專利名稱：整體頂托公路橋梁上部結構施工設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種整體頂升或托降公路橋梁上部結構的專用施工設備。
背景技術：
目前，公路橋梁在拓寬、架高和維護的施工時，因整個橋跨上部結構的自重過大，使導梁和龍門吊等原吊裝設備不能再用，須把橋面鋪裝和橋面系的人行道、欄桿、照明等全部拆除，再把上部結構梁或板之間的縱向濕接縫鑿開，用吊車逐片把梁或板吊出。待橋墩臺的加高和更換支座等維護施工后，再逐片把梁或板吊回，重筑上部結構的縱向濕接縫、橋面鋪裝和橋面系，使其恢復原狀。由于梁或板間的濕接縫是鋼筋砼結構，鑿開時難以避免地會讓梁或板受損傷，又拆除、鑿開、吊裝及重筑時需花大量的時間、材料和人力，這種風險大、費用高、收效慢的施工方法迫切需求改善。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，實現整個橋跨上部結構的機械化吊裝，大量節省人力、物力、財力，工效大大提高。
本實用新型的技術方案如下本發明是一種整體頂升或托降公路橋梁上部結構的專用施工設備，包括頂托梁、支撐柱、反力架、千斤頂、吊架、錨架、橫向連桿和底座。其特征在于拆除被頂托橋跨與邊界的伸縮縫、橋面連續等所有連接后，將頂托設備分組布置在被頂托橋跨上部結構的兩端。若上部結構由五片鋼筋砼T型梁(或槽型梁等)組成，每片梁的梁端各布置1臺頂托設備，即橋跨每端布置5臺，共10臺設備頂托施工；若上部結構由十二塊鋼筋砼板組成，因板的自重較輕，每兩塊板的板端各布置1臺頂托設備，即橋跨每端布置6臺，共12臺設備頂托施工。每臺頂托設備錨固于相鄰橋跨的上部結構上，為了使受力勻稱，要求頂托設備與相鄰橋跨梁或板的中心線在同一鉛垂面上。在相鄰橋跨上部結構每片梁板端的兩個原吊孔位置鉆出直徑為100毫米的錨孔，以便安裝錨架。用一組兩根以上的錨桿穿入該孔，將置于底座的上外伸錨梁與兜在相鄰橋跨梁板底部的下外伸錨梁栓接，把頂托設備的底座錨在相鄰橋跨梁板上；在被頂托橋跨上部結構每片梁板的兩個原吊孔位置鉆出直徑為100毫米的吊孔，以便安裝吊架。用一組數根的吊繩穿入該孔，將置于頂托梁吊點端的上外伸吊梁與兜在被頂托橋跨梁板底部的下外伸吊梁系住；在對稱于每片梁板中心線的橋跨間連接縫的位置上，鉆出直徑為120毫米的兩個支撐孔，以便安裝支撐柱。支撐柱的支撐柱座上有支承頂托梁的銷軸座和轉動螺桿能調節支撐柱高度的螺桿座，螺桿的下端插在鋼管內，鋼管穿入支撐孔支撐于放置在橋墩臺頂面的墊塊上。反力架置于底座后端的錨架部位，其上橫梁的中部置有固定千斤頂的單耳環型座，上橫梁的兩端與立柱上端栓接，立柱的下端栓接于底座。頂托梁的中部支撐在支撐柱上，其吊點端吊住被頂托梁板，動力端連接千斤頂。啟動千斤頂，即可頂升或托降被頂托橋跨的整個上部結構。橫向連桿與底座栓接，把橋跨端一組數臺頂托設備聯成整體。同時，每臺頂托設備配備一個高精度大量程的位移傳感器對頂托量實時跟蹤，經位移處理器與千斤頂控制柜聯接進行自動同步頂托控制。當相鄰橋跨的重量不足以滿足被頂托橋跨的頂托力時，可在相鄰橋跨上堆配重。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的頂托梁為大剛度箱形梁，其吊點端有可調節位置并能固定吊架的栓孔墊板，動力端有與千斤頂連接的單耳環型座，中間部位的兩側有支撐在支撐柱頂部的銷軸，頂托梁能繞該軸轉動。