本发明涉及一种顶升系统，具体涉及一种基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统及其施工方法。
背景技术
当前经济社会的发展，土地资源相对紧缺，于是在空间上利用资源已经成为了当下趋势。桥下空间以其利用前景广阔、开发方便等特点受到了多方关注。这就需要对原先的低矮桥梁进行抬升施工，以满足后续的桥下净空等要求。
已有的桥梁顶升技术按是否断柱，可分为断柱式顶升技术和非断柱式顶升技术。前者主要有上、下抱柱梁式、下抱柱梁-盖梁式、承台-盖梁式和承台-抱柱梁式；后者包括直接顶升式和牛腿式施工技术。但现有的桥梁顶升施工存在一定的缺陷，比如抱柱梁顶升施工，其作为反力平台，承载力较小，无法应用于自重大的桥梁结构，直接顶升，对整个施工会带来较大的工作量，与抱柱梁结构相比，经济性较差。
综上所述，目前拟寻求一种基于抱柱梁结构、利用预应力技术，可拆卸，对原墩柱或桥梁结构不造成较大影响，以及抬升施工精确度高的基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统及其施工方法就显得十分重要。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统及其施工方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统，包括对桥梁原有承台进行扩大处理得到的扩大承台，扩大承台上预先安装有预埋地脚螺栓，扩大承台上通过预埋地脚螺栓安装支撑用插接式施工架；支撑用插接式施工架上安装可调抱箍预应力支撑平台作为桥梁顶升反力平台；桥梁包括盖梁和位于盖梁上待顶升桥梁的桥面板，于桥梁的盖梁上安装定型化盖梁接高支模体系；可调抱箍预应力支撑平台上设有若干顶升千斤顶和随动托架，顶升千斤顶和随动托架顶部与桥面板底部为受力接触；还包括设于施工架上的顶升控制系统，顶升千斤顶统一由顶升控制系统控制；桥面板设有应力监测器和水准监测器，盖梁上设有用于对桥面板在横向进行限位的横向限位装置。
优选的，支撑用插接式施工架由竖直设置的竖杆、水平设置的横杆和斜向交叉设置的斜杆搭建成凹字形，两个竖杆之间通过连接套管连接为一体，横杆两端设置横杆l型接头，连接套管上设置l型槽，横杆两端通过横杆l型接头和l型槽配合与连接套管连接；斜杆端部设置斜杆连接头，连接套管设置斜杆连接杆，斜杆两端通过连接头和斜杆连接杆配合与连接套管连接。
优选的，l型槽位于连接套管的中部，斜杆连接杆位于连接套管的上部和下部，具体是连接套管设有转动环，斜杆连接杆设于转动环上。
优选的，转动环上设置八字形结构的八字槽，斜杆连接杆穿过八字槽尾部受限连接于八字槽，连接套管与转动环对应处设有若干个齿口，转动环设置有内嵌固定爪，转动环通过内嵌固定爪与齿口的配合受限地相对连接套管转动；转动环设有高强螺栓，内嵌固定爪通过高强螺栓固定于转动环上。
优选的，横杆上铺设有钢板网，斜杆连接杆由带内螺纹的细钢管组成。
优选的，定型化盖梁接高支模体系由侧模、端模、张拉端模板和侧模支撑组成；端模和张拉端模板均预留有供波纹管和预应力筋穿过的孔；侧模、端模、张拉端模板的端部均设有凹凸企口，侧模、端模、张拉端模板之间配合连接杆并通过凹凸企口连接；侧模支撑包括伸缩套筒和支撑垫板，支撑垫板设置在侧模上，伸缩套筒一端支撑在支撑垫板上，另一端固定在施工架上。
优选的，侧模、端模、张拉端模板围设完成后形成一施工空间，并在此施工空间内安装钢筋笼、波纹管和预应力筋，侧模上留设有若干个侧模固定孔，盖梁上预先植入数根钢筋并配合侧模固定孔对支模体系支撑。
优选的，凹凸企口包括子部和母部，并分别设于进行连接的不同的部件上，包括子部上设有若干插入柱，母部设有若干与子部相配的插入孔，侧模、端模、张拉端模板通过子部插入母部实现相互连接；凹凸企口设有与连接杆相匹配的圆孔，连接杆插入相应的孔中实现凹凸企口间的连接。
