一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，包括吊杆更换张拉装置、吊杆更换执行装置、吊杆更换监测装置，所述吊杆更换张拉装置包括穿心式液压千斤顶、输油管路、油压泵、油阀，所述穿心式液压千斤顶通过所述输油管路与所述油阀相连通，所述油阀与所述油压泵相连通。本发明还提出一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置的使用方法，本发明能适应不同间距、不同长度吊杆的更换；同时两套更换装置各自独立、布置在吊杆的两侧，操作简单，可控性强，双重安全保障；本发明更换过程的成本低、所占用的桥面空间小；本发明在拱肋处现浇混凝土找平块，便于更换作业，且对更换吊杆过程中引起的各吊杆处桥面垂直位移、拱肋垂直位移能精确控制。
【专利说明】
一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置及使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置及使用方法，属于桥梁工程加固与维护技术领域。
【背景技术】
[0002]混凝土系杆拱桥具有结构合理、受力明确、竖向刚度大等优点。这种桥型不但技术经济指标先进，而且对地质条件要求不高，因此得到广泛运用。吊杆是系杆拱桥的主要受力构件之一，它将桥面荷载传递给拱肋。在长期的使用过程中，混凝土系杆拱桥吊杆会出现各种各样的病害，主要包括:一是护套破损;二是吊杆钢丝锈蚀;三是锚具锈蚀。因此，当吊杆达到其使用年限时，就要及时更换这些旧吊杆，否则就会引起吊杆断裂，桥面坍塌的重大桥梁事故。由于吊杆断裂而导致桥梁垮塌的桥梁有:宜宾小南门大桥、福建武夷山公馆大桥、新疆凤凰大桥等。
[0003]目前对系杆拱桥吊杆的更换主要有临时兜吊法、临时支架法、临时吊杆法。临时兜吊法是采用钢丝绳将横梁直接兜吊在拱肋上，然后进行新旧吊杆的更换。该法操作简单，但是在卸除旧吊杆时不易控制旧吊杆内力、线性控制困难。临时支架法是在待更换吊杆下吊点横梁下搭设临时支架来支撑横梁，然后进行新旧吊杆的更换。该法操作简单，对结构影响较小，但是该法需要在桥下搭设支架，影响通航和桥下交通，对内力变化不能清晰地掌握，比较适合单根吊杆的更换。
[0004]中国专利文献CN202214680U(申请号:2011203080813)授权了一种采用临时吊杆法进行系杆拱桥吊杆更换的装置。该装置包括撑顶装置和计算机数据采集控制系统，具体实施是在待更换吊杆所在横梁周围均匀布置螺纹杆，螺纹杆一端通过扁担梁固定在横梁下端，另一端固定在贝雷桁架梁上。通过加载液压千斤顶使螺纹杆受力而作为临时吊杆，之后更换原吊杆，安装新吊杆，加载。这种装置实施时操作简单，但是需要占用较大桥面空间。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有系杆拱桥吊杆更换装置存在的技术不足，提出了一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置及使用方法，解决了普通系杆拱桥更换装置通用性差、可操作可调整能力弱、影响通航和交通、占用桥面较大、线性控制困难等技术问题。
[0006]为克服以上的技术不足，本发明将采取以下技术方案:一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，包括吊杆更换张拉装置、吊杆更换执行装置、吊杆更换监测装置，所述吊杆更换张拉装置包括穿心式液压千斤顶、输油管路、油压栗、油阀，所述穿心式液压千斤顶通过所述输油管路与所述油阀相连通，所述油阀与所述油压栗相连通；