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的支撐柱位于頂托梁兩側，其中心線保持鉛直。每根支撐柱包括支撐柱座、螺桿、鋼管和墊塊。支撐柱座栓接于底座，其上部的銷軸座支承頂托梁的銷軸，下部的螺桿座內有螺桿以調節支撐高度和便于安裝，螺桿的下部圓柱插入鋼管的上端，鋼管的下端穿入橋跨連接縫處的支撐孔套在墊塊上，墊塊放置于橋墩臺的頂面。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的反力架為門形剛架，包括上橫梁、立柱、滑軌和牛腿。上橫梁的中間置有固定千斤頂的單耳環型座，其兩端栓接固定在立柱的上端。立柱上有限制頂托梁側向移動的滑軌和能調節位置臨時支承頂托梁替千斤頂受力的牛腿，其下部栓接固定于底座。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的千斤頂為雙作用單桿液壓缸，兩端均為單耳環型的安裝方式，液壓缸缸筒端與反力架上橫梁的單耳環型座連接，活塞桿端與頂托梁動力端的單耳環型座連接。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的吊架包括上外伸吊梁、下外伸吊梁、吊環和兩組吊繩。上外伸吊梁根據被頂托橋跨梁板吊孔位置栓接于頂托梁的吊點端上，吊環能在上外伸吊梁上作向兩側的位置調整，下外伸吊梁兜在被頂托橋跨梁板的底部。吊繩系于上外伸吊梁的吊環上，穿入被頂托橋跨梁板兩個原吊孔位置鉆出的吊孔，垂直系于下外伸吊梁的吊環。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的錨架包括上外伸錨架、下外伸錨架、栓墊板和兩組錨桿。上外伸錨梁栓接于反力架部位的底座，下外伸錨梁兜在相鄰橋跨梁板的底部，錨桿穿入相鄰橋跨上部結構梁板兩個原吊孔位置鉆出的錨孔，把上外伸錨梁和下外伸錨梁的栓墊板栓接，將底座錨于相鄰橋跨的梁板上。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的底座為長方形，前端栓接固定支撐柱的支撐柱座，后端栓接固定反力架的立柱和錨架的上外伸錨梁，以及兩側栓接固定橫向連桿。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的橫向連桿將安裝就位后的頂托設備的底座栓接，外側的頂托設備另設置斜撐，把橋跨端所有的頂托設備橫向聯成整體。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的頂托梁、反力架的滑軌和牛腿為鋼板焊制，所述的反力架的立柱和上橫梁、吊架和錨架的上下外伸梁、橫向連桿和底座為型鋼栓接而成，所述的吊繩為鋼絲繩，所述的錨桿為精軋螺紋鋼筋，所述的支撐柱的支撐柱座和墊塊、錨架的栓墊板為鑄鐵。
所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的配重堆置在相鄰橋跨的上部結構上。
本發明的原理為了平穩、快速、安全地將數十或數百噸的橋跨上部結構整體頂升或托降，進行下部結構橋墩臺拓寬、加高或維護的施工。在被頂托橋跨上部結構的兩端各安裝一組數臺頂托設備來分散頂托力。頂托設備的底座由錨架固定于相鄰橋跨的上部結構上，利用相鄰橋跨的重量來頂托被頂托橋跨。支撐柱穿入橋跨連接縫處的鉆孔，支撐在橋墩臺頂面的中心線上，盡可能的減小荷載的偏心。頂托梁的動力端與安裝在反力架上的千斤頂連接，吊點端由吊架吊住被頂托橋跨上部結構的梁板，中間支承于支撐柱上。利用杠桿原理，以支撐柱為中間支點，頂托梁動力端的千斤頂為動力，頂托梁吊點端的吊架將被頂托的梁板頂升或托降。
