一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法.pdf

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1、10申请公布号CN102587298A43申请公布日20120718CN102587298ACN102587298A21申请号201210100603X22申请日20120406E01D22/0020060171申请人河海大学地址210098江苏省南京市江宁区佛城西路8号72发明人吉伯海徐声亮74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人张惠忠54发明名称一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法57摘要本发明公开了一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，包括以下步骤以道路中心为中心，封锁单侧交通，另一侧由单行线改双行线；拆除封锁交通侧道路的路面铺装，在拆除路面铺装位置浇筑混凝土临时挡块。

2、；同时在临时挡块与引桥之间安装旋转固定气囊式钢梯架与浮动气囊式钢梯架；全桥开始整体同步顶升，撤换浮动气囊式钢梯架，改由平动固定气囊式钢梯架作为临时车道；当顶升至设计高程后，利用临时支承墩支承平动固定气囊式钢梯架，然后回填土方，用压路机压实，最后铺设路面铺装，完成后恢复该侧交通。与其他顶升技术相比，该方法实现了在不中断原车道交通的前提下，大幅度抬高多联多跨桥梁，具有较好的社会效益，也拓宽了桥梁净空改造的工程方案。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图3页1/1页21一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，包括以下步。

3、骤步骤一、以道路中心为中心，封锁单侧交通，另一侧由单行线改双行线；步骤二、拆除封锁交通侧道路的路面铺装，在拆除路面铺装位置浇筑混凝土临时挡块，并回填土方、压实；同时在临时挡块与引桥之间安装旋转固定气囊式钢梯架与浮动气囊式钢梯架，此时，临时车道设置完毕，恢复该侧交通，且设为双向车道；步骤三、封锁未施工侧的交通，按照步骤一和步骤二施工；步骤四、全桥开始整体同步顶升，当浮动气囊式钢梯架的车道面顶升到200500MM时，临时中断一侧交通，撤换浮动气囊式钢梯架，改由平动固定气囊式钢梯架作为临时车道；步骤五、当引桥末端位置顶升至设计高程后，利用临时支承墩支承平动固定气囊式钢梯架，再封锁单边车道，将另一侧车。

4、道改为双向行驶，封锁侧将拆除临时支承墩与平动固定气囊式钢梯架，然后回填土方，用压路机压实，最后铺设路面铺装，完成后恢复该侧交通；步骤六、封锁另一侧车道，撤换浮动气囊式钢梯架，改由平动固定气囊式钢梯架作为临时车道，当引桥末端位置顶升至设计高程后，利用临时支承墩支承平动固定气囊式钢梯架，再封锁单边车道，将另一侧车道改为双向行驶，封锁侧将拆除临时支承墩与平动固定气囊式钢梯架，然后回填土方，用压路机压实，最后铺设路面铺装，完成后恢复该侧交通。2根据权利要求1所述的一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，其特征在于所述的旋转固定气囊式钢梯架包括架体以及固定式气囊，在所述的架体的两端设置有第一连接轴承和第二。

5、连接轴承，所述的架体包括上翼缘板、下翼缘板以及腹板，所述的腹板设置在上翼缘板与下翼缘板之间，所述的固定式气囊设置在上翼缘板、下翼缘板与腹板之间腔体内，所述的第一连接轴承与所述的临时垫块连接。3根据权利要求2所述的一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，其特征在于在架体设置第二连接轴承的一端还设置有弹性支撑挂点。4根据权利要求1所述的一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，其特征在于所述的平动固定气囊式钢梯架也包括架体以及固定式气囊，在所述的架体的两端设置有第三连接轴承和第四连接轴承，所述的架体包括上翼缘板、下翼缘板以及腹板，所述的腹板设置在上翼缘板与下翼缘板之间，所述的固定式气囊设置在上翼缘板、下。