优选的，横向限位装置包括限位桁架、支撑块和固定板，限位桁架上设有轨道，支撑块通过轨道与限位桁架滑动连接，支撑块和固定板之间设有限位千斤顶并通过限位千斤顶连接，固定板安装于桥面板两端面。
优选的，应力监测器布置于桥面板的下表面，水准监测器布置于桥面板的上表面，水准监测器位于随动托架处及桥面板底部跨中位置。
优选的，桥面板底部设有桥底分配梁，顶升千斤顶顶部与桥底分配梁底部接触。
一种基于上述权利要求所述的基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统的施工方法，包括以下步骤：
第一步：是开挖地面，露出墩柱下方的承台，对其进行扩大施工，按设计要求支模，铺设钢筋，浇筑混凝土，并提前设置预埋地脚螺栓，最终得到扩大承台；
第二步：是在扩大承台上方通过竖杆，横杆，斜杆和连接套管搭建支撑用插接式施工架，并铺设钢板网；支撑用插接式施工架底部与扩大承台上的预埋地脚螺栓进行固定；
第三步：是利用两块双凹形槽施工桥梁顶升反力平台；首先在墩柱上铺设橡胶垫，然后用吊机将两块双凹形槽吊至预计位置，配合施工架上的工人实现初步固定，紧接着在双凹形槽内安装钢筋笼和预应力筋，并先进行张拉施工，最后浇筑混凝土得到可调抱箍预应力支撑平台；
第四步：是首先解除桥面板和盖梁之间的支座固定，然后在可调抱箍预应力支撑平台上布置顶升千斤顶和隧道托架，紧接着在桥面板底面布置桥底分配梁；
第五步：是在桥面板上、下面布置水准仪监测点和应力监测点，在桥面板两端面布置横向限位装置，随即通过顶升控制系统进行顶升施工；
第六步：是当桥面板顶升至预定高度后，在盖梁四周进行支模，并安装侧模支撑，随后在模板围成的空间内安装钢筋笼，波纹管和预应力筋，并预留了注浆孔道；紧接着浇筑混凝土和进行张拉施工，完成盖梁的接高施工；最后在盖梁和桥面板之间安装新支座以固定桥面板。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
（1）本发明研制的横向限位装置，保证了在桥面板顶升期间，不会发生侧向位移。
（2）本发明采用凹凸企口配合连接杆完成盖梁接高模板的连接，能够快速实现模板的安装，研发的连接套管，可以方便施工架的连接安装，大大提升了施工效率。
（3）本发明研发的支撑用插接式施工架，除可方便施工人员的作业，也可对可调抱箍预应力支撑平台提供支撑，保证其承载性。
附图说明
图1是桥梁顶升施工示意图；
图2是扩大承台正视图；
图3是双凹形槽俯视图；
图4是可调抱箍预应力支撑平台剖视图；
图5是支撑用插接式施工架结构正视图；
图6是横杆l型接头、斜杆连接头示意图；
图7是连接套管示意图；
图8是横向限位装置结构示意图；
图9是横向限位装置布置示意图；
图10是模板连接原理图；
图11是盖梁接高施工剖面图。
图中：1墩柱，2盖梁，3桥面板，4支座，5顶升千斤顶，6支撑块，7承台，8扩大承台，9支撑用插接式施工架，10预埋地脚螺栓，11可调抱箍预应力支撑平台，12双凹形槽，13预应力筋，14锚具，15钢筋笼，16橡胶垫，17混凝土，18随动托架，19侧模，20端模，21张拉端模板，22桥底分配梁，23凹凸企口，24连接杆，25侧模固定孔，26轨道，27侧模支撑28伸缩套筒，29支撑垫板，30波纹管，31注浆孔道，32竖杆，33横杆，34斜杆，35连接套管，36l型槽，37横杆l型接头，38斜杆连接头，39斜杆连接杆，40钢板网，41转动环，42八字槽，43齿口，44固定爪，45高强螺栓，46水准仪监测点，47应力监测点，48横向限位装置，49限位桁架，50固定板，51横向限位千斤顶，52顶升控制系统。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规装置和常规方法。