由于是兩組數臺頂托設備共同工作，為了避免各頂托設備的頂托量不一致，引起橋跨上部結構因受力不均勻或變形過大而橫向開裂，每臺頂托設備配備一個高精度大量程的位移傳感器，該傳感器固定于頂托設備所在位置的被頂托梁板的端部，實時跟蹤檢測頂托量。所有位移傳感器經位移處理器與千斤頂控制柜聯接，對每臺頂托設備的千斤頂作同步控制。當其中任一臺頂托設備頂托過量時，位移傳感器測出該微量變化，位移處理器立即把信號輸入給控制柜，由控制柜及時控制相應頂托設備千斤頂油管上的電磁閥，待其余頂托設備的頂托量跟上，達到同步整體頂托橋跨上部結構的目的。
本發明的效果本發明是在不破壞橋梁結構、不改變橋梁結構受力條件、不用在橋下搭建腳手架、不受地基、河水及被交道限制的前提下，同步、平穩、快速、安全地整體頂升或托降公路橋梁的上部結構，進行橋梁下部結構拓寬、加高或維護的施工。大大地節省了時間、材料、人力及費用，讓工程早日發揮效益。同時，該頂托設備體積小，重量輕，便于運輸和安裝，能重復使用，適用于不同跨度、不同梁板結構和不同噸位的公路橋梁的施工。
圖1本發明的正視結構示意圖。
圖2本發明的俯視結構示意圖。
圖3本發明的頂托梁正視圖。
圖4本發明的頂托梁俯視圖。
圖5本發明的支撐柱側視結構示意圖。
圖6本發明的吊架側視結構示意圖。
圖7本發明的反力架和錨架的側視結構示意圖。
具體實施例方式
參見圖1-10。一種整體頂托公路橋梁上部結構的施工設備，包括頂托梁1、支撐柱4、反力架11、千斤頂16、吊架17、錨架22、底座27、橫向連桿28。清理橋墩32頂面后，在橋墩32頂面上放置墊塊10，把鋼管9穿入支撐孔33套在墊塊10上。所有頂托設備的位置測量放樣后就位，用扳手旋轉支撐柱座5下部螺桿座7內的螺桿8，把螺桿8下端的圓柱插入鋼管9的上端，旋至底座27微微頂起，與橋面約有1厘米的間隙。在錨孔34位置的底座27上栓接錨架22的上外伸錨梁23，錨桿26從錨孔34中穿入，通過上外伸錨梁23的栓墊板25與兜在相鄰橋跨梁板30底部下外伸錨梁24的栓墊板25用錨桿26栓接，將底座27錨于相鄰橋跨梁板30上。用橫梁連桿28把所有頂托設備的底座27橫向聯接成整體。在頂托設備后側的相鄰橋跨30的橋面上適量堆沙袋配重，以增加相鄰橋跨30的重量。在吊孔35位置的頂托梁1吊點端上栓接上外伸吊梁18，吊繩21從吊孔35中穿入，將上外伸吊梁18的吊環20與兜在被頂托橋跨梁板29底部下外伸吊梁19的吊環20系住。啟動千斤頂16吊起頂托梁1，當下外伸吊梁19緊貼被頂托梁板29底部后，讓反力架11上的牛腿15支承頂托梁1，暫時代替千斤頂16受力。所有被頂托梁板29的端部各安裝一個位移傳感器，其位移處理器與千斤頂控制柜聯接進行自動同步頂托控制。所有頂托施工準備就緒后，再啟動千斤頂16，撤下牛腿15，進行整體頂托橋梁的上部結構。當橋梁上部結構整體頂升至要求高度后，若橋梁下部結構拓寬、加高或更換橡膠支座31等維護的施工需較長時間，還可用反力架11上的牛腿15代替千斤頂16受力。待橋梁下部結構完成施工后，啟動千斤頂16，撤下牛腿15，讓被頂托橋跨的上部結構整體托降至下部結構的橋墩臺32上。
