更换橡胶支座31等维护的施工需较长时间，还可用反力架11上的牛腿15代替千斤顶16受力。待桥梁下部结构完成施工后，启动千斤顶16，撤下牛腿15，让被顶托桥跨的上部结构整体托降至下部结构的桥墩台32上。
顶托梁1的作用是杠杆，中部的销轴2支承在支撑柱4上，动力端的单耳环型座3连接千斤顶16，吊点端的吊架17起吊被顶托梁板29。支撑柱4的作用是支承顶托梁1，承受所有荷载，其支撑柱座5上部的销轴座6支承顶托梁1中部的销轴2，支撑柱座5下部的螺杆座7内部的螺杆8用以调节支撑高度和便于安装。钢管9的作用是将支撑柱座5与垫块10连接，其长度根据被顶托桥跨上部结构梁板29的高度设置。垫块10的作用是支承钢管9，不让桥墩台32顶面受力过于集中。反力架11的作用是其上横梁12安装千斤顶16，立柱13固定上横梁12并把顶托荷载传递给底座27。立柱13上的滑轨14是让顶托梁1保持铅直方向运行的工作状态，防止侧向失稳。牛腿15的作用是当桥梁下部结构拓宽、加高或维护施工的时间过长时代替千斤顶16受力。吊架17的作用是将顶托梁1吊住被顶托梁板29。锚架22的作用是把底座27牢固的锚于相邻桥跨梁板30上。底座27的作用是固定支撑柱4，反力架11、锚架22和横向连杆28。横向连杆28的作用是把桥跨端所有顶托设备的底座27横向联成整体。
整体顶托公路桥梁上部结构施工设备的具体使用1、进行施工现场准备工作。把被顶托桥跨与边界连接的伸缩缝和桥面连续等构造全部凿掉清除。用钻头在被顶托桥跨和相邻桥跨的所有梁板的原吊孔位置，钻出直径为100毫米的吊孔和锚孔。再用钻头在桥跨连续缝上并对称于每个被顶托梁板，钻出直径为120毫米的支撑孔，以及清理桥墩台顶面。
2、在桥墩台顶面放置支撑柱垫块后，把钢管穿入支撑孔套在垫块上。
3、所有顶托设备的安装位置测量放样后就位。
4、用扳手旋转支撑柱座内的螺杆，把螺杆下端的圆柱插入钢管，旋至底座顶起距桥面约1厘米。
5、用一组两根以上的精轧螺纹钢筋锚杆穿入相邻桥跨上的锚孔，把底座的上外伸锚梁与兜在相邻桥跨梁板底部的下外伸锚梁的栓垫板栓接，将底座锚置于相邻桥跨上。
6、用横向连杆把桥跨端的所有顶托设备的底座横向联成整体。
7、用一组数根钢丝绳的吊绳穿入被顶托桥跨梁板的吊孔，把顶托梁上的上外伸吊梁与兜在相邻桥跨底部的下外伸吊梁的吊环系住。
8、待所有顶托设备完成上述工序后，逐个启动千斤顶，顶托梁开始起吊。待下外伸吊梁紧贴被顶托梁板底部后，让反力架上的牛腿暂时代替千斤顶受力。
9、在所有被顶托梁板的端部各安装一个位移传感器，其位移处理器与千斤顶控制柜联接，以便进行整体同步顶托桥梁上部结构的自动控制。
10、所有顶托施工准备就绪，开始整体顶升桥跨的上部结构。启动千斤顶，撤下反力架上的牛腿，将被顶托桥跨上部结构整体顶升至要求高度。若桥梁下部结构拓宽、加高或维护的施工需较长的时间，再用反力架上的牛腿代替千斤顶受力。
11、进行桥梁下部结构拓宽、加高或更换支座等维护的施工。
12、待桥梁下部结构拓宽、加高或维护的施工完成后，启动千斤顶，撤下牛腿，让被顶托桥跨的上部结构整体托降至下部结构的桥墩台顶面。
13、届时完成整体顶托公路桥梁上部结构的施工。
权利要求
1.一种整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，包括了顶托梁、支撑柱、反力架、千斤顶、吊架、锚架、横向连杆和底座，其特征在于在被顶托桥跨上部结构的两端各安装一组数台顶托设备，并用横向连杆联接，每台顶托设备的底座用锚架固定于相邻桥跨的上部结构上，底座上安装有顶托梁、支撑柱和反力架，顶托梁的动力端与安装在反力架上的千斤顶连接，吊点端用吊架吊住被顶托桥跨上部结构的梁或板，中间支撑在桥墩台顶面的支撑柱顶部。
