一种墩-梁固结连续梁桥的桥墩立柱托换方法与流程

本发明属于梁桥施工技术领域，尤其是涉及一种墩-梁固结连续梁桥的桥墩立柱托换方法。

背景技术：

随着交通基础设施建设的快速发展，新建道路很多时候需要从已建成桥梁下方穿越。因受整体线路规划、周边用地、已有桥跨布置等因素的制约，新建道路有时候无法规避部分已建桥梁的桥墩，导致二者在空间利用上的矛盾，这就需要通过托换技术将现有桥墩移出新建道路的净空范围。

当前，对墩-梁固结连续梁桥桥墩的托换通常采用在临时支墩顶部安装千斤顶，将梁体抬高后拆除现有桥墩，然后浇筑框架式桥墩的立柱和横梁，最后卸载千斤顶将主梁落到横梁上完成托换。

如公开号为cn103981816a的中国专利文献公开了一种立交桥框架墩柱托换施工方法，包括基桩施工、立柱施工、临时支承墩柱施工、原有箱梁顶升、横梁施工、垫石施工和支座安装，施工中先完成基桩、立柱以及临时支承墩柱后，对原有箱梁进行顶升，将原有箱梁支承于临时墩上，使原有箱梁与下部构造相脱离，然后拆除原有箱梁支座，破除原有独柱墩，再搭设满堂支架施工横梁及支座垫石，完成新的框架结构后，重新安放支座，对原有箱梁进行复位，完成新建构造与原有独柱墩的等效受力替换。

公开号为cn201268854y的中国专利文献公开了一种超静定墩柱或桩基主动托换结构，由横梁、纵梁、顶、底板及新桩等构件形成空间连续格构式托换结构，托换结构的横梁与需要托换的原墩柱或桩基间通过抗剪措施连接成整体受力的结构，被托换墩柱或桩基传递下来的荷载通过托换结构的横梁、纵梁及新桩共同受力，承担荷载，保证需要托换的结构物的安全、稳定。

然而，上述方法在顶升和落梁的过程中将不可避免地改变主梁的高程，导致主梁内部产生不利的附加内力。因新建框架墩横梁的遮挡，临时支承难以利用现有桥墩承台作为基础，而需要修建临时的基础，这无疑将增加托换工程的造价。同时当桥墩高度较大时，过高的临时支承还将加大结构失稳的风险，给工程的安全性带来隐患。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种墩-梁固结连续梁桥的桥墩立柱托换方法，避免了主梁与基础之间的临时支撑结构，既节省了施工材料，还降低了临时支撑结构受压失稳的风险，提升了施工的安全性。

本发明的技术方案如下：

一种墩-梁固结连续梁桥的桥墩立柱托换方法，其中，梁桥的主梁由桥墩支撑，桥墩下端设有桥墩承台，具体包括以下步骤：

(1)施工用于托换原桥墩的新框架墩，包括框架墩桩基础、框架墩立柱承台、框架墩立柱和框架墩横梁，其中框架墩横梁与原桥墩固结，框架墩立柱支撑框架墩横梁的两端；

(2)在原桥墩上靠近桥墩承台的位置固定设置托盘结构，并在托盘结构与桥墩承台之间布置一组下千斤顶，在主梁底部与框架墩横梁顶面之间布置一组上千斤顶；

(3)通过液压同步顶升系统，分别将上千斤顶组和下千斤顶组同步分级加压至与桥墩恒载轴力相同吨位，然后切割位于框架墩横梁上部以及托盘与桥墩承台间的原桥墩立柱，将墩柱轴力转移至千斤顶组；

(4)通过液压同步顶升系统，以位移控制的方式，逐步对桥墩承台与托盘间的下千斤顶组进行卸载，同时控制框架墩横梁顶面的上千斤顶组以相同的速度同步向上顶升主梁，直至下千斤顶组卸载完毕，锁定框架墩横梁顶部的上千斤顶组；

(5)拆除原桥墩剩余部分的墩柱，在框架墩横梁顶面安装永久支座，同步卸载上千斤顶组，使主梁支承于永久支座上；

(6)拆除上、下两组千斤顶，清理恢复地面，完成桥墩换托施工。

本方法不但解决了桥墩托换施工中主梁沉降控制的问题，还充分利用原桥墩承台承受托换轴力，省去了常规施工方法中的临时支撑结构，既降低了施工造价，还降低了结构受压失稳的风险，提升了施工的安全性，尤其适用于高墩桥梁的桥墩托换施工。

进一步地，步骤(2)中，布置的上千斤顶组、下千斤顶组中的千斤顶数量和型号均相同。

进一步地，步骤(2)中，布置的下千斤顶组的额定顶升力之和、上千斤顶组的额定顶升力之和均大于被托换桥墩恒载轴力的2倍。

进一步地，步骤(2)中，所述的托盘结构通过浇筑或安装固定在原桥墩上靠近桥墩承台的位置。

进一步地，步骤(3)中，切割位于框架墩横梁上部以及托盘与桥墩承台间的原桥墩立柱时，通过布置于两组千斤顶油缸处的位移传感器实时监测主梁、桥墩立柱的竖向位移，并通过液压同步控制系统对结构施加反向的位移，确保结构在切割的过程中不产生沉降。

