一种桥梁支座更换装置及更换方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种桥梁支座更换装置及更换方法。


背景技术：

2.桥梁支座是桥梁结构的重要组成部分，是桥梁上、下部结构的传力和连接装置。桥梁支座承受桥梁上部结构的作用力，并适应桥梁上部结构梁体的变形。由于设计、施工或使用、养护的不当，以及支座质量缺陷等原因，使用中的桥梁支座会出现损坏，导致桥梁上部结构梁体不能按照正常的受力状态工作，影响桥梁结构的运营安全。


技术实现要素：

3.基于以上问题，本发明的目的在于提供一种桥梁支座更换装置及更换方法，更换方便，安全性高。
4.为实现上述目的，提供以下技术方案：
5.第一方面，本发明提供了一种桥梁支座更换装置，包括：
6.同步液压顶升设备，包括液压控制系统以及若干个千斤顶，所述液压控制系统用于控制若干个所述千斤顶同步顶升，所述千斤顶的活塞顶部具有弧形凹槽结构，所述弧形凹槽结构内转动连接有弧形凸起结构，所述弧形凸起结构用于支撑桥梁梁底，所述弧形凸起结构与所述桥梁梁底之间夹设有两个钢垫板，两个钢垫板之间夹设有四氟滑板，所述千斤顶的活塞通过螺纹自锁法兰盘进行机械自锁；
7.位移监测设备，设置于桥梁墩台与桥梁梁底之间，用于监测桥梁支座更换前后的标高变化。
8.第二方面，本发明还提供了一种桥梁支座更换方法，采用上述的桥梁支座更换装置，包括以下步骤：
9.s1、在原支座的内外两侧对称布置同步液压顶升设备，并在桥梁墩台与桥梁梁底之间安装位移监测设备；
10.s2、松开原支座的上钢板与桥梁梁体之间的连接螺栓，解除原支座与桥梁梁体的连接，通过同步液压顶升设备同步顶升桥梁梁体预设顶升高度，并锁定同步液压顶升设备的全部液压千斤顶；
11.s3、将原支座的原预埋螺栓切除，搭接切断的预埋钢筋网，植入新预埋螺栓，拆除原支座的下钢板，推动原支座的下钢板至固定位置，再灌入砂浆，凿除原垫石层，移入新支座，浇筑新垫石层；
12.s4、按照设计位置核查新支座的中心定位基准线，将新支座拖拉至设计位置，通过机械千斤顶以及钢板调整新支座的标高至桥梁梁体下方，用与原垫石层同规格型号的钢筋焊接修复原垫石层在施工时割断的钢筋；
13.s5、检查新支座的下钢板，使新支座水平度、上下钢板贴合紧密度以及初始位移量满足规范要求，焊接固定新支座位置，安装新垫石层模板，浇筑新垫石层；
14.s6、拆除新垫石层模板，对新垫石层进行浇水养护，新垫石层养护若干天，待新垫石层的强度等级达到设计强度等级要求后，拆除同步液压顶升设备，支座更换工作完成。
15.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s1中，同步液压顶升设备的布置冗余系数不小于2.0，位移监测设备安装完毕后将原始数据初始化为零。
16.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s2中，锁定全部液压千斤顶后，检查桥梁墩台、原垫石层和桥梁梁体有无异常，以及千斤顶有无漏油、渗油现象。
17.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s2中，同步液压顶升设备加压顶升桥梁梁体时，顶升量为0mm，检查位移监测设备的数值有无变化，测量轨顶标高是否出现变化，若轨顶标高及位移监测设备无变化，安装临时支座，若发现标高产生变化，需调整千斤顶压力，直至与原始数据一致后，再进行临时支座的安装。
18.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s3中，在拆除原支座的下钢板时，先对原垫石层分两道进行切割，使原支座与原垫石层之间产生空隙，将原支座的下钢板脱离出原垫石层，再对原垫石层进行凿除处理。
19.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s3中，对原垫石层进行人工凿除时，凿除过程中观测位移监测设备的数值变化及临时支座的位移变化，发现数值变化或临时支座偏移时进行调整。