所述吊杆更换执行装置包括四根精乳螺纹钢、拱肋、桥面板、拱肋混凝土找平块，所述精乳螺纹钢从上向下依次穿过所述拱肋混凝土找平块、所述拱肋、所述桥面板，所述拱肋混凝土找平块设置于所述拱肋上，所述精乳螺纹钢的上下两端分别设置有上锚具、下锚具，所述上锚具的下方固定设置有上扁担梁，所述上扁担梁固定设置于所述拱肋混凝土找平块的上表面上，所述下锚具的上方设置有下扁担梁，所述下扁担梁的顶端固定设置于所述桥面板的下表面上；
所述吊杆更换监测装置包括穿心式荷载传感器、导线、数据仪、计算机、若干组全站仪标靶、全站仪，所述穿心式荷载传感器、所述数据仪、所述计算机通过所述导线依次相连接；所述穿心式荷载传感器固定设置于所述上锚具的底部，所述穿心式液压千斤顶固定设置于所述上扁担梁的上方。
[0007]优选地，穿心式荷载传感器的底部固定设置于穿心式液压千斤顶上。
[0008]优选地，穿心式液压千斤顶与上扁担梁之间还设置有上钢垫板，上扁担梁的上表面与上钢垫板固定连接;下扁担梁与下锚具之间还设置有下钢垫板，下扁担梁的下表面与下钢垫板固定连接。
[0009 ]优选地，上扁担梁、下扁担梁均由两根背对设置的槽钢组成。
[0010]优选地，每组全站仪标靶包括固定设置于上钢垫板上的全站仪标靶、固定设置于桥面板上的全站仪标靶。
[0011]优选地，上扁担梁、下扁担梁与拱肋混凝土找平块的表面均为水平。
[0012]优选地，上锚具、穿心式荷载传感器、穿心式液压千斤顶、下锚具的中心轴线和精乳螺纹钢的轴线在一条竖线上。
[0013]优选地，精乳螺纹钢的直径为Φ 32mm。
[0014]本发明还提出一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤:
步骤SSl安装吊杆更换装置;根据设计图纸，在桥面板对应位置钻孔，使精乳螺纹钢从钻孔中心穿过桥面板;对拱肋混凝土找平块所在位置对应的拱肋的表面进行凿毛处理，然后植筋，植筋选用HRB335级钢筋，植筋深度为10cm，之后绑扎钢筋网，最后进行混凝土浇筑；待混凝土达到7天龄期后，将精乳螺纹钢从上往下依次穿过上锚具、穿心式荷载传感器、穿心式液压千斤顶、上钢垫板、由2片槽钢双拼而成的上扁担梁、桥面板、下扁担梁、下钢垫板以及下锚具；
步骤SS2拆除旧吊杆;打开油压栗，使穿心式液压千斤顶顶起穿心式荷载传感器、上锚具，使精乳螺纹钢受力;通过计算机实时观察穿心式荷载传感器的内力大小，同时使用全站仪和全站仪标靶来实时测量拱肋和桥面板的变形，当力和位移大小与计算一致时，待更换吊杆的内力卸载至零，此时拆除旧吊杆；穿心式液压千斤顶施加作用力向上的荷载传递途径是:穿心式液压千斤顶—穿心式荷载传感器—上锚具—精乳螺纹钢—下锚具—下钢垫板—下扁担梁—桥面板;穿心式液压千斤顶施加作用力向下的荷载传递途径是:穿心式液压千斤顶—上钢垫板—上扁担梁—拱肋混凝土找平块—拱肋；
步骤SS3安装新吊杆，进行加载；旧吊杆拆除后，利用起吊设备将新吊杆装入吊杆孔，穿装新吊杆，同时套好配套的吊杆外护管，上紧新吊杆上锚具、下锚具;按照计算确定的分级张拉方式，油压栗匀速卸油，逐步卸载穿心式液压千斤顶的作用力，卸载精乳螺纹钢，在此过程中，通过计算机实时观察穿心式荷载传感器的内力大小，同时使用全站仪和全站仪标靶来实时测量拱肋和桥面板的变形，荷载传力途径同步骤SS2，直至精乳螺纹钢全部吊杆力转移给新吊杆，吊杆内力全部转移后，将新吊杆超张拉5%，持荷2分钟后锚固新吊杆。
[0015]本发明所达到的有益效果:(I)本发明能适应不同间距、不同长度吊杆的更换；(2)两套更换装置各自独立、布置在吊杆的两侧，操作简单，可控性强，双重安全保障；(3)更换过程的成本低、更换过程所占用的桥面空间小；(4)拱肋处现浇混凝土找平块，便于更换作业，且对更换吊杆过程中引起的各吊杆处桥面垂直位移、拱肋垂直位移能精确控制。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置的结构示意图。
[0017]图2是图1的A-A剖视图。
[0018]图3是图2的B-B剖视图。