进一步地，步骤(4)中，下千斤顶组进行卸载以及上千斤顶组向上顶升的过程应分级实施，分级数量应根据框架墩横梁最终挠度的理论计算值大小确定，但不应少于五级。每一级卸载应缓慢进行，卸载过程中根据下组千斤顶沉降位移监测值，同时对上组千斤顶实施同样位移的顶升，使主梁高程动态地保持不变。

进一步地，步骤(5)中，安装永久支座时，先在框架墩横梁顶面浇筑永久支座垫石，所述的永久支座安装在永久支座垫石上。

步骤(5)的具体过程为：

切割拆除框架墩横梁底部以下剩余部分原桥墩立柱，在框架墩横梁顶部浇筑支座垫石，安装永久支座，确保新支座顶面与主梁底面紧密接触，待垫石混凝土强度到达规范要求后逐步同步卸载上部千斤顶，直至主梁自重全部由新支座承担。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中，下方千斤顶组支承于原桥墩承台顶面，在托换的过程中，原桥墩轴力将转由下方千斤顶承担，原桥墩基础的受力并未改变，这样可以确保托换过程中基础的受力安全，同时节省了施工临时支撑基础的费用。

2、本发明中，托换施工避免了主梁与基础之间的临时支撑结构，既节省了施工材料，还降低了临时支撑结构受压失稳的风险，提升了施工的安全性，尤其适用于高墩桥梁的桥墩托换。

3、托换过程中，采用液压同步顶升系统，同时控制两组液压千斤顶，在将主梁由原桥墩支承托换至新建框架墩的过程中，确保主梁不发生沉降位移，避免在主梁内产生不利于结构安全的附加内力。

附图说明

图1为本发明实施例中步骤1的示意图；

图2为本发明实施例中步骤2的示意图；

图3为本发明实施例中步骤3的示意图；

图4为本发明实施例中步骤4的示意图；

图5为本发明实施例中步骤5的示意图；

图6为本发明实施例中步骤6的示意图。

图7为本发明实施例的整体示意图。

图中：1、主梁，2、框架墩横梁，3、框架墩立柱，4、框架墩立柱承台，5、框架墩桩基础，6、桥墩，7、桥墩承台，8、地面线，9、托盘结构，10、下千斤顶组，11、上千斤顶组，12、永久支座，13、桥下新建道路的净空限界。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1～图7所示，一种墩-梁固结连续梁桥的桥墩立柱托换方法，主要为解决新建道路从现有桥梁下方通过时桥墩侵入道路净空的问题。梁桥的主梁1由桥墩6支撑，桥墩6下端设有桥墩承台7，桥墩承台7在地面线以下。具体施工过程包括以下步骤：

步骤1，施工用于托换桥墩6的新框架墩，包括框架墩桩基础5、框架墩立柱承台4、框架墩立柱3和框架墩横梁2，其中，框架墩横2与原桥墩6固结，框架墩立柱3支撑框架墩横梁2的两端。步骤1完成后的示意图如图1所示。

步骤2，在桥墩6上靠近桥墩承台7顶部的部位浇筑或安装托盘结构9，托盘的材料可为钢筋混凝土、钢材等。托盘结构9应与原桥墩6牢固连接，具有足够的强度以承受原桥墩轴力。在托盘结构9与桥墩承台7间布置下千斤顶组10，同时在框架墩横梁2顶部与主梁1底部之间布置上千斤顶组11，每组千斤顶的额定顶升力之和应大于被托换桥墩恒载轴力的2倍。步骤2完成后的示意图如图2所示。

步骤3，通过液压同步顶升系统，逐步将两组千斤顶同步加压至与被托换桥墩恒载轴力相同的吨位，然后切割拆除框架墩横梁2顶面以上和托盘结构9与桥墩承台7之间的原桥墩立柱。步骤3完成后的示意图如图3所示。

步骤4，通过液压同步顶升系统，以同步位移控制的方式，逐步降低下千斤顶组10的压力，同时控制上千斤顶组11以相同的位移速度向上顶升主梁1，直至下千斤顶组10卸载完毕，锁定上千斤顶组11。步骤4完成后的示意图如图4所示。

步骤5，切割拆除框架墩横梁2底部以下剩余部分原桥墩立柱，在框架墩横梁2顶部浇筑支座垫石，并安装永久支座12，确保新支座顶面与主梁1底面紧密接触，待垫石混凝土强度到达规范要求后逐步同步卸载上部千斤顶，直至主梁1自重全部由新支座承担。步骤5完成后的示意图如图5所示。

步骤6，拆除两组千斤顶，恢复地面，完成桥墩托换施工。桥墩托换完成后，原桥墩移出，留出桥下新建道路的净空限界13。步骤6完成后的示意图如图6所示。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

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