本发明涉及桥梁结构、建筑结构及构筑物等的顶升或顶推技术领域，具体涉及一种有限高度或有限行程的膨胀顶升或顶推装置、方法及其用途。
背景技术：
在桥梁结构和建筑结构(如房屋)的建造施工过程中，可能需要临时或永久性地移动相关的结构或者结构构件，包括抬起、平推，以满足施工的需要；在桥梁结构出现桥面和支座损伤、建筑结构(如房屋)出现基础下陷所进行的维护施工过程中，也需要临时或永久性地移动相关的结构或者结构构件，以确保后续维修工作顺利进行；在隧道、地下结构或者坑道施工作业中，需要对支护结构进行精确的调整，以保证施工的准确性和结构的安全；产生移位的构筑物(如挡土墙、防波堤、电线杆)需要回到原来的位置，以保证其正常的功能；由于撞击或者承压过大导致明显变形的钢结构需要恢复原形，以保证其应有的承载能力。在以上施工或者作业过程中，都可以使用到顶升或顶推技术。传统的顶升或顶推技术所需要的机械设备多、工序繁琐、施工周期较长、施工成本大。例如，在桥梁结构和房屋结构的建造施工和维修施工中所采用液压同步顶升技术可以实现精确可控的顶升操作，但液压同步顶升系统复杂，施工成本较高，对于有限高度的顶升操作有明显的不便。
技术实现要素：
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于设计一种结构简单可靠、操作简单易行的膨胀顶升或顶推装置、方法及其用途，可以大幅缩短施工周期和降低施工成本。
一种膨胀顶升或顶推装置，包括液压油缸2、截止阀6、电磁溢流阀7和油箱8通过油管9依次相连，电磁溢流阀7还与设置在液压油缸2一侧的位移传感器1电连接，所述液压油缸2的活塞4上设置有橡皮套3，橡皮套3内设置有掺水膨胀剂。
所述膨胀剂为粉状混凝土膨胀剂，包含但不限于静力破碎剂。本发明是利用周围约束条件下、以静力破碎剂为代表的具有高膨胀率和高极限应力的混凝土膨胀剂水合反应产生的体积膨胀，通过对混凝土膨胀剂组份配比及膨胀剂与水配比的调整和对膨胀过程的控制，实现对结构或结构构件的移动、转动、调整和矫正。采用本发明时不需要使用外来设备来提供顶升或顶推动力。
当环境气温较低时，在液压油缸2外包覆塑料泡沫或起泡薄膜以加快施工进程。
一种膨胀顶升或顶推方法，包括如下步骤：
1)用油管将液压油缸、截止阀、电磁溢流阀和油箱连接起来并检查密封状况，将位移传感器和电磁溢流阀连成一个回路；通过截止阀向液压油缸灌注液压油至活塞上方保留12-18厘米高度的空间；
2)根据顶升的高度或顶推的行程要求h0和荷载要求p0，设定位移传感器行程限制h＝h0和电磁溢流阀压力p＝p0/s；式中，s为液压油缸的横截面积；
3)在活塞上和油缸内壁涂抹少量润滑剂或润滑油；膨胀剂和水按照2.7-3.5:1的质量比例，将膨胀剂粉末逐步加入到水中搅拌调成均匀糊状的掺水膨胀剂，将糊状掺水膨胀剂灌注到橡皮套中并将橡皮套放置到液压油缸的活塞上方，至液压油缸内橡皮套上方保留2～3厘米高度的空间；
4)将液压油缸稳定放置在桥墩、钢梁支架或桥墩立柱抱箍装置上，或紧靠支撑面；
5)打开截止阀，膨胀剂在20～30分钟内进行水合反应，开始体积膨胀、接触待顶升或顶推结构、向上顶升或顶推；当液压油缸内油压达到设定压力p时，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；位移传感器检测到位置变化达到设定行程限制h，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；
6)待结构顶升或顶推至设定行程限制h并稳定后，进行纠偏加固或更换支座等工序；
7)逐步降低电磁溢流阀的压力设定，在接触压力作用下，液压油缸内液压油溢流至油箱回收；
8)继续降低电磁溢流阀的压力设定；待橡皮套表面与结构脱离接触，取下液压油缸。
所述膨胀剂为粉状混凝土膨胀剂，包含但不限于静力破碎剂。
当环境气温较低时，使用不超过30℃的热水，迅速搅拌并在10-15分钟内完成灌装，在液压油缸外包覆塑料泡沫或起泡薄膜以加快膨胀剂水化反应的进程。