20.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s3中，标记旧垫石层线切位置，线切旧垫石层时对限位挡块用钢板进行防护，依次从上至下对旧垫石层进行线切。
21.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s3中，清理原支座遗留混凝土时，用钢丝刷清理残留砂浆及浮锈层，并喷涂防腐漆。
22.作为本发明的桥梁支座更换方法的可选方案，在步骤s4中，焊接修复钢筋时，在锚栓处额外焊接固定支撑钢筋。
23.本发明的有益效果为：
24.本发明提供的桥梁支座更换装置，在更换桥梁支座时，通过液压控制系统控制若干个千斤顶同步顶升，由于千斤顶的活塞顶部具有弧形凹槽结构，弧形凹槽结构内转动连接有弧形凸起结构，实现了原支座上垫板的活动功能，弧形凸起结构随着桥梁移动而在较小范围内适应性地自由活动，受力安全可靠，经济高效，安全性高，在施工期间无需中断交通，通过弧形凸起结构与桥梁梁底之间夹设的两个钢垫板，以及两个钢垫板之间夹设的四氟滑板，实现了传动平稳可靠，改善了桥梁的受力情况，通过螺纹自锁法兰盘进行机械自锁，保证了施工安全，可在待修复梁体位置处直接进行修复并完成支座更换，通过设置于桥梁墩台与桥梁梁底之间的位移监测设备监测桥梁支座更换前后的标高变化，保证了支座更换的前后一致性。
25.本发明提供的桥梁支座更换方法，首先，在原支座的内外两侧对称布置同步液压顶升设备，并在桥梁墩台与桥梁梁底之间安装位移监测设备；其次，松开原支座的上钢板与桥梁梁体之间的连接螺栓，解除原支座与桥梁梁体的连接，通过同步液压顶升设备同步顶升桥梁梁体预设顶升高度，并锁定同步液压顶升设备的全部液压千斤顶；再次，将原支座的原预埋螺栓切除，搭接切断的预埋钢筋网，植入新预埋螺栓，拆除原支座的下钢板，推动原支座的下钢板至固定位置，再灌入砂浆，凿除原垫石层，移入新支座，浇筑新垫石层；再次，按照设计位置核查新支座的中心定位基准线，将新支座拖拉至设计位置，通过机械千斤顶
以及钢板调整新支座的标高至桥梁梁体下方，用与原垫石层同规格型号的钢筋焊接修复原垫石层在施工时割断的钢筋；然后，检查新支座的下钢板，使新支座水平度、上下钢板贴合紧密度以及初始位移量满足规范要求，焊接固定新支座位置，安装新垫石层模板，浇筑新垫石层；最后，拆除新垫石层模板，对新垫石层进行浇水养护，新垫石层养护若干天，待新垫石层的强度等级达到设计强度等级要求后，拆除同步液压顶升设备，支座更换工作完成。本发明提供的桥梁支座更换方法，可在待修复梁体位置处直接进行修复并完成支座更换，改善支座的受力条件，使支座均匀受力，从而改善支座的承载能力、传力能力及变形能力，进一步改善桥梁的受力情况，有效缩短了工期，节约了施工费用，经济高效，安全性高，在施工期间无需中断交通，不会阻碍桥梁的日常使用，不影响周边区域的正常生产和生活。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明具体实施方式提供的桥梁支座更换装置的结构示意图；
28.图2是本发明具体实施方式提供的桥梁支座更换方法的流程示意图。
29.图中：
30.1-千斤顶；2-弧形凸起结构；3-钢垫板；4-四氟滑板；5-螺纹自锁法兰盘；
31.6-弧形凹槽结构；
32.100-桥梁梁底；200-桥梁墩台。
具体实施方式
33.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.如图1所示，本实施例提供一种桥梁支座更换装置，该桥梁支座更换装置包括同步
液压顶升设备和位移监测设备。同步液压顶升设备包括液压控制系统以及若干个千斤顶1，液压控制系统用于控制若干个千斤顶1同步顶升，千斤顶 1的活塞顶部具有弧形凹槽结构6，弧形凹槽结构6内转动连接有弧形凸起结构 2，弧形凸起结构2用于支撑桥梁梁底100，弧形凸起结构2与桥梁梁底100之间夹设有两个钢垫板3，两个钢垫板3之间夹设有四氟滑板4，千斤顶1的活塞通过螺纹自锁法兰盘5进行机械自锁。位移监测设备(例如百分表)设置于桥梁墩台200与桥梁梁底100之间，用于监测桥梁支座更换前后的标高变化。