6、翼缘板与腹板之间腔体内。5根据权利要求1所述的一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，其特征在于所述的浮动式气囊式钢梯架包括伸缩架体以及充气式气囊，所述的伸缩架包括下连接件、上连接件以及中间弹性连接件，所述的充气式气囊设置在上连接件和下连接件之间，在所述的充气式气囊上设置有充气口。权利要求书CN102587298A1/6页3一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法技术领域0001本发明主要用于桥梁工程加固与改造领域。技术背景0002桥梁整体同步顶升技术是一门在不中断下行线路运营条件下，实现跨线桥梁上部结构整体抬高的施工技术，其高效、经济地解决了跨线桥梁因航道升级、线路改造等因素导致的上跨桥梁净空不足。

7、的难题，并得到了较为广泛的应用。0003然而目前所有航道桥梁的整体同步顶升改造，均需中断桥上交通，且中断时间较长。作为交通线路上的关键工程，航道桥梁交通的中断将严重影响其所在线路的营运功能。0004对于全封闭的铁路、高速公路等重要线路而言，航道桥梁交通的中断将导致整条线路功能瘫痪，进而造成严重的经济损失与不良社会影响；若新建线路跨越航道而拆除原桥，不仅改造成本高，而且资源利用率低，环境效益差。这均造成较差的社会影响。0005对于国道、省道以及市政道路等普通线路而言，尽管交通分流可以保持原有线路的主要功能，但在交通运输繁忙地区，车辆分流将加重周边航道桥梁的营运压力，并导致区域交通拥塞，降低社会综。

8、合效益。这在城市桥梁中表现得尤为显著。0006目前国内采用整体同步顶升技术完成净空改造的桥梁约60余座，所有桥梁在改造期间均封锁桥跨结构交通，已发表的文献中也未见不中断交通下进行桥梁整体同步顶升改造的研究报道；而部分高速公路桥梁利用该技术进行支座更换时，则允许其在一定交通管制下保持交通，如表1所示。0007表1部分不中断交通下支座更换工程一览00080009说明书CN102587298A2/6页40010由表1可见，在不中断交通下利用整体同步顶升技术进行支座更换已有成功案例，部分桥梁还可以保持较高的车速，这意味着整体同步顶升技术可以在保持车流状态下抬高或降低主梁高程。0011值得指出的是，支座。

9、更换时，原桥主梁的抬高高度较小，最大值约10CM左右，即使是全联或者全跨进行整体同步顶升，在梁端区域设置合理的构造措施，即可避免车辆在高速行驶时出现“跳车”；然而对于需要净空改造的桥梁而言，主桥通航净空的大幅增加，将增大引桥的纵坡坡度0012当引桥总长度较大时，可调节引桥的顶升坡度以放缓主桥高程的大行程提高。此时，全桥纵坡整体提高；0013若原桥的引桥长度很小，则必须要通过路基调整纵桥坡度，此时面临着路基高程与桥梁高程同步提高的问题。0014表2内河航道桥梁净空等级一览0015航道等级IIIIIIVVVIVII通航净高M1010886460016依据我国内河通航规范GB501392004，航道。

10、桥梁的通航净空要求如表2所示。目前江浙沪、珠三角以及江汉地区航道升级工程，大部分为IV级改III级工程，此时，需要将主桥通航净空整体抬高2M，提高幅度达到25。若不更改引桥长度，则原桥的总桥说明书CN102587298A3/6页5坡度将更改较大。目前我国对桥梁纵坡坡度的相关要求如下所述0017表3桥梁纵坡限制公路工程技术标准00180019而城市桥梁设计规范规定在平原地区，当两端道路纵坡很小时，桥上纵坡机动车专用道不宜大于4；机动车与非机动车道混行时不大于253，若非机动车流量很大宜采用纵坡不大于25。0020在部分工程中，往往可以采用半边车道施工的方法先保留一半的车道，待另一边全桥完成顶升并。

