一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构的制作方法

本发明涉及桥梁顶升结构，特别涉及一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构。

背景技术：

随着我国交通运输事业的迅猛发展，交通工具的运营能力也日益提高，其运营高度也相应增加，这使得目前相当一部分跨线桥梁及航道桥梁的净高无法满足桥下线路正常运营的需求。因此，为确保跨线桥梁的安全以及桥下线路的运营功能，必须提高该部分桥梁的桥下净高，桥梁整体同步顶升技术就是在这一背景下应运而生的新型施工技术。桥梁整体同步顶升技术优点：施工时对周围的干扰少；不需要征地拆迁或占用大量的施工场地；能缩短施工周期；避免重复投资，具有良好的社会和经济效应。对于桥下净空不能满足通航或者桥下线路运营需求时，一般的做法是拆除原有的桥梁，重新建座新的满足要求的桥梁，或者将桥梁进行同步顶升。但是拆除重建的方案和顶升相比，有明显的浪费。桥梁顶升是通过一定的设备将桥梁从原位置升高到新位置的高难度技术，包括整体顶升、分段顶升、调坡等，通过外力作用于原有桥梁结构，并且外力的施加必须保证原有结构的安全与可靠，然后迫使桥跨结构升高到预定高度和位置，通过加高墩台或支座垫石达到升高桥梁、增大桥下净空的目的。但现有的桥梁整体同步顶升技术当中，桥梁顶升之后新柱和原来柱体的连接段往往会出现问题，存在安全隐患。

目前针对城市环形立交的顶升案例少，施工方案准备不足，传统的顶升案例多局限在中小跨径桥梁，施工边界条件相对简单，施工安全控制存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，以解决现有技术中因桥梁顶升之后新柱和原来柱体的连接段出现问题而造成施工安全控制存在隐患的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述顶升钢支撑结构的下端设置在承台上，上端连接于待顶升桥梁的梁体下端，中部通过水平撑与桥墩立柱或桥台台身连接，所述顶升钢支撑结构包括若干具有升降功能的液压终端、若干具有支撑作用的升降支撑装置、若干钢梁和钢支撑架，若干钢梁固定在所述钢支撑架上，所述液压终端和所述升降支撑装置设置在所述桥梁的梁体和钢梁之间；所述钢支撑架包括若干垂直支撑、若干水平撑和若干剪力撑，若干垂直支撑固定设置在承台上，若干垂直支撑与若干水平撑固定连接，所述垂直支撑和所述水平撑之间通过剪力撑连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述液压终端包括倒置液压千斤顶，所述倒置液压终端设置在所述桥梁的梁体下端面并作用于钢梁。

依照本申请较佳实施例所述的一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述桥梁的梁体与倒置液压千斤顶之间设置有橡胶板。

依照本申请较佳实施例所述的一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述升降支撑装置为丝杠跟随装置，所述丝杠跟随装置包括底座、丝杠和控制开关，所述底座固定在所述桥梁的梁体下端面，所述丝杠转动设置在所述底座的下方，所述丝杠的末端抵在一钢梁上，所述控制开关设置在底座上并与所述丝杠控制连接控制所述丝杠的伸长和缩短。

依照本申请较佳实施例所述的一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述升降支撑装置为倒置机械千斤顶，所述倒置机械千斤顶设置在所述桥梁的梁体下端面并作用于钢梁。

依照本申请较佳实施例所述的一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述垂直支撑包括若干钢管，两钢管之间通过法兰连接，两垂直支撑之间平行设置若干缀板。

依照本申请较佳实施例所述的一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，所述顶升钢支撑结构包括四根钢梁、两个液压终端和两个升降支撑装置，两液压终端分别设置在两端的所述钢梁上，两升降支撑装置分别设置在中间的两钢梁上。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

本发明提供一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，此结构简单，便于施工，且操作方便，特别适用于今后城市大吨位箱梁的同步顶升施工，其施工安全和施工精度能得到有效的保证。