本发明装置还可用于下列用途：
1、桥梁结构及其基础等的建造和维修过程中,相关结构的顶升或者顶推过程；
2、建筑结构(如房屋)及其基础等的建造和维修过程中,相关结构的顶升或者顶推过程；
3、构筑物(如挡土墙、防波堤、铁轨)等的建造和维修过程中,相关结构的顶升或者顶推过程；
4、扶正下部埋在土里的直立型杆状物(如电线杆等)；
5、矫正钢构件(如被撞/压弯曲的钢结构)的变形；
6、隧道、地下结构及坑道施工作业过程中，对支护结构的调整；
7、在桥面板、地板和路面板等的建造和维修过程中，顶升或顶推板块回到原来的位置以方便后续的填补工作。
本发明的有益效果在于：
1)本发明利用膨胀剂发生水合反应导致的体积膨胀来实现对结构的顶升或顶推，即顶升或顶推动力来自于膨胀剂的水合反应，无需动力机械或者高压油泵作为动力；
2)本发明利用位移传感器和电磁溢流阀来实现对顶升高度/顶推行程和顶升荷载/顶推荷载的精确控制，无需复杂的计算机系统和伺服控制系统。
3)本发明所使用的系统结构简单可靠，现场操作方法简单易行，施工周期明显缩短，施工成本明显降低。在低温环境下，可以采取保温措施加快施工进程。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为电磁溢流阀的电路原理图。
图中，1为位移传感器，2为液压油缸，3为内设掺水膨胀剂的橡皮套，4为活塞，5为液压油，6为截止阀，7为电磁溢流阀，8为油箱，9为油管。
具体实施方式
实施例一
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1、图2所示，一种膨胀顶升或顶推装置，包括液压油缸2、截止阀6、电磁溢流阀7和油箱8通过油管9依次相连，电磁溢流阀7还与设置在液压油缸2一侧的位移传感器1电连接，所述液压油缸2的活塞4上设置有橡皮套3，橡皮套3内设置有掺水膨胀剂。
所述膨胀剂为具有高膨胀率和高极限应力的粉状混凝土膨胀剂，包含但不限于静力破碎剂。本发明是利用周围约束条件下、以静力破碎剂为代表的具有高膨胀率和高极限应力的混凝土膨胀剂水合反应产生的体积膨胀，通过对混凝土膨胀剂组份配比及膨胀剂与水配比的调整和对膨胀过程的控制，实现对结构或结构构件的移动、转动、调整和矫正。采用本发明时不需要使用外来设备来提供顶升或顶推动力。
当环境气温较低时，在液压油缸2外包覆塑料泡沫或起泡薄膜以加快施工进程。
一种膨胀顶升或顶推方法，包括如下步骤：
1)用油管将液压油缸、截止阀、电磁溢流阀和油箱连接起来并检查密封状况，将位移传感器和电磁溢流阀连成一个回路；通过截止阀向液压油缸灌注液压油至活塞上方保留15厘米高度的空间；
2)根据桥体顶升的高度要求h0和荷载要求p0，设定位移传感器行程限制h＝h0和电磁溢流阀压力p＝p0/s；式中，s为液压油缸的横截面积；
3)在活塞上和油缸内壁涂抹少量润滑剂或润滑油；膨胀剂和水按照3.15:1的质量比例，将膨胀剂粉末逐步加入到水中搅拌调成均匀糊状的掺水膨胀剂，将糊状掺水膨胀剂灌注到橡皮套中并将橡皮套放置到液压油缸的活塞上方，至液压油缸内橡皮套上方保留2.5厘米高度的空间；
4)将液压油缸稳定放置在桥墩、钢梁支架或桥墩立柱抱箍装置的上方；
5)打开截止阀，膨胀剂在20～30分钟内进行水合反应，开始体积膨胀、接触桥体、向上顶升；当液压油缸内油压达到设定压力p时，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；位移传感器检测到位置变化达到设定行程限制h，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；
6)待桥面结构顶升至设定行程限制h并稳定后，进行纠偏加固或更换支座；
7)逐步降低电磁溢流阀的压力设定，在桥体压力作用下，液压油缸内液压油溢流至油箱回收，桥体结构逐步回落；
8)桥体结构回落完毕，继续降低电磁溢流阀的压力设定；待橡皮套上表面与桥体结构脱离接触，取下液压油缸。