11、恢复通车后，再切断另一侧线路交通进行净空改造。这类方法仅适用于上、下幅的桥梁，在江浙沪地区的内河航道上，更大一部分桥梁的主桥或引桥均非这种形式，目前国内尚未就该类问题进行系统的讨论与设计。因此，在不中断交通状态下，开发一套工程技术方法以实现路桥高程的同步改变，具有十分现实的工程意义。发明内容0021本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种顶升高度大的一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法。0022为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是0023一种不中断交通的桥梁整体顶升施工方法，包括以下步骤0024步骤一、以道路中心为中心，封锁单侧交通，另一侧由单行线改双行线；002。

12、5步骤二、拆除封锁交通侧道路的路面铺装，在拆除路面铺装位置浇筑混凝土临时挡块，并回填土方、压实；同时在临时挡块与引桥之间安装旋转固定气囊式钢梯架与浮动气囊式钢梯架，此时，临时车道设置完毕，恢复该侧交通，且设为双向车道；0026步骤三、封锁未施工侧的交通，按照步骤一和步骤二施工；0027步骤四、全桥开始整体同步顶升，当浮动气囊式钢梯架的车道面顶升到200500MM时，临时中断一侧交通，撤换浮动气囊式钢梯架，改由平动固定气囊式钢梯架作为临时车道；0028步骤五、当引桥末端位置顶升至设计高程后，利用临时支承墩支承平动固定气囊式钢梯架，再封锁单边车道，将另一侧车道改为双向行驶，封锁侧将拆除临时支承墩与。

13、平动固定气囊式钢梯架，然后回填土方，用压路机压实，最后铺设路面铺装，完成后恢复该侧交通；0029步骤六、封锁另一侧车道，撤换浮动气囊式钢梯架，改由平动固定气囊式钢梯架作为临时车道，当引桥末端位置顶升至设计高程后，利用临时支承墩支承平动固定气囊式钢梯架，再封锁单边车道，将另一侧车道改为双向行驶，封锁侧将拆除临时支承墩与平动固定气囊式钢梯架，然后回填土方，用压路机压实，最后铺设路面铺装，完成后恢复该侧交通。说明书CN102587298A4/6页60030所述的旋转固定气囊式钢梯架包括架体以及固定式气囊，在所述的架体的两端设置有第一连接轴承和第二连接轴承，所述的架体包括上翼缘板、下翼缘板以及腹板，所。

14、述的腹板设置在上翼缘板与下翼缘板之间，所述的固定式气囊设置在上翼缘板、下翼缘板与腹板之间腔体内，所述的第一连接轴承与所述的临时垫块连接。0031在架体设置第二连接轴承的一端还设置有弹性支撑挂点。0032所述的平动固定气囊式钢梯架也包括架体以及固定式气囊，在所述的架体的两端设置有第三连接轴承和第四连接轴承，所述的架体包括上翼缘板、下翼缘板以及腹板，所述的腹板设置在上翼缘板与下翼缘板之间，所述的固定式气囊设置在上翼缘板、下翼缘板与腹板之间腔体内。0033所述的浮动式气囊式钢梯架包括伸缩架体以及充气式气囊，所述的伸缩架包括下连接件、上连接件以及中间弹性连接件，所述的充气式气囊设置在上连接件和下连接件。

15、之间，在所述的充气式气囊上设置有充气口。0034与现有技术相比，本发明施工方法采用交替单侧施工的方法，配以旋转固定气囊式钢梯架、平动固定气囊式钢梯架以及浮动气囊式钢梯架连接临时垫块和引桥，尤其是浮动气囊式钢梯架的应用，可以适应任何高程的桥梁顶升，且顶升时不需要放置千斤顶的顶升空间，施工工艺简便，周期短，造价低。附图说明0035图1是本发明施工工艺流程图。0036图2是第一阶段施工路面施工示意图。0037图3是第二阶段施工路面施工示意图。0038图4是第三阶段施工路面施工示意图。0039图5是第四阶段施工路面施工示意图。0040图6是最终阶段施工路面施工示意图。0041图7是旋转固定气囊式钢梯架。