附图说明

图1为本发明城市环形立交同步顶升钢支撑结构的主视图；

图2为本发明城市环形立交同步顶升钢支撑结构的左视图。

具体实施方式

以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。

请参考图1和图2，本发明提供一种城市环形立交同步顶升钢支撑结构，顶升钢支撑结构的下端设置在承台上，上端连接于待顶升桥梁的梁体下端，中部通过水平撑与桥墩立柱或桥台台身连接。顶升钢支撑结构包括若干具有升降功能的液压终端7、若干具有支撑作用的升降支撑装置3、若干钢梁1和钢支撑架，若干钢梁1固定在钢支撑架上，液压终端7和升降支撑装置1设置在桥梁的梁体和钢梁之间；钢支撑架包括若干垂直支撑2、若干水平撑4和若干剪力撑6，若干垂直支撑2固定设置在承台上，若干垂直支撑2与若干水平撑4固定连接，垂直支撑2和水平撑4之间通过剪力撑6连接，形成斜叉式交错，增大钢支撑架的水平稳定性。

在本实施例中，钢支撑架中的连接主要采用高强螺栓连接，高强螺栓型号根据支撑所承担的顶升荷载与水平分力计算确定，高强螺栓型号基本在m24-m30之间选取。同一侧钢管支撑同样需要有有水平撑、剪刀撑，钢管支撑的具体数目主要由支撑所承担的顶升荷载与水平分力计算确定。附图中顶升钢支撑结构包括四根钢梁1、两个液压终端7和两个升降支撑装置3，两液压终端7分别设置在两端的钢梁1上，两升降支撑装置分别设置在中间的两钢梁1上，但本发明并不局限于此。在本实施例中，垂直支撑2包括若干钢管，两钢管之间通过法兰连接，两垂直支撑2之间平行设置若干缀板。

液压终端只要具有升降功能的液压即可，本发明不做具体限制，凡是具有液压升降功能的终端均在本发明的保护范围，本实施例优选倒置液压千斤顶，倒置液压千斤顶设置在桥梁的梁体下端面并作用于钢梁。

在本实施例中，桥梁的梁体与倒置液压千斤顶之间设置有橡胶板，橡胶板主要功能作为上部梁体结构与液压千斤顶的连接装置，起增大千斤顶与混凝土界面的联结摩擦系数，以保证梁体在顶升后不出现滑动变形。该类橡胶板一般选用40*40*5后的聚丙烯材料橡胶板，但本发明并不局限于此。

为消除顶升时因液压千斤顶失效而出现任何安全隐患，采用无间隙跟随技术，在临时支撑的位置安装升降支撑装置，升降支撑装置可以是丝杠跟随装置，丝杠跟随装置包括底座、丝杠和控制开关，底座固定在桥梁的梁体下端面，丝杠转动设置在底座的下方，丝杠的末端抵在一钢梁上，控制开关设置在底座上并与丝杠控制连接控制丝杠的伸长和缩短。升降支撑装置也可以是倒置机械千斤顶，本发明不做限制，只要此装置能跟随液压终端的升降对梁体进行支撑即可，本实施例优选带有丝杠的倒置机械千斤顶。在液压千斤顶作用下，随着桥梁的逐步被顶起，丝杠跟随装置在控制开关的控制下，使丝杠也逐渐伸长，与梁体间无缝隙，这样在即使液压千斤顶出现意外失效时，桥梁的载荷瞬间由机械千斤顶支撑，确保绝对安全。机械千斤顶的数量与液压千斤顶的数量相同。

在本发明中，液压终端可选用超薄千斤顶，超薄千斤顶可以使用人工压力泵进行伸缩调节，有效控制匝道与立交间的挤压力，使匝道限位可以高效的参与到结构安全防护中。同时充分利用原路面伸缩缝预埋钢筋，在伸缩缝槽口两侧的钢筋上安装牵引装置，使桥面通过拉杆联系起来，通过拉杆产生的拉力进行桥梁纵向移位限制，拉杆两端可以使用螺帽调节松紧程度。