頂托梁1的作用是杠桿，中部的銷軸2支承在支撐柱4上，動力端的單耳環型座3連接千斤頂16，吊點端的吊架17起吊被頂托梁板29。支撐柱4的作用是支承頂托梁1，承受所有荷載，其支撐柱座5上部的銷軸座6支承頂托梁1中部的銷軸2，支撐柱座5下部的螺桿座7內部的螺桿8用以調節支撐高度和便于安裝。鋼管9的作用是將支撐柱座5與墊塊10連接，其長度根據被頂托橋跨上部結構梁板29的高度設置。墊塊10的作用是支承鋼管9，不讓橋墩臺32頂面受力過于集中。反力架11的作用是其上橫梁12安裝千斤頂16，立柱13固定上橫梁12并把頂托荷載傳遞給底座27。立柱13上的滑軌14是讓頂托梁1保持鉛直方向運行的工作狀態，防止側向失穩。牛腿15的作用是當橋梁下部結構拓寬、加高或維護施工的時間過長時代替千斤頂16受力。吊架17的作用是將頂托梁1吊住被頂托梁板29。錨架22的作用是把底座27牢固的錨于相鄰橋跨梁板30上。底座27的作用是固定支撐柱4，反力架11、錨架22和橫向連桿28。橫向連桿28的作用是把橋跨端所有頂托設備的底座27橫向聯成整體。
整體頂托公路橋梁上部結構施工設備的具體使用1、進行施工現場準備工作。把被頂托橋跨與邊界連接的伸縮縫和橋面連續等構造全部鑿掉清除。用鉆頭在被頂托橋跨和相鄰橋跨的所有梁板的原吊孔位置，鉆出直徑為100毫米的吊孔和錨孔。再用鉆頭在橋跨連續縫上并對稱于每個被頂托梁板，鉆出直徑為120毫米的支撐孔，以及清理橋墩臺頂面。
2、在橋墩臺頂面放置支撐柱墊塊后，把鋼管穿入支撐孔套在墊塊上。
3、所有頂托設備的安裝位置測量放樣后就位。
4、用扳手旋轉支撐柱座內的螺桿，把螺桿下端的圓柱插入鋼管，旋至底座頂起距橋面約1厘米。
5、用一組兩根以上的精軋螺紋鋼筋錨桿穿入相鄰橋跨上的錨孔，把底座的上外伸錨梁與兜在相鄰橋跨梁板底部的下外伸錨梁的栓墊板栓接，將底座錨置于相鄰橋跨上。
6、用橫向連桿把橋跨端的所有頂托設備的底座橫向聯成整體。
7、用一組數根鋼絲繩的吊繩穿入被頂托橋跨梁板的吊孔，把頂托梁上的上外伸吊梁與兜在相鄰橋跨底部的下外伸吊梁的吊環系住。
8、待所有頂托設備完成上述工序后，逐個啟動千斤頂，頂托梁開始起吊。待下外伸吊梁緊貼被頂托梁板底部后，讓反力架上的牛腿暫時代替千斤頂受力。
9、在所有被頂托梁板的端部各安裝一個位移傳感器，其位移處理器與千斤頂控制柜聯接，以便進行整體同步頂托橋梁上部結構的自動控制。
10、所有頂托施工準備就緒，開始整體頂升橋跨的上部結構。啟動千斤頂，撤下反力架上的牛腿，將被頂托橋跨上部結構整體頂升至要求高度。若橋梁下部結構拓寬、加高或維護的施工需較長的時間，再用反力架上的牛腿代替千斤頂受力。
11、進行橋梁下部結構拓寬、加高或更換支座等維護的施工。
12、待橋梁下部結構拓寬、加高或維護的施工完成后，啟動千斤頂，撤下牛腿，讓被頂托橋跨的上部結構整體托降至下部結構的橋墩臺頂面。
13、屆時完成整體頂托公路橋梁上部結構的施工。
權利要求
1.一種整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，包括了頂托梁、支撐柱、反力架、千斤頂、吊架、錨架、橫向連桿和底座，其特征在于在被頂托橋跨上部結構的兩端各安裝一組數臺頂托設備，并用橫向連桿聯接，每臺頂托設備的底座用錨架固定于相鄰橋跨的上部結構上，底座上安裝有頂托梁、支撐柱和反力架，頂托梁的動力端與安裝在反力架上的千斤頂連接，吊點端用吊架吊住被頂托橋跨上部結構的梁或板，中間支撐在橋墩臺頂面的支撐柱頂部。
2.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的頂托設備的布置，當被頂托的橋跨是梁式上部結構，在每片梁的梁端各安裝一臺頂托設備；當被頂托的橋跨是板式上部結構，在每兩塊板的板端各安裝一臺頂托設備，頂托設備與被頂托梁板的中心線在同一鉛垂面上。