16、的结构示意图。0042图8是图7的A部放大示意图。0043图9是平动固定气囊式钢梯架的结构示意图。0044图10是浮动式气囊钢梯架的结构示意图。0045其中1、临时垫层，2、旋转固定气囊式钢梯架，21、上翼缘板，22、下翼缘板，23、固定式气囊，24、腹板，25、第一连接轴承，26、第二连接轴承，27、弹性支撑挂点，28、上碗扣，29、下碗扣，3、浮动式气囊钢梯架，31、上翼缘板，32、下翼缘板，33、固定式气囊，34、腹板，4、平动固定气囊式钢梯架，41、充气式气囊，42、弹性支撑，43、弹性支撑挂点，44、路基锚固，45、翼缘板，5、引桥，6、路基，7、后期回填土，8、路面铺装。具体实施方。

17、式0046下面结合附图，对本发明作详细说明如图1所示，本发明施工方法步骤为00471、以道路中心为中心，封锁单侧交通，另一侧由单行线改双行线；00482、拆除封锁交通侧道路的路面铺装但不拆除原桥面的路面铺装，在指定位置浇筑混凝土临时挡块，并回填土方、压实；同时安装旋转固定气囊式钢梯架与浮动气囊式钢说明书CN102587298A5/6页7梯架。此时，临时车道设置完毕，恢复该侧交通，且设为双向车道；00493、封锁未施工侧的交通，按照步骤2施工，完成后恢复。00504、全桥开始整体同步顶升，当浮动气囊式钢梯架的车道面与原路面平行时，临时中断一侧交通，撤换浮动气囊式钢梯架，改由平动固定气囊式作为临时。

18、车道；00515、当引桥末端位置顶升至预期高程后，利用临时支承墩支承钢梯架，再封锁单边车道，将另一侧车道改为双向行驶，封锁侧将拆除临时支承墩与钢梯架，然后回填土方，用压路机压实，最后铺设路面铺装，完成后恢复该侧交通；00526、封锁另一侧车道，重复步骤5的工序。此时，路桥连接段完成整体同步顶升改造。0053其中当步骤3完成时，全车道均恢复正常交通，但需要控制车速；0054与桥梁顶升方式相同，利用千斤顶作为临时支承体系，通过千斤顶的交替回缩，实现钢梯架的逐渐抬高。0055在千斤顶回落期间，一方面用钢管柱支承，一方面垫高千斤顶支承墩。0056混凝土临时垫层0057由公路工程技术标准以及城市桥梁设计。

19、规范已知，桥梁及其路延段的纵向坡度较小，施工期间可维持与56作用，通车后需要控制在3以内，这使得钢梯架的梁高受到很大的限制若梁高较大，车道面以下的空间有限，不足以布置临时车道以及施工设备；若梁高较小，临时车道的跨度较大，不足以承担车辆荷载。因此，为扩大梁高的选择范围，钢梯架采用扇面转角设计提高转动起点高程，转角由负角向正角过度。0058此时，不仅钢梯架需要一个可靠、稳定的支承点，而且需要在钢梯架设置前，抬高路基高程。0059本发明所采用的混凝土垫层基于以下三个概念0060端部与钢梯架连接区域为刚性结构，并且上部设置转轴供钢梯架转动；0061整个垫层在现场浇筑，以获得与原路基较大的接触力新土与老。

20、土的接触效果较差，也使原路基受力均匀；0062混凝土垫层上铺设土方，并压实，以减少工程成本，也缩短施工工期。0063混凝土垫层在整体同步顶升施工后作为永久性结构留在路基中。值得指出的是，在钢梯架完成顶升后，原车道上仍需要加设土方，混凝土垫层作为骨架，可增强路基的稳定性。0064固定气囊式钢梯架0065钢梯架作为不中断交通顶升时路桥连接区域的关键结构，在有限梁高的前提下，可以支承足够的车辆荷载，同时又需要严格控制施工成本。0066早期若干工程师曾提出采用类似于“贝雷桥”形式的全钢梯架，利用槽钢与钢板拼装组成的格构式连续梁结构，以满足在100MM梁高前提下，跨度不超过5M时，可以通过50T的车辆荷。