本发明的施工工序：基坑开挖→垫层施工→墩柱凿毛植筋→基础钢筋施工→基础模板施工→混凝土浇捣→混凝土养护→安装法兰→安装主钢管构件→安装钢管间连接支撑→安装分配梁→安装千斤顶。

本发明采用“变频调速工控机+可编程控制器+液压控制系统”为硬件平台，监控软件与桥梁结构分析为软件平台的分布式控制系统。该系统采用变频调速闭环控制系统，依靠调节供电的频率，来改变电机转速，达到使油泵的流量连续可调的目的，再配以先进的电控装置和高精度的位移、压力检测系统，就可精确控制液压千斤顶的升降速度，实现多点同步升降的控制，满足同步顶升、同步降落、重载称重等功能。

本发明采用单套4点控制系统，其组成主要包括：超高压泵站、控制系统、位移检测装置及附件组成。每台超高压泵站由4台超高压泵、4套变频调试控制装置、4套控制阀组、一套电控系统组成。外控的主控控制系统是由一套操纵控制台、一套工控系统、计算机、ups不间断电源组成。其关键施工工艺如下：

与普通泵站不同的是，本系统中还安装有平衡阀，平衡阀为无泄漏锥阀结构，主要功能是平衡油缸的负荷压力，使带载下降的顶升油缸不至失压下滑，无泄漏地立即将下腔封闭，保证工件不会自由下滑，使液压千斤顶在停电状态仍能可靠承载，并能保证千斤顶升降时都处于进油调速状态。平衡阀的保压腔还装有过载安全阀，是保护油缸不发生过载，当油缸内的压力超过调定压力时，该阀能自动开启，卸掉过高的油压，使各油缸载荷均衡。控制阀块中跟液压油缸的无杆腔连接的油口中还安装有一只压力传感器，依靠它可以测定液压油缸的负荷。液压油缸的负荷通过电器信号接口反馈到电气控制系统中，供实时监控。

本系统的工控界面软件是采用组态软件，主控系统的执行系统采用siemens公司的plc300可编程控制器，由plc300做为主站，两台超高压泵站内的电气控制是采用plc200可编程控制器做为子站。主控系统与4台超高压泵站之间通过profibus/dp高速工业总线传输，使得各部分之间连线数目大大减少，改善了系统的控制性能，提高了系统的可靠性。

根据大型立交顶升特点：分散布置、集中操作、多缸顶升控制、多缸位移控制、实时监控与智能管理等特点，采用“变频调速工控机+可编程控制器+液压控制系统”组成dcs系统，实现执行机构的分散控制、信息集中管理、集中操作，达到最优化控制的目的。

由于中央控制室和各组泵站之间距离较远，以本项目为例，单幅箱梁最长距离达到600m，为了满足长距离传输且不影响传输精度与速率，该监控系统的操作管理级和过程控制级之间采用rs-485串口通讯方式。以往的主控计算机自身携带是的rs-232通讯接口，由于rs-232采用单端通讯方式，只能实现一对一的低速、短距传输，最大传输速率20kb/s，最大传输距离约15m，因此其不适合用在操作管理级和过程控制级之间通讯。

为了加大传输距离和提高传输速率采用rs-485通讯方式，rs-485采用差分传输方式，即平衡传输方式，且能够实现一对多的高速、长距传输，最大传输速率10mb/s，最大传输距离约1219m。主控计算机isa总线上的pcl-846b卡提供4路高速rs-422/485通讯端口，由于omroncj1w-plc自身只带rs-232通讯端口，故需omroncjiw-cifll串口转换器进行rs-485和rs-232通讯的相互转换。操作管理级的主控计算机和过程控制级的各plc可进行双向、不握手、高速数据传输。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。