[0019]图中标记的含义:1_精乳螺纹钢，2-上锚具，3-穿心式荷载传感器，4-导线，5-数据仪，6-计算机，7-穿心式液压千斤顶，8-输油管路，9-油压栗，10-全站仪标靶，11-上钢垫板，
12-上扁担梁，13-拱肋混凝土找平块，14-拱肋，15-全站仪，16-桥面板，17-下扁担梁，18-下钢垫板，19-下锚具，20-油阀。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0021]图1是本发明的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置的结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图2的B-B剖视图。本发明提出一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，包括吊杆更换张拉装置、吊杆更换执行装置、吊杆更换监测装置，吊杆更换张拉装置包括穿心式液压千斤顶7、输油管路8、油压栗9、油阀20，穿心式液压千斤顶7通过输油管路8与油阀20相连通，油阀20与油压栗9相连通；吊杆更换执行装置包括四根精乳螺纹钢1、拱肋14、桥面板16、拱肋混凝土找平块13，精乳螺纹钢I从上向下依次穿过拱肋混凝土找平块13、拱肋14、桥面板16，拱肋混凝土找平块13设置于拱肋14上，精乳螺纹钢I的上下两端分别设置有上锚具2、下锚具19，上锚具2的下方固定设置有上扁担梁12，上扁担梁12固定设置于拱肋混凝土找平块13的上表面上，下锚具19的上方设置有下扁担梁17，下扁担梁17的顶端固定设置于桥面板16的下表面上；吊杆更换监测装置包括穿心式荷载传感器3、导线4、数据仪5、计算机6、若干组全站仪标靶10、全站仪15，穿心式荷载传感器3、数据仪5、计算机6通过导线4依次相连接;穿心式荷载传感器3固定设置于上锚具2的底部，穿心式液压千斤顶7固定设置于上扁担梁12的上方。
[0022]作为一种较佳的实施例，穿心式荷载传感器3的底部固定设置于穿心式液压千斤顶7上。
[0023]作为一种较佳的实施例，穿心式液压千斤顶7与上扁担梁12之间还设置有上钢垫板11，上扁担梁12的上表面与上钢垫板11固定连接；下扁担梁17与下锚具19之间还设置有下钢垫板18，下扁担梁17的下表面与下钢垫板18固定连接。
[0024]作为一种较佳的实施例，上扁担梁12、下扁担梁17均由两根背对设置的槽钢组成。
[0025]作为一种较佳的实施例，每组全站仪标靶10包括固定设置于上钢垫板11上的全站仪标靶10、固定设置于桥面板16上的全站仪标靶10。
[0026]作为一种较佳的实施例，上扁担梁12、下扁担梁17与拱肋混凝土找平块13的表面均为水平。
[0027]作为一种较佳的实施例，上锚具2、穿心式荷载传感器3、穿心式液压千斤顶7、下锚具19的中心轴线和精乳螺纹钢I的轴线在一条竖线上。
[0028]作为一种较佳的实施例，精乳螺纹钢I的直径为Φ32πιπι。
[0029]本发明还提出一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置的使用方法，具体包括如下步骤:
步骤SSl安装吊杆更换装置;根据设计图纸，在桥面板16对应位置钻孔，使精乳螺纹钢I从钻孔中心穿过桥面板16;对拱肋混凝土找平块13所在位置对应的拱肋14的表面进行凿毛处理，然后植筋，植筋选用HRB335级钢筋，植筋深度为10cm，之后绑扎钢筋网，最后进行混凝土浇筑;待混凝土达到7天龄期后，将精乳螺纹钢I从上往下依次穿过上锚具2、穿心式荷载传感器3、穿心式液压千斤顶7、上钢垫板11、由2片槽钢双拼而成的上扁担梁12、桥面板16、下扁担梁17、下钢垫板18以及下锚具19;