21、载。该方案在工程安全层面上不存在隐患，然而这样的临时支撑结构的造价过高，使得方案的可信性较低。甚至超过了切断上行线路交通所造成的损失费用。0067临时车道结构的跨径一般较小，临时支承墩一般间隔58M设置一个，因此该结构除了承受弯矩作用外，还需要满足抗剪要求，尤其是多轴货车在车道上行驶时，结构腹板的剪切应力将成为设计的控制因素。由于上下翼缘板的宽度很大，在其间距固定的情况下，说明书CN102587298A6/6页8若适当增加翼缘板厚度即可在成本小幅增加时满足抗弯承载力要求；然而若需要腹板满足抗剪要求时，需要设置大量的间距小、厚度大的腹板，除了大幅提高用钢量外，还无法加工制作过多的焊接使得结构的残。

22、余应力较大，影响结构的承载力，还增加很高的制作成本。0068综上所述，为解决钢梯架在承载力、制作成本、梁高等因素综合限制的条件下，采用固定式气囊作为上下翼缘板间抵抗剪力的主要构件；同时在固定式气囊间设置多道型钢多为双角钢或槽钢作为腹板，以增强临时车道的整体刚度；固定式气囊采用饱和充气，在无车辆荷载下，腹板型钢以受拉为主；腹板分别沿行车方向与垂直行车方向设置。0069固定气囊式钢梯架依据其安装位置的不同，可分为旋转式钢梯架与平动式钢梯架。如图7、图8以及图9所示，前者一端通过第一连接轴承25与混凝土临时垫块1铰接，另一端可旋转一般为10；后者连接前者与引桥部分，其转动角度较小，几乎与行车道面平行。

23、抬高。0070值得指出的是，在纵、横双向型钢腹板相交处的底部即下翼缘底部设置专用支承点，除了设置额外的支承加劲肋外，还配有一个带碗口的转向块，碗口活动角度不超过10；此外，转向块可沿行车方向滑动5CM。该设计主要针对钢梯架在旋转抬高时，与支承点位置的左右错动。0071浮动气囊式钢梯架0072为解决临时车道与行车路面的高差问题，将临时车道分为旋转式与平动式两个部分，旋转式临时车道采用固定式气囊钢梯架，平动式临时车道在安装施工后期也采用这类形式。0073然而在安装施工初期，引桥侧临时车道几乎是直接搁置在路基上，其下部没有空间安放千斤顶及临时支承墩。此外，固定气囊式钢梯架在初始安装阶段，与原路基相交。

24、部分存在着一个与梁高差不多的骤然落差，直接使用将引起强烈的“跳车”。0074为了实现路桥车道的同步性，采用浮动气囊式钢梯架，如图10所示，包括上下连接件以及中间弹性连接件构成的收缩架体以及充气式气囊，由槽钢作为支承骨架，上部铺设钢板作为翼缘，在槽钢骨架间设有气囊。在同步顶升时，通过给气囊充气以以实现临时车道的高程提高。值得指出的是，为了确保在车辆作用下车道刚度的稳定，槽钢骨架与路基间设有弹性支承气囊过饱和充气，由弹性支承控制车道面不超限，在车辆荷载下，弹性支承不受力，气囊提供竖向支承。此时，还可以通过调节气囊，可以使浮动式钢梯架与固定气囊式钢梯架的连接点较好地对接，缓解并避免了“跳车”。0075值得指出的是，在施工初期，除了浮动气囊式钢梯架设有“充气式气囊”外，在旋转固定气囊式钢梯架搁置于路基一侧的端部也设有“充气式气囊”，不仅解决了端部千斤顶支承空间不足问题，还确保了与浮动气囊式钢梯架的连接可靠性。说明书CN102587298A1/3页9图1图2说明书附图CN102587298A2/3页10图3图4图5图6图7说明书附图CN102587298A103/3页11图8图9图10说明书附图CN102587298A11。