37.本实施例提供的桥梁支座更换装置，在更换桥梁支座时，通过液压控制系统控制若干个千斤顶1同步顶升，由于千斤顶1的活塞顶部为具有弧形凹槽结构6，弧形凹槽结构6内转动连接有弧形凸起结构2，实现了原支座上垫板的活动功能，弧形凸起结构2随着桥梁移动而在较小范围内适应性地自由活动，受力安全可靠，经济高效，安全性高，在施工期间无需中断交通，通过弧形凸起结构2与桥梁梁底100之间夹设的两个钢垫板3，以及两个钢垫板3之间夹设的四氟滑板4，实现了传动平稳可靠，改善了桥梁的受力情况，通过螺纹自锁法兰盘5进行机械自锁，保证了施工安全，可在待修复梁体位置处直接进行修复并完成支座更换，通过设置于桥梁墩台200与桥梁梁底100之间的位移监测设备监测桥梁支座更换前后的标高变化，保证了支座更换的前后一致性。
38.如图2所示，本实施例还提供一种桥梁支座更换方法，采用上述的桥梁支座更换装置，使得桥梁满足设计位移值和承载能力要求，使得桥梁支座受力均匀，发挥应有的作用，该桥梁支座更换方法包括以下步骤：
39.s1、在原支座的内外两侧对称布置同步液压顶升设备，并在桥梁墩台与桥梁梁底之间安装位移监测设备；
40.s2、松开原支座的上钢板与桥梁梁体之间的连接螺栓，解除原支座与桥梁梁体的连接，通过同步液压顶升设备同步顶升桥梁梁体预设顶升高度，并锁定同步液压顶升设备的全部液压千斤顶；
41.s3、将原支座的原预埋螺栓切除，搭接切断的预埋钢筋网，植入新预埋螺栓，拆除原支座的下钢板，推动原支座的下钢板至固定位置，再灌入砂浆，凿除原垫石层，移入新支座，浇筑新垫石层；
42.s4、按照设计位置核查新支座的中心定位基准线，将新支座拖拉至设计位置，通过机械千斤顶以及钢板调整新支座的标高至桥梁梁体下方，用与原垫石层同规格型号的钢筋焊接修复原垫石层在施工时割断的钢筋；
43.s5、检查新支座的下钢板，使新支座水平度、上下钢板贴合紧密度以及初始位移量满足规范要求，焊接固定新支座位置，安装新垫石层模板，浇筑新垫石层；
44.s6、拆除新垫石层模板，对新垫石层进行浇水养护，新垫石层养护若干天，待新垫石层的强度等级达到设计强度等级要求后，拆除同步液压顶升设备，支座更换工作完成。
45.在步骤s1中，桥梁提升采用同步提升的方式进行，在施工过程中将根据桥梁支座反力来设计液压系统的布置，在桥梁墩台上，原支座的内外两侧对称布置同步液压顶升设备，同步液压顶升设备的布置冗余系数不小于2.0，位移监测设备(例如百分表)安装完毕后将原始数据初始化为零，以便监测及控制施工过程中标高变化，确保支座处理前后的标高不变。
46.液压锁定功能的千斤顶上部安装顶部增设有球面弧形设计，千斤顶的顶部有一个
球面弧形的设计保护垫块，可实现施工过程中顶部自由移动。球面弧形的设计，能接受桥梁15％的坡度。有效保证千斤顶与桥梁底部处于密贴状态，保证了桥梁底部混凝土的受力均匀。
47.同步液压顶升设备的预设顶升高度为1mm。预设顶升高度优选1mm，在1mm 的顶升空间更换或偏位调整(纠偏)轨道交通高架桥梁多向活动球形钢支座，改善支座的受力条件，使支座均匀受力，从而改善支座的承载能力、传力能力及变形能力，进一步改善桥梁的受力情况。
48.在步骤s2中，锁定全部液压千斤顶后，检查桥梁墩台、原垫石层和桥梁梁体有无异常，以及千斤顶有无漏油、渗油现象。顶升后，观察运营情况一段时间后确认一切工作正常后，方可进行下一步的施工。在布置千斤顶之前需要处理千斤顶与梁体和墩台的上下接触面，整平并加设厚度不小于2.0cm的钢垫板。在顶升之前必须进行试顶升，检查千斤顶是否有漏油，油管是否漏油，梁体、墩台是否有压裂等异常情况。确认液压系统工作完全正常后，再进行正式顶升，顶升高度遵循最小原则，即在能顺利修复垫石的情况下，尽可能减小顶升高度，最大的顶升高度不得超过1mm。
49.同步液压顶升设备具有液压锁定功能，可以进行单个锁定和区域锁定，桥梁顶升千斤顶的密封性能好，可以在数天内保持恒定的荷载和位移，同时，桥梁顶升千斤顶具有机械螺旋锁定功能。长期在高压状态的顶升系统，可能会出现千斤顶渗油、油管渗油、油管破裂等意外，为保证桥梁的绝对的安全，在提升高度较高、时间较长时，将机械锁定油缸，保证油缸有一个固定的几何高度。无论系统出现任何意外，都会使桥梁处于一个安全的状态。