一种基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统，如图1-图11所示，包括对桥梁原有承台7进行扩大处理得到的扩大承台8，扩大承台8上预先安装有预埋地脚螺栓10，扩大承台8上通过预埋地脚螺栓10安装支撑用插接式施工架9；支撑用插接式施工架9上安装可调抱箍预应力支撑平台11作为桥梁顶升反力平台；桥梁包括盖梁2和位于盖梁2上待顶升桥梁的桥面板3，于桥梁的盖梁2上安装定型化盖梁接高支模体系；可调抱箍预应力支撑平台11上设有若干顶升千斤顶5和随动托架18，顶升千斤顶5和随动托架18顶部与桥面板3底部为受力接触；还包括设于施工架上的顶升控制系统52，顶升千斤顶5统一由顶升控制系统52控制；桥面板3设有应力监测器47和水准监测器46，盖梁2上设有用于对桥面板3在横向进行限位的横向限位装置48。
可调抱箍预应力支撑平台11是由两个双凹形槽12拼装而成的，双凹形槽12开设有至少两个半圆，半圆与桥墩相配的半圆，半圆的数量与桥墩数量相配；当两个双凹形槽12拼装后，两个半圆环绕桥墩设置，然后，采用预应力筋13和锚具14将拼装后两个双凹形槽12两侧紧固抱合，形成可调抱箍预应力支撑平台11。所谓的双凹形槽12，具体是空心的外壳，使得两个双凹形槽12拼接后形成一个中空且具有五个面的长方体结构，即为可调抱箍预应力支撑平台11
支撑用插接式施工架9由竖直设置的竖杆32、水平设置的横杆33和斜向交叉设置的斜杆34搭建成凹字形，两个竖杆32之间通过连接套管35连接为一体，横杆33两端设置横杆l型接头37，连接套管35上设置l型槽36，横杆33两端通过横杆l型接头37和l型槽36配合与连接套管35连接；斜杆34端部设置斜杆连接头38，连接套管35设置斜杆连接杆39，斜杆34两端通过连接头38和斜杆连接杆39配合与连接套管35连接。l型槽36位于连接套管35的中部，斜杆连接杆39位于连接套管35的上部和下部，具体是连接套管35设有转动环41，斜杆连接杆39设于转动环41上。
转动环41上设置八字形结构的八字槽42，斜杆连接杆39穿过八字槽42尾部受限连接于八字槽42，连接套管35与转动环41对应处设有若干个齿口43，转动环41设置有内嵌固定爪44，转动环41通过内嵌固定爪44与齿口43的配合受限地相对连接套管35转动；转动环41设有高强螺栓45，内嵌固定爪44通过高强螺栓45固定于转动环41上。
横杆33上铺设有钢板网40，斜杆连接杆39由带内螺纹的细钢管组成。
定型化盖梁接高支模体系由侧模19、端模20、张拉端模板21和侧模支撑27组成；端模19和张拉端模板21均预留有供波纹管30和预应力筋13穿过的孔；侧模19、端模20、张拉端模板21的端部均设有凹凸企口23，侧模19、端模20、张拉端模板21之间配合连接杆24并通过凹凸企口23连接；侧模支撑27包括伸缩套筒28和支撑垫板29，支撑垫板29设置在侧模19上，伸缩套筒28一端支撑在支撑垫板29上，另一端固定在施工架9上。
侧模19、端模20、张拉端模板21围设完成后形成一施工空间，并在此施工空间内安装钢筋笼15、波纹管30和预应力筋13，侧模19上留设有若干个侧模固定孔25，盖梁2上预先植入数根钢筋并配合侧模固定孔25对支模体系支撑。
凹凸企口23包括子部和母部，并分别设于进行连接的不同的部件上，包括子部上设有若干插入柱，母部设有若干与子部相配的插入孔，侧模19、端模20、张拉端模板21通过子部插入母部实现相互连接；凹凸企口23设有与连接杆24相匹配的圆孔，连接杆24插入相应的孔中实现凹凸企口23间的连接。
横向限位装置48包括限位桁架49、支撑块6和固定板50，限位桁架49上设有轨道26，支撑块6通过轨道26与限位桁架49滑动连接，支撑块6和固定板50之间设有限位千斤顶51并通过限位千斤顶51连接，固定板50安装于桥面板两端面。
应力监测器47布置于桥面板3的下表面，水准监测器46布置于桥面板3的上表面，水准监测器46位于随动托架18处及桥面板3底部跨中位置。