2.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的顶托设备的布置，当被顶托的桥跨是梁式上部结构，在每片梁的梁端各安装一台顶托设备；当被顶托的桥跨是板式上部结构，在每两块板的板端各安装一台顶托设备，顶托设备与被顶托梁板的中心线在同一铅垂面上。
3.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的顶托梁为箱形梁，其吊点端有可调节位置并能固定吊架的栓孔，动力端有与千斤顶连接的单耳环型座，中间部位的两侧有支撑在支撑柱顶部的销轴。
4.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的支撑柱位于顶托梁中部的两侧，其中心线保持铅直，每根支撑柱包括支撑柱座、螺杆、钢管和垫块，支撑柱座栓接固定于底座，支撑柱座上部有支承顶托梁的销轴座，支撑柱座下部的螺杆座内有螺杆，螺杆下部的圆柱插入钢管，钢管下端套在垫块上，垫块放置在桥墩台的顶面。
5.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的反力架为门形刚架，包括上横梁、立柱、滑轨和牛腿，上横梁的中间置有固定千斤顶的单耳环型座，上横梁的两端栓接固定于立柱的上部，立柱上有限制顶托梁侧向移动的滑轨和能调节位置临时支承顶托梁的牛腿，其下部栓接固定于底座。
6.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的吊架包括上外伸吊梁、下外伸吊梁、吊环和两组吊绳。上外伸吊梁根据被顶托桥跨梁板的吊点位置，栓接固定于顶托梁的吊点端上，下外伸吊梁兜在被顶托梁板的底部，吊环能在上外伸吊梁上作两侧的位置调整，吊绳系于上外伸吊梁和下外伸吊梁的吊环。
7.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的锚架包括上外伸锚梁、下外伸锚梁、栓垫板和两组锚杆，上外伸锚梁栓接于底座，下外伸锚梁兜在相邻桥跨梁板的底部，锚杆栓接于上外伸锚梁和下外伸锚梁的栓垫板。
8.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的底座为长方形，前端栓接固定支撑柱的支撑柱座，后端栓接固定反力架的立柱和锚架的上外伸锚梁，以及两侧栓接固定横向连杆。
9.根据权利要求1所述的整体顶托公路桥梁上部结构施工设备，其特征在于所述的顶托梁、反力架的滑轨和牛腿为钢板焊制，所述的反力架的立柱和上横梁、吊架和锚架的上下外伸梁、横向连杆和底座为型钢栓接而成，所述的吊绳为钢丝绳，所述的锚杆为精轧螺纹钢筋，所述的支撑柱的支撑柱座和垫块、锚架的栓垫板为铸铁。
全文摘要
本发明公开了一种整体顶升或托降公路桥梁上部结构的专用施工设备，包括顶托梁、支撑柱、反力架、千斤顶、吊架、锚架、横向连杆和底座。在不破坏桥梁结构、不改变桥梁结构受力条件、不用在桥下搭建脚手架的前提下，在被顶托桥跨上部结构的两端各安装一组数台顶托设备，以支撑在桥墩台顶面的支撑柱为支点，相邻桥跨的上部结构为锚点，千斤顶为动力。利用杠杆原理，由顶托梁顶升起整个桥跨的上部结构，待桥跨下部结构的拓宽、加高和维护施工后，再由该设备把整个桥跨的上部结构托降至要求高度就位。具有同步、平稳、快速、安全的性能，节省工期、材料及费用，是一种先进的自动化程度较高的施工设备。
文档编号E01D22/00GK101041948SQ20071002087
公开日2007年9月26日 申请日期2007年4月10日 优先权日2007年4月10日
发明者汪哲荪, 龙靖华, 吴丽黎, 左登发, 陈清 申请人:合肥工业大学