3.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的頂托梁為箱形梁，其吊點端有可調節位置并能固定吊架的栓孔，動力端有與千斤頂連接的單耳環型座，中間部位的兩側有支撐在支撐柱頂部的銷軸。
4.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的支撐柱位于頂托梁中部的兩側，其中心線保持鉛直，每根支撐柱包括支撐柱座、螺桿、鋼管和墊塊，支撐柱座栓接固定于底座，支撐柱座上部有支承頂托梁的銷軸座，支撐柱座下部的螺桿座內有螺桿，螺桿下部的圓柱插入鋼管，鋼管下端套在墊塊上，墊塊放置在橋墩臺的頂面。
5.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的反力架為門形剛架，包括上橫梁、立柱、滑軌和牛腿，上橫梁的中間置有固定千斤頂的單耳環型座，上橫梁的兩端栓接固定于立柱的上部，立柱上有限制頂托梁側向移動的滑軌和能調節位置臨時支承頂托梁的牛腿，其下部栓接固定于底座。
6.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的吊架包括上外伸吊梁、下外伸吊梁、吊環和兩組吊繩。上外伸吊梁根據被頂托橋跨梁板的吊點位置，栓接固定于頂托梁的吊點端上，下外伸吊梁兜在被頂托梁板的底部，吊環能在上外伸吊梁上作兩側的位置調整，吊繩系于上外伸吊梁和下外伸吊梁的吊環。
7.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的錨架包括上外伸錨梁、下外伸錨梁、栓墊板和兩組錨桿，上外伸錨梁栓接于底座，下外伸錨梁兜在相鄰橋跨梁板的底部，錨桿栓接于上外伸錨梁和下外伸錨梁的栓墊板。
8.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的底座為長方形，前端栓接固定支撐柱的支撐柱座，后端栓接固定反力架的立柱和錨架的上外伸錨梁，以及兩側栓接固定橫向連桿。
9.根據權利要求1所述的整體頂托公路橋梁上部結構施工設備，其特征在于所述的頂托梁、反力架的滑軌和牛腿為鋼板焊制，所述的反力架的立柱和上橫梁、吊架和錨架的上下外伸梁、橫向連桿和底座為型鋼栓接而成，所述的吊繩為鋼絲繩，所述的錨桿為精軋螺紋鋼筋，所述的支撐柱的支撐柱座和墊塊、錨架的栓墊板為鑄鐵。
全文摘要
本發明公開了一種整體頂升或托降公路橋梁上部結構的專用施工設備，包括頂托梁、支撐柱、反力架、千斤頂、吊架、錨架、橫向連桿和底座。在不破壞橋梁結構、不改變橋梁結構受力條件、不用在橋下搭建腳手架的前提下，在被頂托橋跨上部結構的兩端各安裝一組數臺頂托設備，以支撐在橋墩臺頂面的支撐柱為支點，相鄰橋跨的上部結構為錨點，千斤頂為動力。利用杠桿原理，由頂托梁頂升起整個橋跨的上部結構，待橋跨下部結構的拓寬、加高和維護施工后，再由該設備把整個橋跨的上部結構托降至要求高度就位。具有同步、平穩、快速、安全的性能，節省工期、材料及費用，是一種先進的自動化程度較高的施工設備。
文檔編號E01D22/00GK101041948SQ20071002087
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月10日 優先權日2007年4月10日
發明者汪哲蓀, 龍靖華, 吳麗黎, 左登發, 陳清 申請人:合肥工業大學