所述膨胀剂为具有高膨胀率和高极限应力的粉状混凝土膨胀剂，包含但不限于静力破碎剂。
当环境气温较低时，使用不超过30℃的热水，迅速搅拌并在10-15分钟内完成灌装，在液压油缸外包覆塑料泡沫或起泡薄膜以加快膨胀剂水化反应的进程。
实施例二
一种膨胀顶升或顶推装置，与实施例一结构相同。
一种膨胀顶升或顶推方法，包括如下步骤：
1)用油管将液压油缸、截止阀、电磁溢流阀和油箱连接起来并检查密封状况，将位移传感器和电磁溢流阀连成一个回路；通过截止阀向液压油缸灌注液压油至活塞上方保留12厘米高度的空间；
2)根据桥体顶升的高度要求h0和荷载要求p0，设定位移传感器行程限制h＝h0和电磁溢流阀压力p＝p0/s；式中，s为液压油缸的横截面积；
3)在活塞上和油缸内壁涂抹少量润滑剂或润滑油；膨胀剂和水按照2.7:1的质量比例，将膨胀剂粉末逐步加入到水中搅拌调成均匀糊状的掺水膨胀剂，将糊状掺水膨胀剂灌注到橡皮套中并将橡皮套放置到液压油缸的活塞上方，至液压油缸内橡皮套上方保留3厘米高度的空间；
4)将液压油缸稳定放置在桥墩、钢梁支架或桥墩立柱抱箍装置的上方；
5)打开截止阀，膨胀剂在20～30分钟内进行水合反应，开始体积膨胀、接触桥体、向上顶升；当液压油缸内油压达到设定压力p时，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；位移传感器检测到位置变化达到设定行程限制h，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；
6)待桥面结构顶升至设定行程限制h并稳定后，进行纠偏加固或更换支座；
7)逐步降低电磁溢流阀的压力设定，在桥体压力作用下，液压油缸内液压油溢流至油箱回收，桥体结构逐步回落；
8)桥体结构回落完毕，继续降低电磁溢流阀的压力设定；待橡皮套上表面与桥体结构脱离接触，取下液压油缸。
所述膨胀剂为具有高膨胀率和高极限应力的粉状混凝土膨胀剂，包含但不限于静力破碎剂。
当环境气温较低时，使用不超过30℃的热水，迅速搅拌并在10-15分钟内完成灌装，在液压油缸外包覆塑料泡沫或起泡薄膜以加快膨胀剂水化反应的进程。
实施例三
一种膨胀顶升或顶推装置，与实施例一结构相同。
一种膨胀顶升或顶推方法，包括如下步骤：
1)用油管将液压油缸、截止阀、电磁溢流阀和油箱连接起来并检查密封状况，将位移传感器和电磁溢流阀连成一个回路；通过截止阀向液压油缸灌注液压油至活塞上方保留18厘米高度的空间；
2)根据桥体顶升的高度要求h0和荷载要求p0，设定位移传感器行程限制h＝h0和电磁溢流阀压力p＝p0/s；式中，s为液压油缸的横截面积；
3)在活塞上和油缸内壁涂抹少量润滑剂或润滑油；膨胀剂和水按照3.5:1的质量比例，将膨胀剂粉末逐步加入到水中搅拌调成均匀糊状的掺水膨胀剂，将糊状掺水膨胀剂灌注到橡皮套中并将橡皮套放置到液压油缸的活塞上方，至液压油缸内橡皮套上方保留2厘米高度的空间；
4)将液压油缸稳定放置在桥墩、钢梁支架或桥墩立柱抱箍装置的上方；
5)打开截止阀，膨胀剂在20～30分钟内进行水合反应，开始体积膨胀、接触桥体、向上顶升；当液压油缸内油压达到设定压力p时，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；位移传感器检测到位置变化达到设定行程限制h，电磁溢流阀开启溢流，油缸压力维持在设定压力p；
6)待桥面结构顶升至设定行程限制h并稳定后，进行纠偏加固或更换支座；
7)逐步降低电磁溢流阀的压力设定，在桥体压力作用下，液压油缸内液压油溢流至油箱回收，桥体结构逐步回落；
8)桥体结构回落完毕，继续降低电磁溢流阀的压力设定；待橡皮套上表面与桥体结构脱离接触，取下液压油缸。
所述膨胀剂为具有高膨胀率和高极限应力的粉状混凝土膨胀剂，包含但不限于静力破碎剂。
当环境气温较低时，使用不超过30℃的热水，迅速搅拌并在10-15分钟内完成灌装，在液压油缸外包覆塑料泡沫或起泡薄膜以加快膨胀剂水化反应的进程。