50.在步骤s2中，同步液压顶升设备加压顶升桥梁梁体时，顶升量为0mm，检查位移监测设备的数值有无变化，测量轨顶标高是否出现变化，若轨顶标高及位移监测设备无变化，安装临时支座，若发现标高产生变化，需调整千斤顶压力，直至与原始数据一致后，再进行临时支座的安装。
51.在步骤s3中，在拆除原支座的下钢板时，先对原垫石层分两道进行切割，使原支座与原垫石层之间产生空隙，将原支座的下钢板脱离出原垫石层，再对原垫石层进行凿除处理。
52.在步骤s3中，对原垫石层进行人工凿除时，凿除过程中观测位移监测设备的数值变化及临时支座的位移变化，发现数值变化或临时支座偏移时进行调整。凿除垫石混凝土，移动支座下板到安装位置，利用水平千斤顶加推至固定位置，因本次修复支座原则上采用顶平(顶升量为1mm)方式施工，且需完整保留原支座下座板(只更换下支座固定锚栓)，仅需调整支座位移量。由于施工空间限制，先利用钻孔设备将原预埋螺栓切除，搭接切断的预埋钢筋网，植入新的螺栓调整支座，再灌入高强度支座砂浆。对需要更换支座将原支座抽出，凿除垫石层，移入新支座再用高强度灌浆料浇筑垫石层。
53.在步骤s3中，标记旧垫石层线切位置，线切旧垫石层时对限位挡块用钢板进行防护，依次从上至下对旧垫石层进行线切。按本方案标记垫石线切位置，固定线切设备。线切砼垫石时对限位挡块用薄钢板进行防护，依次从上向下对垫石进行线切。线切完毕后，用手拉葫芦、滑轮等工具将下支座垫板与垫石进行脱离，并小心搁置在地面处，防止在脱离及搬运过程中对下支座垫板损坏影响使用。
54.在步骤s3中，清理原支座遗留混凝土时，用钢丝刷清理残留砂浆及浮锈层，并喷涂
防腐漆，确保后期下预埋钢板使用寿命。
55.在步骤s4中，焊接修复钢筋时，在锚栓处额外焊接固定支撑钢筋。凿除垫石混凝土，取出下支座垫板：因本次修复支座原则上采用顶平方式施工，且需完整保留原支座下座板(只更换下支座固定锚栓)，调整支座位移量。由于施工空间限制，在拆除原下支座垫板时，垫石先用线锯对支座垫石砼分两道进行切割(上、下割缝距离为50mm)，使支座与垫石之间产生空隙，拟便下支座板能顺利脱离出垫石。支座下垫板脱离垫石后，采用空压机对原垫石进行凿除处理(保留原垫石钢筋)。凿除过程中加强观测百分表数值变化及临时钢支座的位移变化，发现偏移或数值变化需随时利用千斤顶进行调整。利用手拉葫芦、滑轮、撬棍及千斤顶等工具将已保养号的下支座钢板移装至垫石处，并对下支座垫板进行水平度、中心点及标高进行调整至设计要求位置。利用小型千斤顶将上下支座紧密贴合，并在下支座锚栓处焊接固定。采用原设计图纸垫石钢筋规格及型号钢筋，对垫石钢筋进行焊接修复。施工单位检查百分表数值是否为初始数值，维保单位测量轨顶标高是否初始数值。若有变化，利用千斤顶进行调整。若无变化将进行下道工序施工。
56.在步骤s5中，按照设计理论位置核查支座中心定位基准线(支座拆除前已标识)人工拖拉方式将新支座拖拉至设计位置，通过机械千斤顶以及薄钢板调整支座标高到梁体下方。用与原垫石同规格型号的钢筋，焊接修复垫石在施工时割断的钢筋，检查调整更换后的下支座板，使支座水平度、上下支座贴合紧密度及初始位移量满足规范要求，焊接固定支座位置(锚栓处焊接，必要时增加固定支撑钢筋)，安装垫石模板，浇筑垫石砼(采用与原垫石同强度等级的 c50砼浇筑)。
57.在步骤s6中，拆除垫石模板、垫橡胶垫(限位挡块与垫石之间)及砼浇水养护。垫石养护28天后，利用砼回弹仪监测垫石砼的强度等级是否达到设计强度等级要求，如达到设计强度等级要求后先拆除临时型钢支座，后拆除千斤顶，再清理墩台垃圾。
58.本实施例提供的桥梁支座更换方法，在现支座顺桥向的侧方加设临时支座及垫石；布置液压系统，布设并锁定千斤顶，松开支座上钢板与梁体的连接螺栓，解除支座与梁体的连接，顶升桥梁(顶升量为1mm)，通过人工方式将下支座板拖出，更换下支座板锚脚并调整下支座板偏移位置，可在待修复梁体位置处直接进行修复并完成支座更换，改善支座的受力条件，使支座均匀受力，从而改善支座的承载能力、传力能力及变形能力，进一步改善桥梁的受力情况，有效缩短了工期，节约了施工费用，经济高效，安全性高，在施工期间无需中断交通，不会阻碍桥梁的日常使用，不影响周边区域的正常生产和生活。
59.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。