步骤SS2拆除旧吊杆;打开油压栗9，使穿心式液压千斤顶7顶起穿心式荷载传感器3、上锚具2，使精乳螺纹钢I受力;通过计算机6实时观察穿心式荷载传感器3的内力大小，同时使用全站仪15和全站仪标靶10来实时测量拱肋14和桥面板16的变形，当力和位移大小与计算一致时，待更换吊杆的内力卸载至零，此时拆除旧吊杆；穿心式液压千斤顶7施加作用力向上的荷载传递途径是:穿心式液压千斤顶7—穿心式荷载传感器3—上锚具2—精乳螺纹钢I—下销具19—下钢垫板18—下扁担梁17—桥面板16 ；穿心式液压千斤顶7施加作用力向下的荷载传递途径是:穿心式液压千斤顶7—上钢垫板11—上扁担梁12—拱肋混凝土找平块
13—拱肋14;
步骤SS3安装新吊杆，进行加载；旧吊杆拆除后，利用起吊设备将新吊杆装入吊杆孔，穿装新吊杆，同时套好配套的吊杆外护管，上紧新吊杆上锚具2、下锚具19;按照计算确定的分级张拉方式，油压栗9匀速卸油，逐步卸载穿心式液压千斤顶7的作用力，卸载精乳螺纹钢I，在此过程中，通过计算机6实时观察穿心式荷载传感器3的内力大小，同时使用全站仪15和全站仪标靶10来实时测量拱肋和桥面板的变形，荷载传力途径同步骤SS2，直至精乳螺纹钢I全部吊杆力转移给新吊杆，吊杆内力全部转移后，将新吊杆超张拉5%，持荷2分钟后锚固新吊杆。
[0030]上述穿心式液压千斤顶7向上作用顶升和向下卸载的过程均通过吊杆更换监测装置监测精乳螺纹钢I的应力，同时测定待更换吊杆的索力和更换后的吊杆索力，运用全站仪15和全站仪标靶10来监测拱肋14和桥面板16的变形。
[0031]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，包括吊杆更换张拉装置、吊杆更换执行装置、吊杆更换监测装置，所述吊杆更换张拉装置包括穿心式液压千斤顶(7)、输油管路(8)、油压栗(9)、油阀(20)，所述穿心式液压千斤顶(7)通过所述输油管路(8)与所述油阀(20)相连通，所述油阀(20)与所述油压栗(9)相连通； 所述吊杆更换执行装置包括四根精乳螺纹钢(I)、拱肋(14)、桥面板(16)、拱肋混凝土找平块(13)，所述精乳螺纹钢(I)从上向下依次穿过所述拱肋混凝土找平块(13)、所述拱肋(14)、所述桥面板(16)，所述拱肋混凝土找平块(13)设置于所述拱肋(14)上，所述精乳螺纹钢(I)的上下两端分别设置有上锚具(2)、下锚具(19)，所述上锚具(2)的下方固定设置有上扁担梁(12)，所述上扁担梁(12)固定设置于所述拱肋混凝土找平块(13)的上表面上，所述下锚具(19)的上方设置有下扁担梁(17)，所述下扁担梁(17)的顶端固定设置于所述桥面板(16)的下表面上； 所述吊杆更换监测装置包括穿心式荷载传感器(3)、导线(4)、数据仪(5)、计算机(6)、若干组全站仪标靶(10)、全站仪(15)，所述穿心式荷载传感器(3)、所述数据仪(5)、所述计算机(6)通过所述导线(4)依次相连接； 所述穿心式荷载传感器(3)固定设置于所述上锚具(2)的底部，所述穿心式液压千斤顶(7)固定设置于所述上扁担梁(12)的上方。2.根据权利要求1所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，所述穿心式荷载传感器(3)的底部固定设置于所述穿心式液压千斤顶(7)上。3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，所述穿心式液压千斤顶(7)与所述上扁担梁(12)之间还设置有上钢垫板(11)，所述上扁担梁(12)的上表面与所述上钢垫板(11)固定连接;所述下扁担梁(17)与所述下锚具(19)之间还设置有下钢垫板(18)，所述下扁担梁(17)的下表面与所述下钢垫板(18)固定连接。4.根据权利要求1-3任一所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，所述上扁担梁(12)、所述下扁担梁(17)均由两根背对设置的槽钢组成。