桥面板3底部设有桥底分配梁22，顶升千斤顶5顶部与桥底分配梁22底部接触。
定型化盖梁接高支模体系具体的施工过程如下：
第一步是当桥面板3顶升至设计高程时，需要对盖梁2进行接高施工。首先要在盖梁2侧面植入钢筋，紧接着安装盖梁2接高施工模板，包括侧模19，端模20和张拉端模板21，如图1所示。模板厚度为12mm厚的钢板，各模板端面设置了如图2所示的凹凸企口23，其内部中空，为直径为8mm的圆孔除最底部企口以外，可互相咬合并通过直径为8mm的连接杆24实现快速连接。侧模19上开设有侧模固定孔25，与盖梁2侧面的植入的钢筋连接，以固定整个模板体系。
第二步为进一步增强模板结构的强度及稳定性，在侧模19上设置了侧模支撑27，其由伸缩套筒28和支撑垫板29组成。伸缩套筒28直径为28mm，一端固定在支撑垫板29上，另一端安装在施工架上。模板安装完毕后，往模板内安装钢筋笼15，波纹管30以及预应力筋13，而为了方便波纹管内的注浆，提前预埋好了注浆孔道31，参考图3。
第三步在模板围成的空间内浇筑混凝土17，养护以完成盖梁2的接高施工，然后进行预应力施工，采用单端张拉的后张法施工工艺，并在盖梁上重新固定桥面板3。最后对施工架9进行拆除。
支撑用插接式施工架，采用竖杆32，横杆33和斜杆34均为直径为48mm，壁厚24mm的钢管，长度视实际工程而定。连接套管35内径为48mm，壁厚36mm，长度为0.3m。首先制作如图3所示的连接套管35，转动环41结构厚18mm，高2cm，嵌在连接套管35上开设的深度为18mm的环向凹槽内。齿口43直线高度为1cm，和转动环41间间隔5mm。转动环41内嵌有固定爪44，固定爪44长1.3cm，位置在转动环41中间高度处，通过高强螺栓45实现松紧调节固定。另外，转动环41上还设有八字槽42.槽深8mm，长16mm。
紧接着对横杆33和斜杆34端部做处理，如图2所示，横杆33端部设置了横杆l型接头37，斜杆34端部设置了斜杆连接头38。l型接头37尺寸与连接套管上的l型槽36相对应。斜杆连接头38上的开孔尺寸与斜杆连接杆39的开孔尺寸相对应。
最后利用连接套管35将竖杆32，横杆33和斜杆34进行连接，并铺设钢板网40。此外，底部横杆33通过预埋地脚螺栓10与地面连接，使整个施工架固定。
一种基于上述权利要求所述的基于可拆卸式预应力托换体系桥梁顶升系统的施工方法，包括以下步骤：
第一步：是开挖地面，露出墩柱1下方的承台7，对其进行扩大施工，按设计要求支模，铺设钢筋，浇筑混凝土，并提前设置预埋地脚螺栓10，最终得到扩大承台8；
第二步：是在扩大承台上方通过竖杆32，横杆33，斜杆34和连接套管35搭建支撑用插接式施工架9，并铺设钢板网40；支撑用插接式施工架9底部与扩大承台8上的预埋地脚螺栓10进行固定；
第三步：是利用两块双凹形槽12施工桥梁顶升反力平台；首先在墩柱1上铺设橡胶垫16，然后用吊机将两块双凹形槽12吊至预计位置，配合施工架上的工人实现初步固定，紧接着在双凹形槽12内安装钢筋笼15和预应力筋13，并先进行张拉施工，最后浇筑混凝土17得到可调抱箍预应力支撑平台11；
第四步：是首先解除桥面板3和盖梁2之间的支座4固定，然后在可调抱箍预应力支撑平台11上布置顶升千斤顶5和隧道托架18，紧接着在桥面板3底面布置桥底分配梁22；
第五步：是在桥面板3上、下面布置水准仪监测点46和应力监测点47，在桥面板3两端面布置横向限位装置48，随即通过顶升控制系统52进行顶升施工；
第六步：是当桥面板顶升至预定高度后，在盖梁2四周进行支模，并安装侧模支撑27，随后在模板围成的空间内安装钢筋笼15，波纹管30和预应力筋13，并预留了注浆孔道31；紧接着浇筑混凝土17和进行张拉施工，完成盖梁2的接高施工；最后在盖梁2和桥面板之间安装新支座4以固定桥面板。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。