5.根据权利要求3所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，每组所述全站仪标靶(10)包括固定设置于所述上钢垫板(11)上的全站仪标靶(10)、固定设置于所述桥面板(16 )上的全站仪标靶(1 )。6.根据权利要求1-5任一所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，所述上扁担梁(12)、所述下扁担梁(17)与所述拱肋混凝土找平块(13)的表面均为水平。7.根据权利要求1所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，所述上锚具(2)、所述穿心式荷载传感器(3)、所述穿心式液压千斤顶(7)、所述下锚具(19)的中心轴线和所述精乳螺纹钢(I)的轴线在一条竖线上。8.根据权利要求1-7任一所述的一种混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置，其特征在于，所述精乳螺纹钢(I)的直径为Φ 32mm。9.一种采用根据权利要求1-8任一所述的混凝土系杆拱桥柔性吊杆更换装置的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 步骤SSl安装吊杆更换装置;根据设计图纸，在桥面板(16)对应位置钻孔，使精乳螺纹钢(I)从钻孔中心穿过桥面板(16);对拱肋混凝土找平块(13)所在位置对应的拱肋(14)的表面进行凿毛处理，然后植筋，植筋选用HRB335级钢筋，植筋深度为10cm，之后绑扎钢筋网，最后进行混凝土浇筑;待混凝土达到7天龄期后，将精乳螺纹钢(I)从上往下依次穿过上锚具(2)、穿心式荷载传感器(3)、穿心式液压千斤顶(7)、上钢垫板(11)、由2片槽钢双拼而成的上扁担梁(12)、桥面板(16)、下扁担梁(17)、下钢垫板(18)以及下锚具(19); 步骤SS2拆除旧吊杆;打开油压栗(9)，使穿心式液压千斤顶(7)顶起穿心式荷载传感器(3)、上锚具(2)，使精乳螺纹钢(I)受力;通过计算机(6)实时观察穿心式荷载传感器(3)的内力大小，同时使用全站仪(15)和全站仪标靶(10)来实时测量拱肋(14)和桥面板(16)的变形，当力和位移大小与计算一致时，待更换吊杆的内力卸载至零，此时拆除旧吊杆；穿心式液压千斤顶(7)施加作用力向上的荷载传递途径是:穿心式液压千斤顶(7)4穿心式荷载传感器(3)—上销具(2)—精乳螺纹钢(I)—下销具(19)—下钢塾板(18)—下扁担梁(17 )—桥面板(16);穿心式液压千斤顶(7)施加作用力向下的荷载传递途径是:穿心式液压千斤顶(7)—上钢垫板(11)—上扁担梁(12)—拱肋混凝土找平块(13)—拱肋(14)； 步骤SS3安装新吊杆，进行加载；旧吊杆拆除后，利用起吊设备将新吊杆装入吊杆孔，穿装新吊杆，同时套好配套的吊杆外护管，上紧新吊杆上锚具(2)、下锚具(19);按照计算确定的分级张拉方式，油压栗(9)匀速卸油，逐步卸载穿心式液压千斤顶(7)的作用力，卸载精乳螺纹钢(I)，在此过程中，通过计算机(6)实时观察穿心式荷载传感器(3)的内力大小，同时使用全站仪(15)和全站仪标靶(10)来实时测量拱肋和桥面板的变形，荷载传力途径同所述步骤SS2，直至精乳螺纹钢(I)全部吊杆力转移给新吊杆，吊杆内力全部转移后，将新吊杆超张拉5%，持荷2分钟后锚固新吊杆。
【文档编号】E01D19/00GK105887703SQ201610391703
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】王标, 袁爱民, 张贻能, 刘九生, 竺伟, 耿晓丽, 宣以霞
【申请人】江苏华通工程检测有限公司